AT524344A1 - Ladeeinrichtung und Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1) zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei die Ladeeinrichtung (1) ein erstes Kopplungselement (2) aufweist, welches zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem am Elektrofahrzeug angeordneten zweiten Kopplungselement verbindbar ist. Um die Ladeinrichtung robust und wenig verschmutzungsanfällig auszubilden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung (1) eine zumindest teilweise in einem Boden versenkbare Basis (4) und eine Bewegungsvorrichtung (6), welche das erste Kopplungselement relativ zur Basis (4) steuerbar beweglich mit der Basis (4) verbindet, aufweist, wobei die Basis (4) eine Durchgangsöffnung (5) und einen die Durchgangsöffnung (5) verschließende Abdeckung (7) aufweist, sodass im Einsatzzustand das erste Kopplungselement (2) mit der Bewegungsvorrichtung (6) von einer im Boden versenkten Nichtladeposition bei geöffneter Abdeckung (7) durch die Durchgangsöffnung (5) hindurch bewegbar ist, um das erste Kopplungselement (2) zur Einnahme einer Ladeposition zum zweiten Kopplungselement zu führen. Weiter ist ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer solchen Ladeeinrichtung (1) vorgesehen.
Description
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Ladeeinrichtung und Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei die Ladeeinrichtung ein erstes Kopplungselement aufweist, welches zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem am Elektrofahrzeug
angeordneten zweiten Kopplungselement verbindbar ist.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei das Elektrofahrzeug für ein elektrisches Laden eines Akkumulators des Elektrofahrzeuges an einer Ladeeinrichtung positioniert wird, um ein erstes Kopplungselement der Ladeeinrichtung mit einem am Elektrofahrzeug angeordneten zweiten Kopplungselement zu verbinden, um elektrische Energie über die
Kopplungselemente an den Akkumulator zu übertragen.
Steigende Anforderungen an ein flexibles und praktikables elektrisches Laden von Elektrofahrzeugen an Ladeeinrichtungen bzw. Ladestationen erfordern eine hohe örtliche Verfügbarkeitsdichte von Ladeeinrichtungen und eine zeiteffiziente elektrische Energieübertragung zwischen einer Ladestation und einem Akkumulator des Elektrofahrzeuges. Um eine Örtliche Verfügbarkeit von Ladeeinrichtungen zu erhöhen, ist es zweckmäßig, Ladeeinrichtungen an Parkplätzen anzuordnen, insbesondere angesichts einer häufig zeitausgedehnten Ladedauer. Zur Reduzierung einer Ladezeit sind hohe elektrische Ladeleistungen vorteilhaft, welche jedoch häufig unhandliche elektrische Ladekabel, insbesondere Ladekabelleitungen und Ladekabelstecker mit großen Querschnitten, erfordern und aufgrund von hohen übertragenen elektrischen Leistungen ein nicht unbeachtliches Gefahrenpotenzial aufweisen können. Bekannte Entwicklungen zielen deshalb darauf ab, einen elektrischen Ladevorgang automatisiert bzw. selbsttätig
mit möglichst reduziertem Eingriff eines Benutzers durchzuführen.
Aus dem Stand der Technik sind Ladeeinrichtungen bekannt, bei welchen ein Kopplungselement einer Ladeeinrichtung automatisiert an ein korrespondierendes Kopplungselement eines Elektrofahrzeuges angeschlossen wird, um über die Kopplungselemente elektrische Energie zu übertragen. Bekannt geworden sind Ladeeinrichtungen mit mehrgliedrigen Roboterarmen, welche die Tätigkeit eines
Ansteckens des Kopplungselementes der Ladeeinrichtung an das Kopplungselement des
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Elektrofahrzeuges selbsttätig durchführen, wenn ein Elektrofahrzeug für ein elektrisches
Laden an der Ladeeinrichtung abgestellt wird.
Weiter bekannt geworden sind elektrische Ladesysteme, insbesondere für Garagenanwendungen, welche darauf basieren, auf einer Abstellfläche eines Parkplatzes einen mobilen Laderoboter, aufweisend einen vertikal ausfahrbaren Roboterarm, zu positionieren, und ein zu ladendes Elektrofahrzeug oberhalb des Laderoboters zu positionieren, um das Elektrofahrzeug anschließend durch vertikales Ausfahren des
Roboterarmes von einer Unterseite aus zu laden.
Als problematisch bei derartigen Lösungen zeigt sich jedoch häufig eine komplexe Funktionsweise und ausgeprägte Verschmutzungsanfälligkeit. Dies limitiert eine Verwendung von automatisierten Ladeeinrichtungen, insbesondere wenn Hochleistungsladen angewendet werden soll, in der Praxis meist auf
Innengebäudeanwendungen.
Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche robust und wenig verschmutzungsanfällig
ausgebildet ist.
Weiter ist es ein Ziel, ein Verfahren zum elektrischen Laden der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem das elektrische Laden robust und wenig verschmutzungsanfällig
durchführbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wenn die Ladeeinrichtung eine zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen gänzlich, in einem Boden versenkbare Basis und eine Bewegungsvorrichtung, welche das erste Kopplungselement relativ zur Basis steuerbar beweglich mit der Basis verbindet, aufweist, wobei die Basis eine Durchgangsöffnung und eine die Durchgangsöffnung verschließende Abdeckung, wie etwa einen Deckel, aufweist, sodass in einem Einsatzzustand das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung von einer im Boden versenkten Nichtladeposition bei geöffneter
Abdeckung durch die Durchgangsöffnung hindurch bewegbar ist, um das erste
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Kopplungselement zur Einnahme einer Ladeposition bzw. zum Laden zum zweiten
Kopplungselement zu führen.
Hintergrund der Erfindung ist die Idee, eine Ladeeinrichtung derart zu positionieren bzw. in eine Umgebung zu integrieren, dass die Ladeinrichtung möglichst wenig Einschränkung für eine Benutzung der Umgebung darstellt und gleichzeitig ein mit der Ladeeinrichtung durchgeführtes elektrisches Laden eines Elektrofahrzeuges geschützt und bevorzugt beabstandet von einem Benutzer erfolgt. Eine geringe Beeinträchtigung einer Umgebung durch eine Ladeeinrichtung ist erreichbar, wenn die Ladeeinrichtung versenkt in einem Boden bzw. Untergrund, beispielsweise einem Boden eines Parkplatzes, angeordnet wird. Indem vorgesehen ist, dass ein Laden eines Elektrofahrzeuges von unten bzw. vom Boden aus erfolgt, vorzugsweise indem das Elektrofahrzeug für das elektrische Laden oberhalb der Ladeeinrichtung positioniert wird, ist die Ladeeinrichtung während eines elektrischen Ladevorganges durch das Elektrofahrzeug in hohem Maße vor Wettereinflüssen, wie beispielsweise Regen, abgeschirmt und zudem auf einfache Weise eine Beabstandung von einem Benutzer während des Ladens geschaffen. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn die Basis der Ladeeinrichtung zumindest teilweise, vorzugsweise gänzlich im Boden versenkt anordenbar ist bzw. angeordnet ist. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Basis einen Wartebereich definiert, in welchem das erste Kopplungselement und insbesondere die Bewegungsvorrichtung in einer Nichtladeposition des Kopplungselementes angeordnet sind. Diese sind dadurch vor äußeren Belastungen, insbesondere Verschmutzungen, besonders geschützt. Die Basis kann beispielsweise mit bzw. als Hohlkörper, zum Beispiel Hohlzylinder oder Rohr, ausgebildet sein. Indem die Ladeeinrichtung bzw. die Basis eine Durchgangsöffnung und einen die Durchgangsöffnung verschließende Abdeckung aufweist, ist auf einfach Weise die Möglichkeit geschaffen, bei geöffneter Durchgangsöffnung das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung zur Einnahme der Ladeposition des ersten Kopplungselementes durch die Durchgangsöffnung hindurch zu einem oberhalb der Ladeeinrichtung bzw. Durchgangsöffnung positionierten zweiten Kopplungselement eines Elektrofahrzeuges zu führen, um die Kopplungselemente für eine elektrische Energieübertragung über diese miteinander zu verbinden, und in einem Nichtladezustand, wenn das erste Kopplungselement in der Nichtladeposition positioniert ist, die Durchgangsöffnung mit der Abdeckung zu verschließen. Auf diese Weise ist das erste
Kopplungselement und, insbesondere auch die Bewegungsvorrichtung, im
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Nichtladezustand vor Verschmutzungen bzw. Belastungen aus der Umgebung besonders
geschützt. Die Abdeckung ist in der Regel als Deckel oder Verschluss ausgebildet.
Die Ladeeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich die Durchgangsöffnung bzw. die Abdeckung im Einsatzzustand, in welchem die Ladeeinrichtung in einem Boden bzw. Untergrund angeordnet ist, im Nichtladezustand im Wesentlichen auf Höhe eines Bodenniveaus des Bodens bzw. Untergrundes befindet bzw. bündig zu diesem ist. Dadurch ist die Ladeeinrichtung bzw. die Abdeckung von einem Elektrofahrzeug überfahrbar und/oder ist ein Elektrofahrzeug über der Ladeeinrichtung bzw. Abdeckung abstellbar. Häufig ist es ausreichend, wenn die Abdeckung in einem Verschlusszustand, wenn diese die Durchgangsöffnung verschließt, maximal 75 mm, insbesondere maximal 70 mm, bevorzugt maximal 40 mm, insbesondere maximal 30 mm, über das Bodenniveau bzw. die Bodenfläche des Bodens hinausragt. Dadurch kann oberhalb der Ladevorrichtung ein Elektrofahrzeug positioniert werden, ohne dass in der Regel eine Gefahr eines ungewollten Kontaktes bzw. Aufsitzens eines Unterbodens des Elektrofahrzeuges mit/auf der Abdeckung besteht. Vorgenanntes gilt bevorzugt außerdem für einen Öffnungszustand der Abdeckung, wenn die Abdeckung
zum Öffnen der Durchgangsöffnung von dieser wegbewesgt ist.
Einsatzzustand der Ladeeinrichtung bezeichnet üblicherweise einen Zustand in dem die Basis der Ladeeinrichtung zumindest teilweise, insbesondere gänzlich, versenkt in einem Boden bzw. Untergrund angeordnet ist, um ein Elektrofahrzeug vom Boden bzw. Untergrund aus elektrisch zu laden. Dies ist zweckmäßig umsetzbar, indem das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung von der Nichtladeposition in einer Durchführungsrichtung durch die Durchgangsöffnung hindurch zu einer Ladeposition geführt wird. Die Durchführungsrichtung ist meist in einer Richtung orthogonal zu einer
Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung ausgerichtet.
Günstig ist es, wenn die Abdeckung ausgebildet ist, sodass diese von einem Elektrofahrzeug, beispielsweise einem Elektroauto oder Elektro-LKW, überfahrbar ist bzw. dessen Gewicht tragen kann. Zweckmäßig kann die Abdeckung ausgebildet sein, eine Gewichtkraft von zumindest 1000 kg, insbesondere 3000 kg, bevorzugt mehr als 10000 kg, zu tragen. Hierzu kann die Abdeckung beispielsweise mit bzw. aus einer
Metalllegierung, insbesondere Eisenlegierung, bevorzugt Stahllegierung, gebildet sein.
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Für ein Bewegen der Abdeckung zum Öffnen bzw. Schließen der Durchgangsöffnung ist
üblicherweise ein steuerbarer Abdeckungsantrieb vorhanden.
