DE102019209040A1

DE102019209040A1 - Versorgungssystem und Versorgungsverfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102019209040A1
Application number: DE102019209040.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg-Henrik Maier
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2020-12-24

Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Versorgungssystem (100) zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei das Versorgungssystem (100) eine Grundplatte (105), einen drehbar an der Grundplatte (105) angeordneten ersten Zylinder (101) mit einem ersten Antrieb zum Bewegen des ersten Zylinders, einen drehbar an dem ersten Zylinder (101) angeordneten zweiten Zylinder (103) mit einem zweiten Antrieb zum Bewegen des zweiten Zylinders, einen beweglich an dem zweiten Zylinder (103) angeordneten Konnektor (107) und ein Kontrollgerät (119) umfasst, wobei das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb aufeinander abgestimmt anzusteuern und den Konnektor (107) an eine vorgegebene Position relativ zu einem Fahrzeug zu bewegen. Ferner betrifft die vorgestellte Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Versorgungsystem und ein Versorgungsverfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie.
Zum Versorgen, d.h. zum Laden von Fahrzeugen mit elektrischer Energie, sind konduktive Ladeschnittstellen bekannt, die in einem Außenbereich eingesetzt werden und daher Witterungseinflüssen ausgesetzt sind.
Weiterhin sind induktive Versorgungssysteme bekannt, die teuer und in ihrer Leistung begrenzt sind. Ein Wirkungsgrad eines induktiven Versorgungssystems ist in der Regel geringer als der Wirkungsgrad eines entsprechenden konduktiven Versorgungssystems.
Ferner ist es bei herkömmlichen Versorgungssystemen erforderlich, ein Fahrzeug exakt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu platzieren, um dieses mit elektrischer Energie aus einer konduktiven Ladeschnittstelle zu versorgen. Ein solch exaktes Positionieren erfordert in der Regel ein komplexes und kostenintensives Positionierungssystem.
Es sind Versorgungssysteme bekannt, die mittels einer komplexen Anordnung von Aktuatoren und Gelenkelementen einen Konnektor zu einer Versorgungsschnittstelle eines Fahrzeugs schwenken.
Ferner sind Versorgungssysteme zur konduktiven Versorgung eines Fahrzeugs durch ein Koppeln mit einem Unterboden des Fahrzeugs bekannt. Dazu sind bspw. fahrzeugseitige Schnittstellen bekannt, durch die ein elektrischer Kontakt mit einer Versorgungsschnittstelle auf einem Untergrund unter dem Fahrzeug hergestellt wird.
Die Druckschrift US 2017/0096073 A1 beschreibt ein Versorgungssystem zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie, das dazu konfiguriert ist, eine thermische Vorkonditionierung eines Fahrzeugs beim Versorgen mit elektrischer Energie durchzuführen.
Ein wesentliches Problem von elektrischen Fahrzeugen ist deren Ladezeit und ein damit verbundener Zeitverlust. Eine Minimierung einer Ladezeit unter Beibehaltung einer vorgegebenen Systemspannung kann lediglich über höhere Ströme bzw. eine höhere Stromstärke erfolgen, was eine Anpassung eines Querschnitts jeweiliger elektrischer Versorgungsleitungen bedingt. Dabei ist eine Anpassung von elektrischen Versorgungsleitungen nur insofern möglich, als eine Bedienung eines entsprechenden Versorgungssystems noch praktikabel ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, ein schnelles und vollautomatisches Aufladen eines Energiespeichers eines elektrischen Fahrzeugs zu ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, ein witterungsbeständiges Versorgungssystem zum Versorgen eines elektrischen Fahrzeugs mit einigen Watt, insbesondere einem Megawatt bis zu mehreren Megawatt, bereitzustellen.
Es wird somit ein Versorgungssystem zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie vorgestellt. Das Versorgungssystem umfasst eine Grundplatte, einen drehbar an der Grundplatte angeordneten ersten Zylinder mit einem ersten Antrieb zum Bewegen des ersten Zylinders, einen drehbar an dem ersten Zylinder angeordneten zweiten Zylinder mit einem zweiten Antrieb zum Bewegen des zweiten Zylinders, einen beweglich an dem zweiten Zylinder angeordneten Konnektor und ein Kontrollgerät, wobei das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb aufeinander abgestimmt anzusteuern und den Konnektor in eine vorgegebene Position relativ zu einem Fahrzeug zu bewegen.
Das vorgestellte Versorgungssystem dient insbesondere zum Bereitstellen eines Ladestroms für ein elektrisches Fahrzeugs, indem ein Konnektor des Versorgungssystems relativ zu dem Fahrzeug bewegt und schließlich mit einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs verbunden wird. Insbesondere ist das vorgestellte Versorgungssystem an einem Untergrund angeordnet und zum Verbinden mit einer an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordneten Versorgungsschnittstelle konfiguriert. Das vorgestellte Versorgungssystem ist vorzugsweise wasserdicht und stufenlos höhenverstellbar.
Unter einem Konnektor ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein mit einer Versorgungsschnittstelle eines Fahrzeugs verbindbarer bzw. zu verbindender elektrischer Kontakt zu verstehen, durch den elektrische Energie von einem Versorgungsnetz zu einem Energiespeicher des Fahrzeugs zu übertragen ist.
Unter einem Zylinder ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Körper mit einem runden Querschnitt oder einem im Wesentlichen runden Querschnitt zu verstehen. Es ist denkbar, dass ein erfindungsgemäß vorgesehener Zylinder eine zumindest teilweise ovale Grundform aufweist.
Unter einer aufeinander abgestimmten Bewegung mehrerer Antriebe ist im Kontext der vorlegestellten Erfindung eine Bewegung jeweiliger Antriebe zu verstehen, bei der die Antriebe zeitgleich oder nacheinander betrieben werden, um gemeinsam und koordiniert einen Teil des vorgestellten Versorgungssystems an eine vorgegebene Position zu bewegen.
Das vorgestellte Versorgungssystem basiert auf einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder, die jeweils beweglich gegenüber einer Bodenplatte sind. Dazu kann der erste Zylinder über einen ersten Antrieb an der Grundplatte entlang bewegt werden. Der erste Antrieb kann bspw. fest an dem ersten Zylinder angeordnet sein und an einem an der Grundplatte angeordneten Verbindungselement, wie bspw. einem Zahnkranz, eingreifen. Alternativ ist denkbar, dass der erste Antrieb fest an der Grundplatte angeordnet ist und an einem an dem ersten Zylinder angeordneten Verbindungselement, wie bspw. einem Zahnkranz eingreift. Entsprechend kann der erste Antrieb den ersten Zylinder relativ zu der Grundplatte bzw. an der Grundplatte entlang bewegen. Bspw. kann der erste Antrieb den ersten Zylinder radial in einer radialen Führung der Grundplatte drehen, so dass sich der an dem ersten Zylinder angeordnete zweite Zylinder zusammen mit dem ersten Zylinder relativ zu der Grundplatte bewegt. Dies bedeutet, dass der erfindungsgemäß vorgesehene Konnektor zusammen mit dem zweiten Zylinder durch den ersten Zylinder auf einer ersten Bahn zu bewegen ist.
