DE102018207991A1

DE102018207991A1 - Verbindungsvorrichtung, Ladeeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102018207991A1
Application number: DE102018207991.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Bode
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) zur elektrischen Kopplung eines Elektrofahrzeugs und einer Ladestation, wobei die Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) ein Andrückelement (4, 4') und mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen (5, 5') umfasst, wobei eine jeweilige Verbindungseinrichtung (5, 5') aufweist:ein Basiselement (6, 23), ein Verbindungselement (7, 24) und ein elastisches Element (8, 25),wobei das Verbindungselement (7, 24) und das Basiselement (6, 23) derart mit Hilfe des elastischen Elements (8, 25) mechanisch miteinander gekoppelt sind, dass das Verbindungselement (7, 24) und das Basiselement (6, 23) von einer Ausgangsposition, in der das Verbindungselement (7, 24) und das Basiselement (6, 23) elektrisch voneinander isoliert sind, in einer Andrückrichtung (A) mit Hilfe des Andrückelements (4, 4') entgegen einer Rückstellkraft des elastischen Elements (8, 25) elektrisch miteinander koppelbar sind, undwobei das Andrückelement (4, 4') über das Verbindungselement (7, 24) mit dem Basiselement (6, 23) im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements (7, 24) und des Basiselements (6, 23) elektrisch gekoppelt ist.Ladeeinrichtung (35) für ein Elektrofahrzeug (36) mit einer derartigen Verbindungsvorrichtung (1, 22) und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Ladeeinrichtung (35).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Kopplung eines Elektrofahrzeugs und einer Ladestation, eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einer derartigen Verbindungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Ladeeinrichtung.
Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen müssen die Batterien regelmäßig aufgeladen werden. Zum Aufladen wird das Elektrofahrzeug an einer Ladestation angekoppelt. Hierfür sind fahrzeugseitige und infrastrukturseitige Kopplungseinrichtungen erforderlich.
Die DE 10 2016 212 584 A1 offenbart eine infrastrukturseitige Verbindungseinheit zur Verbindung mit einem Elektrofahrzeug, welche zwei oder mehrere Kontaktschienen aufweist. Dabei ist eine Kontaktschiene für das Potenzial DC+ und eine Kontaktschiene für DC- vorgesehen. Die Kontaktschienen sind in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Ferner weist die Verbindungseinheit eine weitere Kontaktschiene auf, auf welcher ein Signal aufgebracht werden kann. Die Kontaktschienen können mit korrespondierenden fahrzeugseitigen Kontaktschienen des Elektrofahrzeugs verbunden werden.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Verbindungsvorrichtung mit einer verbesserten fahrzeugseitigen Kopplungseinrichtung und einer verbesserten infrastrukturseitigen Kopplungseinrichtung bereitzustellen.
Demgemäß wird eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Kopplung eines Elektrofahrzeugs und einer Ladestation vorgeschlagen, wobei die Verbindungsvorrichtung ein Andrückelement und eine Verbindungseinrichtung, insbesondere mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen, umfasst, wobei eine jeweilige Verbindungseinrichtung aufweist:

ein Basiselement, ein Verbindungselement und ein elastisches Element,
wobei das Verbindungselement und das Basiselement derart mit Hilfe des elastischen Elements mechanisch miteinander gekoppelt sind, dass das Verbindungselement und das Basiselement von einer Ausgangsposition, in der das Verbindungselement und das Basiselement elektrisch voneinander isoliert sind, in einer Andrückrichtung mit Hilfe des Andrückelements entgegen einer Rückstellkraft des elastischen Elements elektrisch miteinander koppelbar sind, und
wobei das Andrückelement über das Verbindungselement mit dem Basiselement im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements elektrisch gekoppelt ist.

Ein Elektrofahrzeug, im Folgenden auch „Fahrzeug“ genannt, welches mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung mit einer Ladestation elektrisch gekoppelt werden kann, ist insbesondere ein Verkehrsmittel, das mit elektrischer Energie angetrieben werden kann. Das Elektrofahrzeug kann auch ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein. Ein Plug-in-Hybridfahrzeug kann sowohl mit elektrischer Energie als auch mit Hilfe einer weiteren Antriebsquelle, z. B. einem Verbrennungsmotor, angetrieben werden. Das Elektrofahrzeug kann zur Personen- und Güterbeförderung dienen. Das Elektrofahrzeug kann dabei zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, Elektrobus, Leichtelektromobil oder Elektromotorrad, ein Schienenfahrzeug, z. B. ein Portalkran, ein Flurförderfahrzeug, insbesondere ein Gabelstapler oder ein Hubwagen, ein Wasserfahrzeug und/oder ein Luftfahrzeug, insbesondere eine Drohne, sein. Das Elektrofahrzeug kann einen Elektromotor aufweisen, der eine zum Antrieb des Elektrofahrzeugs notwendige Energie aus einer Batterie des Elektrofahrzeugs bezieht, um dieses anzutreiben. Die Batterie des Elektrofahrzeugs, im Folgenden auch nur „Batterie“ genannt, ist ein Energiespeicher, der zum Antrieb von Elektrofahrzeugen dient.
Die Ladestation, welche mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung mit einem Elektrofahrzeug gekoppelt werden kann, ist eine, insbesondere ortsfeste, Einrichtung, welche geeignet ist, für ein oder mehrere Elektrofahrzeuge, beispielsweise gleichzeitig, Strom zum Aufladen der (jeweiligen) Batterie bereitzustellen.
Die Verbindungsvorrichtung dient der elektrischen Kopplung des Elektrofahrzeugs und der Ladestation. Die Verbindungsvorrichtung dient insbesondere dazu, eine Batterie des Elektrofahrzeuges mit Hilfe der elektrischen Kopplung der Verbindungseinrichtung und des Andrückelements mit Ladestrom aufzuladen. Die Verbindungsvorrichtung umfasst sowohl eine fahrzeugseitige Kopplungseinrichtung als auch eine infrastrukturseitige, d. h. ladestationsseitige, Kopplungseinrichtung. Insbesondere ist zum Beispiel die fahrzeugseitige Kopplungseinrichtung das Andrückelement und wird die infrastrukturseitige Kopplungseinrichtung durch die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen gebildet. In diesem Fall sind die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen insbesondere an der Ladestation bereitgestellt.
Die Verbindungsvorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, im elektrisch gekoppelten Zustand des Basiselements und des Verbindungselements einen Ladestrom und/oder eine Ladespannung für die Batterie eines Elektrofahrzeugs an dem Verbindungselement bereitzustellen.
Es kann in Ausführungsformen aber auch die fahrzeugseitige Kopplungseinrichtung die mehreren Verbindungseinrichtungen und die infrastrukturseitige Kopplungseinrichtung das Andrückelement sein.
Die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen können beispielsweise direkt zueinander benachbart, insbesondere aneinander angrenzend, angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Verbindungseinrichtungen derart aneinander angrenzend angeordnet sein, dass die Verbindungselemente der Verbindungseinrichtungen aneinander angrenzend angeordnet sind und dass insbesondere die dem Andrückelement zugewandten Seiten der Verbindungselemente eine durchgehende, insbesondere (nahezu) lückenlose, Fläche bilden.
Die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen können beispielsweise auch derart angeordnet sein, dass die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen zwei oder mehrere Gruppen bilden, wobei die mehreren Verbindungseinrichtungen einer jeweiligen Gruppe aneinander angrenzend angeordnet sind und wobei die zwei oder mehreren Gruppen zueinander beabstandet sind. Beispielsweise können die mehreren Verbindungseinrichtungen einer jeweiligen Gruppe in einer Reihe aneinander angrenzend angeordnet sein, so dass sie eine Schiene bilden.