Von Vorteil ist es, wenn das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung relativ zur Basis entlang mehrerer, meist drei, bevorzugt rechtwinklig zueinander ausgerichteter, Bewegungsachsen, insbesondere unabhängig voneinander, bewegbar ist, um die Ladeposition einzunehmen. Dadurch kann das erste Kopplungselement praktikabel zum zweiten Kopplungselement geführt werden. Hierzu kann die Bewegungsvorrichtung mehrere, beispielsweise drei, unabhängig voneinander steuerbare Antriebe aufweisen, wobei jeder Antrieb eine Bewegung entlang einer der Bewegungsachsen steuert. Günstig ist es, wenn die Bewegungsvorrichtung eine parallelkinematische Mechanik aufweist. Die Bewegungsvorrichtung bildet dabei üblicherweise eine geschlossene kinematische Kette. Dadurch ist eine Bewegung des ersten Kopplungselementes mit der Bewegungsvorrichtung sehr präzise und wenig fehleranfällig durchführbar. Im Speziellen kann es günstig sein, wenn das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung relativ zur Basis lediglich entlang einer Bewegungsachse bewegbar ist, um die Ladeposition einzunehmen. Dies ermöglicht eine besonders einfache und/oder kompakte Ausbildung. Dies kann günstig sein, wenn ein sehr präzises Parken eines Elektrofahrzeuges gegeben ist, beispielsweise im Rahmen einer autonomen Steuerung des Elektrofahrzeuges. Im Besonderen kann die Abdeckung dann sehr klein, beispielsweise mit einem Durchmesser zwischen 7 cm und 20 cm,
ausgebildet sein.
Eine hohe Robustheit ist erreichbar, wenn die Bewegungsvorrichtung mehrere separat voneinander steuerbare Arme aufweist, welche an voneinander beabstandeten Angreifpunkten des ersten Kopplungselementes gelenkig am ersten Kopplungselement angreifen, um durch Verschieben der Angreifpunkte mit den Armen das erste Kopplungselement zu bewegen. Die Arme sind dabei mit deren jeweiligen den Angreifpunkten gegenüberliegenden Armenden mit der Basis, häufig gelenkig, verbunden bzw. an dieser gelagert. Ein Verschieben eines der Angreifpunkte mit dem jeweiligen Arm kann beispielsweise erfolgen, indem der Arm als Ganzes und/oder zumindest ein Teilsegment des Armes bewegt wird. Hierzu kann das dem zugehörigen Angreifpunkt gegenüberliegende Ende des Arms relativ zur Basis, zum Beispiel mit einem
Führungsbauteil, geführt verschiebbar sein. Die Führungsbauteile sind üblicherweise in
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regelmäßigen Abständen beabstandet voneinander an der Basis angeordnet bzw. als Teile dieser ausgebildet. Die Führungsbauteile sind in der Regel ausgebildet, mit diesen verbundene Armenden der Arme in Durchführungsrichtung, insbesondere in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu einer Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung, zu verschieben. Mit Öffnungsfläche ist üblicherweise die von einem die Durchgangsöffnung bildenden Rand definierte lichte Fläche bzw. Ebene bezeichnet, durch welche das erste Kopplungselement für ein Hindurchführen durch die Durchgangsöffnung durchführbar ist. Bewährt hat es sich, wenn zumindest drei Arme vorhanden sind, welche jeweils über ein Führungsbauteil relativ zur Basis verschiebbar mit der Basis verbunden sind. Alternativ oder kumulativ kann ein Verschieben des Angreifpunktes erfolgen, indem der Arm längenveränderlich, beispielsweise teleskopartig längenveränderlich, ist. Praktikabel ist es, wenn mehrere oder sämtliche Arme derart ausgebildet sind. In einer speziellen Ausbildung kann die Bewegungsvorrichtung beispielsweise mit einem Delta-Roboter gebildet sein. Alternativ kann die Bewegungsvorrichtung beispielsweise als SCARARoboter („Selective-Compliance-Assembly-Robot-Arm“) oder Portalroboter, insbesondere
Raumportalroboter, ausgebildet ist.
Für einen einfachen Bewegungsablauf ist es vorteilhaft, wenn die Bewegungsvorrichtung eine Hebevorrichtung aufweist, mit welcher das erste Kopplungselement durch die Durchgangsöffnung hindurch bewegbar ist. Dies erfolgt in der Regel in Durchführungsrichtung bzw. in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung. Die Hebevorrichtung kann beispielsweise mit einer Scherenhubmechanik und/oder einer Teleskophubmechanik ausgebildet sein. Günstig ist es, wenn die Bewegungsvorrichtung ein Lateralbewegesystem aufweist, mit welchem das erste Kopplungselement in einer Bewegungsebene parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung in zumindest zwei Dimensionen bzw. Koordinaten, bevorzugt separat voneinander, bewegbar ist. Bewährt hat es sich hierzu, wenn das Lateralbewegesystem eine Linearführung aufweist, mit welcher das erste Kopplungselement, in der Regel geradlinig, vorzugsweise in der Bewegungsebene, bewegbar ist, wobei die Linearführung um eine orthogonal zur Bewegungsebene ausgerichteten Linearführungsdrehachse drehbar ist. Eine Bewegung des ersten Kopplungselementes in der Bewegungsebene kann damit korrespondierend zu Koordinaten eines Polarkoordinatensystems gesehen werden. Eine Mechanik für eine
solche Bewegung kann sehr robust und fehlerarm ausgebildet werden. Zweckmäßig ist
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es, wenn die Hebevorrichtung mit dem Lateralbewegesystem bewegbar ist oder
umgekehrt.
Der Antrieb der Bewegungsvorrichtung kann zweckmäßig hydraulisch, pneumatisch
und/oder elektromechanisch umgesetzt sein.
Von Vorteil ist es, wenn die Bewegungsvorrichtung ausgebildet ist, das erste Kopplungselement lateral über einen Rand der Durchgangsöffnung hinauszubewegen. Dies gilt insbesondere in einem in Durchführungsrichtung durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführten Zustand des ersten Kopplungselementes zur Einnahme der Ladeposition. Dadurch kann eine ungenaue Positionierung des zweiten Kopplungselementes außerhalb einer Projektion des Randes der Durchgangsöffnung in
hohem Maße ausgeglichen werden.
Günstig ist es, wenn das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung in einer Bewegungsebene parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung einen abfahrbaren Bewegungsbereich mit einem Durchmesser von zumindest 20 cm, insbesondere zumindest 30 cm, bevorzugt zumindest 40 cm, aufweist. Dies gilt bevorzugt in einem in Durchführungsrichtung durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführten Zustand des ersten Kopplungselementes. Zweckmäßig ist es, wenn das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung in Durchführungsrichtung durch die Durchgangsöffnung zumindest 20 cm, insbesondere zumindest 30 cm, bevorzugt zumindest 40 cm, über einen Rand der Durchgangsöffnung bzw. ein Bodenniveau der Bodenoberfläche hinausbewegbar ist bzw. eine solche Höhe über diesem einnehmen kann. Auf diese Weise können auch höhergestellte Elektrofahrzeuge, beispielsweise Elektro-LKWSs,
praktikabel elektrisch geladen bzw. kontaktiert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn ein an die Bewegungsvorrichtung gekoppelter Bewegungsspeicher vorhanden ist, mit welchem Bewegungsenergie der Bewegungsvorrichtung zwischenspeicherbar und zeitversetzt an einen Antrieb der Bewegungsvorrichtung rückführbar ist. Auf diese Weise kann der Antrieb der Bewegungsvorrichtung schwächer ausgelegt werden, da dieser bei höherer Belastung vom Bewegungsspeicher unterstützbar ist. Beispielsweise kann bei einer vertikalen Senkbewegung der
Bewegungsvorrichtung bzw. des ersten Kopplungselementes Bewegungsenergie im
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Bewegungsspeicher gespeichert und bei einer Hubbewegung der Bewegungsvorrichtung bzw. des ersten Kopplungselementes Bewegungsenergie vom Bewegungsspeicher an den Antrieb der Bewegungsvorrichtung überführt werden. Zweckmäßig kann der Bewegungsspeicher mit einer oder mehreren Federvorrichtungen umgesetzt sein, wobei die Federvorrichtungen zur Speicherung von Bewegungsenergie verformbar und zur Abgabe von Bewegungsenergie entspannbar sind. Alternativ kann der Bewegungsspeicher beispielsweise als Schwungradspeicher oder elektrischen Speicher,
wie etwa mit einem oder mehreren Kondensatoren, ausgebildet sein.
Für eine hohe Robustheit ist es vorteilhaft, wenn die Basis mit einem Hohlkörper gebildet ist, In welchem im Nichtladezustand das erste Kopplungselement und bevorzugt die Bewegungsvorrichtung angeordnet sind. Der Hohlkörper kann beispielsweise rohrförmig oder becherförmig ausgebildet sein. Es versteht sich, dass der Hohlkörper in der Regel Öffnungen, etwa die Durchgangsöffnung und/oder eine oder mehrere Leitungszuführungsöffnungen zur Durchführung von elektrischen Leitungen und/oder Wasserauslassöffnungen für ein Abrinnen von Regenwasser, aufweist. Üblicherweise weist der Hohlkörper einen mehreckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen,
oder runden Querschnitt auf.
Praktikabel ist es, wenn die Abdeckung für ein Öffnen der Durchgangsöffnung im Wesentlichen parallel zur einer Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung bewegbar ist. Dadurch kann das Öffnen bzw. Schließen wenig platzbeanspruchend durchgeführt werden. Für einen einfachen Aufbau ist es günstig, wenn die Abdeckung mit einer Rotationsbewegung, üblicherweise um eine Rotationsachse parallel zu einer Öffnungsflächennormale der Durchgangsöffnung, oder einer Linearbewegung, üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung, Öffenbar ist. Um die Abdeckung mittels Rotationsbewegung zu Öffnen, ist es zweckmäßig, wenn die Abdeckung um eine Rotationsachse drehbar ist, welche exzentrisch zur Durchgangsöffnung angeordnet ist. Die Rotationsachse ist dabei in der Regel parallel zu einer Öffnungsflächennormale der Durchgangsöffnung ausgerichtet. Günstig ist es, wenn die Rotationsachse in Bezug auf eine vorgesehene Elektrofahrzeuglängsrichtung im Ladezustand des Elektrofahrzeuges schräg vor einem Mittelpunkt bzw. Flächenschwerpunkt der Durchgangsöffnungsfläche angeordnet ist. Dadurch können ein
Platzbedarf bzw. eine Auslenkung der Abdeckung bei einem Öffnen der Abdeckung klein
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gehalten werden. Eine Gefahr einer Kollision der Abdeckung mit einem zu ladenden Elektrofahrzeug, insbesondere dessen Reifen, beim Öffnen der Abdeckung ist dadurch reduzierbar. In der Regel steht dabei die Rotationsachse im Wesentlichen rechtwinklig zur Elektrofahrzeuglängsrichtung. Die Rotationsachse ist vorzugsweise derart angeordnet, dass in einem Querschnitt durch die Rotationsachse eine die Rotationsachse schneidende und durch den Mittelpunkt bzw. Flächenschwerpunkt führende erste Referenzlinie mit einer in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten durch den Mittelpunkt bzw. Flächenschwerpunkt führenden zweiten Referenzlinie einen Winkel zwischen 10° und 80°, insbesondere zwischen 15° und 60°, bevorzugt zwischen 20° und 45°, bildet. Praktikabel ist es, wenn die Rotationsachse mit einer mit der Abdeckung verbundenen Abdeckungsstange, welche mit einer Abdeckungsstangenführung relativ zu dieser drehbar verbunden ist, gebildet ist, wobei die Abdeckung durch Drehen der Abdeckungsstange in Rotationsbewegung versetzbar ist. Meist ist die Abdeckungsstange dabei in der Abdeckungsstangenführung drehbar gelagert. Besonders günstig ist es, wenn die Abdeckungsstange durch Drehen der Abdeckungsstangenführung in Drehbewegung versetzbar ist, wobei die Abdeckungsstange und die Abdeckungsstangenführung mittels einer Haftreibverbindung verbunden sind. Auf diese Weise sind die Abdeckungsstange und die Abdeckungsstangenführung mechanisch entkoppelbar, sodass bei einer Blockierung der Abdeckung die Haftreibverbindung lösbar ist. Zweckmäßig wird ein Haftreibungskoeffizient der Haftreibverbindung derart gewählt, dass die Haftreibverbindung bei Belastung mit einer vorgegeben der Drehbewegung entgegenwirkenden Kraft gelöst bzw. überwunden wird. Üblicherweise ist hierzu ein an der Abdeckungsstange oder Abdeckungsstangenführung angeordneter Haftreibkörper vorgesehen, dessen Oberfläche für ein Drehen der Abdeckung unter Bildung einer Haftreibung gegen eine Oberfläche der Abdeckungsstangenführung bzw. Abdeckungsstange gepresst wird. Günstig ist es, wenn die Haftreibverbindung derart ausgebildet ist, dass der Haftreibungskoeffizient mit fortschreitender Öffnung der Abdeckung zunimmt. Eine solche Haftreibverbindung kann beispielsweise umgesetzt sein, indem der Haftreibkörper eine geneigte Oberfläche aufweist, mit welcher die Haftreibung hergestellt wird, beispielsweise der Haftreibkörper als Keilelement ausgebildet ist. Die Abdeckungsstangenführung kann beispielsweise als Führungsrohr bzw. Hohlzylinder ausgebildet sein, welches formschlüssig mit der Drehstange verbunden ist bzw. in welches die Drehstange formschlüssig eingefügt ist. Alternativ oder kumulativ
kann eine Linearbewegung der Abdeckung umgesetzt sein, indem die Abdeckung in einer
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oder mehreren Führungshalterungen, üblicherweise in einer Ebene parallel zur Durchgangsöffnungsfläche, geführt verschiebbar angeordnet ist. Dadurch kann die Abdeckung einfach durch Verschieben der Abdeckung in linearer bzw. geradliniger Richtung geöffnet bzw. geschlossen werden. Dies ist günstig für eine hohe Stabilität,
insbesondere bei einer sehr großen und schweren Abdeckung.
