DE10137526A1

DE10137526A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wiederaufladen eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10137526A1
Application number: DE10137526A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey J Ronning
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2002-06-06
Also published as: US6307347B1

Abstract

Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahrzeug mit mehreren Kontaktelementen und mehreren elastischen Elementen, die an der Innenfläche der Kontaktelemente an einem Ende und an mehreren Relais am anderen Ende befestigt sind. Die Relais sind hinter der Innenfläche der Kontaktelemente aufgehängt, und die elastischen Elemente lassen es zu, daß sich die Relais in einem Bereich bewegen können, der durch eine erste Stellung und eine zweite Stellung festgelegt ist, wobei die Relais in einer stirnseitig beabstandeten Beziehung mit der Innenfläche der Kontaktelemente stehen, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und die Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente herstellen, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und wobei eine Stromleitung die Relais mit einer elektrischen Versorgung verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Im be sonderen ist eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Stromquelle zum Wiederaufladen offenbart.

Elektrofahrzeuge sind seit vielen Jahren erhältlich. Wegen bestimmter Be schränkungen lag die Verwendung von Elektrofahrzeugen jedoch haupt sächlich in Spezialanwendungen. Aufgrund von Umwelterwägungen sowie technologischer Entwicklungen und Fortschritte auf dem Gebiet von Bat terien gewinnen Elektrofahrzeuge in letzter Zeit breitere Akzeptanz. In be stimmten Regionen mit schlechter Luftqualität hat zusätzlich die Gesetz gebung die Forderung aufgestellt, daß ein Prozentsatz von Neufahrzeugen in diesen Gebieten elektrisch angetrieben sein muß.

Elektrofahrzeuge besitzen eine Anzahl Vorteile, die umfassen, daß sie ei nen hohen Wirkungsgrad besitzen, keine Emissionen ausstoßen und viel ruhiger sind. Der größte Nachteil eines Elektrofahrzeugs ist, daß es schließlich wiederaufgeladen werden muß und dementsprechend eine be grenzte Reichweite hat. Für viele Fahrer ist die Reichweite eines Elektro fahrzeugs ausreichend, und die Fahrzeugbatterien können am Wohnsitz des Fahrers oder an einer Tankstelle über Nacht wiederaufgeladen wer den, bevor das Fahrzeug wieder gefahren wird.

Aufgrund technologischer Fortschritte bei Automobilkonstruktionen sowie batteriebetriebenen Fahrzeugen werden zusätzlich Hybridfahrzeuge mit viel größeren Reichweiten eingeführt. Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das mindestens zwei Energiequellen aufweist. Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) ist ein Fahrzeug, bei dem eine der Energiequellen elektrisch ist und die andere Energiequelle von einer Wärmekraftmaschine abgeleitet sein kann, die Diesel, Benzin oder irgendeine andere Quelle chemischer Ener gie verbrennt. Dementsprechend kann ein Hybrid-Elektrofahrzeug eine viel größere Reichweite haben, bevor seine Batterien wiederaufgeladen werden müssen. Außerdem sind diese Fahrzeuge auch mit einem Mittel zum Wiederaufladen der Batterien durch ihre an Bord befindlichen Ver brennungsmotoren ausgestattet.

Ein in Erwägung gezogenes Mittel zum Wiederaufladen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist eine Elektrofahrzeug-Ladestation, in der einzelne Steckeinrichtungen verwendet werden, die ein System zum Dosieren von Zeit oder Energie aufweisen, um diese dem Kunden in Rechnung zu stel len. Diese Systeme sind teuer zu installieren und zu betreiben. Ein weite res Problem bei gegenwärtigen Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeu gen an Ladestationen ist, daß die Verbinderkabel, die das Ladegerät mit dem Fahrzeug verbinden, oft freiliegend und schwierig zu handhaben sind.

Ein weiteres Problem bei Ladestationen ist, daß sich Einsteckstellen oft mals im Freien befinden, wo sie den Elementen ausgesetzt sind. Wetterbe dingungen, wie beispielsweise Regen oder Schnee, können den richtigen und sicheren Betrieb derartiger elektrischer Systeme, die mit hohen Lei stungspegeln arbeiten, erschweren.

Die Gebäude oder Gehäuse, die zu herkömmlichen Ladestationen gehören, sind auf eine solche Weise aufgebaut, daß sie nicht zum Einbau und zur Verlegung in dem Fall geeignet sind, daß ein Ortswechsel notwendig wird. Die Kosten für die Errichtung dieser Bauten, die im allgemeinen perma nente Bauten sind, sind hoch, und die meisten gegenwärtigen Ladestatio nen sind Einheiten mit einer einzigen Funktion, die lediglich Ladedienste bieten.

