DE102012007713B4 - Vorrichtung zum elektrischen Laden von elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen, die ein Kontaktelement oder mehrere Kontaktelemente (2) auf Fahrzeugseite aufweist und ein Kontaktelement oder mehrere Kontaktelemente (3) auf Ladevorrichtungsseite aufweist, die direkt miteinander verbindbar sind, wobei die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) in der Ebene, die senkrecht zur Fahrtrichtung (10) steht, beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der fahrzeugseitigen Kontaktelemente (2) auf die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) durch Teile eines Rades (6) oder eines Reifens (7) oder einer Felge (8) erfolgt, so dass das Rad (6) oder der Reifen (7) oder die Felge (8) als Ausrichtungselement wirkt und bei Bewegung des Fahrzeuges (1) in Fahrtrichtung (10) Teile des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) oder dessen Gehäuse (5) derart berührt, dass sich das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) quer zur Fahrtrichtung bewegt in eine Position, die ein Kontaktieren des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) mit dem ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zum elektrischen Laden von elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen, insbesondere mehrspurigen Fahrzeugen wie Elektro-PKW, leichte Nutzfahrzeuge, etc.
  • Üblicherweise werden die Traktionsbatterien von elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen aufgeladen, indem das Fahrzeug unmittelbar an einer Ladestation platziert wird und anschließend mittels eines Ladekabels die elektrische Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladevorrichtung hergestellt wird. Das Ladekabel, welches während der Fahrt im Fahrzeug untergebracht ist, wird zum Laden herausgeholt und in entsprechende Buchsen in der Ladevorrichtung und dem Fahrzeug eingesteckt. Der Leitungs-Durchmesser und das Gewicht des Kabels hängen von der zu übertragenden Stromstärke ab und erreichen bei einem Ladestrom von 32 Ampere bereits Werte, welche die Handhabbarkeit und den Bedienungskomfort stark einschränken.
  • Eine andere elektrische Lade-Variante arbeitet nach dem Prinzip des induktiven Ladens. Dazu ist im Boden der Ladestation eine (Kupfer-)Spule eingelassen, welche ein elektrisches Feld erzeugt. Das Fahrzeug weist im Wagenboden eine zu induzierende Spule auf, in der durch die Induktion ein entsprechender Strom zum Laden der Batterie fließt. Bei dieser Art des elektrischen Ladens entfallt zwar das Einstecken des Kabels, jedoch hat das Verfahren eine Reihe anderer Nachteile: Es weist Wirkungsgrad-Verluste auf; die möglichen Spulengrößen im PKW erlauben nur relativ geringe Ladeströme; die EMV-Verträglichkeit ist nicht sicher geklärt; der Komponentenaufwand und damit die Kosten relativ hoch.
  • Eine Ideallösung wäre eine direkte Kontaktierung zwischen einem fahrzeugseitigen Stecker und einer entsprechenden Buchse auf Seiten der Ladevorrichtung. Als eigentliche Herausforderung bei einer solchen Lösung gilt es, die beiden Kontaktelemente, d. h. den Stecker vom Fahrzeug und die Buchse der Ladevorrichtung, aufeinander auszurichten, so dass die beiden Kontakte automatisch miteinander verbindbar sind und bei Annäherung des Fahrzeuges automatisch eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. Vorteilhaft wäre es außerdem, wenn das gesamte Kontaktsystem unterhalb des Fahrzeugbodens, d. h. Im Bereich zwischen Fahrzeugboden und Fahrbahn angeordnet wäre.
  • Aus GB 1 282 974 A sind Ladesysteme für Elektrofahrzeuge bekannt, bei denen das Fahrzeug Kontaktelemente aufweist, die direkt mit an einer Ladevorrichtung befestigten Elementen in Kontakt gebracht werden. Diese Vorrichtung weist allerdings verschiedene Nachteile auf: So ist hierbei eine genaue Positionierung des zu ladenden Fahrzeuges erforderlich. Die Anordnung der fahrzeugseitigen Stecker im Bereich der Fahrzeugfront schränkt die Designfreiheit unakzeptabel stark ein. Ferner muss das Fahrzeug das Ladegelände rückwärts verlassen; ein Verlassen in Fahrtrichtung ist nicht möglich.