Eine besonders verschmutzungsresistente Abdeckungbewegung ist umsetzbar, wenn die Abdeckung für ein Öffnen der Durchgangsöffnung in Durchführungsrichtung der Durchgangsöffnung anhebbar und anschließend im Wesentlichen parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung bewegbar ist. Dadurch kann bei einem Bewegen der Abdeckung vermieden werden, dass mögliche Verschmutzungen durch die Abdeckungsbewegung verschoben werden bzw. in die Durchgangsöffnung oder Basis gelangen. Ein Anheben der Abdeckung erfolgt in der Regel in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung. Die Verschiebung parallel zur Öffnungsfläche kann beispielsweise entsprechend einer, insbesondere vorgenannten, Drehbewegung und/oder Linearbewegung erfolgen. Üblicherweise wird die Abdeckung derart angehoben, dass zumindest ein Spalt mit einer Dicke von mehreren Millimetern, insbesondere zumindest 3 mm, häufig zumindest 5 mm, bevorzugt mit einer Dicke zwischen 3 mm bis 5 mm, zwischen Abdeckung und einer Aufliegefläche, an welcher anliegend die Abdeckung die Durchgangsöffnung verschließt, entsteht. Die Aufliegefläche kann beispielsweise vom Rand der Durchgangsöffnung oder nachstehend erklärter Randleiste gebildet sein. Auf diese Weise kann anschließend ein reibungsarmes Bewegen der Abdeckung, insbesondere parallel zur Durchgangsöffnung, erfolgen, wobei ein Eintritt von Verschmutzung in die Durchgangsöffnung vermeidbar ist. Die Abdeckungsbewegung kann beispielsweise umgesetzt sein, indem vorgenannte Abdeckungsstange und Abdeckungsstangenführung mit einem in einer Führungsnut formschlüssig eingefügten Führungsschiene verbunden sind, um mit einer Form der Führungsnut eine Relativbewegung zwischen Abdeckungsstange und Abdeckungsstangenführung zu steuern. Dabei kann die Abdeckungsstangenführung die Führungsnut aufweisen und die Abdeckungsstange die Führungsschiene aufweisen oder umgekehrt. Zweckmäßig kann die Führungsnut einen ersten Führungsnutabschnitt aufweisen, welcher das Anheben der Abdeckung bewirkt, und eine zweiten
Führungsnutabschnitt aufweisen, welcher eine Rotation der Abdeckung bewirkt.
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Eine hohe Verschmutzungsresistenz ist erreichbar, wenn die Basis eine relativ zu einem Unterbau der Basis ausfahrbare Randleiste aufweist, sodass die Randleiste im ausgefahrenen Zustand die Durchgangsöffnung zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen gänzlich, umläuft, um eine Barriere gegen bei geöffneter Abdeckung in die Durchgangsöffnung eindringenden Schmutz zu bilden. Üblicherweise ist die Randleiste in Durchführungsrichtung der Durchgangsöffnung, insbesondere in einer Richtung orthogonal zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung, ausfahrbar. In der Regel ist im Einsatzzustand der Ladeeinrichtung die Randleiste von einer in Bezug auf das Bodenniveau niedrigen Position in eine hohe Position ausfahrbar, in welcher üblicherweise die Randleiste eine an diese angrenzende Umgebungsfläche oder Bodenfläche überragt. Zweckmäßig ist es, wenn die Randleiste derart ausgebildet ist, dass diese im ausgefahrenen Zustand den Rand der Durchgangsöffnung überragt und diesen zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen gänzlich, umläuft, um eine Barriere gegen bei geöffneter Abdeckung in die Durchgangsöffnung eindringenden Schmutz zu bilden. Meist ist vorgesehen, dass die Randleiste die Durchgangsöffnung
bzw. deren Rand in einem nicht ausgefahrenen Zustand der Randleiste nicht überragt.
Eine hohe Anwendungspraktikabilität ist erreichbar, wenn die Randleiste derart ausgebildet ist, dass diese bei einer Öffnungsbewegung der Abdeckung in Durchführungsrichtung der Durchgangsöffnung ausfahrbar ist, um eine Barriere gegen ein Eindringen von Verschmutzungen zu bilden. Zweckmäßig ist es, wenn die Randleiste federbelastet gelagert ist, sodass bei einem Öffnen der Abdeckung die Randleiste mittels Federkraft ausgefahren wird. Entsprechend kann die Randleiste bei einem Schließen der Abdeckung, insbesondere aufgrund einer mit der Abdeckung auf die Randleiste ausgeübten Kraft, entgegen der Federkraft eingefahren werden. In einem mit der Abdeckung geschlossenen Zustand der Durchgangsöffnung liegt die Randleiste üblicherweise an der Abdeckung, in der Regel einer der Durchgangsöffnung zugewandten Seite der Abdeckung, an. Wenn die Abdeckung für ein Öffnen der Durchgangsöffnung angehoben wird, kann auf diese Weise ein entstehender Öffnungsspalt zwischen Rand der Durchgangsöffnung und Abdeckung bis zu einer bestimmten Öffnungsspalthöhe des Öffnungsspaltes mit der Randleiste ausgeglichen werden. Alternativ oder kumulativ kann es günstig sein, wenn die Randleiste mittels eines, insbesondere elektrischen,
hydraulischen oder pneumatischen, Antriebes steuerbar einfahrbar bzw. ausfahrbar ist.
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Je nach konkreter Ausgestaltung können eine oder mehrere solche Randleisten zweckmäßig sein. Im Besonderen kann es günstig sein, wenn mehrere Randleisten zumindest abschnittsweise parallel und/oder zumindest abschnittsweise einander umschließend und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind, um eine mehrfache Barriere gegen Verschmutzungen zu bilden. Es hat sich bewährt, wenn die Randleiste in einem ausgefahrenen Zustand den Rand der Durchgangsöffnung bzw. ein an diese angrenzendes Umgebungsniveau oder Bodenniveau um zumindest 2 cm, insbesondere 3 cm, bevorzugt 4 cm, insbesondere bevorzugt 5 cm, in der Regel zwischen 2 cm und 10 cm überragt. Damit ist eine effiziente Barriere gegen Verschmutzungen geschaffen. Dies ist insofern von besonderer Bedeutung als Verschmutzungen ein vorgesehenes Schließen der Abdeckung behindern oder verhindern können und damit eine korrekte Funktionsweise der Ladeeinrichtung beeinträchtigen können. In einer besonders robusten Ausführung kann die Randleiste mit einem ausfahrbaren Zylindermantel gebildet sein. Dieser ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser im ausgefahrenen Zustand das Bodenniveau, insbesondere auf vorgenannte Weise, überragt sowie im Besonderen den
Öffnungsdurchgang bzw. deren Rand umschließt.
Günstig ist es, wenn zumindest ein Sensorelement zur Messung eines Hindernisses für eine Öffnungsbewegung bzw. Schließbewegung der Abdeckung vorhanden ist. Ein solches Hindernis kann beispielsweise durch Verschmutzung, wie kleine Steine oder kleine Äste, vorhanden sein. Damit kann ein Einklemmen von solchen Hindernissen verhindert werden. Das Sensorelement kann beispielsweise als Druckleiste ausgebildet sein, welche eine auf die Druckleiste einwirkende Druckkraft, wenn beispielsweise ein Hindernis gegen die Druckleiste drückt, detektiert. Zweckmäßig ist es, wenn die Druckleiste seitlich an der Abdeckung und/oder an einer der Durchgangsöffnung zugewandten Seite der Abdeckung angeordnet ist. Die Druckleiste kann zumindest teilweise, insbesondere gänzlich, umfänglich um einen Flächenschwerpunkt der Abdeckung angeordnet sein bzw. zumindest teilweise, insbesondere gänzlich, die Durchgangsöffnung umlaufend angeordnet sein. Die Druckleiste kann beispielsweise komprimierbar ausgebildet sein, wobei eine Komprimierung der Druckleiste detektiert wird. Dies kann fehlerarm, mit Detektion bzw. Messung einer kapazitiven Abstandsänderung zwischen zwei voneinander beabstandeten Detektionsflächen der
Druckleiste umgesetzt sein. Bevorzugt sind mehrere solche Sensorelemente vorhanden.
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Alternativ oder kumulativ kann das Sensorelement als Näherungssensor, beispielsweise
basierend auf elektromagnetischer oder akustischer Reflexion umgesetzt sein.
Für eine hohe Verschmutzungsunempfindlichkeit ist es vorteilhaft, wenn die Abdeckung an deren Unterseite ein oder mehrere Abrinnführungen aufweist, um an der Unterseite der Abdeckung sich sammelndes Wasser über die Abrinnführungen abzuführen. Zweckmäßig ist es, wenn die Abrinnführungen ausgebildet sind, Wasser von einem Zentrumsbereich der Unterseite der Abdeckung in Richtung eines Randbereiches der Abdeckung abzuleiten. Dadurch kann verhindert werden, dass Wasser auf das darunter befindliche erste Kopplungselement bzw. die Bewegungsvorrichtung tropft. Praktikabel ist es, wenn die Abrinnführung mit einer oder mehreren Erhebungen, insbesondere Kanten, einer
Bodenfläche der Abdeckung gebildet ist, um Wasser entlang der Erhebungen abzuleiten.
Von Vorteil ist es, wenn das erste Kopplungselement und/oder die Bewegungsvorrichtung mit einem Federmechanismus an der Basis gelagert ist, um in einem elektrischen Ladezustand eine Abstandsveränderung zwischen dem zweiten Kopplungselement und der Basis auszugleichen. Dadurch kann während eines Ladevorganges, wenn das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement verbunden ist, eine Bewegung des zweiten Kopplungselementes bzw. Elektrofahrzeuges in Richtung Basis ausgeglichen werden. Der Federmechanismus kann mit einem oder mehreren Federelementen gebildet sein. Zweckmäßig kann eine Dämpfung vorhanden sein, welche ein mechanisches Schwingen des Federmechanismus dämpft. Der Federmechanismus kann beispielsweise zwischen dem Kopplungselement und der Bewegungsvorrichtung und/oder zwischen der Bewegungsvorrichtung und der Basis angeordnet sein, beispielsweise an vorgenannten Armen und/oder Führungsbauteilen der Bewegungsvorrichtung. Günstig ist es, wenn der Federmechanismus derart ausgebildet ist, dass das erste Kopplungselement eine Einfederung zwischen 30 % und 70 %, insbesondere etwa 50 %, des Gesamtfederweges aufweist. Dies gilt bevorzugt im elektrischen Ladezustand, wenn das erste
Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement verbunden ist.