Es gibt dementsprechend einen Bedarf für ein schnelles und geeignetes Mittel, um eine Elektrizitätsquelle zum Wiederaufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bereitzustellen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt ein Ladesystem ein schnelles und wirksames Mittel für einen Bediener bereit, um sein Fahr zeug mit einer elektrischen Versorgungsquelle zu verbinden und somit sein Elektro- oder Hybrid-Elektrofahrzeug wiederaufzuladen. Das Ladesy stem kann zu Hause benutzt werden, und der Fahrzeugbediener muß das Fahrzeug nicht von Hand mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden. Der Bediener positioniert sein Fahrzeug einfach über dem Ladesystem der vorliegenden Erfindung. Es gibt kein Erfordernis für spezielle Verbindun gen oder Anpassungen.

Zusätzlich ist das System zur Verwendung mit einer gewöhnlichen 120-Volt-Haushaltswechselstromversorgung ausgestaltet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be schrieben, in diesen ist:

Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Lade matte,

Fig. 2 eine schematische Ansicht von Teilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Perspektivansicht von Bauteilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Perspektivansicht von Bauteilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine Perspektivansicht von Bauteilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linien 6-6 von Fig. 1,

Fig. 7 eine Perspektivansicht von Bauteilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine Perspektivansicht des unteren Teils einer erfindungs gemäßen Ladematte,

Fig. 9 eine Perspektivansicht von Bauteilen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung,

Fig. 10 ein Aufriß von der Seite, der die Arbeitsweise der vorliegen den Erfindung veranschaulicht,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die die Arbeitsweise der vorlie genden Erfindung veranschaulicht, und

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das Teile einer Befehlsabfolge für das Ladesystem der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

In Fig. 1 ist eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Ladematte 10 veranschaulicht. Die Ladematte 10 weist eine Matte 12 auf, die aus ei ner haltbaren Gummimischung aufgebaut ist, die dem Druck eines verse hentlichen Überfahrens durch einen Fahrzeugbediener standhalten kann. Zusätzlich ist die Matte 12 auch elektrisch nicht leitend und kann sich an geringfügige Abweichungen in der Oberfläche, auf der sie angeordnet ist, anpassen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Matte 12 rechteckig ge formt und weist die folgenden Abmessungen auf: 100 cm × 80 cm. Je nach Anwendung können diese Abmessungen natürlich variieren. Die Lade matte 12 ist auch entlang ihres Umfangs abgeschrägt. Dies verhindert ebenfalls eine Beschädigung der Matte 12 durch versehentliche Überfahr ten und wird zusätzlich die Wahrscheinlichkeit verringern, daß eine Per son über die Matte 12 stolpert.

Die Matte 12 umfaßt auch zwei Relaisfelder 14 und 16 (die in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien veranschaulicht sind). Bei einer beispielhaften Ausführungsform weisen die Felder 14 und 16 die folgenden Abmessun gen auf: 40 cm × 50 cm. Je nach Anwendung können diese Abmessungen natürlich variieren. Erfindungsgemäß erfüllt eines der Relaisfelder die Funktion einer elektrischen Erdung, während das andere Haushaltswech selstromenergie zuführt.

Nach Fig. 2 weisen die Felder 14 und 16 jeweils mehrere stark magnetisch permeable Blöcke 18 auf (Fig. 3). Bei einer beispielhaften Ausführungs form bestehen die Blöcke 18 aus Eisen. Natürlich können andere Materia lien, die magnetisch permeabel sind und leitende Eigenschaften aufwei sen, für die Blöcke 18 verwendet werden. Nach Fig. 1 weist die Matte 12 mehrere Öffnungen 20 auf. Die Öffnungen 20 sind derart angeordnet, daß sie innerhalb der Felder 14 und 16 liegen. Mehrere Kontaktkappen 22 (Fig. 4) sind in die Öffnungen 20 durch die Unterseite der Matte 12 hin durch eingesetzt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Kon taktkappen 22 aus magnetischem, rostfreiem Stahl aufgebaut.

Nach den Fig. 3-6 sind die Blöcke 18 derart ausgestaltet, daß sie einen Kanal 24 aufweisen, der um den Umfang der Blöcke 18 herum angeordnet ist. Der Kanal 24 ist so ausgestaltet, daß er eine elastomere Feder 26 auf nimmt (Fig. 5).

Jede Öffnung 20 ist mit einem konischen Wandteil 28 und einem Auf nahmeteil 30 ausgestaltet (Fig. 6). Jede Kappe 22 ist derart ausgestaltet, daß sie eine Eingriffsfläche 32, einen geneigten Teil 34, einen Befesti gungsteil 36 und einen Aufnahmebereich 38 aufweist (Fig. 4).