Das Verbindungselement, das elastische Element und das Basiselement einer jeweiligen Verbindungseinrichtung sind in dieser Reihenfolge in einer von dem Andrückelement wegzeigenden Richtung angeordnet.
Das elastische Element ist mit dem Basiselement und dem Verbindungselement mechanisch gekoppelt. Insbesondere ist das elastische Element an dem Basiselement und dem Verbindungselement befestigt.
Das elastische Element ist beispielsweise ein Federelement. Das elastische Element weist insbesondere eine vorbestimmte Direktionskonstante bzw. Federkonstante auf. Die Verbindungseinrichtung ist beispielsweise derart eingerichtet, dass die zur Überwindung einer Rückstellkraft des elastischen Elements und zur Erzeugung einer elektrischen Kopplung zwischen dem Basiselement und dem Verbindungselement durch Drücken des Verbindungselements erforderliche Anpresskraft so vorbestimmt ist, dass sie eine Mindestgröße aufweist. Die Mindestgröße ist beispielsweise größer als die üblicherweise durch einen Menschen aufbringbare Anpresskraft. Die Mindestgröße ist beispielsweise durch ein Elektrofahrzeug aufbringbar.
Das Basiselement weist insbesondere eine Kontaktfläche auf, welche mit dem Verbindungselement elektrisch koppelbar ist. Das Basiselement weist eine weitere Kontaktfläche, beispielsweise einen weiteren Kontaktpunkt bzw. elektrischen Anschluss, auf, welcher beispielsweise zur elektrischen Kopplung mit der Ladestation, insbesondere einer Stromversorgungseinheit der Ladestation, dient.
In Ausführungsformen, in denen die fahrzeugseitige Kopplungseinrichtung durch die mehreren Verbindungseinrichtungen gebildet wird, kann die weitere Kontaktfläche des Basiselements jedoch auch zur elektrischen Kopplung mit dem Elektrofahrzeug, insbesondere einer Batterie des Elektrofahrzeuges, dienen.
Das Verbindungselement weist eine Kontaktfläche auf, welche mit dem Basiselement elektrisch koppelbar ist. Das Verbindungselement weist auf der dem Andrückelement zugewandten Seite eine weitere Kontaktfläche auf, welche mit dem Andrückelement elektrisch koppelbar ist.
Das Andrückelement weist insbesondere ein Kontaktelement auf, welches an einer Seite mit dem Verbindungselement elektrisch koppelbar ist, insbesondere mit der weiteren Kontaktfläche des Verbindungselements. Das Kontaktelement des Andrückelements ist an einer anderen Seite beispielsweise mit dem Elektrofahrzeug, insbesondere einer Batterie des Elektrofahrzeuges, elektrisch koppelbar. Das Kontaktelement des Andrückelements kann beispielsweise derart mit beiden Polen (DC+, DC-) einer Batterie verbunden sein, dass unabhängig von der Polung der Eingangsspannung des Andrückelements ein Stromfluss nur in einer Richtung stattfindet. Beispielsweise kann das Kontaktelement des Andrückelements mit Hilfe von zwei Dioden, beispielsweise einem 2-Wegebrückengleichrichter, mit den Polen der Batterie verbunden sein. Beispielsweise kann die Richtung des Stromflusses auch durch einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (engl. insulated gate bipolar transistor) in Verbindung mit einer Ansteuerelektronik erfolgen.
In Ausführungsformen, in denen die fahrzeugseitige Kopplungseinrichtung durch die mehreren Verbindungseinrichtungen gebildet wird, kann das Andrückelement jedoch auch an seiner anderen Seite mit der Ladestation, insbesondere einer Stromversorgungseinheit der Ladestation, elektrisch koppelbar sein.
In Ausführungsformen kann die Verbindungsvorrichtung auch zwei oder mehrere Andrückelemente aufweisen.
Aufgrund der Verbindungsvorrichtung, welche mehrere Verbindungseinrichtungen umfasst, die jeweils ein mit Hilfe des elastischen Elements mechanisch gekoppeltes Verbindungselement und Basiselement aufweisen, ist es möglich, eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation, insbesondere dem Andrückelement und dem Basiselement, zum Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs durch Heranfahren des Elektrofahrzeugs an und gegen die Ladestation herzustellen. Insbesondere kann eine elektrische Kopplung, insbesondere eine elektrisch konduktive Ladeverbindung, zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation ohne manuelle Handhabung eines Steckers, beispielsweise ohne Zusammenstecken zweier Steckerkopplungsteile, erreicht werden. Insbesondere kann die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation autonom, insbesondere ohne menschliche Interaktion, erreicht werden. Insbesondere kann das Elektrofahrzeug einfach und schnell aufgeladen werden.
Dadurch, dass die elektrische Kopplung zwischen dem Basiselement und dem Verbindungselement nur bei Andrücken mit Hilfe des Andrückelements erzeugt wird, sind die Verbindungselemente in der Ausgangsposition spannungs- und/oder stromfrei. Unter spannungsfrei bzw. stromfrei wird insbesondere verstanden, dass die Verbindungselemente frei von einer Ladespannung bzw. einem Ladestrom sind. Dadurch kann eine gefahrarme Verbindungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Aufgrund der mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen können beispielsweise auch die Batterien mehrerer Elektrofahrzeuge, insbesondere gleichzeitig, aufgeladen werden. Aufgrund der mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen kann ein Elektrofahrzeug flexibel relativ zu den Verbindungseinrichtungen positioniert werden. Beispielsweise kann das Elektrofahrzeug auch während dem Ladevorgang in Bewegung sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Basiselemente der mehreren Verbindungseinrichtungen elektrisch miteinander verbunden sind.
Beispielsweise sind mehrere Basiselemente der mehreren Verbindungseinrichtungen derart elektrisch miteinander verbunden, dass die mehreren Basiselemente der mehreren Verbindungseinrichtungen ein einteiliges Basiselement bilden.
Insbesondere können in dem beschriebenen Fall, in dem die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen derart angeordnet sind, dass sie zwei oder mehrere Gruppen bilden, die Basiselemente einer jeweiligen Gruppe elektrisch miteinander verbunden sein.
Dadurch, dass mehrere Basiselemente bestimmter mehrerer Verbindungseinrichtungen elektrisch miteinander verbunden sind, ist mit Hilfe des Andrückelements jedes Verbindungselement dieser mehreren Verbindungseinrichtungen mit demselben Basiselement elektrisch koppelbar. Dadurch kann das Andrückelement der Verbindungsvorrichtung zum Laden des Elektrofahrzeugs flexibel gegen ein beliebiges der mehreren Verbindungselemente der bestimmten mehreren Verbindungseinrichtungen gedrückt werden und dadurch mit ein und demselben Basiselement elektrisch gekoppelt werden. Dadurch kann das Elektrofahrzeug relativ zu den Verbindungseinrichtungen flexibel positioniert werden und/oder während des Ladevorgangs relativ zu den Verbindungseinrichtungen bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente verschiedener Verbindungseinrichtungen voneinander elektrisch isoliert sind.
Insbesondere können die Verbindungselemente verschiedener Verbindungseinrichtungen derart voneinander elektrisch isoliert sein, dass die Kontaktfläche und die weitere Kontaktfläche des Verbindungselements freiliegen.