Günstig ist es, wenn die Bewegungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass diese bei Ausfall deren Betriebsstromes bzw. Energieversorgung das erste Kopplungselement selbsttätig in die Nichtladeposition zurückbewegt wird. Dies kann umgesetzt sein, indem
die Bewegungsvorrichtung nicht selbsthemmend ausgebildet ist, sodass ein
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Zurückbewegen des ersten Kopplungselementes durch eine wirkende Gravitationskraft bewirkt wird. Alternativ oder kumulativ kann ein Notfallenergiespeicher, wie ein Akkumulator, vorgesehen sein, um eine für ein Zurückbewegen des ersten Kopplungselementes in die Nichtladeposition erforderliche Energie zur Verfügung zu stellen. Praktikabel ist es, wenn die Abdeckung derart ausgebildet ist, dass diese bei Ausfall deren Betriebsstromes bzw. Energieversorgung selbsttätig in eine Verschlussposition, in welcher die Abdeckung die Durchgangsöffnung verschließt, zurückbewegt wird. Hierzu kann beispielsweise eine Rückführungsfeder vorhanden sein, welche bei einem Öffnen der Abdeckung entgegen einer Federkraft der Rückführungsfeder elastisch verformt wird, sodass die Abdeckung mittels Entspannens der Rückführungsfeder in die Verschlussposition überführbar ist. Zweckmäßig ist es, wenn alternativ oder kumulativ der Notfallenergiespeicher ausgebildet ist, ein Schließen
der Durchgangsöffnung mit der Abdeckung anzutreiben.
Von Vorteil ist es, wenn eine Heizeinrichtung vorhanden ist, um die Abdeckung, einen Randbereich der Durchgangsöffnung und/oder die Bewegungsvorrichtung für ein Enteisen zu beheizen. Die Heizeinrichtung kann praktikabel mit einem oder mehreren Heizdrähten gebildet sein. Zur Energieversorgung der Heizeinrichtung kann ein Heizeinrichtungsakkumulator und/oder Heizeinrichtungskondensator, bevorzugt in Form
eines Superkondensators („Supercaps“) bzw. Ultrakondensators, vorgesehen sein.
Für einen Verschmutzungsschutz des ersten Kopplungselementes ist es günstig, wenn das erste Kopplungselement eine, insbesondere steuerbar, öffenbare Schutzbedeckung aufweist, welche das erste Kopplungselement zumindest abschnittsweise, bevorzugt gänzlich, bedeckt. Die Schutzbedeckung ist meist starr mit dem ersten Kopplungselement verbunden. Vorzugsweise wird die Schutzbedeckung bei Erreichen einer vorgegebenen Höhe in Durchführungsrichtung, beispielsweise mit Wegbewegen der Schutzbedeckung oder eines Teiles dieser, geöffnet. Entsprechend ist es günstig, wenn das zweite Kopplungselement eine, insbesondere steuerbar, öffenbare Schutzbedeckung aufweist, welche das zweite Kopplungselement zumindest abschnittsweise, bevorzugt gänzlich, bedeckt. Diese kann analog zur vorgenannten Schutzbedeckung des ersten Kopplungselementes ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die Schutzbedeckung des
zweiten Kopplungselementes bzw. deren Ausbildung üblicherweise unabhängig davon ist,
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ob das erste Kopplungselement eine Schutzbedeckung aufweist oder wie diese
ausgebildet ist.
Um Verschmutzung zu verringern, ist es zweckmäßig, wenn eine Schutzhülle vorhanden ist, welche derart ausgebildet ist, dass diese im Ladezustand vom ersten Kopplungselement bis zumindest zur Durchgangsöffnung reicht. Auf diese Weise kann das erste Kopplungselement und jener Teil der Bewegungsvorrichtung, welcher im Ladezustand durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt ist, vor Verschmutzung geschützt werden. Die Schutzhülle kann vorzugsweise reversibel ausfahrbar ausgebildet sein. Zweckmäßig kann ein Abschnitt der Schutzhülle mit dem ersten Kopplungselement verbunden und mit diesem mitbewegbar sein. Beispielsweise kann die Schutzhüllen mit
einem Faltenbalg gebildet sein.
Es hat sich bewährt, wenn zur Positionierung eines Elektrofahrzeuges an der Ladeeinrichtung eine Relativposition zwischen der Ladeinrichtung und dem Elektrofahrzeug, insbesondere dessen zweiten Kopplungselementes, mittels Ultraschalldetektion bestimmt wird. Hierzu kann die Ladeinrichtung einen oder mehrere Ultraschallbestimmungselemente in Form von Ultraschallempfängern und/oder Ultraschallsendern aufweisen. Bewährt hat es sich, wenn die Ladeeinrichtung einen oder mehrere Ultraschallempfänger aufweist, um ein von einem am Elektrofahrzeug bzw. zweiten Kopplungselement angeordnetem Ultraschallsender emittiertes Ultraschallsignal zur Bestimmung der Relativposition zu bestimmen. Die Bestimmung der Relativposition erfolgt in der Regel basierend auf einer Laufzeitmessung des Ultraschallsignals zwischen Ultraschallsender und Ultraschallempfänger. Von Vorteil ist es, wenn ein oder mehrere Ultraschallbestimmungselemente, in der Regel Ultraschallempfänger, starr mit dem ersten Kopplungselement verbunden sind. Korrespondierend dazu sind in der Regle ein oder mehrere Ultraschallbestimmungselemente, insbesondere Ultraschallsender, meist starr mit dem zweiten Kopplungselement verbunden. Auf diese Weise kann eine Relativposition zwischen den Kopplungselementen zur Einnahme der Ladeposition des ersten Kopplungselementes bzw. während eines Bewegens des ersten Kopplungselementes mit der Bewegungsvorrichtung zum zweiten Kopplungselement bestimmt werden. Zweckmäßig ist es, wenn mehrere Ultraschallbestimmungselemente beabstandet voneinander, in der Regel starr zueinander, angeordnet sind, um die
Relativposition mittels Triangulation zu bestimmen. Praktikabel können die
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Ultraschallbestimmungselemente hierzu um die Abdeckung herum, insbesondere in
regelmäßigen Abständen zueinander, angeordnet sein.
Für eine präzise Detektion können Ultraschallempfänger als MEMS-Bauteile (MicroElectro-Mechanical-Systems-Bauteile) ausgebildet sein. Bewährt hat es sich dann, wenn die Ultraschallempfänger als Mikrofone, insbesondere MEMS-Mikrofone, umgesetzt sind. MEMS-Mikrofone sind häufig belastungsempfindlich, weshalb es günstig ist, wenn diese in einem Nichtbetriebszustand mit einem zusätzlichen Abdeckbauteil geschützt werden. Alternativ oder kumulativ kann es günstig sein, ein oder mehrere Ultraschallbestimmungselemente einzusetzen, welche nicht als MEMS-Bauteile ausgebildet sind. Derartige Ultraschallbestimmungselemente sind besonders robust und können im Besonderen ohne zusätzliches Abdeckbauteil verbaut sein. Das Ultraschallbestimmungselement ist dann meist mit einem in einem Metallgehäuse angeordneten Piezoelement gebildet. In der Regel ist das Ultraschallbestimmungselement
mit einem wasserdicht verkapselten Metallzylinder umgesetzt.
Um Verschmutzungen zu vermeiden, ist es günstig, wenn das zumindest eine Ultraschallbestimmungselement mit einem öffenbaren Abdeckbauteil bedeckbar ist. Das Abdeckbauteil kann mit Rotieren und/oder Verschieben desselben oder eines Teiles davon öÖffenbar sein. Dies gilt besonders im Fall von MEMS-Mikrofonen, da diese häufig belastungsempfindlich sind. Praktikabel ist es, wenn das Abdeckbauteil mit mehreren relativ zueinander verschiebbaren Abdeckbauteilsegmenten gebildet ist, wobei durch relatives Verschieben der Abdeckbauteilsegmente eine Bedeckung des Ultraschallbestimmungselementes herstellbar bzw. aufhebbar ist. Eine hohe Robustheit ist erreichbar, wenn das Abdeckbauteil eine das Ultraschallbestimmungselement umschließende Kuppel bildet, wobei die Kuppel mit mehreren relativ zueinander
verschiebbaren Kuppelsegmenten gebildet ist.
Bewährt hat es sich, wenn ein oder mehrere der Ultraschallbestimmungselemente an einem aus einer Ausfahrbasis ausfahrbaren Ausfahrelement angeordnet sind, sodass in einem ausgefahrenen Zustand des Ausfahrelementes ein Betrieb der Ultraschallbestimmungselemente ermöglicht und in einem eingefahrenen Zustand des Ausfahrelementes die Ultraschallbestimmungselemente von der Ausfahrbasis bedeckt
sind. Auf diese Weise können Sender bzw. Sensoren je nach Bedarf ausgefahren werden
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und sind in einem eingefahrenen Zustand vor Verschmutzungen geschützt. Hierzu können ein oder mehrere Ultraschallbestimmungselemente an einer Mantelfläche des Zylinders angeordnet oder in diese integriert sind. Zweckmäßig können ein oder mehrere Ausfahrelemente vorhanden sein, insbesondere an der Basis und/oder am ersten Kopplungselement und/oder an der Abdeckung, angeordnet sein. Die Ausfahrbasis kann durch einen Abschnitt der Basis, des zweiten Kopplungselementes oder der Abdeckung gebildet oder in einen solchen integriert sein. Praktikabel ist es, wenn das Ausfahrelement vertikal aus der Ausfahrbasis ausfahrbar ist. Günstig ist es, wenn das Ausfahrelement federbelastet an der Ausfahrbasis gelagert ist, sodass das Ausfahrelement bei Kraftbelastung auf dieses, beispielsweise wenn dieses von einem Elektrofahrzeug
überrollt wird, zumindest teilweise oder gänzlich in die Ausfahrbasis hineindrückbar ist.
Alternativ oder kumulativ zur Relativpositionsbestimmung mittels Ultraschallübertragung ist es zweckmäßig, wenn eine Relativposition zwischen der Ladeeinrichtung und dem Elektrofahrzeug bzw. zwischen den Kopplungselementen mittels UWBFunksignalübertragung (Ultra-Breitband-Funksignalübertragung) erfolgt. Dabei wir in der Regel ein Frequenzbereich mit einer Bandbreite von mehr als 500 MHz genutzt. Hierzu kann die Ladeeinrichtung einen oder mehrere UWB-Bestimmungselemente in Form von UWB-Empfängern und/oder UWB-Sendern aufweisen. Die UWB-Bestimmungselemente, insbesondere UWB-Empfänger bzw. UWB-Sender, können in analoger Weise zu vorgenannte Ultraschallbestimmungselementen, insbesondere Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger, an der Ladeinrichtung bzw. dem Elektrofahrzeug bzw. dem ersten Kopplungselement bzw. dem zweiten Kopplungselement angeordnet sein. Eine Relativpositionsbestimmung erfolgt dabei in der Regel basierend auf einer Laufzeitmessung eines zwischen UWB-Sender und UWB-Empfänger übertragenen UWBFunksignals. Im Besonderen kann beispielsweise ein UWB-Sender am ersten Kopplungselement und ein UWB-Empfänger am zweiten Kopplungselement angeordnet sein, oder umgekehrt. Eine ausgeprägte Präzision ist dabei erreichbar, wenn sich der UWB-Sender bzw. UWB-Empfänger in einem Querschnitt durch das jeweilige Kopplungselement in einem Zentrumsbereich des jeweiligen Kopplungselementes befindet.