Nach Fig. 6 sind die Kontaktkappen 22 in die Öffnungen 20 eingesetzt. Die Ausgestaltung der Kontaktkappen 22 läßt es zu, daß sich die Eingriffsflä che 32 und ein Teil der geneigten Fläche 34 aus der Öffnung 20 heraus erstrecken können. Der Befestigungsteil 36 steht in dem Aufnahmeteil 30 in Eingriff und ist in diesem aufgenommen, und der übrige Teil der ge neigten Fläche 34, der sich nicht durch die Öffnung 20 hindurch er streckt, stellt einen Kontakt mit dem konischen Wandteil 28 der Öffnung 20 her. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Kontaktkappen 22 in Öffnungen 20 eingesetzt, und ein Halteteil 39 ist gefüllt und befindet sich hinter der Kontaktkappe 22. Der Halteteil 39 sichert die Kontaktkap pe 22 in ihrer Stellung.

Alternativ ist der Halteteil 39 hinter der Kontaktkappe 22 eingesetzt und angeordnet. Der Halteteil 39 kann derart ausgestaltet sein, daß er einen Schnappsitz mit der Matte 12 herstellt. Alternativ kann der Halteteil 39 an der Matte 12 mit einem Klebstoff befestigt sein. Bei einer weiteren Alter native kann der Halteteil 39 derart ausgestaltet sein, daß er Teil der Matte 12 und flexibel genug ist, um ein Einsetzen der Kontaktkappe 22 in die Öffnung 20 zuzulassen. Zusätzlich können die Kontaktkappen 22 auch flexibel genug sein, um die Befestigung der Kontaktkappen 22 in der Öff nung 20 zuzulassen.

Jede elastomere Feder 26 weist eine innere Öffnung 40 auf, die ausrei chend groß genug ist, damit der untere Teil der Blöcke 18 durch diese hindurch verlaufen kann (Fig. 5). Die elastomere Feder 26 steht in dem Kanal 24 der Blöcke 18 in Eingriff. Wenn die Blöcke 18 in die Kontakt kappen 22 eingesetzt sind, steht der Außenumfang der elastomeren Feder 26 in dem Aufnahmebereich 38 der Kontaktkappen 22 in Eingriff.

Bei dieser Ausgestaltung sind die Blöcke 18 unterhalb der Kontaktkappen 22 aufgehängt, und ein isolierender Luftspalt 42 wird zwischen den Blöcken 18 und den Kontaktkappen 22 aufrechterhalten. Jeder Block ist der art ausgestaltet, daß er einen Draht 44 aufweist, der mit einem Blockan schluß 46 verbunden ist. Ein Draht 44 verbindet den Block 18 entweder mit einer Wechselstromversorgung oder einer elektrischen Masse, abhän gig davon, in welchem Relaisfeld Block 18 angeordnet ist.

Die Fig. 7-9 veranschaulichen die Oberseite und Unterseite der Lade matte 12 einschließlich der Öffnungen 20 und eine Perspektivansicht des in die Öffnung 20 eingesetzten Blocks 18.

Wenn nach Fig. 10 ein Fahrzeug (nicht gezeigt) über die Ladematte 12 fährt, senken sich zwei Kontaktstempel 48 von dem Fahrzeug aus nach unten ab und stellen einen Kontakt mit mindestens einer Kontaktkappe 20 eines jeden Feldes her. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Kontaktstempel 48 derart ausgestaltet und dimensioniert, daß sie eine Oberfläche aufweisen, die groß genug ist, um einen Kontakt mit minde stens einer oder maximal vier Kontaktkappen eines jeden Feldes herzu stellen. Dies läßt es zu, daß die Kontaktstempel 48 einen Kontakt mit mindestens einer Kontaktkappe herstellen, ungeachtet der Anordnung des Kontaktstempels in bezug auf die Ladematte 12. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Abmessungen der Kontaktstempel 48 100 mm × 120 mm. Je nach Anwendung können die Stempel 48 natürlich derart ausgestaltet sein, daß sie einen Kontakt mit einem geringeren oder einem größeren Ausmaß der Kappen 22 herstellen, solange die Stempel 48 noch einen Kontakt mit mindestens einer Kontaktkappe herstellen.

Nach den Fig. 10 und 11 weist jeder Kontaktstempel 48 einen Elektroma gneten 50 auf, der auf der unteren Fläche der Kontaktstempel 48 ange ordnet ist. Sobald die Elektromagnete einen Kontakt mit den Kontaktkap pen 20 herstellen, aktivieren und erzeugen die Elektromagnete eine ma gnetische Kraft, die die Blockrelais 18 in Richtung der Kontaktkappe 20 ziehen wird, so daß ein Teil des Relaisblocks 18 einen Kontakt mit der Kontaktkappe 20 herstellt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Ladematte 10 nun bereit, den Kontaktstempeln eines Fahrzeugs eine elektrische Ladung zuzuführen.