Insbesondere können die Verbindungselemente verschiedener Verbindungseinrichtungen mit Hilfe einer Isoliereinrichtung und/oder durch einen Abstand zwischen den Verbindungselementen voneinander elektrisch isoliert sein.
Die Isoliereinrichtung der Verbindungselemente kann beispielsweise eine seitliche isolierende Einfassung der Verbindungselemente sein.
Dadurch, dass die Verbindungselemente verschiedener Verbindungseinrichtungen voneinander elektrisch isoliert sind, kann im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements einer Verbindungseinrichtung verhindert werden, dass eine elektrische Kopplung zwischen diesem Verbindungselement und den Verbindungselementen der anderen Verbindungseinrichtungen entsteht. Dadurch können berührbare Teile der Verbindungsvorrichtung auch im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements, d. h. insbesondere bei einem Ladevorgang, spannungs- und/oder stromfrei sein.
In Ausführungsformen können auch das Basiselement und das elastische Element elektrisch voneinander isoliert sein. Insbesondere können das Basiselement und das elastische Element mit Hilfe einer zweiten Isoliereinrichtung elektrisch voneinander isoliert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement an dem Elektrofahrzeug montiert ist und das Basiselement ortsfest, insbesondere an einer Wand oder einem Boden, befestigt ist.
Insbesondere sind dadurch die mehreren Verbindungseinrichtungen ortsfest, insbesondere an einer Wand oder einem Boden, befestigt. Insbesondere sind die jeweilige Verbindungseinrichtung und das jeweilige Basiselement an einer Ladestation bereitgestellt.
Dadurch, dass das Andrückelement an dem Elektrofahrzeug montiert und das Basiselement als Teil der Ladestation ortsfest ist, kann das Elektrofahrzeug zum Laden flexibel an der Ladestation positioniert werden, insbesondere flexibel an den mehreren Verbindungseinrichtungen positioniert werden. Insbesondere können die mehreren Verbindungseinrichtungen (groß)flächig angeordnet werden. Insbesondere kann das Andrückelement über das Verbindungselement mit dem Basiselement autonom, insbesondere ohne manuelles Eingreifen und/oder ohne Anwesenheit von Bedienpersonal, elektrisch gekoppelt werden.
Insbesondere kann eine Verbindungsvorrichtung geschaffen werden, bei der freiliegende Flächen an der infrastrukturseitigen Kopplungseinrichtung spannungs- und/oder stromfrei sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement und/oder das Verbindungselement eine Aufnahme für das elastische Element derart aufweist, dass das elastische Element im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements in der Aufnahme aufgenommen ist und eine Kontaktfläche des Verbindungselements und eine gegenüberliegende Kontaktfläche des Basiselements miteinander in Kontakt sind.
Die Aufnahme für das elastische Element kann beispielsweise als Ausnehmung, Loch und/oder Durchgangsöffnung ausgebildet sein.
Beispielsweise kann die Aufnahme die zweite Isoliereinrichtung an einer Innenseite der Aufnahme aufweisen zur elektrischen Isolation des Basiselements von dem elastischen Element.
Die Kontaktfläche des Verbindungselements und die gegenüberliegende Kontaktfläche des Basiselements können jeweils auch ein Kontaktpunkt oder mehrere Kontaktpunkte sein.
Das elastische Element kann beispielsweise im elektrisch voneinander isolierten Zustand des Basiselements und des Verbindungselements teilweise in der Aufnahme aufgenommen sein.
Aufgrund der Aufnahme für das elastische Element können das Basiselement und das Verbindungselement mit Hilfe des elastischen Elements mechanisch miteinander gekoppelt sein und entgegen der Rückstellkraft des elastischen Elements elektrisch miteinander koppelbar sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente, insbesondere direkt zueinander benachbart, derart angeordnet sind, dass die dem Andrückelement zugewandten Seiten der Verbindungselemente in einer Ebene liegen.
Insbesondere können die Verbindungselemente aneinander angrenzend derart angeordnet sein, dass die dem Andrückelement zugewandten Seiten der Verbindungselemente eine durchgehende ebene Fläche bilden. Insbesondere können die Verbindungselemente aneinander angrenzend derart angeordnet sein, dass die dem Andrückelement zugewandten Kontaktflächen der Verbindungselemente in einer Ebene liegen und beispielsweise eine durchgehende ebene Fläche bilden.
Dadurch, dass die Verbindungselemente, insbesondere direkt zueinander benachbart, derart angeordnet sind, dass die dem Andrückelement zugewandten Seiten der Verbindungselemente in einer Ebene liegen, kann das Elektrofahrzeug relativ zu den Verbindungseinrichtungen flexibel positioniert werden und/oder während des Ladevorgangs relativ zu den Verbindungseinrichtungen bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement aufweist:

ein Kontaktelement mit einer dem Verbindungselement zugewandten Kontaktfläche zur elektrischen Kopplung mit dem Verbindungselement und
ein Isolatorelement, welches das Kontaktelement seitlich zumindest teilweise umgibt, wobei die Kontaktfläche des Kontaktelements freiliegt und eine seitliche Ausdehnung des Isolatorelements mindestens so groß ist wie eine größte Ausdehnung der dem Andrückelement gegenüberliegenden Seite des Verbindungselements.

Das Kontaktelement kann beispielsweise ein Kontaktstift sein. Das Kontaktelement kann beispielsweise durch das Isolatorelement durchgeführt sein.
Die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements ist insbesondere eine Ausdehnung des Isolatorelements senkrecht zur Andrückrichtung.
Aufgrund des Isolatorelements kann im elektrisch gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements das spannungs- und/oder stromführende Verbindungselement von benachbarten Verbindungselementen isoliert sein. Unter spannungsführend bzw. stromführend wird insbesondere das Führen von Ladespannung bzw. Ladestrom aufgrund der elektrischen Kopplung verstanden.
Dadurch, dass die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements mindestens so groß ist wie die größte Ausdehnung der dem Andrückelement gegenüberliegenden Seite des Verbindungselements, kann das Verbindungselement im elektrisch gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements von dem Isolatorelement abgedeckt sein. Dadurch kann das im elektrisch gekoppelten Zustand spannungs- und/oder stromführende Verbindungselement, insbesondere die dem Andrückelement zugewandte Seite des spannungs- und/oder stromführenden Verbindungselements, elektrisch isoliert sein. Beispielsweise können auch Übergangsbereiche zwischen dem spannungs- und/oder stromführenden Verbindungselement und dazu benachbarten Verbindungselementen abgedeckt sein. Insbesondere können auch unmittelbar benachbarte Verbindungselemente des spannungs- und/oder stromführenden Verbindungselements teilweise abgedeckt sein. Damit können freiliegende Flächen der Verbindungsvorrichtung spannungs- und/oder stromfrei gestaltet werden.
Mit anderen Worten bildet das Isolatorelement eine Abdeckung des Verbindungselements derart, dass im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements eine außenliegende Fläche der Verbindungsvorrichtung stromfrei ist.
In Ausführungsformen kann das Isolatorelement einen Masseanschluss aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sich eine seitliche Ausdehnung des Isolatorelements entlang dem Kontaktelement in Richtung von der Kontaktfläche des Kontaktelements weg vergrößert.