Günstig ist es wenn eines der Kopplungselemente, beispielsweise das erste
Kopplungselement, einen magnetischen Sensor, insbesondere einen Hall-Sensor,
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aufweist, und das andere Kopplungselement, beispielsweise das zweite Kopplungselement, einen Magneten, beispielsweise einen Permanentmagneten oder eine Magnetfeld erzeugende Spule, aufweist, wobei der magnetische Sensor ausgebildet ist, eine Anwesenheit und/oder einen Abstand und/oder eine Ausrichtung zum Magneten, bei relativer Annäherung der Kopplungselemente zu erkennen. Dadurch ist eine Genauigkeit einer relativen Positionsbestimmen der Kopplungselemente erhöhbar. Der Hall-Sensor ist bevorzugt als 3-D-Hall-Sensor ausgebildet, sodass insbesondere ein dreidimensionaler Vektor einer magnetischen Flussdichte messbar ist. Es versteht sich, dass der magnetische Sensor auch im zweiten Kopplungselement und der Magnet im ersten Kopplungselement angeordnet sein kann, wenngleich sich eine Anordnung des magnetischen Sensors im ersten Kopplungselement als praktikabler erwiesen hat. Alternativ ist es möglich, dass der magnetische Sensor an der Bewegungsvorrichtung angeordnet ist. Für eine hohe Präzision ist es günstig, wenn mehrere solche magnetischen Sensoren, insbesondere mehrere Hall-Sensoren, vorgesehen sind. Zweckmäßig können diese zur Relativpositionsbestimmung differenziell ausgewertet werden. Dadurch können Einflüsse von magnetischen Störfeldern minimiert werden. Beispielsweise können zwei oder mehrere Hall-Sensoren am ersten oder zweiten Kopplungselement angeordnet bzw. in diesem verbaut sein und zur Relativpositionsbestimmung zwischen den Kopplungselementen Signale der Hall-
Sensoren differenziell ausgewertet werden.
Insbesondere hat es sich bewährt, wenn eine vorgenannte Relativpositionsbestimmung mittels Ultraschallübertragung oder eine vorgenannte Relativpositionsbestimmung mittels UWB-Funksignalübertragung mit einer vorgenannten magnetischen Detektion mittels magnetischen Sensors kombiniert umgesetzt ist. Dadurch ist eine hohe Präzision erreichbar, insbesondere wenn als magnetischer Sensor ein 3-D-Hall-Sensor verwendet
ist. Für eine sehr hohe Genauigkeit können aber auch alle drei Varianten kombiniert sein.
Alternativ oder kumulativ zu vorgenannter Relativpositionsbestimmung mittels magnetischen Sensors kann eine Relativpositionsbestimmung mittels einer Kamera durchgeführt werden, um mit Kameraaufnahmen eine Relativposition zwischen den Kopplungselementen zu bestimmen. Eine hohe Genauigkeit ist, wie vorgenannt ausgeführt, mit einer Kombination mit Ultraschallübertragung oder UWB-
Funksignalübertragung erreichbar. Alternativ oder kumulativ kann auch eine Infrarot-
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Einheit, aufweisend einen oder mehrere Infrarot-Näherungssensoren, vorgesehen sein,
um eine Relativposition zwischen den Kopplungselementen zu bestimmen.
Von Vorteil ist es, wenn ein Ladesystem zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges vorhanden ist, umfassend eine, insbesondere vorgenannte, Ladeeinrichtung und ein an einem Elektrofahrzeug anordenbares zweites Kopplungselement, wobei zur Herstellung einer elektrischen Verbindung das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement formschlüssig miteinander verbindbar sind. Entsprechend vorgenannter Merkmale bzw. Wirkungen der Ladevorrichtung kann auf diese Weise ein Laden eines Elektrofahrzeuges robust und wenig verschmutzungsanfällig durchgeführt
werden.
Für eine hohe Robustheit ist es vorteilhaft, wenn zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kopplungselement und zweiten Kopplungselement zumindest ein erstes Kontaktelement des ersten Kopplungselementes mit zumindest einem zu diesem korrespondierendem zweiten Kontaktelement des zweiten Kopplungselementes unter Herstellung einer Pressverbindung elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Pressverbindung mit Verformung einer Schraubenfeder erfolgt. Pressverbindung bezeichnet dabei eine reversible Kraftschlussverbindung bzw. Reibschlussverbindung. Günstig ist es, wenn die Schraubenfeder in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelt ist. Dadurch kann eine robuste, gegen Stöße widerstandsfähige Verbindung zwischen den Kontaktelementen hergestellt werden. Indem die Windungen der Feder in Bezug auf die Mittellinie durch die Windungen der Feder schräg gewickelt sind, kann ein gleichbleibendes Verformungsverhalten der Feder auch bei aufeinanderfolgender Vielfachverformung sowie eine hohe Verschmutzungsresistenz sichergestellt werden. Die Windungen sind dabei üblicherweise in einem nicht gespannten Zustand der Feder in Bezug auf die Mittellinie durch die Windungen mit einem Winkel zwischen 20° und 70°, häufig zwischen 30° und 60°, insbesondere zwischen 40° und 50°, schräg ausgerichtet. Die Schraubenfeder kann dabei
am ersten und/oder zweiten Kopplungselement angeordnet sein. Die Schraubenfeder ist üblicherweise derart ausgebildet, dass die Mittellinie
kreissegmentförmig oder kreisförmig geformt ist. Bevorzugt ist die Mittellinie in sich
geschlossen bzw. kreisförmig ausgebildet, d. h. die Schraubenfeder bildet dann eine
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Kreisfeder. Eine hohe Haltbarkeit ist erreichbar, wenn die Verformung der Schraubenfeder winklig, insbesondere orthogonal, zur Mittellinie erfolgt. Praktikabel kann die elektrische Verbindung jeweils zwischen mehreren jeweils zueinander korrespondierenden ersten
Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen umgesetzt sein.
Von Vorteil ist es demgemäß, wenn zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen erstem Kopplungselement und zweitem Kopplungselement das erste Kopplungselement zumindest ein erstes Kontaktelement und eine, bevorzugt in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelte, Schraubenfeder aufweist, um das erste Kontaktelement mit einem zu diesem korrespondierenden zweiten Kontaktelement des zweiten Kopplungselementes unter Herstellung einer mit Verformung der Schraubenfeder gebildeten Pressverbindung elektrisch zu kontaktieren. Es versteht
sich, dass das erste und/oder zweite Kopplungselement derart ausgebildet sein kann.
Zweckmäßig ist es, wenn die Schraubenfeder derart angeordnet ist, dass diese in einem verbundenen Zustand der Kopplungselemente zwischen dem jeweiligen ersten Kontaktelement und zu diesem korrespondierenden zweiten Kontaktelement angeordnet ist, sodass bei einer elektrischen Energieübertragung zwischen den Kontaktelementen Energie über die Schraubenfeder übertragen wird. Dadurch sind mit der Feder mehrfache Kontaktpunkte sowohl zwischen der Feder und dem ersten Kontaktelement als auch zwischen der Feder und dem zweiten Kontaktelement herstellbar, wodurch durch eine genau definierte Anzahl von Kontaktpunkten eine sehr gleichmäßige Stromverteilung, insbesondere auch bei hohem Verschmutzungsgrad, erreichbar ist. Dies gilt besonders
wenn die Schraubenfeder schräg gewickelt ist.
Für eine hohe Robustheit ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine erste Kontaktelement und/oder das zumindest eine zweite Kontaktelement in einem Querschnitt durch dieses im Wesentlichen kreisförmig, bevorzugt kreisringförmig, ist und von der Schraubenfeder bzw. deren Mittellinie umlaufen ist. Die Schraubenfeder kann dabei formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Kontaktelement oder zweiten Kontaktelement verbunden sein. Besonders günstig ist es, wenn die Schraubenfeder formschlüssig an einem der Kontaktelemente angeordnet ist, beispielsweise in einer Vertiefung des ersten oder zweiten Kontaktelementes.
Üblicherweise ist dabei vorgesehen, dass die Schraubenfeder aus der Vertiefung
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hervorragt, um eine Pressverbindung mit dem jeweiligen anderen Kontaktelement zu erzeugen. Es können auch mehrere solche Schraubenfedern vorgesehen sein, welche
am ersten Kontaktelement und/oder zweiten Kontaktelement angeordnet sind.
Bewährt hat es sich, wenn das jeweilige Kopplungselement in einem Querschnitt durch dieses mehrere kreisförmige, bevorzugt kreisringförmige, erste bzw. zweite Kontaktelemente aufweist, wobei die Kontaktelemente versetzt, insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei für jeweils korrespondierende Kontaktelemente der beiden Kopplungselemente eine, insbesondere vorgenannte, Schraubenfeder vorhanden ist, deren Mittellinie zumindest eines der zueinander korrespondierenden Kontaktelemente umläuft, um eine elektrische Kontaktierung zwischen den korrespondierenden Kontaktelementen unter Herstellung einer Pressverbindung mit der jeweiligen Schraubenfeder zu erzeugen. Dies ermöglicht eine sichere und robuste Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen, insbesondere bei aufeinanderfolgender Vielfachverformung. Zweckmäßig kann dies zur Herstellung einer mehrphasigen elektrischen Verbindung umgesetzt sein, indem für jede Phase am ersten Kopplungselement und/oder zweiten Kopplungselement ein solche erstes bzw. zweites Kontaktelement vorhanden ist, wobei für jeweils phasengleiche Kontaktelemente eine solche Schraubenfeder vorhanden ist und diese auf vorgenannte Weise umläuft. Vorgenanntes gilt in analoger Weise für einen Erdungsleiter (PE-Leiter) bzw. einen Neutralleiter (N-Leiter), für welche jeweils ebenfalls zumindest ein Kontaktelement vorhanden sein kann. In der Regel sind erste Kontaktelemente und zweite Kontaktelemente jeweils für mehrere Phasen, insbesondere für eine Phase, zwei Phasen oder drei Phasen, sowie für einen Neutralleiter und gegebenenfalls einen PE-Leiter vorhanden. Alternativ können in analoger Weise für ein Gleichstromladen jeweils, insbesondere vorgenannt ausgebildete, zueinander korrespondierende erste Kontaktelemente bzw. zweite Kontaktelemente für einen positiven Leitungspol (DC+) und einen negativen Leitungspol (DC-) sowie gegebenenfalls für einen Erdungsleiter (PELeiter) vorhanden sein. In der Regel sind die Schraubenfedern entweder am ersten Kopplungselement oder am zweiten Kopplungselement bzw. an den ersten
Kontaktelementen oder den zweiten Kontaktelementen angeordnet.
Ein einfacher und robuster Aufbau ist erreichbar, wenn in einem Kontaktierungszustand
zwischen den ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen in einem
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Querschnitt durch die Kopplungselemente mehrere Schraubenfedern konzentrisch zueinander angeordnet sind. In der Regel sind die Schraubenfedern dabei mit unterschiedlichen Durchmessern bzw. Umfängen ausgebildet und voneinander
beabstandet um einen gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet.
Für eine fehlerarme Verbindung ist es günstig, wenn mehrere Schraubenfedern bzw. deren Mittellinien, insbesondere wenn diese unterschiedlichen Phasen oder Polen zugeordnet sind, im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind. Günstig für eine hohe Sicherheit ist es, wenn jene Schraubenfeder, welche einem Kontaktelement eines Schutzleiters zugeordnet ist, derart versetzt zu anderen Schraubenfedern angeordnet ist, dass bei einem Verbinden der Kopplungselemente zuerst eine Pressverbindung mit der dem Schutzleiter zugeordneten Schraubenfeder und anschließend eine Pressverbindung mit den anderen Schraubenfedern umgesetzt wird. Hierzu kann die Schraubenfeder des Schutzleiters anderen Schraubenfedern desselben Kopplungselementes entgegen einer Verbindungsrichtung der Kopplungselemente vorgelagert angeordnet sein. Entsprechend kann das erste Kopplungselement und/oder zweite Kopplungselement in einem Querschnitt durch dieses mit einer derartigen Anordnung von konzentrisch zueinander angeordneten Schraubenfedern, welche insbesondere auf vorgenannte Weise in einer Ebene angeordnet sind, ausgebildet sein. Die jeweiligen Schraubenfedern können sich
aber auch auf die beiden Kopplungselemente verteilen.