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein Feld 14 mit einer Wechselstromversorgung über eine Anschlußschnur 52 verbunden. Die Anschlußschnur 52 weist eine Wechselstromversorgungsleitung 54 und eine Masseleitung 56 auf. Die Wechselstromversorgungsleitung 54 ist mit dem Feld 14 verbunden, und die Masseleitung 56 ist mit dem Feld 16 verbunden. Ein Relais 58 verbindet die Versorgungsleitung 54 mit dem Feld 14. Alternativ kann zu sätzlich ein optionales Relais 60 entlang der Masseleitung 56 angeordnet sein, um die Masseleitung 56 mit dem Feld 16 zu verbinden. Der Einbau eines optionalen Relais wird verhindern, daß das Feld 16 durch eine ver sehentliche Verbindung mit umgekehrter Polarität der Anschlußschnur 52 in einer elektrischen Steckdose elektrisch aufgeladen wird. Bei einer bei spielhaften Ausführungsform ist die Anschlußschnur 52 derart ausge staltet, daß sie in eine typische nordamerikanische Wechselstromversor gungssteckdose 110-120 eingesteckt werden kann. Je nach Anwendung können die Anschlußschnur 52 und die Ladematte 10 natürlich derart ausgestaltet sein, daß sie elektrische Quellen mit höherer oder auch nied riger Spannung annehmen. Bei Innenanwendungen können die Ladematte 10 und die Anschlußschnur 52 außerdem derart ausgestaltet sein, daß sie sich an Abweichungen in elektrischen Versorgungssystemen anpassen können.

Ein Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungsmodul 62 ist mit der Versor gungsleitung 54 und der Masseleitung 56 verbunden. Zusätzlich ist das Modul 62 derart ausgestaltet, daß es Relais 58 und 60 mit Befehlen ver sorgt, die ihre jeweiligen Leitungen mit ihren jeweiligen Feldern verbinden werden.

Wenn sich die Ladestempel von einem Fahrzeug aus absenken, sendet das Fahrzeug demgemäß ein Hochfrequenzsignal aus, um die Relais 58 und 60 zu verbinden, nachdem die Ladestempel abgesenkt worden sind und einen Kontakt mit mindestens einer Ladekappe 22 zu jedem Feld herge stellt haben. Sobald das Signal von dem Modul 62 empfangen wird, weist das Modul die Relais 58 und 60 zu schließen an und das Aufladen be ginnt.

Nachdem das Aufladen des Fahrzeugs abgeschlossen ist, sendet das Fahr zeug ein Hochfrequenzsignal, um das Modul 62 anzuweisen, die Relais 58 und 60 zu trennen. Durch die Verwendung des Moduls 62 und der Relais 58 und 60 wird demgemäß der Ladematte 10 keine elektrische Energie zugeführt, bis die Kontaktstempel des Fahrzeugs sich an ihrer richtigen Stelle befinden. Zusätzlich ziehen die Kontaktstempel des Fahrzeugs vor der Zufuhr eines elektrischen Stromes zu den Relaisblöcken die Blöcke nach oben, bis ein Teil des Relaisblocks einen Kontakt mit der Kontakt kappe herstellt. Der Prozeß des Hochziehens der Relaisblöcke und der Kontakt der Kontaktstempel mit der Kontaktkappe vor der Verbindung der elektrischen Versorgung mit der Ladematte 10 verhindert jegliche Lichtbo genbildung am Kontaktpunkt. Dies wird eine Beschädigung der Kontakt kappen 22 und Relaisblöcke 18 verhindern.

Die beiden Flußdiagramme 70 von Fig. 12 veranschaulichen Teile einer Befehlsabfolge für das Lademattenbetriebsprotokoll. Die Flußdiagramme veranschaulichen die Befehlsabfolge und das Betriebsprotokoll für das Fahrzeug und die Ladematte. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein in einem Mikroprozessor innerhalb des Fahrzeugs residenter Computeralgorithmus Teile der in Fig. 12 veranschaulichten Befehlsabfol ge ausführen. Das Nachrichtenübermittlungsmodul 62 wird in Anspre chen auf Befehle von dem Fahrzeugschnittstellensystem auch Teile der in Fig. 12 veranschaulichten Befehlsabfolge ausführen.

Alternativ können ein Computeralgorithmus und ein Mikroprozessor auch in dem Nachrichtenübermittlungsmodul 62 angeordnet sein, um Teile der in Fig. 12 veranschaulichten Befehlsabfolge auszuführen.

Das Nachrichtenübermittlungsmodul 62 der Ladematte 10 sendet ein Si gnal A aus, das ein Fahrzeugschnittstellensystem sucht. Das Signal A wird vorzugsweise in fünfsekündigen Intervallen ausgesandt. Natürlich kann diese Zeitgrenze oder dieser Parameter variieren. Sobald ein Fahr zeugbediener das vordere Ende seines Fahrzeugs über der Ladematte 10 positioniert hat und der Bediener das Fahrzeug in die "Park"-Betriebsart bringt, wird das Fahrzeugschnittstellensystem ein Signal A von der Lade matte 10 empfangen. Dies ist durch Schritt 72 in den Flußdiagrammen 70 gekennzeichnet.