Weiterhin umfasst das vorgestellte Versorgungssystem einen zweiten Antrieb, mittels dessen der zweiten Zylinder relativ zu dem ersten Zylinder und, dadurch bedingt, relativ zu der Grundplatte zu bewegen ist. Der zweite Antrieb kann bspw. fest an dem zweiten Zylinder angeordnet sein und an einem an dem zweiten Zylinder angeordneten Verbindungselement, wie bspw. einem Zahnkranz, eingreifen. Alternativ ist denkbar, dass der zweite Antrieb fest an dem zweiten Zylinder angeordnet ist und an einem an dem ersten Zylinder angeordneten Verbindungselement, wie bspw. einem Zahnkranz eingreift. Entsprechend kann der zweite Antrieb den zweiten Zylinder relativ zu dem ersten Zylinder und relativ zu der Grundplatte bzw. an dem ersten Zylinder entlang bewegen. Bspw. kann der zweite Antrieb den zweiten Zylinder radial in einer radialen Führung des ersten Zylinders drehen, so dass sich der zweite Zylinder zusammen mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Konnektor auf einer zweiten Bahn zu bewegen ist. Dabei können der erste und der zweite Zylinder den Konnektor gemeinsam innerhalb eines Koordinatensystems, wie bspw. einem Gitternetz bewegen, um den Konnektor möglichst nahe zu einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs zu bringen. Dabei das Koordinatensystem relativ zu einem durch die ersten Sensoren des vorgestellten Versorgungssystems ermittelten Positionierungswert ausgerichtet werden.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bewegung des Konnektors relativ zu einem jeweiligen Fahrzeug kann auf eine Feinpositionierung des Fahrzeugs relativ zu dem erfindungsgemäßen Versorgungssystem verzichtet werden. Stattdessen richtet sich das erfindungsgemäße Versorgungssystem selbst bzw. der Konnektor des Versorgungssystems relativ zu dem Fahrzeug aus.
Es kann vorgesehen sein, dass das Versorgungssystem einen Konnektorenantrieb zum Bewegen des Konnektors umfasst.
Durch einen Konnektorenantrieb zum Bewegen des erfindungsgemäß vorgesehenen Konnektors kann der Konnektor bspw. in vertikaler Richtung oder in im wesentlichen vertikaler Richtung bewegt werden, so dass der Konnektor in eine Versorgungsschnittstelle eines jeweiligen Fahrzeugs eingebracht bzw. mit dieser gekoppelt werden kann.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Konnektor kann bspw. als Steckverbinder oder als Kontaktplatte ausgestaltet sein. Weiterhin kann der Konnektor über Versorgungsleitungen, insbesondere über feste Leiterbahnen bzw. Stromschienen mit einem Versorgungsnetz verbunden sein, so dass der Konnektor zum Übertragen von starken Ladeströmen, insbesondere von Strömen, die mehrere Megawatt stark sind, an ein Fahrzeug geeignet ist. Dabei können die festen Leiterbahnen durch Gelenke beweglich ausgestaltet sein, um eine Bewegung des Konnektors innerhalb des Versorgungsystems zu ermöglichen.
Das vorgestellte Versorgungssystem kann zum Bereitstellen verschiedener elektrischer Ströme ausgestaltet sein. Insbesondere ist eine Versorgung mit 230-400V AC unter Verwendung mindestens einer Kabelschlaufe und dünnem bzw. kosteneffizienten Kabelquerschnitt für Versorgungsströme bis ca. 32A möglich. Ferner kann das Versorgungssystem unter Verwendung einer oder mehrerer Versorgungsleitungen, die einen bzgl. der mindestens einen Kabelschlaufe für Versorgungsströme bis 32A größeren Kabelquerschnitt bzw. steiferen Kabelquerschnitt aufweisen, für Ladeleistungen von bspw. 240kW ausgelegt werden, so dass insbesondere eine Versorgung mit 400V DC als auch mit 400V AC erfolgen kann. Selbstverständlich kann auch eine Versorgung mit 800V, d.h. 800 Volt sowie jeder weiteren Spannung DC, d.h. Gleichstrom oder AC, d.h. Wechselstrom, erfolgen.
Für den Fall, dass das Versorgungssystem durch Kabelschlaufen mit elektrischer Energie versorgt wird, kann es vorgesehen sein, dass sich die erfindungsgemäß vorgesehenen Zylinder höchstens um einen vorgegebenen Betrag drehen lassen und nach einer Drehung wieder zurückgedreht werden, um eine Beschädigung der Kabelschlaufen zu vermeiden.
Weiterhin kann das Versorgungssystem, insbesondere für Ladeleistungen im Megawattbereich, mit Stromschienen ausgestattet sein, die dazu ausgelegt sind, eine entsprechende Leistung zu führen. Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Stromschienen durch eine Wasserkühlung zu kühlen sind. Entsprechend abzuführende Wärme kann dabei über eine Oberfläche des Versorgungssystems abgegeben werden und/oder bspw. in ein das Versorgungssystem umgebendes Erdreich abgeleitet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass elektrische Leitungen des vorgestellten Versorgungssystems abgeschirmt sind, um magnetische Störfelder, die durch starke Ladströme entstehen können, zu minimieren und eine besonders kompakte Ausgestaltung des vorgestellten Versorgungssystems zu ermöglichen.
Insbesondere kann das vorgestellte Versorgungssystem als Kombinationssystem zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Wechselstrom oder Gleichstrom ausgestaltet sein. Dazu kann der erfindungsgemäß vorgesehene Konnektor bspw. mittels schaltbarer Elemente entweder mit einem AC/DC Wandler oder mit einem Wechselstromadapter mit einer Energiequelle, wie bspw. einer Wechselstromquelle oder eine Ladebatterie verbunden sein.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Versorgungssystem eine Konnektorenbatterie umfasst, aus der der Konnektor auswählbar ist. Alternativ kann der Konnektor wechselbar ausgestaltet sein, so dass bspw. ein fahrzeugspezifischer Konnektor für ein jeweiliges zu ladendes Fahrzeugs an dem Versorgungssystem, bspw. durch einen von einem Nutzer durchzuführenden Anordnungsvorgang, angeordnet werden kann.
Zum Versorgen einer Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeuge mit jeweiligen Versorgungsschnittstellen kann eine Konnektorenbatterie in dem erfindungsgemäßen Versorgungssystem vorgesehen sein, aus der ein jeweiliger einem Fahrzeug zugeordneter Konnektor ausgewählt und zum Verbinden mit dem Fahrzeug verwendet wird. Dazu kann bspw. ein Konnektorenantrieb in einem ersten Schritt unter einen jeweiligen Konnektor der Konnektorenbatterie gebracht und zum Auswählen des jeweiligen Konnektors relativ zu dem jeweiligen Konnektor bewegt werden. In einem zweiten Schritt kann der Konnektorenantrieb den im ersten Schritt ausgewählten Konnektor relativ zu einer Versorgungsschnittstelle eines jeweiligen Fahrzeugs bewegen und den Konnektor entsprechend an der Versorgungsschnittstelle anordnen. Die Konnektorenbatterie kann als Revolverlager ausgestaltet sein, wie es bspw. für CNC-Maschinen typisch ist.