Je nach zu übertragender elektrischer Leistung können die ersten Kontaktelemente und/oder zweiten Kontaktelemente mit unterschiedlichen Dicken bzw. Querschnittsflächen ausgebildet sein. Zur Übertragung von hohen Leistungen kann es günstig sein, wenn eine oder mehrere Kühlvorrichtungen, beispielsweise von einem Kühlmittel durchströmbare
Kühlkanäle, vorhanden sind, um die Kontaktelemente zu kühlen.
Zweckmäßig ist es, wenn eines der Kopplungselemente einen Koppelstecker und das andere Kopplungselement zumindest eine zum Koppelstecker formkorrespondierende Koppelaufnahme aufweist, um die Kopplungselemente mit zumindest teilweisem, vorzugsweise gänzlichem, Einfügen des Koppelsteckers in die Koppelaufnahme formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander zu verbinden bzw. zu kontaktieren. Für ein praktikables Verbinden ist es günstig, wenn die Kopplungselemente selbstzentrierend
zueinander ausgebildet sind. Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass zumindest eine
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mit der Koppelaufnahme in Verbindung tretende Außenoberfläche des Koppelsteckers derart formkorrespondierend zu einer Führungsoberfläche der Koppelaufnahme ausgebildet ist, dass bei nicht gänzlich fluchtender Ausrichtung von Koppelstecker zu Koppelaufnahme bei deren Verbinden, der Koppelstecker von der Führungsoberfläche der Koppelaufnahme in die vorgesehene Kontaktierungsposition geführt wird. Zweckmäßig ist es, wenn die Außenoberfläche und die Führungsoberfläche zumindest abschnittsweise als Rotationsfläche mit einer Rotationsachse in Richtung einer Einschubrichtung des Koppelsteckers ausgebildet sind, vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konusförmig, insbesondere als Mantelfläche eines Kegels oder Kegelstumpfens. Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Außenoberfläche in Einschubrichtung axial zulaufend ausgebildet ist. Die Koppelaufnahme weist in der Regel eine dazu korrespondierende Form auf, um den Koppelstecker zumindest teilweise in die Koppelaufnahme einzufügen. Bevorzugt ist es, wenn der Koppelstecker verdrehungsunabhängig in Bezug auf eine Einschubachse in die Koppelaufnahme in
diese einfügbar ist.
Zweckmäßig ist es, wenn das erste und/oder zweite Kopplungselement elektrische Signalkontakte zur Übertragung von Steuerungssignalen zwischen den Kopplungselementen im Kontaktierungszustand der Kopplungselemente aufweist. In der Regel ist fachüblich ein CP-Kontakt (Control-Pilot-Kontakt) und/oder ein PP-Kontakt (Proximity-Pilot-Kontakt) vorhanden. Die Signalkontakte können als Teil eines CANBussystems und/oder LIN-Bussystems ausgebildet sein. Die elektrischen Signalkontakte
können beispielsweise gefedert, insbesondere mit Federstiften, gebildet sein.
Günstig ist es, wenn das erste Kopplungselement in einer Richtung orthogonal zu einer Kontaktierungsrichtung, in welcher das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement kontaktierbar ist, entgegen einer mit einer oder mehreren Zentrierfedern ausgeübten Federkraft gelagert ist. Dadurch ist bei seitlicher Kraftbelastung auf das erste Kopplungselement eine Auslenkbarkeit des ersten Kopplungselementes gegeben bzw. eine selbsttätige Zentrierung. Die Zentrierfeder kann beispielsweise mit einem Federblechelement, insbesondere einer Federblechschlaufe, umgesetzt sein. Zweckmäßig ist die Zentrierfeder umfänglich um das erste
Kopplungselement oder sind mehrere Zentrierfedern entlang eines Umfanges des ersten
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Kopplungselementes angeordnet. Das zweite Kopplungselement kann in analoger Weise
mit einer oder mehreren Zentrierfedern gelagert sein.
Vorteilhaft wird eine Steckverbindung zum Verbinden von elektrischen Leitungen, insbesondere zum Laden eines Elektrofahrzeuges, vorgeschlagen, umfassend ein erstes Kopplungselement und ein zweites Kopplungselement, welche zur Herstellung einer elektrischen Verbindung formschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei das erste Kopplungselement zumindest ein erstes Kontaktelement und das zweite Kopplungselement zumindest ein zweites Kontaktelement aufweist, welche bei Verbinden der Kopplungselemente unter Herstellung einer Pressverbindung miteinander elektrisch kontaktierbar sind, wobei die Pressverbindung mit Verformung zumindest einer in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelten Schraubenfeder erzeugt wird. Es versteht sich, dass das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement dabei entsprechend vorgenannter Ausprägung im Rahmen einer Ladeeinrichtung bzw. eines Ladesystems ausgebildet sein können, insbesondere um analoge Wirkungen zu erreichen. Eine solche Steckverbindung, kann —- unabhängig von einer Verwendung bei einer Ladeeinrichtung für Elektrofahrzeuge — für ein Verbinden von elektrischen Leitungen zweckmäßig sein. Entsprechend vorteilhaft wird ein solches erstes Kopplungselement bzw. zweites Kopplungselement zur Herstellung einer
Steckverbindung zum Verbinden von elektrischen Leitungen vorgeschlagen.
Für eine hohe Verschmutzungsresistenz ist es günstig, wenn vorgenannte Schutzbedeckung eines oder mehrere, bevorzugt sämtliche, der ersten Kontaktelemente des ersten Kopplungselementes bedeckt. Praktikabel ist es, wenn die Schutzbedeckung mit einer Federkraft belastet ausgebildet ist, sodass die Schutzbedeckung mit Aufbringen einer Kraftbelastung entgegen der Federkraft öffenbar ist. Die Federkraft kann mit einem oder mehreren mit der Schutzbedeckung verbundenen Federbauteilen bewirkt werden. Damit ist ein selbsttägiges Bedecken bzw. Schließen der Schutzbedeckung praktikabel umsetzbar, wenn die Kraftbelastung nicht vorliegt. Zweckmäßig kann die Kraftbelastung zur Öffnung der Schutzbedeckung mit einem Teilstück des ersten Kopplungselementes oder zweiten Kopplungselementes aufgebracht werden, beispielsweise bei einer Annährung oder Kontaktierung des ersten Kopplungselementes an das bzw. mit dem zweiten Kopplungselement, insbesondere bei einer Annäherung der ersten
Kontaktelemente an die zweiten Kontaktelemente. Das Teilstück kann beispielsweise mit
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den ersten oder zweiten Kontaktelementen gebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Schutzbedeckung beweglich relativ zu den ersten Kontaktelementen gelagert ist, sodass die Kraftbelastung durch Verschieben der Schutzbedeckung relativ zu den ersten Kontaktelementen bewirkt wird, beispielsweise indem die ersten Kontaktelemente oder zweiten Kontaktelemente eine Druckkraft auf die Abdeckung ausüben. Es können auch mehrere Schutzbedeckungen vorgesehen sein, welche, insbesondere auf vorgenannte Weise, unterschiedliche erste Kontaktelemente bedecken. Entsprechend ist es günstig, wenn das zweite Kopplungselement eine derartige Schutzbedeckung aufweist. Diese kann analog zur vorgenannten Schutzbedeckung des ersten Kopplungselementes ausgebildet sein, wobei die Schutzbedeckung eines oder mehrere, bevorzugt sämtliche,
der zweiten Kontaktelemente des zweiten Kopplungselementes bedeckt.
Praktikabel kann die Ladeeinrichtung bzw. das Ladesystem bzw. die Steckverbindung bei einem Personentransportsystem und/oder Gütertransportsystem, beispielsweise bei einem Logistikverteilerzentrum, wie einem Logistik-Hub, oder einem Taxistandplatz
eingesetzt sein.
Das erste Kopplungselement ist in der Regel mit einer oder mehreren elektrischen Leitungen verbunden, um über die elektrischen Leitungen transportierte elektrische Energie mit dem ersten Kopplungselement im Ladezustand zwischen dem ersten Kopplungselement und zweiten Kopplungselement auszutauschen. Um eine effiziente Energieübertragung durchzuführen, ist es günstig, wenn eine Kühleinrichtung vorhanden ist, um die elektrischen Leitungen zu kühlen. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise mit einem, insbesondere flüssigen oder gasförmigen, Kühlmittel gebildet sein, welches die elektrischen Leitungen umgibt. Beispielsweise kann die Kühleinrichtung einen Kühlmittelkreislauf aufweisen, um die elektrischen Leitungen mit Kühlmittel des
Kühlmittelkreislaufes zu kühlen.
Praktikabel ist es, wenn eine Zugentlastung für die elektrischen Leitungen vorhanden ist, um eine Anschlussverbindung der elektrischen Leitungen mit dem ersten Kopplungselement gegenüber auf die elektrischen Leitungen wirkende Zugkräfte zu entlasten. Die elektrischen Leitungen sind vorzugsweise mittels Ultraschallschweißen oder Laserschweißen mit dem ersten Kopplungselement verbunden. Dies ermöglicht eine
robuste und platzsparende Verbindung.
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Bewährt hat es sich, wenn die Bewegungsvorrichtung auf vorgenannte Weise mit mehreren Armen, insbesondere als Delta-Roboter, ausgebildet ist. Dadurch sind praktikabel große Biegeradien der elektrischen Leitungen umsetzbar, sodass eine
Belastung der elektrischen Leitungen reduziert ist.
Mit Vorteil ist ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges der eingangs genannten Art umgesetzt, wobei eine, insbesondere erfindungsgemäße, Ladeeinrichtung vorhanden ist, wobei die Basis zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen gänzlich, in einen Boden versenkt ist und das Elektrofahrzeug oberhalb der Ladeeinrichtung positioniert wird, wonach das erste Kopplungselement mit der Bewegungsvorrichtung von einer im Boden versenkten Nichtladeposition bei geöffneter Abdeckung durch die Durchgangsöffnung hindurch bewegt wird, um das erste Kopplungselement zur Einnahme einer Ladeposition bzw. zum Laden zum zweiten Kopplungselement zu führen. Entsprechend vorgenannten Vorteilen einer Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges bzw. eines Ladesystems, welche ein robustes und wenig verschmutzungsanfälliges elektrisches Laden ermöglichen, kann auch mit einem Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer solchen Ladeeinrichtung ein robustes und wenig verschmutzungsanfälliges Laden umgesetzt werden. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend bzw. analog den Merkmalen, Vorteilen und Wirkungen, welche im Rahmen einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung bzw. eines Ladesystems mit einer solchen, insbesondere vorstehend, beschrieben sind, ausgebildet
sein kann bzw. in analoger Weise auch umgekehrt.