  • Weiterhin sind aus GB 2 185 866 A und DE 697 11 963 T2 Systeme bekannt, die ein Laden ohne manuelles Einstecken eines Steckers ermöglichen. Hier sind allerdings zusätzliche Elemente (als Stellglieder etc.) notwendig, die eine Ausrichtung der Ladekontakte des Fahrzeuges auf die Kontakte der Ladestation ermöglichen. Erheblich vorteilhafter wäre es, wenn keine zusätzlichen Elemente oder Stellglieder erforderlich wären und dennoch eine automatische Ausrichtung erfolgt. Ideal wäre es, bereits am Fahrzeug vorhandene Elemente für die Posititonierung und das Ausrichten zu nutzen. Besonders geeignet wären hierfür Elemente, die eine Berührung mit der Ladestation oder der Ladevorrichtung ohne Beschädigung ermöglichen. Weiterhin haben die oben genannten Systeme den Nachteil, dass das „Treffen” der Ladevorrichtung ohne Blickkontakt des Fahrers als schwierig empfunden wird.
  • Die hier vorgeschlagene Erfindung ermöglicht ein automatisches Verbinden mit der Ladestation und bietet gleichzeitig die oben genannten Vereinfachungen. Sie kommt ohne zusätzliche Positionierungselemente aus und löst die Ausrichtungsproblematik durch geeignete Führungsmechanismen auf einfachste Weise. Gleichzeitig wird die Wahrnehmung des Fahrers beim „Treffen” und Einfahren in die Ladevorrichtung verbessert.
  • Die Vorrichtung und mögliche Ausgestaltungen sind im Folgenden beschrieben:
    Die Vorrichtung ist vorzugsweise unterhalb des Fahrzeuges angeordnet.
  • Das Elektrofahrzeug (1) weist mindestens ein Kontaktelement (2) für das elektrische Laden auf. Die Ladevorrichtung weist mindestens ebenfalls ein Kontaktelement (3), ausgestaltet als das entsprechende Gegenstück, auf. Zum elektrischen Laden wird das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) direkt mit dem ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) verbunden. Ein Ladekabel entfällt.
  • Das Fahrzeug fährt zum Laden auf das dicht über dem Fahrbahnboden angeordnete ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) zu. Unter dem Fahrzeug-Boden (11) befindet sich das fahrzeugseitige Kontaktelement (2), welches mit dem ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) in Kontakt gebracht wird. Das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) ist hierbei beweglich auf der Fahrbahnebene (12) der Ladestation angeordnet.
  • Insbesondere kann es hierbei seine Position quer zur Fahrtrichtung (10) verändern. Die Ausrichtung (23) wird durch ein Rad (6) oder einen Reifen oder eine Felge (8) des Fahrzeuges bewirkt und zwar derart, dass das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) mit dem fahrzeugseitigen Kontaktelement (2) fluchtet und die beiden Kontaktelemente (2, 3) bei weiterer Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges (1) miteinander in Kontakt gebracht werden. Anschließend fließt der Ladestrom vom ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) über das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) und über Hochvoltkabel (19) über das Ladegerät (20) des Fahrzeuges (On-Board-Charger) in die Batterie (21) des Fahrzeuges.
  • Einzelheiten zur Funktionsweise der Vorrichtung sowie verschiedene Ausgestaltungen sind im Folgenden beschrieben.
  • Das oder die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) weisen jeweils mindestens zwei einzelne elektrische Kontakte (Pole) (15) auf. Ebenso weisen auch das oder die fahrzeugseitigen Kontaktelemente (2) mindestens zwei einzelne elektrische Kontakte (Pole) (14) auf.
