AT516079A1 - Fahrzeugladestation mit einem zweigliedrigen Manipulator - Google Patents

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AT516079A1
AT516079A1 ATA50510/2014A AT505102014A AT516079A1 AT 516079 A1 AT516079 A1 AT 516079A1 AT 505102014 A AT505102014 A AT 505102014A AT 516079 A1 AT516079 A1 AT 516079A1
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contact device
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manipulator
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ATA50510/2014A
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Florian Dr Buehs
Andreas Laske
Andre Dr Rompe
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Siemens Ag
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Abstract

Fahrzeugladestation zum Laden eines Energiespeichers eines batteriebetriebenen Fahrzeugs (10), insbesondere ein Elektrobus oder Hybridfahrzeug, wobei sich das Fahrzeug (5) während des Ladevorgangs in einer vordefinierten Parkposition (24) parkt, umfassend: a) eine Basis (2), die in der Nähe der vordefinierten Parkposition (24) angeordnet ist; b) einen zweigliedrigen Manipulator (23), mit einem ersten Glied (4), das mit seinem einen Ende in einem Drehgelenk (3) an der Basis (2) gelagert und mittels eines Drehantriebs (31) drehangetrieben ist, und mit seinem anderen Ende mittels eines zweiten Drehgelenks (5) mit einem ersten Ende eines zweiten Glieds (6) verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk (5) ebenfalls mittels eines zweiten Drehantriebs (51) drehangetrieben ist, wobei das andere Ende des zweite Glieds (6) mit einer Speise-Kontaktvorrichtung (8) verbunden ist, so dass 25 durch eine Drehbewegung des ersten Gliedes (4) und/oder des zweiten Gliedes (6) ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen der Speise-Kontaktvorrichtung (8) und korrespondierenden Kontaktelementen einer Aufnahme- Kontaktvorrichtung (9), deren Kontaktelemente fest mit dem Fahrzeugdach (13) oder einer Seitenwand (21) des Fahrzeugs (10) verbunden sind, herstellbar ist.

Description

Beschreibung
Fahrzeugladestation mit einem zweigliedrigen Manipulator
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet von Elektrofahrzeugen, insbesondere eine Fahrzeugladestation und ein Verfahren zum Laden, sowie ein batteriebetriebenes nicht spurgebundenes Fahrzeug.
Stand der Technik
Seit langem sind im öffentlichen Nahverkehr batteriebetriebene TransportSysteme bekannt, beispielsweise aus der DE 24 05 198. neuerdings werden vollelektrische Busse eingesetzt, deren gesamter Energiebedarf über das mitgeführte Batteriesystem abgedeckt wird. Beispielsweise werden heute im Stadtgebiet Wiens derartige Vollelektrobusse betrieben, die ihre Antriebsleistung vollständig aus mehreren mitgeführten Lithium-Ferrit-Batterien mit einer Gesamtkapazität von etwa 100 kWh beziehen. Die Batterien sind teilweise am Dach bzw. am Heck des Fahrzeugs untergebracht. Nachgeladen werden diese Batterien innerhalb von etwa 15 Minuten während der Betriebszeit jeweils in einer Endstation der Buslinie und über Nacht, wenn der Vollelektrobus nicht in Betrieb ist. Zum Laden wird per Knopfdruck ein am Fahrzeugdach des Elektrobusses vorgesehener Stromabnehmer ausgefahren und mit einem Fahrleitungsnetz oberhalb des Elektrobusses in Kontakt gebracht. Vor Antritt der Fahrt wird wieder durch eine manuelle Schalthandlung der Kontakt mit dem Fahrleitungsnetz getrennt.
Von Nachteil ist dabei, dass der Stromabnehmer samt der Hebe-bzw. Absenkvorrichtung auf dem Fahrzeugdach mitgeführt wird. Dies erfordert zusätzliche Antriebsenergie und verringert die
Nutzlast des Fahrzeugs. Außerdem besteht die Hebe- bzw. Absenkvorrichtung aus mehreren bewegten Teilen. Sie ist samt Antriebstechnik auf dem Dach der Witterung ausgesetzt und störanfällig. Der Aufbau des ausfahrbaren Stromabnehmers beansprucht auf dem Fahrzeugdach ein Bauvolumen, welches die Durchfahrtshöhe des Elektrobusses verringert. Für den Ladevorgang sind manuelle Schalthandlungen erforderlich. Wünschenswert wäre ein automatisch ablaufender Ladevorgang.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und einen Ansatz zu schaffen, mit dem zum Laden des Energiespeichers eines batteriebetriebenen Fahrzeugs möglichst keine beweglichen Teile der fahrzeugseitigen Kontaktvorrichtung erforderlich sind, und der Ladevorgang weitgehend automatisierbar ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Fahrzeugladestation gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Laden gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie durch ein Fahrzeug gemäß dem Anspruch 13.
Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird dadurch gelöst, dass folgendes vorgesehen ist: a) eine Basis, die in der Nähe der vordefinierten Parkposition angeordnet ist; b) einen mehrgliedrigen Manipulator, mit einem ersten Glied, das mit seinem einen Ende in einem Drehgelenk an der Basis gelagert und mittels eines Drehantriebs drehangetrieben ist, und mit seinem anderen Ende mittels eines zweiten Drehgelenks mit einem ersten Ende eines zweiten Glieds verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk ebenfalls mittels eines zweiten Drehantriebs drehangetrieben ist, wobei das andere Ende des zweite Glieds mit einer Speise-Kontaktvorrichtung verbunden ist, so dass durch eine Drehbewegung des ersten Gliedes und/oder des zweiten Gliedes ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen der Speise-Kontaktvorrichtung und korrespondierenden Kontaktelementen einer Aufnahme-Kontaktvorrichtung, deren Kontaktelemente fest mit dem Fahrzeugdach oder einer Seitenwand des Fahrzeugs verbunden sind, herstellbar ist.
Indem der elektrische Kontakt beim Laden durch einen stationsseitigen Manipulator hergestellt wird, ist kein fahrzeugseitiger Stromabnehmer mit beweglichen Teilen erforderlich. Die Aufgabe des Kontaktierens übernimmt ein nach Art eines Knickarmroboters ausgebildeter Manipulator, so dass der Vorgang des Ladens automatisch ablaufen kann. Die fahrzeugseitige Kontakteinrichtung ist durch ortsfeste Kontaktelemente gebildet, die entweder am Fahrzeugdach oder an einer Seitenwand des Fahrzeugs fix befestigt sind.
Ein wesentlicher Vorteil ist zunächst der, dass fahrzeugseitig keine beweglichen Kontakte mehr vonnöten sind.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass der zumindest zweigliedrige Aufbau des Manipulators einen Ausgleich der Parkposition des Fahrzeugs ermöglicht. Auch dann, wenn sich das Fahrzeug nicht exakt in der vordefinierten Parkposition befindet kann die Speise-Kontaktvorrichtung an das Fahrzeug angedockt werden. Der zweigliedrige Aufbau als Vertikal-Knickarm ermöglicht es, dass die Andruckkraft zwischen den Kontaktflächen auch dann beibehalten wird, wenn sich der Bus während des Ladevorgangs bewegt, zum Beispiel weil Personen ein- oder aussteigen. Günstige ist wenn die Kontaktelemente der Aufnahme-Kontaktvorrichtung, in Form von länglichen Kontaktstreifen ausgebildet sind, die in der Ebene des Fahrzeugdachs bzw. der Seitenwand des Fahrzeugs oder in einer hierzu parallelen Ebene angeordnet sind. Die Kontaktflächen dieser Kontaktstreifen können in ihren Abmessungen vergleichsweise klein gehalten werden, so dass die fahrzeugseitige
Kontaktvorrichtung auf dem Fahrzeugdach bzw. auf einer Seitenwand nur einen geringen Platz beansprucht. Dies hat u. A. den Vorteil, dass die fahrzeugseitige Kontaktvorrichtung auf beiden Hälften des Fahrzeugdachs angeordnet werden kann, so dass der Bus von beiden Seiten aufgeladen werden kann, beispielsweise auch beim Einfahren in die Parkposition entgegen der vorgesehenen Fahrtrichtung.
Besonders günstig kann es sein, wenn die Speise-Kontaktvorrichtung aus vier Kontaktstreifen besteht, die in Form eines Kreuzes angeordnet sind, und so ausgebildet ist, dass ein elektrischer Kontakt mit vier korrespondierenden Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung, die in Form eines Quadrates oder Rechtecks angeordnet sind, herstellbar ist.