Von Vorteil ist es, wenn nach Positionierung des Elektrofahrzeuges oberhalb der Ladeeinrichtung das erste Kopplungselementes vor einem Öffnen der Abdeckung in Abhängigkeit von der Positionierung des Elektrofahrzeuges zur Grobausrichtung in eine Vorposition bewegt wird. In der Vorposition befindet sich das erste Kopplungselement bevorzugt im Wesentlichen vertikal unterhalb des zweiten Kopplungselementes, sodass das erste Kopplungselement durch vertikale Bewegung zum zweiten Kopplungselement
führbar ist. Auf diese Weise ist eine Einnahme der Ladeposition zeiteffizient durchführbar.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug
genommen wird, zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ladeeinrichtung mit einem bei geöffneter Durchgangsöffnung durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführten ersten Kopplungselement;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ladeeinrichtung der Fig. 1 in einem Querschnitt; Fig. 3 bis Fig. 10 eine Ablaufdarstellung eines elektrischen Ladevorganges mit der Ladeeinrichtung der Fig. 1;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines ersten Kopplungselementes und zweiten Kopplungselementes in einem Querschnitt;
Fig. 12 eine schematische Darstellung des ersten Kopplungselementes der Fig. 11 in einem Querschnitt;
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes des zweiten Kopplungselementes der Fig. 11 in einem Querschnitt;
Fig. 14 eine schematische Darstellung des ersten Kopplungselementes und zweiten Kopplungselementes der Fig. 11 in einem kontaktierten Zustand;
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts der Fig. 14; Fig. 16 bis 19 schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsvariante einer
Ladeeinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladeeinrichtung 1 zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei die Ladeeinrichtung 1 ein erstes Kopplungselement®2 aufweist, welches zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem am Elektrofahrzeug angeordneten zweiten Kopplungselement 3 verbindbar ist. Die Ladeeinrichtung 1 weist eine zumindest teilweise, bevorzugt gänzlich in einem Boden 20 versenkbare Basis 4 auf, welche einen Hohlraum bzw. Wartebereich bildet, in welchem das erste Kopplungselement 2 in einem Nichtladezustand bzw. einer Nichtladeposition positionierbar ist. Die Basis 4 bzw. deren Hohlraum weist eine Durchgangsöffnung 5 auf, um mit Hindurchführen des ersten Kopplungselementes 2 durch die Durchgangsöffnung 5 das erste Kopplungselement 2 von der Nichtladeposition zur Ladeposition bzw. zum zweiten Kopplungselement 3 zu führen. Das erste Kopplungselement 2 ist hierzu mit einer
Bewegungsvorrichtung 6 steuerbar beweglich mit der Basis 4 verbunden. Die
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Bewegungsvorrichtung 6 befindet sich vorzugsweise ebenfalls innerhalb des Hohlraums der Basis 4. Zweckmäßig ist eine als Deckel ausgebildete Abdeckung 7 vorgesehen, mit welcher die Durchgangsöffnung 5 verschließbar ist, um im Nichtladezustand ein Eindringen von Verschmutzung in den Hohlraum bzw. Wartebereich zu verhindern. Im Einsatzzustand der Ladeeinrichtung 1, in welchem die Ladeeinrichtung 1 in einem Boden 20 versenkt angeordnet ist, ist in der Regel vorgesehen, dass sich die Durchgangsöffnung 5 bzw. ein die Durchgangsöffnung 5 bildender Rand der Basis 4 und/oder die Abdeckung 7 im Nichtladezustand im Wesentlichen auf Höhe eines Bodenniveaus des Bodens 20 befindet. Auf diese Weise kann für ein elektrisches Laden ein Elektrofahrzeug über der Ladeeinrichtung 1, insbesondere der Durchgangsöffnung 5, positioniert werden, um dieses von einer Unterseite aus mit Hindurchführen des ersten Kopplungselementes 2 durch die Durchgangsöffnung 5 elektrisch zu laden. Platzsparend ist es, wenn die Abdeckung 7 für ein Öffnen der Durchgangsöffnung 5 im Wesentlichen parallel zu einer Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 bewegbar ist. Wie in Fig. 1 ersichtlich kann die Bewegungsvorrichtung 6 mit einer parallelkinematischen Mechanik gebildet sein. Bevorzugt weist die Bewegungsvorrichtung 6 hierzu mehrere separat voneinander ansteuerbare Arme 8 auf, welche an voneinander beabstandeten Angreifpunkten des erstem Kopplungselementes 2 gelenkig am ersten Kopplungselement 2 befestigt sind. Dadurch kann das erste Kopplungselement 2 durch
Verschieben der Angreifpunkte mit den Armen 8 bewegt werden.
Fig. 2 zeigt die Ladeeinrichtung 1 der Fig. 1 in einem Querschnitt parallel zur Durchführungsrichtung D. Ersichtlich ist, dass die Arme 8 mit deren jeweiligen den Angreifpunkten gegenüberliegenden Armenden mit an der Basis 4 angeordneten Führungsbauteilen 9 gelenkig verbunden sind, wobei die Armenden der Arme 8 mit den Führungsbauteilen 9 relativ zur Basis 4 geführt verschiebbar sind, um durch Verschieben der Arme 8 die Angreifpunkte zu bewegen bzw. das erste Kopplungselement 2 zu bewegen. Für eine hohe Robustheit sind hierbei vorzugsweise mehrere Arme 8 mit jeweils einem der Führungsbauteile 9 verbunden. Die Führungsbauteile 9 sind üblicherweise in regelmäßigen Abständen beabstandet voneinander, vorzugsweise in einem Querschnitt entlang eines Kreisumfanges, angeordnet. Die Führungsbauteile 9 können jeweils mit einer an der Basis 4 angeordnete Führungsbauteilschiene und einem Führungsbauteilbewegeelement, welches relativ zur Führungsbauteilschiene mit dieser
geführt beweglich ist, gebildet sein. Dabei sind die Armenden mit den
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Führungsbauteilbewegeelementen, meist gelenkig, verbunden. Für eine hohe Verschmutzungsresistenz ist es günstig, wenn die Basis 4 eine ausfahrbare Randleiste 10 aufweist, welche in Durchführungsrichtung D bzw. orthogonal zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 ausfahrbar ist, sodass die Randleiste 10 im ausgefahrenen Zustand die Durchgangsöffnung 5 umläuft, um eine Barriere gegen Verschmutzung bei geöffneter Abdeckung 7 zu bilden, ersichtlich in Fig. 1. Die Randleiste 10 überragt dabei
üblicherweise ein äußeres Umgebungsniveau bzw. Bodenniveau.
In Fig. 3 bis Fig. 10 ist eine Ablaufdarstellung eines Ladevorganges mit der Ladeeinrichtung 1 der Fig. 1 gezeigt. Dargestellt sind jeweils unterschiedliche Betriebszustände der Ladeeinrichtung 1 im Laufe eines Prozesses einer Einnahme einer Ladeposition des ersten Kopplungselementes 2, um ein zweites Kopplungselement 3 zu kontaktieren. Ein jeweiliger Betriebszustand ist jeweils in einer Außensicht auf die Ladeeinrichtung und in einem Querschnitt durch die Ladeeinrichtung in einem in einem Boden 20 angeordnete Einsatzzustand dargestellt. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen die Ladeeinrichtung 1 im Nichtladezustand. Das erste Kopplungselement 2 befindet sich dabei in dessen Nichtladeposition innerhalb der Basis 4. Die Durchgangsöffnung 5 ist mit der Abdeckung 7 verschlossen, um das erste Kopplungselement 2 zu schützen. Oberhalb der Ladeeinrichtung 1 ist ein zweites Kopplungselement 3 positioniert. Das zweite Kopplungselement 3 ist in der Regel an einem Elektrofahrzeug angeordnet oder als Teil eines solchen ausgebildet. Die Basis 4 weist einen Außenmantel 12 auf, welcher eine hohlraumbildende Aufnahmeeinheit 11 der Basis 4, in welcher das erste Kopplungselement 2 in der Nichtladeposition angeordnet ist, zum Schutz umhüllt. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen einen ersten Öffnungsschritt einer Öffnungsbewegung der
Abdeckung 7, wobei die Abdeckung 7 in Durchführungsrichtung D der Durchgangsöffnung 5 angehoben wird, um diesen anschließend mit einer Bewegung parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 zu öffnen. Das Anheben der Abdeckung 7 erfolgt mit gleichzeitigem Ausfahren der Randleiste 10. Aus einem Vergleich von Fig. 4 und Fig. 6 ist erkennbar, dass das Anheben der Abdeckung 7 mit Anheben eines die Randleiste 10 bildenden Wandelementes erfolgt. Indem vorgesehen ist, dass ein Anheben der Abdeckung 7 mit teleskopartiger Verlängerung der Basis 4 bzw. deren Aufnahmeeinheit 11 erfolgt, bildet das Wandelement gleichzeitig eine Innenwand der Aufnahmeeinheit 11. Fig. 7 und Fig. 8 zeigen einen zweiten Öffnungsschritt einer
Öffnungsbewegung der Abdeckung 7, wobei die Abdeckung 7 bevorzugt in einer Ebene
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parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 gedreht wird, um die Durchgangsöffnung 5 zu öffnen. Eine Rotationsbewegung der Abdeckung 7 erfolgt dabei um eine exzentrisch zur Durchgangsöffnung 5 positionierten Drehachse. Die Durchgangsöffnung 5 ist dadurch geöffnet, sodass das erste Kopplungselement 2 mit der Bewegungsvorrichtung 6 von dessen Nichtladeposition durch die Durchgangsöffnung 5 hindurch in die Ladeposition führbar ist. Dies ist in Fig. 9 und Fig. 10 gezeigt. Das erste Kopplungselement 2 wird durch Verschieben der Arme 8 der Bewegungsvorrichtung 6 mit den Führungsbauteilen 9 durch die Durchgangsöffnung 5 hindurchgeführt und zum
zweiten Kopplungselement 3 geführt, um dieses zu kontaktieren.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Kopplungselementes 2, wie dies bei einer Ladeeinrichtung 1 der Fig. 1 oder Fig. 16 verwendet sein kann, sowie ein zweites Kopplungselement 3 in einem Querschnitt. Das erste Kopplungselement 2 weist mehrere erste Kontaktelemente 13 auf, welche jeweils mit einem korrespondierenden zweiten Kontaktelement 14 eines zweiten Kopplungselementes 3 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung unter Herstellung einer Pressverbindung kontaktierbar sind, ersichtlich dargestellt in Fig. 12. Die ersten Kontaktelemente 13 bzw. zweiten Kontaktelemente 14 sind in einem Querschnitt durch diese jeweils kreisringförmig ausgebildet, wobei die ersten Kontaktelemente 13 bzw. zweiten Kontaktelemente 14 bevorzugt im Wesentlichen konzentrisch zueinander voneinander beabstandet angeordnet sind. Um das erste Kopplungselement 2 und zweite Kopplungselement 3 selbstzentrierend zueinander auszubilden, weist das erste Kopplungselement 2 in der Regel einen Führungsstift 15 auf, dessen Außenoberfläche derart formkorrespondierend Zu einer korrespondierenden Führungsoberfläche einer Führungsstiftaufnahme des zweiten Kopplungselementes 3 ausgebildet ist, dass bei nicht gänzlich fluchtender Ausrichtung des ersten Kopplungselementes 2 relativ zum zweiten Kopplungselement 3, das erste Kopplungselement 2 von der Führungsoberfläche in eine fluchtende Ausrichtung geführt wird. Hierzu ist die Außenoberfläche des Führungsstiftes 15 meist mit einer Kegelmantelfläche ausgebildet, wie in Fig. 15 ersichtlich. Es versteht sich, dass eine Ausbildung des ersten Kopplungselementes 2 und zweiten Kopplungselementes 3 jeweils unabhängig voneinander ist und diese abhängig von einem Einsatzzweck unabhängig
voneinander abweichend ausgebildet sein können.
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Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnittes des zweiten Kopplungselementes 3 in einem Querschnitt. Es hat sich bewährt, wenn das erste Kontaktelement 13 und/oder zweite Kontaktelement 14 von einer Schraubenfeder 19, bevorzugt mit einer in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelten Schraubenfeder 19, umlaufen ist, sodass die Pressverbindung zwischen erstem Kontaktelement und zweitem Kontaktelement mit Verformung der Schraubenfeder erfolgt. Die jeweilige Schraubenfeder 19 ist bevorzugt derart am ersten Kontaktelement 13 oder zweiten Kontaktelement 14 angeordnet sein, dass diese sich In einem Kontaktierungszustand zwischen dem ersten Kontaktelement 13 und zweiten Kontaktelement 14 befindet. Wie in Fig. 13 ersichtlich sind die zweiten
Kontaktelemente 14 jeweils von einer solchen Schraubenfeder 19 umlaufen. Fig. 14 zeigt das erste Kopplungselement 2 und zweite Kopplungselement 3 der Fig. 11 in einem miteinander verbundenen Zustand in einem Querschnitt. Die ersten Kontaktelemente 13 des ersten Kopplungselementes 2 sind jeweils unter Herstellung einer Pressverbindung mit korrespondierenden zweiten Kontaktelementen 14 des zweiten Kopplungselementes 3 verbunden. Dies ist schematisch als vergrößerter Ausschnitt in Fig. 15 ersichtlich dargestellt. Die Pressverbindung erfolgt, indem eine, bevorzugt in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelte, Schraubenfeder 19 verformt wird. In Fig. 15 ist exemplarisch die jeweilige Schraubenfeder 19 das jeweilige zweite Kontaktelement 14 umlaufend angeordnet, wobei die Schraubenfeder 19 formschlüssig zumindest teilweise in einer Vertiefung des zweiten Kontaktelementes 14 angeordnet ist. In Fig. 15 sind die Schraubenfedern 19 jeweils schematisch im Querschnitt als Ellipsen
dargestellt.