  • In einer möglichen Ausgestaltung ist das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) im vorderen Bereich des Fahrzeugbodens (11) angeordnet. Es ist während der Fahrt im Wagenboden (11) versenkt und wird vor Beginn des Ladevorgangs nach unten in Richtung Fahrbahn (12) ausgefahren oder ausgeschwenkt. Das Kontaktelement (2) kann auch im Bereich der (vorderen) Radaufhängung angeordnet sein und sich im eingeklappten Zustand im offenen Bereich des vorderen unteren Dreieckslenkers (sofern vorhanden) befinden und zum Laden nach unten heraus geklappt werden. Das Herausfahren bzw. Ausklappen des Kontaktelementes (2) kann durch einen Stellmotor oder ähnliches erfolgen, der über einen Schalter im Fahrzeug aktiviert wird und sich in der Endstellung automatisch abschaltet. Es ist auch denkbar, diese Aktivierung des Kontaktelementes (2) über eine entsprechende Steuerung mit einem Satellitennavigationssystem zu koppeln. Wenn das System erkennt, das sich der Wagen einem geeigneten Ladeort, insbesondere der heimischen Garage, nähert, wird das Kontaktelement (2) automatisch ausgefahren.
  • Das Fahrzeug (1) fährt zum Laden auf das dicht über der Fahrbahnebene (12) angeordnete ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) zu. Die Fahrbahnebene (12) kann hierbei auch durch den Garagenboden etc. repräsentiert werden.
  • Das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) ist hierbei beweglich angeordnet in einer Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung (10), d. h. seitlich verschiebbar (23). Die Aufhängung bzw. Führung des oder der beweglichen Kontaktelemente (3) kann über Gestänge, Parallelogramm-Gestänge, Schienen, Linearführungen oder andere bewegliche Elemente erfolgen.
  • Die Ausrichtung des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) auf das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) wird bewirkt durch ein Rad (6) oder einen Reifen (7) oder eine Felge (8) des Elektrofahrzeuges (1).
  • Bei Annäherung des Elektrofahrzeuges (1) an die Ladevorrichtung berührt ein Teil des Reifens (7) oder Rades (6) oder der Felge (8) die Kontur (5) oder das Gehäuse oder einen anderen Bereich des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) und zwar in der Form, dass der Reifen (7) oder das Rad (6) oder die Felge (8) eine seitliche Bewegung (23) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) bewirkt. Dies wird dadurch erreicht, dass entweder die berührende Fläche des Reifens (7) oder Rades (6) oder der Felge (8) oder das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) oder beide im Bereich der Berührungsfläche einen Winkel von deutlich über 0° und deutlich unter 90° mit der Fahrtrichtung (10) bilden. Die beiden berührenden Flächen treffen also schräg aufeinander, so dass sich ein Kraftvektor quer zur Fahrtrichtung (10) ergibt. Hierdurch wird das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) in eine Position verschoben (23), die es ermöglicht, dass das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) bei weiterer Vorwärtsfahrt des Elektrofahrzeuges (1) mit dem ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) kontaktieren kann.
  • Die Außenkontur (5) des Kontaktelementes (3) kann hierfür eine Rundung oder einen in Fahrtrichtung schrägen Verlauf aufweisen. Das Fahrzeug (1) fährt zum Laden auf das Kontaktelement (3) zu. Der Fahrer lenkt das Fahrzeug (1) dabei so, dass das als Ausrichtungselement wirkende Rad (6), z. B. das linke Vorderrad, mit seiner Innenflanke die Kontur (5) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) berührt und durch Weiterfahrt das Kontaktelement (2) in Richtung Fahrzeugmitte verschiebt. Eine quer zur Fahrtrichtung (10) angeordnete Rückholfeder am Kontaktelement (3) bewirkt, dass die Kontur (5) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) während des Ankoppel-Vorganges am Rad (6) anliegt und das Kontaktelement (3) in seine Ausgangsposition zurückkehrt, nachdem das Fahrzeug die Station verlassen hat. Die Anordnung des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) am Fahrzeug, speziell der seitliche Abstand zwischen den Ladekontakten (14) und der inneren Reifenflanke, ist hierbei auf die Gestaltung des Gehäuses des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3), speziell den Abstand zwischen dem Einführbereich für die Fahrzeugkontakte (14) und der Außenflanke des Gehäuses, konstruktiv abzustimmen. Anschließend gleitet das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) in das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) ein, so dass der elektrische Kontakt geschlossen wird und der Ladevorgang beginnen kann.