In einer andere besonders bevorzugten Ausführungsform ist es genau umgekehrt, die Speise-Kontaktvorrichtung besteht aus vier Kontaktstreifen die in Form eines Rechteckes angeordnet sind und die korrespondierenden Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung sind in Form eines Kreuzes angeordnet.
Der Vorteil dieser beiden besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der, dass die Präzisionsanforderung hinsichtlich der Positionsgenauigkeit des Fahrzeugs in der Parkposition reduziert werden kann. Mit anderen Worten es wird durch die Kreuz/Quadrat-Kontaktanordnung ein vorteilhafter Toleranzbereich für die Positionsgenauigkeit beim Kontaktieren geschaffen, sowohl in Fahrtrichtung als auch im seitlichen Abstand des Fahrzeugs zur Basis.
Von Vorteil kann ferner eine Ausführung sein, bei der nicht nur die Gelenkverbindungen zwischen dem ersten Glied und der Basis und dem zweiten Glied mit dem ersten Glied jeweils von einem Drehantrieb angetrieben sind, sondern auch die Gelenkverbindung zwischen Speise-Kontaktvorrichtung und zweiten Glied. Dadurch ist es möglich, die Lage der Speise-Kontaktvorrichtung kurz vor dem Andocken zu korrigieren, so dass auch bei einem durch unsymmetrische Belastung hervorgerufenen Schrägstand des Fahrzeugs sich die korrespondierenden Kontaktelemente mit etwa gleichem Abstand gegenüberstehen.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Laden des Energiespeichers in einem batteriebetriebenen Fahrzeug, insbesondere einem Elektrobus oder Hybridfahrzeug, gelöst, wobei das Fahrzeug zum Zweck des Ladens in einer vordefinierten Parkposition parkt, mit einer Fahrzeugladestation, umfassend: i. eine Basis (2 die in der Nähe der vordefinierten Parkposition angeordnet ist; ii. einen mehrgliedrigen Manipulator, mit einem ersten Glied, das mit seinem einen Ende in einem Drehgelenk an der Basis gelagert und mittels eines Drehantriebs drehangetrieben ist, und mit seinem anderen Ende mittels eines zweiten Drehgelenks mit einem ersten Ende eines zweiten Glieds verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk ebenfalls mittels eines zweiten Drehantriebs drehangetrieben ist, wobei das andere Ende des zweite Glieds mit einer Speise-Kontaktvorrichtung verbunden ist. iii. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch den
Verfahrensschritt, dass durch eine Drehbewegung des ersten Gliedes und/oder des zweiten Gliedes ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen der Speise-Kontaktvorrichtung und korrespondierenden Kontaktelementen einer Aufnahme-KontaktVorrichtung, deren Kontaktelemente fest mit dem Fahrzeugdach oder einer Seitenwand des Fahrzeugs verbunden sind, hergestellt wird.
Bevorzugt ist hierbei eine Bewegung der einzelnen Glieder des Manipulators in einer Schwenkebene (y-z-Ebene), die etwa quer zur Richtung der Längserstreckung des parkenden Fahrzeugs (x-Richtung) ausgerichtet ist. Ausgehend von einer Ruhestellung erfolgt das Andocken an das Fahrzeug auf dem "kürzesten"
Wege.
In einer Ausführungsform läuft die Drehbewegung des ersten Gliedes und/oder des zweiten Gliedes von einer Steuereinrichtung gesteuert automatisch ab.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt auch durch ein batteriebetriebenes, nicht schienengebundenes Fahrzeug, welches eine Aufnahme-Kontaktvorrichtung mit streifenförmigen Kontaktelementen aufweist, welche in der Form eines Kreuzes oder eines Rechteck auf dem Fahrzeugdach oder auf einer Seitenfläche des Fahrzeugs angeordnet sind.
Eine einfache Möglichkeit zur Befestigung der einzelnen Kontaktelemente ist deren Einbettung in einem plattenförmigen elektrischen Isolator, wobei sie von der Platten-Ebene vorstehen.
Zur Ableitung von Feuchtigkeit ist es dabei günstig, wenn der plattenförmige Isolator die Form eines Pyramidenstumpfs aufweist und die Kontaktelemente etwa im Bereich der Kanten der Deckfläche des Pyramidenstumpfs angeordnet sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind.