Sobald von dem Fahrzeugschnittstellensystem ein Signal empfangen wor den ist, bewertet ein Entscheidungsknoten 74 den Ladezustand es Fahr zeugs und stellt fest, ob ein Aufladen notwendig ist. Wenn dies der Fall ist, gibt Schritt 76 die Anweisung aus, daß die Kontaktstempel 48 abgesenkt werden, bis Elektromagnete 50 einen Kontakt mit mindestens einer Kon taktkappe 20 eines jeden Feldes herstellen. Sobald der Kontakt hergestellt worden ist, bringt Schritt 70 die Elektromagnete des Fahrzeugschnittstel lensystems in Eingriff, und das Magnetfeld am Kontaktstempel 48 wird örtliche Relaisblöcke 18 nach oben ziehen, bis ein Teil der Blöcke 18 einen Kontakt mit der Kontaktkappe 22 herstellt.

Sobald dies bewerkstelligt worden ist, weist Schritt 80 das Fahrzeug schnittstellensystem an, ein Freigabewechselstromsignal (Signal B) auszu senden. Das Signal B wird von dem Nachrichtenübermittlungsmodul 62 der Ladematte 10 empfangen, und das Nachrichtenübermittlungsmodul 62 weist das Relais 58, und wenn eines eingebaut ist, Relais 60 an, zu schließen, wodurch der Schaltkreis der Ladematte 10 effektiv vervollstän digt wird, wobei dem Fahrzeugschnittstellensystem nun elektrische Ener gie zugeführt wird. Dies wird durch Schritt 81 bewerkstelligt.

In dem Fahrzeugschnittstellensystem stellt ein Entscheidungsknoten 82 fest, ob die Ladeabfolge abgeschlossen ist. Dies wird bewerkstelligt, indem auf den gegenwärtigen Ladezustand des Batteriesystems des Fahrzeugs zugegriffen wird. Wenn das Aufladen abgeschlossen ist, sendet Schritt 84 ein Ladeabschlußsignal (Signal C) aus. Das Signal C wird von dem Nach richtenübermittlungsmodul 62 der Ladematte 10 empfangen, und die Re lais 58 und 60 werden geöffnet. Dies ist durch Schritt 85 veranschaulicht. Sobald die Relais 58 und 60 geöffnet sind, sendet das Nachrichtenüber mittlungsmodul 62 ein Rückzugssignal D aus, und sobald das Signal D von dem Fahrzeugschnittstellensystem empfangen wird, weist Schritt 86 die Stempel an, sich zurückzuziehen.

Alternativ ist das Fahrzeugschnittstellensystem mit einem Ladedrosse lungssystem ausgestattet, wobei der Ladestrom gedrosselt wird, wenn sich dem Abschluß eines Aufladens genähert wird, um eine Gleichmäßigkeit der Batteriezellenspannung sicherzustellen.

Die Ladematte der vorliegenden Erfindung läßt es zu, daß ein Fahrzeug bediener ein Elektro- oder Hybrid-Elektrofahrzeug wiederaufladen kann, indem keine unnötigen Aufgaben durchgeführt werden, sondern nur das Fahrzeug in seiner Garage oder an einer anderen Stelle eines Stellplatzes über Nacht geparkt wird. Der Benutzer ordnet einfach die Ladematte in einem Bereich an, in dem das Fahrzeug für längere Zeitdauern geparkt wird, wie beispielsweise der Parkplatz über Nacht. Die Ladematte wird normalerweise in eine herkömmliche 110-120-Volt-Wechselstromsteck dose eingesteckt gehalten, und der Benutzer richtet einfach das Fahrzeug und seine zurückziehbaren Ladestempel (die im Front-, Mittelsektions- oder Heckabschnitt des Fahrzeugs angeordnet sind) aus, und bringt das Auto in den Parkzustand.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt eine Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahrzeug mit mehreren Kontaktele menten und mehreren elastischen Elementen, die an der Innenfläche der Kontaktelemente an einem Ende und an mehreren Relais am anderen En de befestigt sind. Die Relais sind hinter der Innenfläche der Kontaktele mente aufgehängt, und die elastischen Elemente lassen es zu, daß sich die Relais in einem Bereich bewegen können, der durch eine erste Stellung und eine zweite Stellung festgelegt ist, wobei die Relais in einer stirnseitig beabstandeten Beziehung mit der Innenfläche der Kontaktelemente ste hen, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und die Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente herstellen, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und wobei eine Stromlei tung die Relais mit einer elektrischen Versorgung verbindet.