Die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements weist beispielsweise benachbart zu der Kontaktfläche des Kontaktelements eine erste Größe auf, welche kleiner ist als die größte Ausdehnung der dem Andrückelement gegenüberliegenden Seite des Verbindungselements und insbesondere kleiner als eine kleinste Ausdehnung der dem Andrückelement gegenüberliegenden Seite des Verbindungselements.
Dadurch, dass sich die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements entlang dem Kontaktelement in Richtung von der Kontaktfläche des Kontaktelements weg vergrößert, sind das Verbindungselement und das Basiselement mit Hilfe des Andrückelements derart elektrisch koppelbar, dass im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand die Verbindungselemente der benachbarten Verbindungseinrichtungen in einem elektrisch voneinander isolierten Zustand sind. Damit können freiliegende Flächen der Verbindungsvorrichtung noch besser spannungs- und/oder stromfrei gestaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement ein Rad mit einer elektrisch leitenden umfangseitigen Kontaktfläche aufweist, wobei das Rad insbesondere derart ausgeführt ist, dass im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements die Verbindungselemente von benachbarten Verbindungseinrichtungen in einem elektrisch voneinander isolierten Zustand sind.
Das Rad kann auch derart ausgeführt sein, dass im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements und des Basiselements die Verbindungselemente und Basiselemente direkt angrenzender Verbindungseinrichtungen teilweise in einem elektrisch miteinander gekoppelten Zustand sind und die Verbindungselemente und Basiselemente der restlichen Verbindungseinrichtungen in einem voneinander isolierten Zustand sind.
Die elektrisch leitende umfangseitige Kontaktfläche kann um das Rad umlaufend ausgebildet sein oder kann nur an einzelnen Abschnitten der Umfangsfläche ausgebildet sein.
Dadurch, dass das Andrückelement als ein Rad mit einer elektrisch leitenden umfangseitigen Kontaktfläche ausgebildet ist, kann das Andrückelement über die mehreren, insbesondere aneinander angrenzenden, Verbindungselemente abrollen. Dadurch kann der Ladevorgang im bewegten Zustand des Elektrofahrzeugs durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen in der Art einer Matrix angeordnet sind.
Eine Anordnung der Verbindungseinrichtungen in der Art einer Matrix ist insbesondere eine Anordnung der Verbindungseinrichtungen in zwei Raumrichtungen. Beispielsweise sind die Verbindungseinrichtungen dabei aneinander angrenzend angeordnet.

Eine Anordnung in der Art einer Matrix ist insbesondere eine Anordnung der Verbindungseinrichtungen derart, dass sie eine Fläche, beispielsweise an einer Wand oder auf einem Boden, ausbilden, deren Ausdehnung in jeder der beiden Raumrichtungen der Fläche größer ist als die seitliche Ausdehnung der einzelnen Verbindungselemente. Eine Anordnung der Verbindungseinrichtungen in der Art einer Matrix kann beispielsweise auch als eine Parkettierung ausgebildet sein.
Aufgrund der Anordnung der mehreren Verbindungseinrichtungen in der Art einer Matrix ist das Andrückelement flexibel mit einer der Verbindungseinrichtungen der Matrixanordnung elektrisch koppelbar. Dadurch können Elektrofahrzeuge flexibel relativ zu der Matrixanordnung der Verbindungseinrichtungen positioniert werden. Insbesondere können auch mehrere Fahrzeuge nebeneinander geladen werden. Beispielsweise können auch unterschiedliche Elektrofahrzeugtypen mit unterschiedlich montierten Andrückelementen mit Hilfe der als Matrixanordnung ausgebildeten Verbindungseinrichtungen aufgeladen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung gekennzeichnet, durch eine Schalteinrichtung zum Verbinden der Basiselemente mit Strom- und/oder Steuersignalen und eine Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist mit Hilfe der Schalteinrichtung:

ein DC+-Signal an ein erstes Basiselement und ein DC--Signal an ein zweites Basiselement zu schalten,
ein pulsweitenmoduliertes Signal an das erste Basiselement und/oder das zweite Basiselement und/oder ein drittes Basiselement zu schalten und/oder
ein Power-Line-Communication-Signal an das erste Basiselement und/oder das zweite Basiselement und/oder ein drittes Basiselement zu schalten,
wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das jeweilige Strom- und/oder Steuersignal derart an das jeweilige Basiselement zu schalten, dass nur ein Basiselement mit einem vorbestimmten Stromsignal und/oder vorbestimmten Steuersignal beaufschlagt ist und/oder dass mehrere Basiselemente mit dem vorbestimmten Stromsignal und/oder vorbestimmten Steuersignal beaufschlagt sind.

Die Steuervorrichtung und die Schalteinrichtung sind beispielsweise Teil der Ladestation. Die Steuervorrichtung und die Schalteinrichtung können aber auch Teil des Elektrofahrzeugs sein.
Die Steuervorrichtung kann dazu dienen, Stromsignale über die Schalteinrichtung an das jeweilige Basiselement der mehreren Verbindungseinrichtungen zu schalten. Beispielsweise kann sie dazu dienen, Gleichstromsignale DC+ und DC- an das jeweilige Basiselement zu schalten. Die Steuervorrichtung kann auch dazu dienen, sonstige hochfrequente Signale an das jeweilige Basiselement zu schalten.
Die Steuervorrichtung kann auch dazu dienen, über die Schalteinrichtung Steuersignale und/oder Kommunikationssignale, wie beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) und/oder ein Power-Line-Communication-Signal (PLC-Signal), an das jeweilige Basiselement der mehreren Verbindungseinrichtungen zu schalten. Die Steuersignale und/oder Kommunikationssignale können beispielsweise auch sonstige auf das DC+ oder DC--Signal aufmodulierte hochfrequente Signale umfassen. Das Schalten von Steuersignalen und/oder Kommunikationssignalen an das jeweilige Basiselement dient dazu, eine Kommunikation zwischen der Ladestation und einem angeschlossenen Elektrofahrzeug herzustellen. Unter der Kommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug ist insbesondere das Übertragen von Ladedaten zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug zu verstehen.
Diese Kommunikation kann dazu dienen, dem Elektrofahrzeug eine Ladeinformation von der Ladestation bereitzustellen. Es kann im Rahmen der Kommunikation auch eine Ladeinformation von dem Elektrofahrzeug an die Ladestation übertragen werden. Diese Ladeinformation umfasst beispielsweise eine Angabe über die Bereitschaft des Fahrzeugs, Energie bzw. elektrischen Strom aufzunehmen. Sie kann auch dazu dienen, Ladeparameter (z.B. eine maximale Spannung des lieferbaren elektrischen Stroms oder einen Ladezustand der Batterie) zu bestimmen und/oder zu ändern sowie eine Authentifizierung des Fahrzeugs und/oder eine Zertifikatsüberprüfung durchzuführen.
Für das Aufladen von Batterien eines Elektrofahrzeugs sind unterschiedlichen Modi bekannt, welche beispielsweise zusätzlich zu einer Stromaufladung eine Kommunikation zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug, z.B. über eine Steuervorrichtung, ermöglichen. Hierzu wurden zum Beispiel die Standards IEC 61851 und ISO 15118 entwickelt.