Es zeigen:
Figur 1 eine Fahrzeugladestation mit einem Manipulator der aus zwei bewegten Gliedern gebildet ist, in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 2 Figur 1 in einer Draufsicht;
Figur 3 drei verschiedene Ruhepositionen des zweigliedrigen Manipulators;
Figur 4 eine Ausführungsform des Manipulators, bei dem das erste Glied als Scheibe ausgebildet ist;
Figur 5 drei verschiedene Anordnungen von streifenförmigen Kontaktelementen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung;
Figur 6 eine bevorzugte Anordnung korrespondierender
Kontaktelemente, wobei sternförmig angeordnete Kontaktelemente im Quadrat oder Rechteck angeordneten Kontaktelementen gegenüberstehen;
Figur 7 eine Anordnung von vier in einem Quadrat angeordneten Kontaktelementen, die in einem als Pyramidenstumpf ausgebildeten Isolator eingebettet sind und von der Deckfläche des Pyramidenstumpf abstehen;
Figur 8 eine kreuzförmige Anordnung von vier Kontaktelementen.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform einer Ladestation 1. Die Ladestation besteht im Wesentlichen aus einem säulenförmigen Grundgestell oder Basis 2 und einem als Knickarmroboter ausgeführten Manipulator 23. Dieser besteht aus einem ersten Glied 4 und einem zweiten Glied 6, die mittels eines Gelenkes 5 miteinander verbunden sind. Jedes der Gelenke 3, 5 ist mit einem nicht näher dargestellten Drehantrieb 31 bzw. 51 gekoppelt. Die Achsen dieser Drehantriebe 31, 51 sind zueinander parallel und in x-Richtung, d.h. der Längsrichtung eines in Reichweite des Manipulators 23 parkenden Fahrzeug 10 ausgerichtet.
Das Fahrzeug 10 kann z.B. ein eingangs genannter Vollelektrobus mit einem Lithium-Ferrit-Akku sein, der jeweils in Bus-Endstationen geladen wird.
Der zweite Arm 6 trägt an seinem äußeren Ende eine Speise-Kontaktvorrichtung 8. Bei einer Drehung um die Achsen der Gelenke 3 und 5 (siehe Doppelpfeile 20 in Figur 1) kann diese Speise-Kontaktvorrichtung 8 zu einem in der Nähe der Basis 2 parkenden Fahrzeug 10 geschwenkt werden und an eine auf dem Fahrzeugdach 13 oder auf einer Seitenwand 21 des Fahrzeugs 10 angeordneten Aufnahme-Kontaktvorrichtung 9 andocken. Die Kontaktelemente der Speise-Kontaktvorrichtung 8 sind mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Energiequelle, zum Beispiel einem Energieversorgungsnetz (Fahrleitungsnetz) verbunden; die fahrzeugseitigen Kontaktelemente der Kontaktvorrichtung 9 sind mit der im Fahrzeug 10 angeordneten Batterie 22 verbunden, wodurch die Batterie 22 geladen werden kann.
Bei entsprechender Dimensionierung der Kontakte der Kontaktvorrichtungen 8,9 ist es ausreichend, wenn sich das Fahrzeug innerhalb der Markierungen der Parkposition 24 befindet.
Die Abmessung der Kontakte kann verringer werden, wenn die exakte Position des Fahrzeugs 10 bekannt ist.
Um die exakte Position Fahrzeugs 10 in der Parkposition 24 zu ermitteln kann in der Basis 2 eine Position-Erfassungsvorrichtung vorgesehen sein, mittels derer zum Beispiel der Abstand 12 (y-Richtung) zum Fahrzeug und die genaue x-Position in der Parkposition 24 ermittelt werden kann. Die Erfassung der Position kann beispielsweise optisch, durch Ultraschall oder über Funk erfolgen.
Die Antriebe 31,51,71 sind von einer Steuereinheit 26 gesteuerte elektrische Positionier-Antriebe. Die Steuereinheit 26 befindet sich in der Basis 2. Die Steuereinheit 26 steuert den Ablauf bei der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktvorrichtungen 8,9 vollständig automatisch. Es können auch hydraulische oder pneumatische Antriebe eingesetzt werden.
Die Schwenkbewegung der Glieder 4,6 erfolgt in einer Schwenkebene (y-z-Ebene), die in etwa rechtwinklig zur Richtung der Längserstreckung des parkenden Fahrzeugs 10 erfolgt (x-Richtung).