Das vorgestellte Versorgungssystem dient insbesondere zum Versorgen eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie über eine an einem Unterboden des Fahrzeugs angeordnete Versorgungsschnittstelle. Dazu kann das Versorgungssystem fest auf einem Untergrund, wie bspw. einer Straße, einer Garage oder einem Parkhausboden montiert sein. Dabei ist das Versorgungssystem in seinen Abmaßen derart ausgestaltet, dass es eine möglichst große Bandbreite an Fahrzeugen mit elektrischer Energie versorgen kann.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, die Antriebe des Versorgungssystems nacheinander oder parallel derart anzusteuern, dass sich eine Distanz zwischen dem Konnektor und der vorgegebenen Position minimiert.
Durch eine abgestimmte Bewegung der Antriebe, d.h. bspw. des ersten Antriebs, des zweiten Antriebs und des Konnektorenantriebs, kann eine schnelle und exakte Positionierung des Konnektors relativ zu einer Versorgungsschnittstelle eines jeweiligen Fahrzeugs erfolgen. Dazu kann das erfindungsgemäß vorgesehene Kontrollgerät, bspw. in Abhängigkeit einer mittels eines Sensors ermittelten und/oder einer von einem Fahrzeug über eine Kommunikationsschnittstelle an das Kontrollgerät übertragenen Position einer Versorgungsschnittstelle, eine Aktivität der Antriebe aufeinander abstimmen. Dabei kann bspw. vorgesehen sein, dass zunächst in einem ersten Schritt eine Positionierung mittels des ersten Antriebs, in einem zweiten Schritt eine Positionierung mittels des zweiten Antriebs und schließlich ein Anordnen des Konnektors an der Versorgungsschnittstelle mittels des Konnektorenantriebs erfolgt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Anrieb und der zweite Antrieb gleichzeitig bzw. parallel betrieben werden, um den Konnektor schnellstmöglich an seiner Zielposition zu positionieren.
Im ersten Schritt kann bspw. eine Ansteuerung des ersten Antriebs unter Verwendung von durch erste Sensoren ermittelten Daten erfolgen. Im zweiten Schritt kann bspw. eine Ansteuerung des zweiten Antriebs unter Verwendung von durch zweite Sensoren ermittelten Daten erfolgen, wobei die ersten Sensoren bspw. an der erfindungsgemäß vorgesehenen Grundplatte angeordnete resistive oder kapazitive Sensoren, insbesondere Sensorflächen, und die zweiten Sensoren bspw. an dem zweiten Zylinder angeordnete Kreuzlaser, Magnetfeldsensoren, LIDAR oder Ultraschallsensoren sein können.
Im ersten Schritt kann bspw. eine Ansteuerung beider Antriebe unter Verwendung von durch die ersten Sensoren ermittelten Daten erfolgen, um eine besonders hohe Steckgeschwindigkeiten zu erzielen. Im zweiten Schritt kann bspw. eine Korrektur der Position beider Antriebe unter Verwendung von durch die zweiten Sensoren ermittelten Daten erfolgen, wobei die ersten Sensoren bspw. an der erfindungsgemäß vorgesehenen Grundplatte angeordnete resistive oder kapazitive Sensorfläche sein können und die zweiten Sensoren bspw. an dem Konnektor angeordnet sein können. Dabei kann der Konnektor in einer horizontalen Ebene bzw. im Horizontalbereich solange verfahren werden, bis dieser einer Versorgungsschnittstelle eines jeweiligen Fahrzeugs exakt gegenübersteht.
Zur Positionierung des Versorgungssystem bzw. des Konnektors zu einem jeweiligen Fahrzeug können bspw. auch Positionsdaten von einem Parkassistent des Fahrzeugs verwendet werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Versorgungssystem eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, mittels derer das erfindungsgemäß vorgesehene Kontrollgerät mit einem jeweiligen mit elektrischer Energie zu versorgenden Fahrzeug Daten austauscht. Dabei können die Daten Positionsinformationen bzgl. einer Position einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs umfassen, so dass bspw. jeweilige Sensoren des Versorgungssystems in einem in Abhängigkeit der Positionsinformationen gewählten Bereich eingesetzt werden, um eine Feinpositionierung durchzuführen.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass an dem ersten Zylinder ein erstes Nutenprofil angeordnet ist, das mindestens eine in einer ersten Höhenlage angeordnete erste Führungsebene und eine in einer von der ersten Höhenlage verschiedenen zweiten Höhenlage angeordnete zweite Führungsebene umfasst. Dabei kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine erste Führungsebene und die zweite Führungsebene über mindestens eine Weiche miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Weiche mindestens eine in das erste Nutenprofil eingreifende Nutenführung bei einer Drehung des ersten Zylinders in eine erste Richtung auf einer Bewegungsbahn entlang der mindestens einen ersten Führungsebene führt und bei einer Bewegung des ersten Zylinders in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung, die mindestens eine Nutenführung in die zweite Führungsebene führt und den ersten Zylinder dadurch in seiner Höhenlage bewegt. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass an dem zweiten Zylinder ein zweites Nutenprofil angeordnet ist, das mindestens eine in einer ersten Höhenlage angeordnete erste Führungsebene und eine in einer von der ersten Höhenlage verschiedenen zweiten Höhenlage angeordnete zweite Führungsebene umfasst, wobei die mindestens eine erste Führungsebene und die zweite Führungsebene über mindestens eine Weiche miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Weiche mindestens eine in die zweite Nutenführung eingreifende Nutenführung bei einer Drehung des zweiten Zylinders in eine erste Richtung auf einer Bewegungsbahn entlang der mindestens einen ersten Führungsebene führt und bei einer Bewegung des zweiten Zylinders in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung, die mindestens eine Nutenführung in die zweite Führungsebene führt und den zweiten Zylinder dadurch in seiner Höhenlage bewegt.
Mittels eines Nutenprofils kann eine Bewegung eines jeweiligen Zylinders entlang einer Vertikalachse erreicht werden, so dass sich der jeweilige Zylinder einem Unterboden eines zu versorgenden Fahrzeugs nähert. Dazu kann bspw. an der erfindungsgemäß vorgesehenen Grundplatte eine Nutenführung angeordnet sein, die in ein Nutenprofil des ersten Zylinders eingreift, so dass der erste Zylinder sich an der Nutenführung bzw. jeweiligen Führungselementen der Nutenführung abstützt, um sich in Richtung des Unterbodens des Fahrzeugs zu bewegen.
Zum Einleiten einer Bewegung eines jeweiligen Zylinders in Richtung eines Unterbodens eines Fahrzeugs können in den Nutenprofilen Weichen vorgesehen sein, die jeweilige Nutenführungen zwischen jeweiligen Führungsebenen, d.h. in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Nutenprofilbahnen, führen. Die Weichen sind insbesondere derart gestaltet, dass diese einen Übergang für eine Nutenführung von einer ersten Führungsebene in eine zweite Führungsebene sperren, wenn sich der Zylinder in einer ersten Richtung dreht und dann freigeben, wenn sich der Zylinder in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung dreht.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die mindestens eine Weiche ein lediglich in eine Richtung federnd beweglich gelagertes Weichenelement umfasst.