Das Übertragen der Ladedaten kann beispielsweise durch Aufmodulieren des jeweiligen Steuersignals und/oder Kommunikationssignals auf das jeweilige Stromsignal erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Stromschaltung durch Schalten eines DC+-Signals an ein erstes Basiselement und eines DC--Signals an ein zweites Basiselement. Beispielsweise erfolgt das Übertragen der Ladedaten durch Aufmodulieren eines PWM-Signals auf das DC+-Signal und/oder durch Aufmodulieren eines PWM-Signals auf das DC--Signal. Das PWM-Signal kann ein Rechtecksignal sein. Das Tastverhältnis des PWM-Signals kann dabei die in dem Standard IEC 61851 bestimmte Bedeutung annehmen. Beispielsweise erfolgt das Übertragen der Ladedaten durch Aufmodulieren eines PLC-Signals auf das DC+-Signal und/oder durch Aufmodulieren eines PLC-Signals auf das DC--Signal. Das PLC-Signal kann ein Hochfrequenzkommunikationssignal sein.
Das Übertragen der Ladedaten kann aber auch separat von der Stromschaltung über eine separate Kommunikationsverbindung erfolgen. Dazu erfolgt die Stromschaltung beispielsweise durch Schalten eines DC+-Signals an ein erstes Basiselement und eines DC--Signals an ein zweites Basiselement und erfolgt das Übertragen der Ladedaten durch Schalten eines PWM-Signals und/oder eines PLC-Signals an ein drittes Basiselement. Das Übertragen der Ladedaten kann auch durch Schalten eines PWM-Signals an ein drittes Basiselement und durch Schalten eines PLC-Signals an ein viertes Basiselement erfolgen.
Die Steuervorrichtung kann auch dazu dienen, über die Schalteinrichtung das Basiselement mit Masse zu verbinden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu dienen, das Basiselement in der Ausgangsposition und/oder in einer Position, welche zwischen der Ausgangsposition und dem elektrisch gekoppelten Zustand des Basiselements und des Verbindungselements liegt, mit Masse zu verbinden.
Dadurch, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, ein Steuersignal und/oder Kommunikationssignal auf das DC+-Signal und/oder das DC--Signal aufzumodulieren, kann die Kommunikation zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug über denselben Kontakt wie die Stromzufuhr erfolgen.
Dadurch, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, ein Steuersignal und/oder Kommunikationssignal an ein Basiselement zu schalten, ist es möglich, das Laden der Elektrofahrzeugbatterie durch ein autonomes Elektrofahrzeug starten lassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung gekennzeichnet, durch mindestens eine Detektionseinrichtung zum Erfassen einer mechanischen Verformung des elastischen Elements, einer Bewegung des Verbindungselements und/oder einer mit Hilfe des Andrückelements auf das Verbindungselement einwirkenden Kraft zum Identifizieren einer zur elektrischen Kopplung ausgewählten Verbindungseinrichtung.
Die Detektionseinrichtung kann zum Beispiel ein Helligkeitssensor, ein Bewegungssensor oder auch ein anderer geeigneter Sensor sein.
Dadurch, dass die Verbindungsvorrichtung eine Detektionseinrichtung aufweist, kann erfasst werden, ob sich ein jeweiliges Basiselement und Verbindungselement in der Ausgangsposition oder im elektrisch gekoppelten Zustand oder in einer Position zwischen diesen beiden befindet. Dadurch kann erfasst werden, welches der Basiselemente von dem Andrückelement zur elektrischen Kopplung ausgewählt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement zumindest teilweise innerhalb des Basiselements in Richtung der Andrückrichtung geführt ist.
Insbesondere kann das Verbindungselement ein Führungselement, beispielsweise einen Zapfen, aufweisen, welches in die Aufnahme des Basiselements eingebracht werden kann. Beispielsweise kann das Führungselement in der Ausgangsposition teilweise in die Aufnahme des Basiselements eingebracht sein und kann das Führungselement zur elektrischen Kopplung in der Andrückrichtung weiter in die Aufnahme hinein bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagene mit einer wie vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Verbindungsvorrichtung, und einer Ladestation, wobei die Verbindungsvorrichtung mehrere an einer vertikalen Wand angeordnete Verbindungselemente umfasst.
Die Ladestation kann insbesondere die Schalteinrichtung aufweisen, welche die Basiselemente mit Strom- und/oder Steuersignalen verbindet. Insbesondere können die Basiselemente über die Schalteinrichtung mit einer Stromversorgungseinheit verbunden werden. Die Ladestation kann insbesondere die Steuervorrichtung aufweisen. Mit Hilfe der Steuervorrichtung können über die Schalteinrichtung an die Basiselemente flexibel Strom- und/oder Steuersignale geschaltet werden.
Beispielsweise kann mit Hilfe der Detektionseinrichtung erfasst werden, welches der Basiselemente von dem Andrückelement zur elektrischen Kopplung ausgewählt ist. Beispielsweise kann mit Hilfe der Steuervorrichtung über die Schaltvorrichtung an das von dem Andrückelement zur elektrischen Kopplung ausgewählte Basiselement ein bestimmtes Strom- und/oder Steuersignal geschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Transportsystem vorgeschlagen mit einer Verbindungsvorrichtung wie zuvor und/oder nachfolgend beschrieben, wobei das Andrückelement an einem Luftfahrzeug, insbesondere einer Drohne, montiert ist und das Basiselement an einem anderen Fahrzeug mit einem Landeplatz für das Luftfahrzeug befestigt ist.
Eine Drohne ist insbesondere ein unbemanntes Luftfahrzeug. Der Landeplatz ist insbesondere ein Drohnenlandeplatz.
Ein Anwendungsbeispiel für diesen Aspekt ist Transportsystem aus einem Landfahrzeug mit einem Drohnenlandeplatz, zum Austragen von Postgegenständen in einem bergigen Gebiet.
Von dem Drohnenlandeplatz können Drohnen mit Elektroantrieb starten und die Post in entlegene Gebiete, z. B. auf einem Berg, bringen. Anschießend können die Drohnen zu dem auf der Straße fahrenden Fahrzeug zurückkommen und dort unter Nutzung der Verbindungsvorrichtung aufgeladen werden.
Aufgrund der Verbindungsvorrichtung, bei der das Andrückelement an dem Luftfahrzeug montiert ist und das Basiselement an dem Landeplatz befestigt ist, kann das Luftfahrzeug die mehreren Verbindungseinrichtungen der Verbindungsvorrichtung anfliegen und auf ihnen landen, um eine Batterie des Luftfahrzeugs aufzuladen. Insbesondere kann das Luftfahrzeug zum Laden flexibel relativ zu den mehreren Verbindungsvorrichtungen positioniert werden. Beispielsweise kann das Luftfahrzeug autonom geladen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben der Ladeeinrichtung vorgeschlagen mit einer wie vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Verbindungsvorrichtung, wobei nach Ankoppeln eines Elektrofahrzeugs ein Ladevorgang zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie durchgeführt wird.
Beispielsweise weist das Ankoppeln des Elektrofahrzeugs ein Drücken eines oder mehrerer an dem Elektrofahrzeug montierter Andrückelemente gegen eines oder mehrere der Verbindungselemente der Verbindungseinrichtungen der Ladeeinrichtung auf.