  • Das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) kann ein weiteres Führungselement aufweisen, welches beim Einfahren des Fahrzeuges (1) von der Außenflanke des Reifens (7) oder Rades (6) oder der Felgen (8) berührt werden kann und mit dem eigentlichen Kontaktelement (3) fest oder verschiebbar verbunden ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) seitlich in beide Richtungen vom Rad (6) oder dem Reifen (7) oder der Felge (8) bewegt werden kann und sich so die Breite des möglichen Einfahrbereiches für das Fahrzeug und damit dessen Positionierungstoleranz vergrößert.
  • Das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) sollte zusätzlich eine Verschiebbarkeit in Fahrtrichtung aufweisen, z. B. durch eine Schlittenführung oder ähnliches, um die Bewegung des Fahrzeuges nach dem Einkuppeln bis zum Stillstand des Fahrzeuges abzufangen.
  • Die Bereiche des Gehäuses (5) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3), die hierbei vom Rad (6) des Fahrzeuges (1) berührt werden, sollten zur Verminderung der Reibung zwischen Reifen (7) und Gehäusewandung (5) geeignete Vorrichtungen (9) aufweisen wie z. B. geführte Rollen oder Kugeln oder ähnliches.
  • In einer weiteren Variante der Vorrichtung ist das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) in zwei oder mehrere Segmente (13) teilbar, insbesondere in zwei seitliche Hälften, und zwar derart, dass sich nach Beendigung des Ladevorgangs die einzelnen Segmente (13) voneinander entfernen können (durch einen Antrieb oder durch äußere Einwirkung bzw. durch Zwang) und das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) somit freigeben. Hierdurch kann die Ladestation in Fahrtrichtung wieder verlassen werden. Bei Ladestationen in speziellen räumlichen Anordnungen kann es ein großer Vorteil sein, wenn das Fahrzeug die Station in Fahrtrichtung wieder verlassen kann (z. B. in Parktaschen, Autoreisezügen, etc.).
  • In einer weiteren Variante der Vorrichtung befinden sich die einzelnen Segmente (13) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) vor Beginn des Ladevorgangs in einer Ausgangsposition deutlich voneinander entfernt. Das Fahrzeug (1) befährt nun die Bodenfläche (12) der Ladestation. Auf Höhe der Segmente (13) der ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) ist quer zur Fahrtrichtung ein geeigneter Anschlag angeordnet, der vom sich nähernden fahrzeugseitigen Kontaktelement (2) berührt wird und damit anzeigt, dass sich das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) in der zum Laden erforderlichen Längsposition befindet. Der Anschlag kann dann einen Kontakt auslösen, der bewirkt, dass die Segmente (13) sich von ihrer Ausgangsposition von beiden Seiten (motorisch) auf das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) zu bewegen, bis jedes Segment am fahrzeugseitigen Kontaktelement (2) anliegt. Ein zusätzlicher Vorteil bei dieser Gestaltung des Systems ist, dass die Positionierung des Fahrzeuges (1) in Querrichtung noch einfacher wird, da die Segmente (13) sich in einem sehr weiten Bereich bewegen können (fast der gesamte Bereich der lichten Breite zwischen den Rädern des Fahrzeuges).