Zum Führen jeweiliger Führungselemente in einer jeweiligen Führungsnut eines Zylinders kann das Sperren einer Weiche über einen mechanischen Widerstand erfolgen, der einen Weg der Weiche in eine erste Richtung begrenzt. Weiterhin kann ein Weg der Weiche in eine zweite Richtung bspw. durch Verwendung eines Federelements freigegeben werden, wenn die Weiche mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagt wird. Dies bedeutet, dass die Weiche einen Übergang eines Führungselements von einer ersten Führungsebene in eine zweite Führungsebene sperrt, wenn sich der entsprechende Zylinder in einer ersten Richtung dreht und den Übergang frei gibt, wenn sich der Zylinder in der zweiten Richtung dreht, so dass sich der Zylinder beim Drehen in der zweiten Richtung entlang einer Vertikalachse in Richtung eines Fahrzeugunterbodens eines mit elektrischer Energie zu versorgenden Fahrzeugs bewegt und der Zylinder beim Drehen in der ersten Richtung sich lediglich in einer Führungsebene bzw. einer konstanten Höhenlage bewegt.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Versorgungssystem mindestens einen Sensor zum Erfassen einer Position eines durch den Konnektor zu kontaktierenden Fahrzeugs umfasst.
Mittels eines ersten Sensors, wie bspw. einer resistiven oder kapazitiven Oberfläche, einem optischen Sensor, einem Kreuzlaser, einem Ultraschallsensor, einer piezoelektrischen Fläche oder einem LI DAR kann eine Grobposition eines mit elektrischer Energie zu versorgenden Fahrzeugs relativ zu dem erfindungsgemäßen Versorgungssystem, insbesondere relativ zu einem Konnektor des Versorgungssystems bestimmt werden. Insbesondere kann ein Koordinatensystem anhand von durch einen ersten Sensor relativ zu einem jeweiligen ausgerichtet werden, so dass eine Bewegung der erfindungsgemäß vorgesehenen Zylinder innerhalb des Koordinatensystems erfolgen kann, um den Konnektor präzise relativ zu dem Fahrzeug auszurichten.
Anhand entsprechender durch einen Sensor ermittelter Positionsdaten kann das erfindungsgemäß vorgesehene Kontrollgerät die Antriebe des Versorgungssystems derart ansteuern, dass ein Abstand zwischen einer vorgegebenen Position, wie bspw. einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs und dem Konnektor minimal wird bzw. der Konnektor an der Versorgungsschnittstelle angeordnet wird. Dabei kann eine Grobpositionierung des Versorgungssystems in Abhängigkeit von bspw. an der Grundplatte angeordneten ersten Sensoren erfolgen, die eine Reifenaufstandsfläche eines jeweiligen zu versorgenden Fahrzeugs erfassen. Eine Feinpositionierung des Konnektors gegenüber dem Fahrzeug erfolgt anschließend unter Verwendung von zweiten Sensoren, die bspw. an dem Konnektor angeordnet sein können. Insbesondere erfolgt die Feinpositionierung sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Grundplatte mindestens einen ersten Sensor zum Erfassen einer Position einer Reifenaufstandsfläche des Fahrzeugs umfasst und das Versorgungssystem zusätzlich mindestens einen zweiten Sensor zum Erfassen einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs umfasst. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, die Antriebe des Versorgungssystems in Abhängigkeit von durch den mindestens einen ersten Sensor und/oder durch den mindestens einen zweiten Sensor ermittelten Positionsdaten derart anzusteuern, dass sich eine Distanz zwischen dem Konnektor und der Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs minimiert.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an der erfindungsgemäß vorgesehenen Grundplatte eine resistive oder kapazitive Oberfläche angeordnet ist, mittels der eine Position von bspw. jeweiligen Rädern eines mit Elektrizität zu versorgenden Fahrzeugs zu ermitteln ist. Dabei kann die Grundplatte bspw. derart ausgestaltet sein, dass diese mit zumindest einem Rad befahren werden kann, um das Fahrzeug mit Elektrizität zu versorgen.
Es kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Grundplatte beweglich an einem Rahmen angeordnet ist.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Grundplatte derart ausgestaltet ist, dass diese zwischen zwei Räder einer Achse eines jeweiligen mit elektrischer Energie zu versorgenden Fahrzeugs passt, so dass das Fahrzeug über die Grundplatte und entsprechend über das erfindungsgemäße Versorgungssystem hinweg fahren kann, um einen Unterboden des Fahrzeugs über dem Versorgungssystem zu platzieren.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Versorgungssystem eine Aufnahme für einen mechanischen Antrieb aufweist, wobei die Aufnahme dazu konfiguriert ist, mittels einer durch den mechanischen Antrieb aufzubringenden Kraft den ersten Zylinder, den zweiten Zylinder und den Konnektor in eine Ruhestellung zu bewegen.
Mittels einer Aufnahme für einen mechanischen Antrieb, wie bspw. einer Kurbel, kann das erfindungsgemäße Versorgungssystem bspw. im Falle eines Stromausfalls von einer ausgefahrenen Position, in der sich der erfindungsgemäß vorgesehene Konnektor in einer Versorgungsschnittstelle eines Fahrzeugs befindet, in eine eingefahrene Position, in der sich der Konnektor innerhalb des zweiten Zylinders befindet, bewegt werden. Dazu kann mittels der Kurbel, bspw. unter einem von einem Nutzer manuell bereitzustellenden Krafteinsatz, der mechanische Antrieb bewegt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Antriebe des Versorgungssystems zumindest teilweise ein höhenverstellbares Element aufweisen, das einen an einem entlang einer Höhenachse beweglichen Teil des Versorgungssystems angeordneten Teil eines jeweiligen Antriebs mit einer Antriebsaufnahme für den jeweiligen Antrieb verbindet.
Um eine Versorgung eines Zylinders mit Bewegungsenergie zum Drehen des Zylinders sowohl in einem eingefahrenen Zustand als auch in einem ausgefahrenen Zustand bereitzustellen, kann ein Antrieb vorgesehen sein, der sich mit dem Zylinder mit bewegt, so dass der Antrieb stets an einer Antriebsaufnahme, d.h. bspw. einem Zahnkranz, eingreift und dennoch Kontakt mit dem Zylinder hält.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Konnektor durch eine Konnektorabdeckung und/oder eine Aufnahme des Konnektors durch eine Aufnahmeabdeckung gegenüber einer Umgebung geschützt ist bzw. sind und die Aufnahmeabdeckung eine Ausnehmung aufweist, durch die der Konnektor hindurch zu bewegen ist.
Mittels einer Konnektorabdeckung, die bspw. drehbar über einer Öffnung des zweiten Zylinders zur Aufnahme des Konnektors angeordnet ist, kann der Konnektor vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Dazu kann die Konnektorabdeckung bspw. fest an dem Versorgungssystem angeordnet sein, so dass auf dem zweiten Zylinder angesammelter Belag, wie bspw. Schmutz oder Schnee, durch die Abdeckung von dem zweiten Zylinder geschoben wird, wenn sich der zweite Zylinder dreht. Die Abdeckung kann bspw. sektorenförmig ausgestaltet sein und einen Teil einer Oberfläche des zweiten Zylinders abdecken. Insbesondere kann die Abdeckung derart ausgestaltet sein, dass diese eine Oberfläche des zweiten Zylinders derart abdeckt, dass lediglich eine Bahn, auf der sich der Konnektor bei einer Drehung des zweiten Zylinders bewegt, ausgespart bleibt.