Beispielsweise weist das Aufladen der Fahrzeugbatterie ein Detektieren auf mit Hilfe einer Detektionseinrichtung welche/s Verbindungselement/e von dem Andrückelement zur elektrischen Kopplung ausgewählt ist/sind. Beispielsweise weist das Aufladen der Fahrzeugbatterie ein Schalten von Strom- und/oder Steuersignalen an das/die Basiselement/e, welche/s als zur elektrischen Kopplung ausgewählt erfasst wurde/n, auf.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel Recheneinheit, Steuerungseinheit oder Steuervorrichtung, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner eines Fahrzeuges ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine Explosionsansicht mehrerer verbundener Basiselemente und mehrerer Verbindungselemente der Verbindungsvorrichtung aus 1;
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindungseinrichtung der Verbindungsvorrichtung aus 1 in einer Ausgangsposition;
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Basiselements der Verbindungseinrichtung aus 3.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindungseinrichtung aus 3 im elektrisch gekoppelten Zustand;
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Andrückelements der Verbindungsvorrichtung aus 1;
7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Andrückelements gemäß einer weiteren Ausführungsform;
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Ausgangsposition;
9 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindungseinrichtung aus 8 im elektrisch gekoppelten Zustand;
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
12 zeigt ein Elektrofahrzeug in einer Frontal- oder Heckansicht mit der Verbindungsvorrichtung aus 11; und
13 zeigt das Elektrofahrzeug aus 12 in einer Seitenansicht mit der Verbindungsvorrichtung aus 11.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Eine erste Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung wird im Folgenden mit Bezug zu den 1 bis 7 beschrieben.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Verbindungsvorrichtung 1 dient zur elektrischen Kopplung eines Elektrofahrzeugs 2 (nicht gezeigt) und einer Ladestation 3 (nicht gezeigt). Die Verbindungsvorrichtung 1 umfasst ein Andrückelement 4 und mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen 5. In 1 ist beispielhaft lediglich eine der mehreren Verbindungseinrichtungen 5 mit einem Bezugszeichen versehen. Das Andrückelement 4 ist an dem Elektrofahrzeug 2 montiert. Die mehreren Verbindungseinrichtungen 5 sind ortsfest an einer Wand oder einem Boden befestigt. Insbesondere sind die mehreren Verbindungseinrichtungen 5 aneinander angrenzend angeordnet. Die Verbindungseinrichtungen 5 sind derart aneinander angrenzend angeordnet, dass dem Andrückelement 4 zugewandte Seiten 15 der Verbindungselemente 7 in einer Ebene liegen und eine durchgehende ebene Fläche bilden. Insbesondere liegen dem Andrückelement 4 zugewandte Kontaktflächen 16 der Verbindungselemente 5 in einer Ebene.
Wie in 1 gezeigt, weist eine jeweilige Verbindungseinrichtung 5 ein Basiselement 6, ein Verbindungselement 7 und ein elastisches Element 8 auf. Das Verbindungselement 7 und das Basiselement 6 sind mit Hilfe des elastischen Elements 8 mechanisch miteinander gekoppelt. Das elastische Element 8 ist in dieser Ausführungsform ein Federelement.
Insbesondere sind das Verbindungselement 7 und das Basiselement 6 einer jeweiligen Verbindungseinrichtung 5 mit Hilfe des Federelements 8 mechanisch derart miteinander gekoppelt, dass das Verbindungselement 7 und das Basiselement 6 von einer Ausgangsposition, in der das Verbindungselement 7 und das Basiselement 6 elektrisch voneinander isoliert sind, in einer Andrückrichtung A mit Hilfe des Andrückelements 4 entgegen einer Rückstellkraft des Federelements 8 elektrisch miteinander koppelbar sind.
Durch Drücken des an dem Fahrzeug montierten Andrückelements 4 gegen eines der mehreren an einer Wand oder einem Boden befestigten Verbindungselemente 5 kann das Andrückelement 4 über das Verbindungselement 7 mit dem Basiselement 6 elektrisch gekoppelt werden.
Insbesondere drückt bei einem Ladevorgang das an einem Fahrzeug montierte Andrückelement 4 mit einer bestimmten Andrückkraft gegen das Verbindungselement 7. Die Andrückkraft ist insbesondere groß genug, um die Rückstellkraft des Federelements 8 zu überwinden. Durch Drücken des Andrückelements 4 gegen das Verbindungselement 7 wird das Verbindungselement 7 entgegen der Rückstellkraft des Federelements 8 in der Andrückrichtung A bewegt und mit dem Basiselement 6 in elektrischen Kontakt gebracht.
2 zeigt eine Explosionsansicht mehrerer verbundener Basiselemente 6 und mehrerer Verbindungselemente 7 der Verbindungsvorrichtung 1. Wie in 2 zu sehen, sind die mehreren Basiselemente 6 der mehreren Verbindungseinrichtungen 5 elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere bilden die mehreren Basiselemente 6 der mehreren Verbindungseinrichtungen 5 ein einteiliges Basiselement 6. Dadurch kann durch Drücken des Andrückelements 4 gegen ein jedes der Verbindungselemente 7 dasselbe Basiselement 6 kontaktiert werden. Somit kann zur elektrischen Kopplung des Andrückelements 4 mit dem Basiselement 6 das Andrückelement 4 flexibel relativ zu den mehreren Verbindungselementen 7 positioniert werden.
Jedes der Verbindungselemente 7 (beispielhaft sind in 2 lediglich drei der Verbindungselemente 7 mit Bezugszeichen versehen) weist eine Isoliereinrichtung 9 auf. Die Isoliereinrichtung 9 ist eine isolierende seitliche Einfassung des jeweiligen Verbindungselements 7. Durch die Isoliereinrichtung 9 sind die Verbindungselemente 7 voneinander elektrisch isoliert. Dadurch kann ein bestimmtes der Verbindungselemente 7 im elektrisch gekoppelten Zustand mit dem Basiselement 6 sein, so dass es spannungsführend ist, während die restlichen Verbindungselemente 7 spannungsfrei bleiben.
In 2 bezeichnet L1 eine größte Ausdehnung der dem Andrückelement 4 gegenüberliegenden Seite 15 des Verbindungselements 7 und bezeichnet L2 eine kleinste Ausdehnung der dem Andrückelement 4 gegenüberliegenden Seite 15 des Verbindungselements 7. In dem Beispiel von 2 hat die Seite 15 die Form eines Quadrats und L1 ist die Diagonale des Quadrats und L2 ist die Seitenfläche des Quadrats.
Das Basiselement 6 weist eine Aufnahme 10 auf. Die Aufnahme 10 ist eine Ausnehmung an einer dem Verbindungselement 7 zugewandten Seite des Basiselements 6. Die Ausnehmung 10 weist an einer Innenseite eine zweite Isoliereinrichtung 11 auf. Die Ausnehmung 10 und die zweite Isoliereinrichtung 11 sind z. B. in der 4 im Querschnitt gezeigt.
3 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindungseinrichtung 5 der Verbindungsvorrichtung 1 in einer Ausgangsposition.
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Basiselements 6 der Verbindungseinrichtung 5 aus 3.
In der in 3 gezeigten Ausgangsposition sind das Basiselement 6 und das Verbindungselement 7 voneinander beabstandet und elektrisch voneinander isoliert. Das Federelement 8 ist in der Ausnehmung 10 des Basiselements 6 befestigt und in der Ausgangsposition teilweise in der Ausnehmung 10 aufgenommen.
Durch die zweite Isoliereinrichtung 11 der Ausnehmung 10 ist das Federelement 8 von dem Basiselement 6 elektrisch isoliert. Die zweite Isoliereinrichtung 11 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in 4 gezeigt.
Das Basiselement 6 weist insbesondere eine Kontaktfläche 12 auf, welche mit dem Verbindungselement 7 elektrisch koppelbar ist. Das Basiselement 6 weist eine weitere Kontaktfläche 13, beispielsweise einen Kontaktpunkt bzw. elektrischen Anschluss, auf, welcher zur elektrischen Kopplung mit der Ladestation 3, insbesondere einer Stromversorgungseinheit der Ladestation 3, dient.