  • In einer weiteren Variante kann das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) immer dann, wenn kein Ladevorgang stattfindet, mit einer geeigneten Abdeckung bzw. Haube abgedeckt oder verschlossen werden, um vor Gefahren, Vandalismus und Witterungseinflüssen zu schützen. Um den gleichen Zweck zu erreichen, kann die Ladevorrichtung komplett oder teilweise im Fahrbahn-Boden (12) versenkbar ausgeführt werden.
  • Die Freischaltung, Anmeldung, Authentifizierung für den Ladevorgang kann analog zu herkömmlichen Ladesystemen erfolgen. Es ist vorgesehen, in einer weiteren Ausführung das System mit einer auf Navigationsdaten basierenden Steuerung auszustatten. Hierbei erkennt das Fahrzeug anhand der Navigationsdaten seinen Standort und kann das System automatisch aktivieren und die Ladekontakte ausfahren, wenn sich das Fahrzeug z. B. der heimischen Garage oder einem dem Navigationssystem bekannten Ladepunkt nähert.
  • Das System kann auch mit den bekannten herkömmlichen Steckern (Schuko, CEE, 7-poliger Typ3-Stecker, Yazaki-Stecker, etc.) ausgestattet werden, wobei der jeweilige Stecker das Kontaktelement auf der einen Seite darstellt und die zugehörige Kupplung bzw. Buchse das Kontaktelement der anderen Seite darstellt. Führung, Ausrichtung, Fluchten, Einkuppeln und Kontaktieren geschieht analog der obigen Beschreibung.
  • Die Vorrichtung kann sowohl für das Laden mit Gleichstrom, als auch für das Laden mit Wechselstrom oder Drehstrom (Mehrphasen-Wechselstrom) eingesetzt werden.
  • Denkbar ist auch, das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) mit einer größeren Anzahl von einzelnen, (z. B. sieben) Kontakten zu versehen. Je nach geforderter Stromart des zu ladenden Fahrzeuges werden dann im ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) einzelne Kontakte zu- oder abgeschaltet. Das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) weist unabhängig von seiner Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom) immer die gleiche Formgebung auf. Lediglich die Anzahl und Belegung der elektrischen Kontakte des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) unterscheidet sich. Durch diese Konstruktion ist die Ladevorrichtung universell in der Lage, Fahrzeuge mit unterschiedlicher Stromart-Anforderung zu versorgen.
  • Für die Kontaktelemente sind verschiedene Ausführungs- und Gestaltungsvarianten denkbar: So sind Ausführungen denkbar, bei denen ein mit seiner Achse in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordneter zylindrischer oder konischer Körper das fahrzeugseitige, einsteckende Element bildet und auf Ladevorrichtungsseite ein entsprechendes Gegenstück (Hohlzylinder bzw. Innenkonus). Die Kontakte können hierbei in mehreren Ringen axial hintereinander angeordnet sein. Denkbar ist auch ein senkrecht angeordneter Zylinder. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der ein flaches, in etwa rechteckförmiges plattenförmiges Element das fahrzeugseitige Kontaktelement bildet, welches zum Laden nach unten aus dem Fahrzeug heraus fährt in Richtung Fahrbahnoberfläche (ähnlich dem Kiel eines Schiffes). Die schmale Seite zeigt hierbei in Fahrtrichtung. Der Abstand zur Fahrbahnoberfläche ist fest eingestellt und kann mit Hilfe von im Kontaktelement eingebauten Abstandswarnern überwacht und über eine geeignete Steuerung korrigiert werden, falls dies bei stark eingefedertem Fahrzeug nötig sein sollte. Die elektrischen Kontakte sind hierbei jeweils an den Seitenflächen dieses kielförmigen Kontaktelementes angebracht. Die Ladevorrichtung bildet das entsprechende Gegenstück und weist einen entsprechenden Spalt auf, in den das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) zum Kontaktieren eingebracht wird. In den Seitenflächen dieses Spaltes sind die ladevorrichtungsseitigen elektrischen Kontakte angeordnet. Diese können in senkrechter Richtung eine wesentlich größere Ausdehnung aufweisen als die entsprechenden Gegenkontakte am fahrzeugseitigen Kontaktelement (2). Hierdurch wird eine erhebliche größere Positionierungstoleranz in senkrechter Richtung erreicht.