Ferner betrifft die vorgestellte Erfindung ein Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mittels des erfindungsgemäßen Versorgungssystems. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte: Positionieren eines Fahrzeugs relativ zu dem Versorgungssystem, Positionieren eines Konnektors des Versorgungssystems an einer vorgegebenen Position relativ zu dem Fahrzeug durch radiales und/oder vertikales Bewegen eines ersten Zylinders und eines zweiten Zylinders und des Konnektors des Versorgungssystems, Koppeln des Konnektors mit einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs und Versorgen des Fahrzeugs mit durch den Konnektor bereitgestellter elektrischer Energie.
Insbesondere kann der erfindungsgemäß vorgesehene Konnektor stufenlos entlang seiner Vertikalachse bewegt werden, so dass eine Stufendistanz der erfindungsgemäß vorgesehenen Zylinder des Versorgungssystems, mittels einer Bewegung des Konnektors ausgeglichen werden kann und eine stufenlose Höhenverstellbarkeit in einem gesamten Bewegungsbereich des Versorgungssystems möglich ist.
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Versorgungssystem beschrieben worden sind. Zudem kann das erfindungsgemäße Versorgungssystem geeignet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems,
2a eine seitlich geschnittene Darstellung des Versorgungssystem gemäß 1 in einer Ladestellung,
2b eine seitlich geschnittene Darstellung des Versorgungssystem gemäß 1 in einer Ruhestellung,
3a eine Detailansicht eines Nutenprofils eines Zylinders gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Versorgungssystems in einer ersten Position,
3b eine Detailansicht des Nutenprofils gemäß 3a in einer zweiten Position,
4a eine Detailansicht des Nutenprofils gemäß 3a in einer dritten Position,
4b eine Detailansicht des Nutenprofils gemäß 3a in einer vierten Position,
5a eine seitlich geschnittene Darstellung einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems in einer Ruhestellung,
5b eine seitlich geschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems gemäß 5a in einer Ladestellung,
6 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine schematische Darstellung eines Versorgungssystems mit einer Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Fahrzeug,
8A eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems mit Dichtungslippen,
8B eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems mit Faltenbalgen,
8C eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems mit einer elektromechanischen Nutenführungsverstell u ng,
9 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung einer elektromechanische Nutenführungsverstellung,
10 eine Darstellung eines Schaltungsschemas einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems.

In 1 ist eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Versorgungssystems 100 dargestellt.
Das Versorgungssystem 100 umfasst einen ersten Zylinder 101, einen zweiten Zylinder 103, eine Grundplatte 105 und einen Konnektor 107.
Der Konnektor 107 ist an einem höhenverstellbaren Stecksystem angeordnet.
Der erste Zylinder 101 ist beweglich an der Grundplatte 105 angeordnet und umfasst den zweiten Zylinder 103, so dass sich der zweite Zylinder 103 bei einer Bewegung des ersten Zylinders 101 mit bewegt.
Der zweite Zylinder 103 ist beweglich an dem ersten Zylinder 101 angeordnet, so dass der zweite Zylinder 103 an einem Rand des ersten Zylinder 101 entlang bewegt werden kann.
Der zweite Zylinder umfasst eine Abdeckung 109, die eine Aufnahme 111 zum Aufnehmen des Konnektors 107 reversibel verschließt. Bei einer Bewegung des zweiten Zylinders 103 schabt die Abdeckung 109 auf dem zweiten Zylinder befindliche Elemente, wie bspw. Schmutz oder Schnee von dem zweiten Zylinder ab. Ferner deckt die Abdeckung 109 die Aufnahme 111 in einer Ruhstellung des zweiten Zylinders 103 ab und schützt diese entsprechend gegen bspw. Witterungseinflüsse.
Optional kann eine Dichtung vorgesehen sein, die unter bzw. an der Abdeckung 109 angeordnet ist, und die dazu konfiguriert ist, sich bspw. unter Bereitstellung einer Druckkraft durch den Konnektor 107 derart über die Aufnahme 111 des Konnektors 107 zu stülpen, dass die Abdeckung 109 die Aufnahme 111 wasserdicht verschließt. Ein derartiges wasserdichtes Verschließen der Aufnahme 111 kann durch die Dichtung sowohl in einer Ladestellung als auch in einer Ruhestellung des Versorgungssystems 100 erreicht werden.
Die Grundplatte 105 umfasst einen ersten Grobpositionssensor 113 in Form einer resistiven Oberfläche bzw. Sensorfläche und einen zweiten Grobpositionssensor 115 in Form einer resistiven Oberfläche. Dabei kann eine Reifenaufstandsfläche eines zu versorgenden Fahrzeugs mittels des ersten Grobpositionssensors 113 und/oder des zweiten Grobpositionssensors 115 bspw. nach dem Prinzip eines Touchscreens ermittelt werden.
Anhand jeweiliger durch den ersten Grobpositionssensor 113 und/oder den zweiten Grobpositionssensor 115 ermittelter Grobpositionsdaten des Fahrzeugs kann bspw. eine Grobpositionierung des Konnektors 107 relativ zu einem Fahrzeug vorgenommen werden, indem bspw. die Grundplatte 105 und/oder der erste Zylinder 101 in Abhängigkeit von durch den ersten Grobpositionssensor 113 und/oder den zweiten Grobpositionssensor 115 ermittelten Positionsdaten relativ zu dem Fahrzeug bewegt wird.
Weiterhin kann bspw. an dem Konnektor 107 mindestens ein zweiter Sensor 117 angeordnet sein. Der zweite Sensor 117 kann bspw. ein Ultraschallsensor oder ein Kreuzlaser sein. In Abhängigkeit von durch den zweiten Sensor 117 ermittelten Positionsdaten können bspw. die Zylinder 103 und 101 bewegt werden, um eine Feinjustierung des Konnektors 107 durchzuführen und den Konnektor 107 schließlich über das höhenverstellbare Stecksystem auszufahren und mit einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs zu verbinden.
Beim Bewegen des ersten Zylinders 101 und/oder des zweiten Zylinders 103 wird der Konnektor 107 spiralförmig bewegt und schneidet entsprechend an einem Punkt auf einer Bewegungsbahn des Konnektors 107 einen Fixpunkt einer Versorgungsschnittstelle des zu versorgenden Fahrzeugs. Wenn die Versorgungsschnittstelle bspw. mit einer induktiven Schleife ausgestattet ist, kann diese bspw. einen entsprechend ausgestalteten Konnektor mit entsprechend ferromagnetischem Anteil und/oder einer weiteren induktiven Schleife oder mittels eines weiteren Magnetfeldsensors erkannt werden. Entsprechend kann bspw. nach einer Anzahl spiralförmiger Bewegungen eine exakte Position der Versorgungsschnittstelle bestimmt werden, an der bspw. eine Signalstärke maximal ist. Dabei können der erste Zylinder 101 und/oder der zweite Zylinder 103 jeweils in beide Richtungen, d.h. vor und zurück, bewegt werden, um die exakte Position der Versorgungsschnittstelle zu bestimmen und den Konnektor 107 entsprechend zu positionieren. Insbesondere durch einen sich gegenüber einem Mittelpunkt stetig verengenden spiralförmigen Bewegungspfad kann die exakte Position der Versorgungsschnittstelle systematisch und effizient ermittelt werden.