Figur 2 zeigt eine Draufsicht der in Figur 1 dargestellten Arbeitsstellung des Manipulators 23, bei der der Energiespeicher 22 des Fahrzeugs 10 geladen wird. Wie in Figur 2 dargestellt, befindet sich das Fahrzeug 10 in einer definierten Parkposition 24, d.h. sowohl in Fahrtrichtung (x-Richtung) als auch im seitlichen Abstand 12 zur Basis 2 (y-Richtung) innerhalb vorgegebener Markierungen.
Figur 3 zeigt Ruhepositionen des Manipulators 23 in drei verschiedenen Stellungen. In Figur 3a sind die beiden Glieder 3,4 vertikal angeordnet. In Figur 3b ist das erste Glied 4 des Manipulators 23 etwa waagerecht, das zweite Glied 6 in einem Winkel zur Horizontalen. Bei der Darstellung des Manipulators in Figur 3c ist der erste Arm 4 bezüglich der Vertikalen geneigt, der zweite Arm 6 zeigt lotrecht nach unten (z-Richtung). So können unterschiedliche Anforderung des Aufstellungsortes der Fahrzeugladestation 1 berücksichtigt werden.
Figur 4 zeigt eine andere Ausgestaltung des Manipulators 23, wobei das erste Glied als Drehscheibe 25 ausgebildet ist. Die
Drehscheibe 25 ist wieder bezüglich der Basis 2 in einem Gelenk 3 drehangetrieben gelagert, das zweite Glied 6 ist exzentrisch mit der Scheibe in einem Drehgelenk 5 gelagert. Die in Figur 4 dargestellte Position der Glieder 25 und 6 entspricht wieder der Arbeitsposition, d.h. der Ladeposition.
In Figur 5 sind verschiedene Ausbildungen und Varianten der Ausrichtung der Kontaktelemente auf dem Fahrzeugdach 13 dargestellt. In Figur 5a sind die Kontakte in Längsrichtung des Fahrzeugs 10, in Figur 5b quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs 10 und in Figur 5c schräg zur Längsrichtung des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Hinsichtlich der Toleranz in der Parkposition stellt die Ausführung gemäß Figur 5a geringere Anforderungen hinsichtlich Ungenauigkeiten in Fahrtrichtung, die Ausführung in Figur 5b toleriert innerhalb eines Toleranzfeldes seitliche Abweichungen zur Basis 2. Die Ausführung gemäß Figur 5c toleriert innerhalb von Grenzen Ungenauigkeiten der Parkposition 24 des Fahrzeugs 10 sowohl im seitlichen Abstand 11 zur Basis 2 (y-Richtung) als auch in Fahrtrichtung (x-Richtung).
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Kontaktvorrichtungen 8 bzw. 9 ist in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt. Charakteristisch hierfür ist, dass bei der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen Fahrzeugladestation 1 und Fahrzeug 10 eine kreuzförmige bzw. quadratische Anordnung von stationsseitigen Kontaktelementen mit fahrzeugseitigen Kontaktelementen in Kontakt gebracht werden, die in Form eines Quadrates bzw. in Form eines Kreuzes angeordnet sind. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in einem größeren Toleranzfeld der Parkposition, sowohl in Fahrtrichtung (x-Richtung) als auch quer zur Fahrtrichtung (y-Richtung)).
Die Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf das Fahrzeugdach 13 mit den in Form eines Kreuzes angeordneten Kontaktelementen 15 bzw. den in einem Quadrat angeordneten Kontakten 14. Wenn Kontaktelemente der Speise-Kontaktvorrichtung 8 in Form eines
Kreuzes angeordnet sind, dann sind die Kontaktelemente der fahrzeugseitigen Kontaktvorrichtung 9 in Form eines Quadrates angeordnet, oder umgekehrt, wenn stationsseitig in Form eines Quadrates, dann sind die Kontaktelemente auf dem Fahrzeugdach 13 in Form eines Kreuzes angeordnet.
Die Figur 7 zeigt eine Anordnung von vier in einem Quadrat angeordneten Kontaktelementen, die in einem als Pyramidenstumpf ausgebildeten Isolator 16 eingebettet sind und von der Deckfläche abstehen. Der Pyramidenstumpf weist zwischen Basisfläche und Deckfläche eine Höhe 18 auf. Wenn Pyramidenstumpf mit seiner Basisfläche auf einem Fahrzeugdach 13 angebracht ist, begünstigen die schrägen Seitenflächen 17 abfließendes Regenwasser.