  • Die Vorrichtung gemäß dieser Ausgestaltung kann dadurch noch erweitert werden, dass die elektrischen Kontakte auf Ladevorrichtungsseite (15) beweglich sind in Fahrtrichtung und dass sie in ihrer Bewegung in Fahrtrichtung (10) durch Führungselemente (16) geführt werden. Die Führungselemente (16) sind so gestaltet, dass die Kontakte der Ladevorrichtung (15) bei Bewegung in Fahrtrichtung (10) ihren Abstand zueinander verringern und somit, wenn sich das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) zwischen ihnen befindet, eine Anpressung zwischen den Kontaktflächen (14, 15) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) und des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) bewirkt wird. Z. B. wird dies erreicht durch aufeinander zulaufende, seitliche Begrenzungsflächen für die Kontakte der Ladevorrichtung, so dass ein Keileffekt entsteht.
  • Die Erfindung bietet gegenüber dem konventionellen Laden eine Reihe von Vorzügen:
    Das Laden gestaltet sich äußerst einfach. Das Hantieren mit schweren Kabeln und unhandlichen Steckern entfällt ebenso wie frei hängende und frei zugängliche Kabel. Die Verschmutzungs-, Verletzungs- und Vandalismusgefahren werden deutlich reduziert.
  • Es können auch kurze Parkzeiten effektiv zum Nachladen genutzt werden; ebenso kann die Ladezeit deutlich bequemer zum Telefonieren, Arbeiten, etc. genutzt werden, da ein Aussteigen nicht erforderlich ist.
  • Es gibt keine Probleme mit dem Anschließen der Ladekabel in enger Umgebung (z. B. Autoreisezug, Einzelgarage). Aufgrund des Wegfalls des Kabels lassen sich deutlich größere Ladeströme und damit geringere Ladezeiten realisieren.
  • Aus Sicht der Fahrzeughersteller ist es ein großer Vorteil, wenn die Einspeisung des Stromes an einer Stelle erfolgen kann, die sich nicht im sichtbaren Karosseriebereich befindet, und die gleichzeitig nicht im größeren Umfang in die Fahrzeugstruktur eingreift.
  • Die Ausrichtung der Kontaktelemente zueinander (fahrzeugseitig zu ladevorrichtungsseitig) wird durch die Nutzung des Rades bzw. Reifens oder der Felge des Fahrzeuges als Ausrichtungselement vom Nutzer als sehr vorteilhaft empfunden, da zum einen auch ohne Sichtkontakt ein Gefühl für die Position des Rades vorhanden ist (aus verschiedenen Fahrsituationen wie Einparken, Einfahren in Waschanlagen, Auffahren auf Bordsteine etc.). Zum anderen ist der Reifen ein besonders unempfindliches Element am Fahrzeug, mit dem eine Berührung eines festen Gegenstandes, wie es die Ladevorrichtung darstellt, nicht als unbehaglich oder mit Beschädigungsgefahr verbunden wahrgenommen wird.