In 2a ist das Versorgungssystem 100 in einer seitlich geschnittenen Darstellung dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass ein erster Antrieb 201 des ersten Zylinders 101 an einem ersten Zahnkranz 203 eingreift und ein zweiter Antrieb 205 des zweiten Zylinders 103 an einem zweiten Zahnkranz 207 eingreift. Hier ist der erste Zahnkranz 201 als Teil der Grundplatte 105 und der zweite Zahnkranz 205 als Teil des ersten Zylinders 101 ausgestaltet.
An der Grundplatte 105 ist ein Kontrollgerät 119 angeordnet.
Ferner ist in 2a eine erste Nutenführung 209 der Grundplatte 105 zu erkennen, die in ein erstes Nutenprofil 211 des ersten Zylinders 101 eingreift. Hier greift die erste Nutenführung 209 in einer unteren bzw. ersten Führungsebene des ersten Nutenprofils 211 und eine zweite Nutenführung 213 des ersten Zylinders 103 in einer oberen bzw. ersten Führungsebene eines zweiten Nutenprofils 215 ein, so dass sich das Versorgungssystem 100 in seiner Ladestellung bzw. einer ausgefahrenen Stellung befindet.
Weiterhin ist in 2a ein Stecksystem 217 zum Bewegen des Konnektors dargestellt. Das Stecksystem 217 kann bspw. als Teleskopmechanismus ausgestaltet sein.
In 2b wurden der erste Zylinder 101 und der zweite Zylinder 103 von der in 2a dargestellten Ladestellung in eine Ruhestellung bewegt. Entsprechend greift die erste Nutenführung 209 der Grundplatte 105 in einer oberen bzw. zweiten Führungsebene des ersten Nutenprofils 211 und die zweite Nutenführung 213 des ersten Zylinders 101 in einer unteren bzw. zweiten Führungsebene des zweiten Nutenprofils 215 ein.
Im Vergleich zwischen 2a und 2b wird ersichtlich, dass der erste Antrieb 201 und der zweite Antrieb 205 sich bei der Bewegung des ersten Zylinders 101 bzw. des zweiten Zylinders 103 von der Ladestellung in die Ruhestellung in ihrer Länge ändern. Dazu können der erste Antrieb 201 und der zweite Antrieb 205 jeweils einen reversibel aus- bzw. einfahrbaren Teil umfassen, der bspw. als Teleskopmechanismus ausgestaltet sein kann.
In 3a ist eine Bewegung des zweiten Zylinders 103 in einer ersten Richtung, wie durch Pfeil 301 angedeutet, dargestellt. Dabei bewegen sich zweite Nutenführungen 213 in der unteren Führungsebene des zweiten Nutenprofils 215.
In 3b ist der Fall dargestellt, wenn eine zweite Nutenführung 213 auf eine Weiche 303 des zweiten Zylinders 103 bei einer Drehung des zweiten Zylinders 103 in der ersten Richtung trifft. Die Weiche 303 ist über ein Federelement derart beweglich angeordnet, dass diese gegenüber der zweiten Nutenführung 213 nachgibt und, dadurch bedingt, eine Bewegung der zweiten Nutenführung entgegen der Bewegung des zweiten Zylinders 103 in der ersten Richtung ermöglicht.
In 4a ist eine Bewegung des zweiten Zylinders 103 in einer zweiten Richtung, wie durch Pfeil 401 angedeutet, dargestellt. Dabei bewegen sich zweite Nutenführungen 213 in der unteren Führungsebene des zweiten Nutenprofils 215.
In 4b ist der Fall dargestellt, wenn eine zweite Nutenführung 213 auf die Weiche 303 des zweiten Zylinders 103 bei einer Drehung des zweiten Zylinders 103 in der zweiten Richtung trifft. Die Weiche 303 in dieser Bewegungsrichtung des zweiten Zylinders 103 starr bzw. unbeweglich angeordnet, so dass diese gegenüber der zweiten Nutenführung 213 nicht nachgibt und, dadurch bedingt, eine Bewegung der zweiten Nutenführung 213 entlang der Weiche 303 und schließlich entlang eines Übergangs zwischen der unteren Führungsebene und der oberen Führungsebene des Nutenprofils 215 erzwingt, wodurch sich der zweite Zylinder 103 absenkt, d.h. von seiner Ladestellung in seine Ruhestellung wechselt. Entsprechend wechselt die Nutenführung von einer ersten Führungsebene 403 in eine zweite Führungsebene 405 des Nutenprofils 215.
In 5a ist ein Versorgungssystem 500 in seiner Ruhestellung dargestellt, bei der sich ein erster Zylinder 501, ein zweiter Zylinder 503 und ein Konnektor 505 jeweils in ihrer Ruhestellung befinden. In diesem Zustand kann bspw. eine mit elektrischer Energie zu versorgende Fahrzeugschnittstelle verschlossen sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Versorgungssystem 500 über eine Kommunikationsschnittstelle mit einem die Fahrzeugschnittstelle umfassenden Fahrzeug kommuniziert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Fahrzeug dem Versorgungssystem 500 eine Nachricht übermittelt, die berichtet, dass das Fahrzeug seine Fahrzeugschnittstelle geöffnet hat, so dass das Versorgungssystem entsprechend in die Ladestellung wechseln kann, um das Fahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen.
In 5b ist das Versorgungssystem 500 in seiner Ladestellung dargestellt, bei der sich der erste Zylinder 501, der zweite Zylinder 503 und der Konnektor 505 jeweils in ihrer Ladestellung befinden. Gegenüber der in 5a gezeigten Ruhstellung wurde der Konnektor 505 durch einen Konnektorenantrieb 507 zusammen mit einer Konnektorenabdeckung 509 in eine deutlich vertikal erhöhte Position bewegt.
In 6 ist ein Ablauf einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens 600 dargestellt.
In einem Fahrzeugpositionierungsschritt 601 erfolgt das Positionieren eines Fahrzeugs relativ zu einem erfindungsgemäßen Versorgungssystem. Dazu kann das Fahrzeug bspw. über das Versorgungssystem hinweg oder auf eine Grundplatte des Versorgungssystems auffahren. Hierbei kann eine Position des Fahrzeugs relativ zu dem Versorgungssystem bspw. unter Verwendung einer an dem Versorgungssystem angeordneten Sensorfläche erfasst werden.