Claims

1. Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahr zeug, umfassend:

a) einen Aufbau mit mehreren Öffnungen,
b) mehrere Kontaktelemente, die jeweils eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, wobei die Kontaktelemente in die Öff nungen eingesetzt sind, wobei ein Teil der Außenfläche sich von dem Aufbau aus nach außen erstreckt,
c) mehrere elastische Elemente, die an der Innenfläche der Kon taktelemente an einem Ende und an mehreren Relais am ande ren Ende befestigt sind, wobei die Relais hinter der Innenfläche der Kontaktelemente aufgehängt sind und die elastischen Ele mente es zulassen, daß sich die Relais in einem Bereich bewegen können, der durch eine erste Stellung und eine zweite Stellung festgelegt ist, wobei die Relais in stirnseitig beabstandeter Bezie hung mit der Innenfläche der Kontaktelemente stehen, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und das Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente her stellt, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und
d) eine Stromleitung, die die Relais mit einer elektrischen Versor gung verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau ein ebenes Element ist, das aus einem nichtleitenden Material aufgebaut ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau ein im wesentlichen dünnes Profil aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente mehrere elastomere Federn sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeren Federn jeweils eine innere Öffnung aufweisen, und die Relais jeweils einen Aufnahmebereich aufweisen, um einen Teil der elastomeren Feder in enger Nähe zu der inneren Öffnung aufzu nehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der elastomeren Federn in einem Aufnahmebereich auf genommen ist, der an der Innenfläche der Kontaktelemente ausge staltet, dimensioniert und angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente und die Relais aus einem Material mit Leiteigen schaften aufgebaut sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen derart ausgestaltet und angeordnet sind, daß sie zwei Bereiche festlegen, die ein Ladefeld und ein Erdungsfeld darstellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais des Ladefeldes elektrisch an eine Leitung gekoppelt ist, die zur Verbindung mit einer elektrischen Versorgung ausgestaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais des Erdungsfeldes elektrisch an eine Leitung gekoppelt ist, die zur Verbindung mit einer elektrischen Versorgung ausgestal tet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Bereiche über ein Relais an eine elektrische Versorgung ge koppelt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladebereich über ein Relais an eine elektrische Versorgung ge koppelt ist.

13. Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahr zeug, umfassend:

a) einen nichtleitenden Aufbau mit mehreren Öffnungen,
b) mehrere Kontaktelemente, die jeweils Leiteigenschaften, eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, wobei die Kontakt elemente in die Öffnungen eingesetzt sind, wobei ein Teil der Außenfläche sich von dem Aufbau weg nach außen erstreckt,
c) mehrere nichtleitende elastische Elemente, die an der Innenflä che der Kontaktelemente an einem Ende und an mehreren Re lais am anderen Ende befestigt sind, wobei die Relais hinter der Innenfläche der Kontaktelemente aufgehängt sind und die ela stischen Elemente es zulassen, daß sich die Relais in einem Be reich bewegen können, der durch eine erste Stellung und eine zweite Stellung festgelegt ist, wobei die Relais von der Innenflä che der Kontaktelemente isoliert sind, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und das Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente herstellt, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und
d) eine Stromleitung, die die Relais mit einer elektrischen Versor gung Verbindung.

14. Verfahren zum Wiederaufladen eines Fahrzeugs, umfassend, daß:

a) das Fahrzeug über einem Ladegerät positioniert wird,
b) eine elektrische Kopplungseinrichtung abgesenkt wird, um einen Kontakt mit einem Teil des Ladegeräts herzustellen,
c) ein elektrischer Weg durch die Verwendung eines Magnetfeldes vervollständigt wird,
d) das Ladegerät angewiesen wird, eine Verbindung mit einer elek trischen Stromquelle herzustellen, und
e) das Ladegerät angewiesen wird, eine Trennung von der elektri schen Stromquelle vorzunehmen, wenn ein Wiederaufladezyklus abgeschlossen ist.

15. Verfahren zum Wiederaufladen der Batterien eines Fahrzeugs, um fassend, daß:

a) das Fahrzeug über einem Ladegerät positioniert wird,
b) ein erstes Signal ausgesandt wird, wobei das erste Signal durch ein Nachrichtenübermittlungsmodul des Ladegeräts ausgesandt wird,
c) das erste Signal empfangen wird, wobei das erste Signal von ei nem Fahrzeugschnittstellensystem an dem Fahrzeug empfangen wird,
d) festgestellt wird, ob der Ladezustand der Batterien des Fahr zeugs gering ist,
e) zwei Kontaktstempel von dem Fahrzeug aus abgesenkt werden, wobei die Kontaktstempel einen Ladestrom empfangen und den Batterien des Fahrzeugs zuführen können,
f) eine elektromagnetische Kraft in Eingriff gebracht wird, um mindestens ein Relais von einem Paar Relaisfeldern anzuziehen, wobei die Relais aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gezogen werden, wobei die Relais einen elektrischen Strom von dem Relais zu einem der beiden Kontaktstempel leiten können, wenn sich die Relais in der zweiten Stellung befinden,
g) ein zweites Signal ausgesandt wird, wobei das zweite Signal von dem Nachrichtenübermittlungsmodul empfangen wird und das Nachrichtenübermittlungsmodul anweist, die Relaisfelder mit einer elektrischen Versorgung zu verbinden,
h) festgestellt wird, ob das Aufladen der Batterien des Fahrzeugs abgeschlossen ist,
i) ein drittes Signal ausgesandt wird, wobei das dritte Signal von dem Nachrichtenübermittlungsmodul empfangen wird und das Nachrichtenübermittlungsmodul anweist, die Relaisfelder von der elektrischen Versorgung zu trennen, und
j) ein viertes Signal ausgesandt wird, wobei das vierte Signal von dem Fahrzeugschnittstellensystem empfangen wird, und das Fahrzeugschnittstellensystem eine Anweisung ausgibt, daß die Kontaktstempel zurückgezogen werden.

16. Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahr zeug, umfassend:

a) einen Aufbau mit einem Paar Relaisfeldern, wobei eines der Re laisfelder Wechselstromenergie zuführt und das andere eine elektrische Masse bereitstellt,
b) mehrere Kontaktelemente, die jeweils eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, wobei die Kontaktelemente in jedem der Relaisfelder ausgestaltet, dimensioniert und angeordnet sind,
c) mehrere Relais, die zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung ausgestaltet, dimensioniert und an geordnet sind, wobei die Relais einen Strom durch das Relais zu den Kontaktelementen leiten können, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und
d) eine Stromleitung, die die Relais mit einer elektrischen Versor gung verbindet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch

a) ein Nachrichtenübermittlungsmodul zum Senden und Empfan gen von Signalen, wobei das Nachrichtenübermittlungsmodul die Relais mit bzw. von der Stromleitung in Ansprechen auf von dem Nachrichtenübermittlungsmodul empfangene Signale ver bindet bzw. trennt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch

1. ein Fahrzeugschnittstellensystem zum Senden und Empfangen von Signalen, wobei das Fahrzeugschnittstellensystem zwei Kontaktstempel anweist, sich abzusenken und einen Kontakt mit dem Aufbau herzustellen, wenn das Fahrzeugschnittstellen system ein Signal von dem Nachrichtenübermittlungsmodul empfängt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugschnittstellensystem einen Elektromagneten in den Kontaktstempeln aktiviert, wobei die Elektromagnete mindestens ei nes der Relais in die zweite Stellung ziehen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugschnittstellensystem ein Signal an das Nachrichten übermittlungsmodul sendet, nachdem das Fahrzeugschnittstellensy stem die Elektromagnete aktiviert hat.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugschnittstellensystem feststellt, ob die Batterien des Fahrzeugs aufgeladen sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugschnittstellensystem einen in einem Mikroprozessor re sidenten Computeralgorithmus anwendet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugschnittstellensystem ein Trennsignal an das Nachrich tenübermittlungsmodul aussendet, nachdem das Aufladen der Batte rien abgeschlossen ist, wobei das Nachrichtenübermittlungsmodul die Relais nach Empfang des Trennsignals von der Stromversorgung trennt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachrichtenübermittlungsmodul ein Stromwegnahmesignal aus sendet, nachdem die Relais von der Stromversorgung getrennt wor den sind, wobei das Fahrzeugschnittstellensystem die Kontaktstem pel zurückzieht, nachdem es das Stromwegnahmesignal empfangen hat.

25. Fahrzeug und Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einer Batterie eines Fahrzeugs, umfassend:

a) einen Aufbau mit einem Paar Relaisfeldern, wobei eines der Re laisfelder Wechselstromenergie zuführt und das andere eine elektrische Masse bereitstellt,
b) zwei Kontaktstempel, die derart ausgestaltet und dimensioniert sind, daß sie sich in einem Bereich bewegen können, der durch eine zurückgezogene Stellung und eine ausgestreckte Stellung festgelegt ist, wobei die Kontaktstempel einen elektrischen Strom zur Batterie leiten können,
c) mehrere Relais, die in jedem der Relaisfelder angeordnet sind, wobei die Relais zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung ausgestaltet, dimensioniert und an geordnet sind, wobei die Relais einen Strom durch das Relais zu den Kontaktstempeln leiten können, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet, und
d) eine Stromleitung, die die Relais mit einer elektrischen Versor gung verbindet.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch

a) mehrere Kontaktelemente, die jeweils eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, wobei die Kontaktelemente in mehrere Öffnungen in dem Aufbau eingesetzt sind, wobei ein Teil der Au ßenfläche sich von dem Aufbau weg nach außen erstreckt,
b) mehrere elastische Elemente, die an der Innenfläche der Kon taktelemente an einem Ende und an den Relais an dem anderen Ende befestigt sind, wobei die Relais hinter der Innenfläche der Kontaktelemente aufgehängt sind und die elastischen Elemente es zulassen, daß sich die Relais in einem Bereich bewegen kön nen, der durch die erste Stellung und die zweite Stellung festge legt ist, wobei sich die Relais in einer stirnseitig beabstandeten Beziehung mit der Innenfläche der Kontaktelemente stehen, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und das Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente herstellt, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstempel jeweils einen Elektromagneten aufweisen, um ei ne elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wobei die elektromagneti sche Kraft die Relais in die zweite Stellung ziehen kann.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau ferner umfaßt:

a) ein Nachrichtenübermittlungsmodul zum Senden und Empfan gen von Signalen, wobei das Nachrichtenübermittlungsmodul ein Verbindungsrelais für jedes der Relaisfelder öffnen und schließen kann, wobei die Relaisfelder von der Stromleitung ge trennt sind, wenn sich das Verbindungsrelais in einer offenen Stellung befindet.