  • Abbildungen:
  • 1: Perspektivische Darstellung
  • 2: Schematische Darstellung des Ladevorganges in Draufsicht mit Ausrichtung durch Vorderrad
  • 3: Darstellung des Fahrzeuges und der Komponenten von vorne und hinten
  • 4: Detaildarstellung der keilförmigen Führung der Ladekontakte in Draufsicht

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen, die ein Kontaktelement oder mehrere Kontaktelemente (2) auf Fahrzeugseite aufweist und ein Kontaktelement oder mehrere Kontaktelemente (3) auf Ladevorrichtungsseite aufweist, die direkt miteinander verbindbar sind, wobei die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) in der Ebene, die senkrecht zur Fahrtrichtung (10) steht, beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der fahrzeugseitigen Kontaktelemente (2) auf die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) durch Teile eines Rades (6) oder eines Reifens (7) oder einer Felge (8) erfolgt, so dass das Rad (6) oder der Reifen (7) oder die Felge (8) als Ausrichtungselement wirkt und bei Bewegung des Fahrzeuges (1) in Fahrtrichtung (10) Teile des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) oder dessen Gehäuse (5) derart berührt, dass sich das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) quer zur Fahrtrichtung bewegt in eine Position, die ein Kontaktieren des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) mit dem ladevorrichtungsseitigen Kontaktelement (3) ermöglicht.
  2. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Gehäuses (5) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3), der mit dem Rad (6) oder dem Reifen (7) oder mit der Felge (8) in Berührung kommt, Elemente zur Verringerung der Reibung aufweist.
  3. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zur Verringerung der Reibung als rotierende Elemente ausgeführt sind oder als Gleitflächen.
  4. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die fahrzeugseitigen Kontaktelemente (2) im Bereich einer Achse des Fahrzeuges oder im Bereich einer Radaufhängung (13) oder an einer Achse des Fahrzeuges oder an einem Teil einer Radaufhängung angeordnet sind.
  5. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) oder das oder die fahrzeugseitigen Kontaktelemente (2) oder beide in Fahrtrichtung beweglich angeordnet sind, um die zurückgelegte Fahrtstrecke des Fahrzeuges (1) vom Berühren der Kontaktelemente (2, 3) bis zum Stillstand des Fahrzeuges (1) auszugleichen.
  6. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die ladevorrichtungsseitigen Kontaktelemente (3) aus jeweils mehreren Segmenten (13) bestehen, die beweglich angeordnet sind, derart, dass diese Segmente (13) ihren Abstand zueinander verändern können, derart, dass sie bei Kontakt mit dem fahrzeugseitigen Kontaktelement (2) ihren geringsten Abstand zueinander einnehmen und somit das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) von wenigstens zwei Seiten umschließen und durch Vergrößern ihres Abstandes das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) freigeben.
  7. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten beweglichen Segmente (13) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) in ihrer Bewegung in Fahrtrichtung durch Führungselemente (16) geführt werden, derart sie bei Bewegung in Fahrtrichtung (10) ihren Abstand zueinander verringern und somit, wenn sich das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) zwischen ihnen befindet, eine Anpressung zwischen den Kontaktflächen (14, 15) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) und des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) bewirkt wird.
  8. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) eine deutlich größere Ausdehnung als die Kontaktflächen des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) aufweisen, so dass die Kontaktflächen des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) an verschiedenen Positionen mit den Kontaktflächen des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) verbindbar sind und sich so eine ausgeprägte Positionierungstoleranz ergibt.
  9. Vorrichtung zum Laden von mehrspurigen, elektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) elektrisch leitende Zwischenglieder (18) aufweist, welche sich zu Beginn der Kontaktierung zwischen der spannungsführenden Kontaktfläche (15) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) und der Kontaktfläche (14) des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) befinden, derart, dass sie die spannungsführende Kontaktfläche (15) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) vor Ladebeginn nicht berühren und erst wenn sich das fahrzeugseitige Kontaktelement (2) auf das ladevorrichtungsseitige Kontaktelement (3) zubewegt und seine Kontaktierungsposition erreicht hat, das Zwischenglied (18) sowohl die Kontaktfläche (15) des ladevorrichtungsseitigen Kontaktelementes (3) als auch die Kontaktfläche (14) des fahrzeugseitigen Kontaktelementes (2) berührt und den elektrischen Kontakt schließt.
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