In einem Konnektorpositionierungsschritt 603 erfolgt das Positionieren eines Konnektors des Versorgungssystems an einer vorgegebenen Position relativ zu dem Fahrzeug durch radiales und/oder vertikales Bewegen eines ersten Zylinders und eines zweiten Zylinders und des Konnektors des Versorgungssystems. Dabei kann der Konnektor bspw. unter Verwendung von in dem Fahrzeugpositionierungsschritt 601 mittels einer Sensorfläche der Grundplatte ermittelten ersten Positionsinformationen und/oder unter Verwendung von durch an bspw. dem Konnektor angeordneten zweiten Sensoren ermittelten zweiten Positionsinformationen relativ zu einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs ausgerichtet werden.
Insbesondere können jeweilige Sensoren des Versorgungssystems in einer iterativen Prozedur, bspw. durch Bewegen jeweiliger Zylinder des Versorgungssystems auf einer spiralförmigen Bewegungsbahn, einer Position der Versorgungsschnittstelle angenähert werden. Entsprechend kann der Konnektor bspw. an einer Position ausgefahren werden, an der durch die Sensoren eine maximale Signalstärke erfasst wird.
In einem Kopplungsschritt 605 erfolgt ein Koppeln des Konnektors mit einer Versorgungsschnittstelle des Fahrzeugs. Dazu kann der Konnektor bspw. mittels eines höhenverstellbaren Steck- bzw. Teleskopsystems in seine Ladestellung gebracht werden.
In einem Versorgungsschritt 607 erfolgt ein Versorgen des Fahrzeugs mit durch den Konnektor bereitgestellter elektrischer Energie.
In 7 ist ein Versorgungssystem 700 zum Versorgen eines Fahrzeugs 701 mit elektrischer Energie dargestellt. Das Versorgungssystem 700 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 703 zur Kommunikation mit einer Kommunikationsschnittstelle 705 des Fahrzeugs 701.
Beim Aktivieren des Versorgungssystems 700 kann das Fahrzeug 701 dem Versorgungssystem 700 über die Kommunikationsschnittstelle 705 Positionsinformationen über eine Versorgungsschnittstelle 707 an dem Fahrzeug 701 übermitteln. Dazu können bspw. bidirektional zwischen den Kommunikationsschnittstellen 703 und 705 Positionsinformationen ausgetauscht werden, die von einem Parkassistenten, wie bspw. einem Parkassistenten des Fahrzeugs 701 oder einem Parkassistenten des Versorgungssystems 700 ermittelt wurden.
Sobald das Versorgungssystem 700 mit dem Fahrzeug 701 in Kontakt tritt, kann bspw. eine Abdeckung 709 der Versorgungsschnittstelle 707 des Fahrzeugs 701 in eine geöffnete Position bewegt werden, um einem Konnektor des Versorgungssystems 700 eine Kopplung mit dem Fahrzeug 701 zu ermöglichen.
In 8A bis 8C sind Dichtungssysteme 800 dargestellt, mittels derer das erfindungsgemäße Versorgungssystem gegen Starkregen bzw. Hochwasser geschützt werden kann, indem es Druckwassergeschützt ausgelegt wird. Dazu sind in 8A runde Dichtlippen 801 und in 8B Faltenbalge 803 vorgesehen. Faltenbalge haben den Vorteil, dass auch in einer Aufwärtsbewegung der jeweiligen Zylinder sichergestellt werden kann, dass kein Wasser in das Versorgungssystem eintritt.
In 8C sind eine überstehende Kanten 805 dargestellt, die auf Dichtlippen 803 drücken, sodass eine Abdichtung gegen Wasser gewährleistet ist.
Dabei kann eine verbesserte Abdichtung erreicht werden, indem bspw. elektromechanische Nutenführungsverstellungen 807 vorgesehen werden, die jeweilige Zylinder des Versorgungssystems in ihrer Ruhestellung nach unten bewegen, sodass ein Abdichtungseffekt maximiert wird.
9 zeigt eine Detaildarstellung einer elektromechanische Nutenführungsverstellung 900, die einen elektromechanischen Antrieb umfasst, mittels dessen ein Schwenkelement 901 von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung zu bewegen ist, so dass eine Dichtung durch die Nutenführungsvorrichtung 900 mit entsprechendem Druck beaufschlagt werden kann.
In 10 ist Schaltungsdiagramm einer möglichen Beschaltung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Konnektors dargestellt, die eine Versorgung eines Fahrzeugs durch den Konnektor sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom ermöglicht. Dazu ist zwischen einem Versorgungsnetzanschluss 1001, der bspw. eine elektrische Spannung im Bereich von 400v bis 10kV liefern kann, und dem Konnektor 1000 ein AC/DC Wandler 1003 vorgesehen. Um zwischen einem Gleichstrombetrieb und einem Wechselstrombetrieb umzuschalten, sind schaltbare Bereiche 1005 vorgesehen.
Der Konnektor ist in einer zum Gleichstrombetrieb geeigneten Konfiguration 1007 und einer zum Wechselstrombetrieb geeigneten Konfiguration 1009 dargestellt.
Ein Schutzleiter PE kann hier insbesondere an oberster Position des Konnektors in der zum Wechselstrombetrieb geeigneten Konfiguration 1009 vorgesehen sein. Selbstverständlich kann der Schutzleiter PE auch an jeder weiteren Position des Konnektors vorgesehen sein.
Die Konfigurationen 1007 und 1009 des Konnektors können auch gleichzeitig eingesetzt werden, um eine kombinierte Ladeleistung aus bspw. einer Gleichstromquelle und einer Wechselstromquelle zu erzielen.