Das Verbindungselement 7 weist eine dem Basiselement 6 zugewandte Kontaktfläche 14 auf, welche mit der Kontaktfläche 12 des Basiselements 6 elektrisch koppelbar ist. Das Verbindungselement 7 weist die dem Andrückelement 4 zugewandte Seite 15 auf. Die dem Andrückelement 4 zugewandte Seite 15 weist die weitere Kontaktfläche 16 auf zur elektrischen Kopplung mit dem Andrückelement 4.
Mit Hilfe des Andrückelements 4 kann die Verbindungseinrichtung 5 von der Ausgangsposition, die in 3 gezeigt ist, in den elektrisch gekoppelten Zustand geschaltet werden.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindungseinrichtung 5 im elektrisch gekoppelten Zustand. Im elektrisch gekoppelten Zustand sind die Kontaktfläche 12 des Basiselements 6 und die Kontaktfläche 14 des Verbindungselements 7 miteinander im mechanischen und elektrischen Kontakt. Dazu ist das Federelement 8 in der Ausnehmung 10 aufgenommen, so dass die Kontaktfläche 12 des Basiselements 6 und die Kontaktfläche 14 des Verbindungselements 7 in direkten Kontakt gebracht werden können.
Die Verbindungseinrichtung 5 weist eine Detektionseinrichtung 17 auf zum Erfassen einer Bewegung des Verbindungselements 7. Die Detektionseinrichtung 17 ist in diesem Beispiel ein Bewegungssensor, welcher in der Ausnehmung 10 angebracht ist. Mit Hilfe der Detektionseinrichtung 17 kann die Position des Verbindungselements 7 erfasst werden. Insbesondere kann dadurch erfasst werden, welches der mehreren Verbindungselements 7 von dem Andrückelement 4 gedrückt wurde und somit zur elektrischen Kopplung ausgewählt wurde.
6 zeigt eine Detailansicht des Andrückelements 4 der Verbindungsvorrichtung 1 aus 1.
Das Andrückelement 4 weist ein Kontaktelement 18 mit einer dem Verbindungselement 7 zugewandten Kontaktfläche 19 zur elektrischen Kopplung mit dem Verbindungselement 7 auf. Das Kontaktelement 18 weist eine weitere Kontaktfläche 20, beispielsweise einen Kontaktpunkt bzw. elektrischen Anschluss, auf zur elektrischen Verbindung mit einer Batterie eines Elektrofahrzeuges.
Das Andrückelement 4 weist ein Isolatorelement 21 auf, welches das Kontaktelement 18 seitlich teilweise umgibt. Das Isolatorelement 21 umgibt das Kontaktelement 18 derart, dass die Kontaktfläche 19 und die weitere Kontaktfläche 20 des Kontaktelements 18 freiliegen. Das Isolatorelement 21 ist so bemessen, dass eine seitliche Ausdehnung L3 des Isolatorelements 21 senkrecht zur Andrückrichtung A mindestens so groß ist wie eine größte Ausdehnung L1 der dem Andrückelement 4 gegenüberliegenden Seite 15 des Verbindungselements 7. Dadurch kann das Isolatorelement 21, wie in 1 gezeigt, im elektrisch gekoppelten Zustand des Basiselements 6 und des Verbindungselements 7 das elektrisch gekoppelte und somit spannungsführende Verbindungselement 7 abdecken. Des Weiteren kann es einen Übergangsbereich zwischen dem spannungsführenden Verbindungselement 7 und benachbarten Verbindungselementen 7 abdecken.
Des Weiteren ist das Isolatorelement 21 so bemessen, dass sich die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements 21 entlang dem Kontaktelement 18 in Richtung von der Kontaktfläche 19 des Kontaktelements 18 weg vergrößert. Insbesondere vergrößert sich die seitliche Ausdehnung des Isolatorelements 21 von einer seitlichen Ausdehnung L4 benachbart zu der Kontaktfläche 19 des Kontaktelements 18 hin zu einer seitlichen Ausdehnung L3 an einer der Kontaktfläche 19 des Kontaktelements 18 gegenüberliegenden Seite des Isolatorelements 21. Das Isolatorelement 21 kann sich bezüglich seiner seitlichen Ausdehnung, wie in 1 und 6 gezeigt, derart vergrößern, dass es eine Stufe 22 aufweist. Das Isolatorelement 21` kann sich auch, wie in 7 gezeigt, kontinuierlich ohne Stufe vergrößern.
Die seitliche Ausdehnung L4 des Isolatorelements 21 benachbart zu der Kontaktfläche 19 des Kontaktelements 18 ist kleiner als die größte Ausdehnung L1 der dem Andrückelement 4 gegenüberliegenden Seite 15 des Verbindungselements 7 und ist insbesondere kleiner als eine kleinste Ausdehnung L2 der dem Andrückelement gegenüberliegenden Seite 15 des Verbindungselements.
Durch die beschriebenen Abmessungen des Isolatorelements 21, 21` des Andrückelements 4, kann das Andrückelement 4 derart gegen eines der Verbindungselemente 5 drücken, dass nur dieses eine Verbindungselemente 5 von der Ausgangsposition in den elektrisch gekoppelten Zustand mit dem Basiselement bewegt wird, die restlichen Verbindungselemente 5 jedoch in der jeweiligen Ausgangsposition bleiben.
Folglich können durch das Isolatorelement 21, 21` freiliegende Flächen der Verbindungsvorrichtung 1 auch im Ladezustand spannungsfrei gestaltet werden.
Die 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Verbindungseinrichtung 22 in einer Ausgangsposition und im elektrisch gekoppelten Zustand.
Die Verbindungseinrichtung 22 ist ähnlich der Verbindungseinrichtung 1 der ersten Ausführungsform aus 1. Im Folgenden werden nur abweichende Merkmale beschrieben. Auf die Beschreibung gleicher Merkmale wird verzichtet.
Die Verbindungseinrichtung 22 weist ein Basiselement 23, ein Verbindungselement 24 und ein Federelement 25 auf. Das Basiselement 23 weist eine Kontaktfläche 26 auf, welche mit dem Verbindungselement 24 elektrisch koppelbar ist. Das Verbindungselement 24 weist eine dem Basiselement 23 zugewandte Kontaktfläche 27 auf, welche mit der Kontaktfläche 26 des Basiselements 23 elektrisch koppelbar ist.
Das Basiselement 23 weist eine Aufnahme 28 für das Federelement 25 auf. Die Aufnahme 28 ist eine zweistufige Durchgangsöffnung mit einem ersten Abschnitt 29, welcher eine erste Weite W1 hat, zur Aufnahme des Federelements 25 und einem zweiten Abschnitt 30, welcher eine zweite Weite W2 hat, zur Aufnahme und Führung eines Führungselements 31 des Verbindungselements 24. Das Verbindungselement 24 wird mit Hilfe des Führungselements 31 bei der Bewegung von der in 8 gezeigten Ausgangsposition zu dem in 9 gezeigten elektrisch gekoppelten Zustand von der Durchgangsöffnung 28, insbesondere dem zweiten Abschnitt 30, geführt.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung 35 mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Verbindungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist zwei Andrückelemente 4 auf und mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen 5'. Die zwei Andrückelemente 4 sind an einem Fahrzeug 36 montiert. Die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen 5` sind in der Art einer Matrix 31 angeordnet und an einer Wand 32 befestigt. In 10 ist beispielhaft lediglich eine der in der Art einer Matrix 31 angeordneten Verbindungseinrichtungen 5` mit einem Bezugszeichen versehen. Die Anordnung in der Art einer Matrix 31 bedeutet eine zweidimensionale Anordnung der Verbindungseinrichtungen 5` derart, dass die Verbindungseinrichtungen 5' aneinander angrenzend in Reihen und Spalten angeordnet sind.