Figur 8 zeigt eine kreuzförmige Anordnung von vier Kontaktelementen 15, die ebenfalls zumindest teilweise in einem Isolationsteil 19 (Kontaktplatte) eingebettet sind. In der Darstellung der Figur 8 ist dieser Isolationsteil 19 ebenfalls in der Form eines Kreuzes ausgebildet.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass fahrzeugseitig keine beweglichen Kontakteelemente mehr erforderlich sind. Ohne große Änderungen an der Silhouette des Fahrzeugs, können die Kontakte der Aufnahme-Kontaktvorrichtung 9 entweder bündig mit dem Fahrzeugdach 13 bzw. einer Seitenwand 21 angeordnet sein, oder in einer hierzu Parallelen Ebene liegen.
Bei einer dachseitigen Kontaktanordnung ist es möglich, dass beide Hälften des Fahrzeugdachs mit Kontakten versehen sind, wodurch das Fahrzeug 10 in der Parkposition 24 in beiden Fahrtrichtungen (in oder entgegen der x-Richtung) einfahren kann. Wie in Figur 1 zeichnerisch dargestellt, kann der Manipulator 23 je nach Drehdichtung (Doppelpfeile 20) Fahrzeuge 10 beidseits der Basis 2 bedienen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So ist selbstverständlich die Anzahl der Kontakte nicht auf drei (plus, minus, Masse) beschränkt und kann mehrere Kontakte umfassen. Der Manipulator kann aus mehr als zwei Gliedern gebildet sein.
Die Aufnahme-Kontaktvorrichtung muss nicht auf dem Fahrzeugdach bzw. Seitenwand angeordnet sein, es ist auch denkbar, dass sich die fahrzeugseitige Kontaktvorrichtung am Heck des Fahrzeugs befindet.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Fahrzeugladestation 2 Basis 3 erstes Drehgelenk 4 erstes Glied 5 zweites Drehgelenk 6 zweites Glied 7 drittes Drehgelenk 8 Speise-Kontaktvorrichtung 9 Aufnahme-Kontaktvorrichtung 10 Fahrzeug 11 Fahrbahn 12 Abstand 13 Fahrzeugdach 14 rechteckförmige Anordnung von Kontaktelementen 15 kreuzförmige Anordnung von Kontaktelementen 16 Kontaktplatte 17 schräge Seitenfläche 18 Dicke der Kontaktplatte 16 19 Kontaktplatte 20 Doppelpfeil 21 Seitenwand 22 Energiespeicher 23 Manipulator 24 Parkposition 25 Drehscheibe 26 Steuereinheit 31 erster Drehantrieb 51 zweiter Drehantrieb 71 dritter Drehantrieb

Claims (14)

  1. Patentansprüche 1. Fahrzeugladestation zum Laden eines Energiespeichers (22) eines batteriebetriebenen Fahrzeugs (10), insbesondere eines Elektrobusses oder Hybridfahrzeugs, wobei sich das Fahrzeug (10) während des Ladevorgangs in einer vordefinierten Parkposition (24) parkt, umfassend: a) eine Basis (2), die in der Nähe der vordefinierten Parkposition (24) angeordnet ist; b) einen mehrgliedrigen Manipulator (23), mit einem ersten Glied (4), das mit seinem einen Ende in einem Drehgelenk (3) an der Basis (2) drehbar gelagert und mittels eines Drehantriebs (31) drehangetrieben ist, und mit seinem anderen Ende mittels eines zweiten Drehgelenks (5) mit einem ersten Ende eines zweiten Glieds (6) verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk (5) ebenfalls mittels eines zweiten Drehantriebs (51) drehangetrieben ist, wobei das andere Ende des zweite Glieds (6) mit einer Speise-Kontaktvorrichtung (8) verbunden ist, so dass durch eine Drehbewegung des ersten Gliedes (4) und/oder des zweiten Gliedes (6) ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen der Speise-Kontaktvorrichtung (8) und korrespondierenden Kontaktelementen einer Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), deren Kontaktelemente fest mit dem Fahrzeugdach (13) oder mit einer Seitenwand (21) des Fahrzeugs (10) verbunden sind, herstellbar ist.
  2. 2. Fahrzeugladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speise-Kontaktvorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, mit Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), die in einer Ebene des Fahrzeugdachs (13) bzw. der Seitenwand (21) des Fahrzeugs (10) oder in einer hierzu parallelen Ebene angeordnet sind, einen elektrischen Kontakt herzustellen.