Bezugszeichenliste

100: Versorgungssystem
101: erster Zylinder
103: zweiter Zylinder
105: Grundplatte
107: Konnektor
109: Abdeckung
111: Aufnahme
113: erster Grobpositionssensor
115: zweiter Grobpositionssensor
117: Feinsensor
119: Kontrollgerät
201: erster Antrieb
203: erster Zahnkranz
205: zweiter Antrieb
207: zweiter Zahnkranz
209: erste Nutenführung
211: erstes Nutenprofil
213: zweite Nutenführung
215: zweites Nutenprofil
217: Stecksystem
301: Pfeil
303: Weiche
401: Pfeil
403: erste Führungsebene
405: zweite Führungsebene
500: Versorgungssystem
501: erster Zylinder
503: zweiter Zylinder
505: Konnektor
507: Konnektorenantrieb
509: Konnektorabdeckung
600: Verfahren
601: Fahrzeugpositionierungsschritt
603: Konnektorpositionierungsschritt
605: Kopplungsschritt
607: Versorgungsschritt
700: Versorgungssystem
701: Fahrzeug
703: Kommunikationsschnittstelle
705: Kommunikationsschnittstelle
707: Versorgungsschnittstelle
709: Abdeckung
800: Dichtung
801: Dichtlippe
803: Faltenbalg
805: Kante
807: elektromechanische Nutenführungsverstellung
900: elektromechanische Nutenführungsverstellung
901: Schwenkelement
1001: Versorgungsnetzanschluss
1003: AC/DC Wandler
1005: schaltbarer Bereich
1007: zum Gleichstrombetrieb geeignete Konfiguration eines Konnektors
1009: zum Wechselstrom betrieb geeignete Konfiguration eines Konnektors
PE: Schutzleiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/0096073 A1 [0007]

Claims

Versorgungssystem (100, 500, 800) zum Versorgen eines Fahrzeugs (701) mit elektrischer Energie, wobei das Versorgungssystem (100, 500, 800) umfasst: - eine Grundplatte (105), - einen drehbar an der Grundplatte (105) angeordneten ersten Zylinder (101, 501) mit einem ersten Antrieb (201) zum Bewegen des ersten Zylinders, - einen drehbar an dem ersten Zylinder (101, 501) angeordneten zweiten Zylinder (103, 503) mit einem zweiten Antrieb (205) zum Bewegen des zweiten Zylinders, - einen beweglich an dem zweiten Zylinder (103, 503) angeordneten Konnektor (107, 505) - ein Kontrollgerät (119), wobei das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, den ersten Antrieb (201) und den zweiten Antrieb (205) aufeinander abgestimmt anzusteuern und den Konnektor (107, 505) an eine vorgegebene Position relativ zu einem zu kontaktierenden Fahrzeug (701) zu bewegen.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungssystem (100, 500, 800) einen Konnektorenantrieb (507) zum Bewegen des Konnektors (107, 505) umfasst.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, die Antriebe (201, 205, 507) des Versorgungssystems (100, 500, 800) nacheinander oder parallel derart anzusteuern, dass sich eine Distanz zwischen dem Konnektor (107, 505) und der vorgegebenen Position minimiert.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Zylinder (101, 501) ein erstes Nutenprofil (211) angeordnet ist, das mindestens eine in einer ersten Höhenlage angeordnete erste Führungsebene (403) und eine in einer von der ersten Höhenlage verschiedenen zweiten Höhenlage angeordnete zweite Führungsebene (405) umfasst, wobei die mindestens eine erste Führungsebene (403) und die zweite Führungsebene (405) über mindestens eine Weiche (303) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Weiche (303) dazu konfiguriert ist, mindestens eine in das erste Nutenprofil (211) eingreifende erste Nutenführung (209) bei einer Drehung des ersten Zylinders (101, 501) in eine erste Richtung auf einer Bewegungsbahn entlang der mindestens einen ersten Führungsebene (403) zu führen und bei einer Bewegung des ersten Zylinders (101, 501) in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung, die mindestens eine erste Nutenführung (209) in die zweite Führungsebene (405) zu führen und den ersten Zylinder (101, 501) dadurch in seiner Höhenlage zu bewegen, und wobei an dem zweiten Zylinder (103, 503) ein zweites Nutenprofil (215) angeordnet ist, das mindestens eine in einer ersten Höhenlage angeordnete erste Führungsebene und eine in einer von der ersten Höhenlage verschiedenen zweiten Höhenlage angeordnete zweite Führungsebene umfasst, wobei die mindestens eine erste Führungsebene und die zweite Führungsebene über mindestens eine Weiche (303) miteinander verbunden sind, wobei die mindestens eine Weiche (303) dazu konfiguriert ist, mindestens eine in eine zweite Nutenführung (213) eingreifende Nutenführung bei einer Drehung des zweiten Zylinders (103, 503) in eine erste Richtung auf einer Bewegungsbahn entlang der mindestens einen ersten Führungsebene zu führen und bei einer Bewegung des zweiten Zylinders (103, 503) in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung, die mindestens eine zweite Nutenführung (213) in die zweite Führungsebene zu führen und den zweiten Zylinder (103, 503) dadurch in seiner Höhenlage zu bewegen.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Weiche (303) ein lediglich ein eine Richtung federnd beweglich gelagertes Weichenelement umfasst.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungssystem (100, 500, 800) mindestens einen Sensor (113, 115, 117) zum Erfassen einer Position eines durch den Konnektor (107, 505) zu kontaktierenden Fahrzeugs (701) umfasst.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (105) mindestens einen ersten Sensor (113, 115) zum Erfassen einer Position einer Reifenaufstandsfläche des zu kontaktierenden Fahrzeugs (701) umfasst und das Versorgungssystem (100, 500, 800) zusätzlich mindestens einen zweiten Sensor (117) zum Erfassen einer Versorgungsschnittstelle des zu kontaktierenden Fahrzeugs umfasst, und wobei das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, die Antriebe (201, 205) des Versorgungssystems (100, 500, 800) in Abhängigkeit von durch den mindestens einen ersten Sensor (113, 115) und/oder durch den mindestens einen zweiten Sensor (117) ermittelten Positionsdaten derart anzusteuern, dass sich eine Distanz zwischen dem Konnektor (107, 505) und der Versorgungsschnittstelle des zu kontaktierenden Fahrzeugs minimiert.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungssystem (100, 500, 800) eine Aufnahme für einen mechanischen Antrieb aufweist, wobei die Aufnahme dazu konfiguriert ist, mittels einer durch den mechanischen Antrieb aufzubringenden Kraft den ersten Zylinder (101, 501) , den zweiten Zylinder (103, 503) und den Konnektor (107, 505) von einer Ladestellung in eine Ruhestellung zu bewegen.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (201, 205) des Versorgungssystems (100, 500, 800) zumindest teilweise ein höhenverstellbares Element aufweisen, das einen an einem in einer Höhenachse beweglichen Teil des Versorgungssystems angeordneten Teil eines jeweiligen Antriebs (201, 205) mit einer Antriebsaufnahme (203, 207) für den jeweiligen Antrieb (201, 205) verbindet.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konnektor (107, 505) durch eine Konnektorabdeckung (509) und/oder eine Aufnahme (109) des Konnektors (107, 505) durch eine Aufnahmeabdeckung (109) gegenüber einer Umgebung geschützt ist bzw. sind und die Aufnahmeabdeckung (109) eine Ausnehmung aufweist, durch die der Konnektor (107, 505) hindurch zu bewegen ist.
Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungssystem (100, 500, 800) eine Konnektorenbatterie umfasst, aus der der Konnektor (107, 505) auswählbar ist.
Verfahren (600) zum Versorgen eines Fahrzeugs (701) mittels eines Versorgungssystems (100, 500, 800) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren umfasst: - Positionieren (601) eines Fahrzeugs (701) relativ zu dem Versorgungssystem (100, 500, 800), - Positionieren (603) eines Konnektors des Versorgungssystems (100, 500, 800) an einer vorgegebenen Position relativ zu dem Fahrzeug (701) durch radiales und/oder vertikales Bewegen eines ersten Zylinders (101, 501) und eines zweiten Zylinders (103, 503) und des Konnektors (107, 505) des Versorgungssystems (100, 500, 800), - Koppeln (605) des Konnektors (107, 505) mit einer Versorgungsschnittstelle (707) des Fahrzeugs (701), - Versorgen (607) des Fahrzeugs (701) mit durch den Konnektor (107, 505) bereitgestellter elektrischer Energie.
Fahrzeug (701), wobei das Fahrzeug (701) umfasst: - eine Versorgungsschnittstelle (707) zum Versorgen des Fahrzeugs (701) mit elektrischer Energie, - eine Kommunikationsschnittstelle (705) zum Austauschen zumindest von Positionsinformationen mit einem Versorgungssystem (100, 500, 800) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.