29. Fahrzeug und Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch

a) ein Fahrzeugschnittstellensystem zum Senden und Empfangen von Signalen, wobei das Fahrzeugschnittstellensystem die Kon taktstempel anweist, sich zurückzuziehen oder auszufahren, und
b) ein Nachrichtenübermittlungsmodul zum Senden und Empfan gen von Signalen, wobei das Nachrichtenübermittlungsmodul die Relais mit bzw. von der Stromleitung verbindet bzw. trennt.

30. Vorrichtung zum Zuführen einer elektrischen Ladung zu einem Fahr zeug, umfassend:

a) ein ebenes Element mit mehreren Kontaktelementen, die jeweils eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, wobei sich ein Teil der Außenfläche von dem ebenen Element aus nach außen erstreckt; und
b) mehrere Relais, die an eine elektrische Versorgung gekoppelt und hinter der Innenfläche der Kontaktelemente aufgehängt sind, wobei die Relais derart ausgestaltet und dimensioniert sind, daß sie sich in einem Bereich bewegen können, der durch eine erste Stellung und eine zweite Stellung festgelegt ist, wobei die Relais in einer stirnseitig beabstandeten Beziehung mit der Innenfläche der Kontaktelemente stehen, wenn sich das Relais in der ersten Stellung befindet, und das Relais einen Kontakt mit der Innenfläche der Kontaktelemente herstellt, wenn sich das Relais in der zweiten Stellung befindet.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais zu einem Paar Relaisfeldern ausgestaltet sind, die jeweils mehrere Relais aufweisen, wobei eines der beiden Relaisfelder an die elektrische Versorgung gekoppelt ist, um eine Stromquelle bereitzu stellen, während das andere der beiden Relaisfelder an die elektrische Versorgung gekoppelt ist, um eine Masse bereitzustellen.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Element nichtleitende Eigenschaften aufweist.

33. Verfahren zum Wiederaufladen wiederaufladbarer Batterien eines Fahrzeugs, umfassend, daß:
das Fahrzeug über einem Ladegerät positioniert wird,
ein erstes Signal ausgesandt wird, wobei das erste Signal von ei nem Nachrichtenübermittlungsmodul des Ladegeräts ausgesandt wird,
das erste Signal empfangen wird, wobei das erste Signal von ei nem Fahrzeugschnittstellensystem an dem Fahrzeug empfangen wird, wobei das Fahrzeugschnittstellensystem feststellt, ob der Lade zustand der wiederaufladbaren Batterien des Fahrzeugs unter einem vorbestimmten Niveau liegt, und wenn dies der Fall ist, das Fahr zeugschnittstellensystem eine Anweisung ausgibt, daß sich zwei Kontaktstempel von dem Fahrzeug aus absenken werden, wobei die Kontaktstempel einen Ladestrom empfangen und den wiederauflad baren Batterien des Fahrzeugs zuführen können,
eine elektromagnetische Kraft in Eingriff gebracht wird, um min destens ein Relais von einem Paar Relaisfeldern anzuziehen, wobei die Relais aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gezogen werden, wobei die Relais einen elektrischen Strom von dem Relais zu einem der beiden Kontaktstempel leiten können, wenn sich die Relais in der zweiten Stellung befinden,
ein zweites Signal ausgesandt wird, wobei das zweite Signal von dem Fahrzeugschnittstellensystem ausgesandt und von dem Nach richtenübermittlungsmodul empfangen wird, wobei das zweite Signal das Nachrichtenübermittlungsmodul anweist, die Relaisfelder mit ei ner elektrischen Versorgung zu verbinden,
festgestellt wird, ob das Aufladen der wiederaufladbaren Batterien abgeschlossen ist,
ein drittes Signal ausgesandt wird, wobei das dritte Signal von dem Fahrzeugschnittstellensystem ausgesandt und von dem Nach richtenübermittlungsmodul empfangen wird und das Nachrichten übermittlungsmodul anweist, die Relaisfelder von der elektrischen Versorgung zu trennen, und
ein viertes Signal ausgesandt wird, wobei das vierte Signal von dem Nachrichtenübermittlungsmodul ausgesandt und von dem Fahr zeugschnittstellensystem empfangen wird, und das Fahrzeugschnitt stellensystem die Anweisung ausgibt, daß die Kontaktstempel zu rückgezogen werden.