  3. 3. Fahrzeugladestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speise-Kontaktvorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Kontakt mit zumindest drei länglichen Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9) herzustellen, die entweder in Längserstreckung des Fahrzeugs (10), oder quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs (10) oder in einem Winkel zur Längserstreckung des Fahrzeugs (10) angeordnet sind.
  4. 4. Fahrzeugladestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speise-Kontaktvorrichtung (8) aus vier Kontaktstreifen besteht, die in Form eines Kreuzes (15) angeordnet sind, und so ausgebildet ist, dass ein elektrischer Kontakt mit vier korrespondierenden Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), die in Form eines Rechteck (14) angeordnet sind, herstellbar ist.
  5. 5. Fahrzeugladestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speise-Kontaktvorrichtung (8) aus vier Kontaktstreifen besteht, die in Form eines Quadrates oder Rechtecks (14)angeordnet sind, und so ausgebildet ist, dass ein elektrischer Kontakt mit vier korrespondierenden Kontaktstreifen der Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), die in Form eines Kreuzes (15) angeordnet sind, herstellbar ist.
  6. 6. Fahrzeugladestation nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem anderen Ende des zweiten Gliedes (6) und der Speise-Kontaktvorrichtung (8) mittels eines Drehgelenkes (7) hergestellt ist.
  7. 7. Fahrzeugladestation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet das das Drehgelenk (7) mittels eines Drehantriebs (71) drehangetrieben ist.
  8. 8. Fahrzeugladestation nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antriebe (31, 51) die einzelnen Glieder (4, 6) des mehrgliedrigen Manipulators (23) in einer Schwenkebene (y-z-Ebene) bewegbar sind, welche etwa quer zur Längserstreckung des parkenden Fahrzeugs (10) ausgerichtet ist.
  9. 9. Verfahren zum Laden des Energiespeichers (22) in einem batteriebetriebenen Fahrzeug (10), insbesondere einem Elektrobus oder Hybridfahrzeug, wobei das Fahrzeug (10) zum Zweck des Ladens in einer vordefinierten Parkposition (24) parkt, mit einer Fahrzeugladestation (1), umfassend: i. eine Basis (2) die in der Nähe der vordefinierten Parkposition (24) angeordnet ist; ii. einen mehrgliedrigen Manipulator (23), mit einem ersten Glied (4), das mit seinem einen Ende in einem Drehgelenk (3) an der Basis (2) gelagert und mittels eines Drehantriebs (31) drehangetrieben ist, und mit seinem anderen Ende mittels eines zweiten Drehgelenks (5) mit einem ersten Ende eines zweiten Glieds (6) verbunden ist, wobei das zweite Drehgelenk (5) ebenfalls mittels eines zweiten Drehantriebs (51) drehangetrieben ist, wobei das andere Ende des zweite Glieds (6) mit einer Speise-Kontaktvorrichtung (8) verbunden ist, so dass durch eine Drehbewegung des ersten Gliedes (4) und/oder des zweiten Gliedes (6) ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelementen der Speise-Kontaktvorrichtung (8) und korrespondierenden Kontaktelementen einer Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), deren Kontaktelemente fest mit dem Fahrzeugdach (13) oder einer Seitenwand (21) des Fahrzeugs (10) verbunden sind, hergestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Glieder des Manipulators (23) in einer Schwenkebene bewegt werden, die im Wesentlichen quer zur Längserstreckung des parkenden Fahrzeugs (10) verläuft.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des ersten Gliedes (4) und/oder des zweiten Gliedes (6) von einer Steuereinrichtung (26) gesteuert automatisch abläuft.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) bei der Steuerung der Antriebe (31,51) und gegebenenfalls des Antriebs (71) ein von einer Position-Erfassungseinrichtung zugeleitetes Fahrzeug-Position-Signal berücksichtigt.
  13. 13. Batteriebetriebenes, nicht schienengebundenes Fahrzeug (10) mit einer Aufnahme-Kontaktvorrichtung (9), die auf dem Fahrzeugdach (13) oder auf einer Seitenwand (21) des Fahrzeugs (10) fest angebracht ist und längliche Kontaktelemente aufweist, die entweder in Form eines Kreuzes oder in Form eines Rechteckes angeordnet sind.
  14. 14. Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente zumindest teilweise in einer aus einem elektrischen Isolator gebildeten Kontaktplatte (16) eingebettet sind.
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