Fig. 16 bis 19 zeigen schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsvariante einer Ladeeinrichtung 1. Die Ladeeinrichtung 1 kann dabei grundsätzlich entsprechend der Ladeeinrichtung 1 der Fig. 1 und deren Merkmale mit korrespondierenden Wirkungen, insbesondere mit einem vorgenannte ersten Kopplungselement 2, ausgebildet sein. Im Unterschied zur Ladeeinrichtung 1 der Fig. 1 weist die Ladeeinrichtung 1 der Fig. 16 eine anders ausgebildete Bewegungsvorrichtung 6 auf. Wie in Fig. 16 ersichtlich weist die Bewegungsvorrichtung 6 eine Hebevorrichtung 16 auf, mit welcher das erste Kopplungselement 2 durch die Durchgangsöffnung 5 hindurch bewegbar ist. Diese kann zweckmäßig mit einer Scherenhubmechanik gebildet sein. Die Hebevorrichtung 16 ist mit
einem Lateralbewegesystem 17 verbunden, mit welchem die Hebevorrichtung 16 und
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damit das erste Kopplungselement in einer Bewegungsebene parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 in zwei Dimensionen bewegbar ist. Hierzu weist das Lateralbewegesystem 17 eine Linearführung 18 auf, entlang welcher die Hebevorrichtung 16 geradlinig bewegbar ist, wobei die Linearführung 18 um eine orthogonal zur Bewegungsebene ausgerichteten Rotierachse R drehbar ist. Günstig ist es, wenn die Durchgangsöffnung 5 bzw. die Abdeckung 7 korrespondierend zu einer Drehposition des ersten Kopplungselementes 2 um die Rotierachse R mitbewegbar ist. Dadurch kann die Abdeckung 7 klein, insbesondere auf eine Größe des ersten Kopplungselementes 2 angepasst, ausgebildet sein. In Fig. 17 und Fig. 18 sind unterschiedliche Drehpositionen einer solchen Durchgangsöffnung 5 bzw. Abdeckung 7 dargestellt. Entsprechend vorgenannter Ausführungen ist es günstig, wenn die Basis 4 eine ausfahrbare Randleiste 10 aufweist, um bei geöffneter Abdeckung 7 eine Barriere gegen Verschmutzung zu bilden, ersichtlich in Fig. 18. Fig. 19 zeigt einen Betriebszustand bei geöffneter Abdeckung 7, wobei das erste Kopplungselement 2 mit der Hebevorrichtung durch die Durchgangsöffnung 5 hindurchgeführt ist, um eine
Ladeposition einzunehmen. Die Abdeckung 7 ist zweckmäßig als Deckel ausgebildet.
Eine vorgenannte Ladeeinrichtung 1 ermöglicht aufgrund deren Optimierung für einen in einem Boden 20 versenkt angeordneten Einsatzzustand ein robustes und verschmutzungsarmes elektrisches Laden eines Elektrofahrzeuges. Das erste Kopplungselement 2 ist im Nichtladezustand aufgrund dessen Positionierung innerhalb der Basis 4 besonders geschützt. Indem die Abdeckung 7 mit einer Kombination von Anheben orthogonal zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung 5 und anschließendem Drehen parallel zur Öffnungsfläche öffenbar ist, ist ein Betrieb platzsparend und verschmutzungsreduziert durchführbar. Günstig ist es, wenn eine ausfahrbare Randleiste 10 vorgesehen ist, welche die Durchgangsöffnung 5 bei geöffneter Abdeckung 7 vor Verschmutzungen schützt. Wenn das erste Kopplungselement 2 mit schräg gewickelten Schraubenfedern 19 ausgestattet ist, um durch Verformen der Schraubenfedern 19 eine Pressverbindung zwischen den ersten Kontaktelementen 13 und zu diesen korrespondierende zweiten Kontaktelementen 14 herzustellen, kann eine nachhaltige und verschmutzungsrobuste elektrische Kontaktierung umgesetzt werden. Die Ladeeinrichtung 1 ermöglicht damit im Besonderen ein robustes und verschmutzungsresistentes elektrisches Laden in einem Außenbereich, im Speziellen
auch bei schlechten Witterungsverhältnissen.
Claims (18)
1. Ladeeinrichtung (1) zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei die Ladeeinrichtung (1) ein erstes Kopplungselement (2) aufweist, welches zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem am Elektrofahrzeug angeordneten zweiten Kopplungselement (3) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ladeeinrichtung (1) eine zumindest teilweise in einem Boden (20) versenkbare Basis (4) und eine Bewegungsvorrichtung (6), welche das erste Kopplungselement (2) relativ zur Basis (4) steuerbar beweglich mit der Basis (4) verbindet, aufweist, wobei die Basis (4) eine Durchgangsöffnung (5) und eine die Durchgangsöffnung (5) verschließende Abdeckung (7) aufweist, sodass in einem Einsatzzustand das erste Kopplungselement (2) mit der Bewegungsvorrichtung (6) von einer im Boden (20) versenkten Nichtladeposition bei geöffneter Abdeckung (7) durch die Durchgangsöffnung (5) hindurch bewegbar ist, um das erste Kopplungselement (2) zur Einnahme einer Ladeposition zum zweiten
Kopplungselement (3) zu führen.
2. Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement (2) mit der Bewegungsvorrichtung (6) relativ zur Basis (4) entlang mehrerer, bevorzugt rechtwinklig zueinander ausgerichteter, Bewegungsachsen,
insbesondere unabhängig voneinander, bewegbar ist, um die Ladeposition einzunehmen.
3. Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bewegungsvorrichtung (6) eine parallelkinematische Mechanik aufweist.
4. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (6) mehrere separat voneinander steuerbare Arme (8) aufweist, welche an voneinander beabstandeten Angreifpunkten des ersten Kopplungselementes (2) gelenkig am ersten Kopplungselement angreifen, um durch Verschieben der Angreifpunkte mit den Armen (8) das erste Kopplungselement (2) zu
bewegen.
5. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bewegungsvorrichtung (6) eine Hebevorrichtung (16) aufweist, mit welcher das
erste Kopplungselement (2) durch die Durchgangsöffnung (5) hindurch bewegbar ist, und
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ein Lateralbewegesystem aufweist, mit welchem das erste Kopplungselement (2) in einer Bewegungsebene parallel zu einer Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung (5) in zwei
Dimensionen bewegbar ist.
6. Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, dass erste Kopplungselement (2) lateral über
einen Rand der Durchgangsö6öffnung (5) hinauszubewegen.
7. Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (4) mit einem Hohlkörper gebildet ist, in welchem im Nichtladezustand das erste
Kopplungselement (2) und bevorzugt die Bewegungsvorrichtung (6) angeordnet sind.
8. Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7) für ein Öffnen der Durchgangsöffnung (5) im Wesentlichen parallel zur
Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung (5) bewegbar ist.
9. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7) für ein Öffnen der Durchgangsöffnung (5) in Durchführungsrichtung (D) der Durchgangsöffnung (5) anhebbar und anschließend im
Wesentlichen parallel zur Öffnungsfläche der Durchgangsöffnung (5) bewegbar ist.
10. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (4) eine relativ zu einem Unterbau der Basis (4) ausfahrbare
Randleiste (10) aufweist, sodass die Randleiste (10) im ausgefahrenen Zustand die Durchgangsöffnung (5) zumindest teilweise umläuft, um eine Barriere gegen bei
geöffneter Abdeckung (7) in die Durchgangsöffnung (5) eindringenden Schmutz zu bilden.
11. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensorelement zur Messung eines Hindernisses für eine
Öffnungsbewegung bzw. Schließbewegung der Abdeckung (7) vorhanden ist.
12. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Kopplungselement (2) und/oder die Bewegungsvorrichtung (6) mit einem
Federmechanismus an der Basis (4) gelagert ist, um in einem elektrischen Ladezustand
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eine Abstandsveränderung zwischen dem zweiten Kopplungselement (3) und der
Basis (4) auszugleichen.
13. Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement (2) zumindest ein erstes Kontaktelement (13) und eine in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelte
Schraubenfeder (19) aufweist, um das erste Kontaktelement (13) mit einem zu diesem korrespondierenden zweiten Kontaktelement (14) des zweiten Kopplungselementes (3) unter Herstellung einer mit Verformung der Schraubenfeder (19) gebildeten
Pressverbindung elektrisch zu kontaktieren.
14. Ladesystem zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und ein an einem Elektrofahrzeug anordenbares zweites Kopplungselement (3) vorhanden ist, wobei zur Herstellung einer elektrischen Verbindung das erste Kopplungselement (2) und
das zweite Kopplungselement (3) formschlüssig miteinander verbindbar sind.
15. Ladesystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kopplungselement (2) und zweiten Kopplungselement (3) zumindest ein erstes Kontaktelement (13) des ersten Kopplungselementes (2) mit zumindest einem zu diesem korrespondierendem zweiten Kontaktelement (14) des zweiten Kopplungselementes (3) unter Herstellung einer Pressverbindung elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Pressverbindung mit Verformung zumindest einer in Bezug auf eine Mittellinie durch deren Windungen schräg gewickelten
Schraubenfeder (19) erzeugt wird.
16. Ladesystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Kontaktelement (13) und/oder das zumindest eine zweite Kontaktelement (14) in einem Querschnitt durch dieses im Wesentlichen kreisförmig ist und von der
Schraubenfeder (19) bzw. deren Mittellinie umlaufen ist.
17. Ladesystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Kopplungselement (2, 3) in einem Querschnitt durch dieses mehrere
kreisförmige erste Kontaktelemente (13) bzw. zweite Kontaktelemente (14) aufweist,
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wobei die Kontaktelemente (13, 14) versetzt, insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei für jeweils korrespondierende Kontaktelemente (13, 14) der beiden Kopplungselemente (2, 3) eine Schraubenfeder (19) vorhanden ist, deren Mittellinie zumindest eines der zueinander korrespondierenden Kontaktelemente (13, 14) umläuft, um eine elektrische Kontaktierung zwischen den korrespondierenden Kontaktelementen (13, 14) unter Herstellung einer Pressverbindung mit der jeweiligen
Schraubenfeder (19) zu erzeugen.
18. Verfahren zum elektrischen Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei das Elektrofahrzeug für ein elektrisches Laden eines Akkumulators des Elektrofahrzeuges an einer Ladeeinrichtung (1) positioniert wird, um ein erstes Kopplungselement (2) der Ladeeinrichtung (1) mit einem am Elektrofahrzeug angeordneten zweiten Kopplungselement (3) zu verbinden, um elektrische Energie über die Kopplungselemente (2, 3) an den Akkumulator zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist, wobei die Basis (4) zumindest teilweise in einen Boden (20) versenkt ist und das Elektrofahrzeug oberhalb der Ladeeinrichtung (1) positioniert wird, wonach das erste Kopplungselement (2) mit der Bewegungsvorrichtung (6) von einer im Boden (20) versenkten Nichtladeposition bei geöffneter Abdeckung (7) durch die Durchgangsöffnung (5) hindurch bewegt wird, um das erste Kopplungselement (2) zur
Einnahme einer Ladeposition zum zweiten Kopplungselement (3) zu führen.
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