Die in 10 gezeigte Matrixanordnung 31 der Verbindungseinrichtungen 5` kann beispielsweise durch eine Mehrzahl der in 1 gezeigten Anordnung von Verbindungseinrichtungen 5 gebildet werden. Die Verbindungseinrichtungen 5 in 1 sind aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet. In 1 ist als Beispiel eine Reihe von elf Verbindungseinrichtungen 5 gezeigt. Jede der in 1 gezeigten Reihen bildet eine der Spalten 32 der Matrixanordnung 31 in 10. In 10 ist beispielhaft lediglich eine der Spalten 32 mit einem Bezugszeichen versehen. In 10 sind als Beispiel acht Spalten 32 mit jeweils elf Verbindungseinrichtungen 5` gezeigt.
Jede der Verbindungseinrichtungen 5` der Ladeeinrichtung 35 weist die Merkmale der mit Bezug zu den 1 bis 5 beschriebenen Verbindungseinrichtungen 5 auf. Insbesondere weist jede der Verbindungseinrichtungen 5` der Ladeeinrichtung 35 ein Basiselement 6, ein Verbindungselement 7 mit einer den Andrückelementen 4 zugewandten Seite 15 und ein Federelement 8 auf.
Jedes der zwei an dem Fahrzeug 36 montierten Andrückelemente 4 weist die Merkmale der mit Bezug zu den 1 und 6 beschriebenen Andrückelemente 4 auf. Insbesondere weist jedes der Andrückelemente 4 der Ladeeinrichtung 35 ein Kontaktelement 18 und ein Isolatorelement 21 auf. Das jeweilige Kontaktelement 18 jeder der beiden Andrückelemente 4 ist mit einer Batterie 37 des Elektrofahrzeugs 36 elektrisch verbunden.
Die den Andrückelementen 4 zugewandten Seiten 15 der Verbindungselemente 5` bilden eine durchgehende, insbesondere (nahezu) lückenlose, Fläche.
Die Ladeeinrichtung 35 weist eine Ladestation 38 auf. Die Ladestation 38 weist eine Steuervorrichtung 33 und eine Schaltvorrichtung 34 auf. In dem Beispiel von 10 kann die Ladestation 38 eine Steckerverbindungseinheit 39 aufweisen, welche mit einer korrespondierenden Steckerverbindungseinheit 40 der Matrixanordnung 31 der Verbindungseinrichtungen 5` elektrisch verbunden werden kann.
Die Basiselemente 6 der Verbindungselemente 5` einer jeweiligen Spalte 32 der Matrix 31 sind ähnlich der in 2 gezeigten Verbindungseinrichtungen 5 elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise sind die Basiselemente 6 der Verbindungselemente 5` einer Spalte 32 einteilig ausgebildet, wie in 2 gezeigt. Dadurch kann mit Hilfe der Steuervorrichtung 33 über die Schaltvorrichtung 34 an das einteilige Basiselement 6 ein bestimmtes Stromsignal geschaltet werden. Dadurch kann durch Drücken eines der Andrückelemente 4 gegen ein beliebiges der Verbindungselemente 5` einer bestimmten Spalte 32 ein und dasselbe Basiselement 6 kontaktiert werden.
In dem Beispiel von 10 ist die Steuervorrichtung 33 eingerichtet, um an die Basiselemente 6 der mehreren Spalten 32 jeweils entweder ein DC+-Signal oder ein DC--Signal zu schalten. Auf das DC+-Signal und/oder das DC--Signal ist ein PWM-Signal aufmoduliert. Der Ladevorgang erfolgt gemäß dem Standard IEC 61851 oder ISO 15118.
Zum Aufladen der Batterie 37 des Elektrofahrzeugs 36 fährt das Elektrofahrzeugs 36 auf die als Matrix 31 angeordneten Verbindungseinrichtungen 5` der Ladeeinrichtung 35 zu. Insbesondere sind dabei die Andrückelemente 4 des Elektrofahrzeugs 36 auf die Matrix 31 der Verbindungseinrichtungen 5` zu gerichtet. Das Elektrofahrzeug 36 drückt die Andrückelemente 4 gegen die mehreren Verbindungseinrichtungen 5'. Insbesondere drückt das Elektrofahrzeug 36 eines seiner Andrückelemente 4 gegen eine der Verbindungseinrichtungen 5' einer der Spalten 32 und drückt das andere seiner Andrückelemente 4 gegen eine andere der Verbindungseinrichtungen 5' einer anderen der Spalten 32. Dadurch wird eine elektrische Kopplung zwischen dem einen Andrückelement 4 und dem Basiselement 6 einer der Spalten 32 erzeugt und wird eine elektrische Kopplung zwischen dem anderen Andrückelement 4 und dem Basiselement 6 einer anderen der Spalten 32 erzeugt. Dadurch wird das eine Andrückelement 4 mit einem DC+-Signal versorgt und wird das andere Andrückelement 4 mit einem DC--Signal versorgt und die Batterie 37 aufgeladen.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung 41 mit Bezug zu den 11 bis 13 beschrieben.
11 zeigt eine Querschnittsansicht der Verbindungsvorrichtung 41 gemäß der dritten Ausführungsform. 12 zeigt ein Elektrofahrzeug 42 in einer Frontal- oder Heckansicht mit der Verbindungsvorrichtung 41 und 13 zeigt das Elektrofahrzeug 42 in einer Seitenansicht.
Die Verbindungsvorrichtung 41 weist drei an dem Elektrofahrzeug 42 montierte Andrückelemente 43 auf. Die Verbindungsvorrichtung 41 weist des Weiteren mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen 44 auf, welche an einem Boden 49 befestigt sind. Jede der Verbindungseinrichtungen 44 ist ähnlich der Verbindungseinrichtung 5, 5'. Insbesondere weist jede der Verbindungseinrichtungen 44 ein Basiselement 45 ähnlich dem Basiselement 6, ein Verbindungselement 46 ähnlich dem Basiselement 7 und ein Federelement 47 ähnlich dem Federelement 8 auf.
Die mehreren nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen 44 sind derart angeordnet, dass die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen 44 drei jeweils schienenartig angeordnete Gruppen bilden. Insbesondere sind die mehreren Verbindungseinrichtungen 44 einer jeweiligen Gruppe bzw. Schiene aneinander angrenzend angeordnet, so dass sie jeweils eine Schiene bilden. Dabei sind die drei Schienen jeweils zueinander beabstandet. Eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) ähnlich der Steuervorrichtung 33 ist dazu eingerichtet, über eine Schaltvorrichtung (nicht gezeigt) ähnlich der Schaltvorrichtung 34 ein DC+-Signal an das Basiselement 45 einer der drei Schienen, ein DC--Signal an das Basiselement 45 einer zweiten der der drei Schienen und ein Kommunikationssignal an das Basiselement 45 einer dritten der drei Schienen zu schalten.
Die drei an dem Elektrofahrzeug 42 montierten Andrückelemente 43 sind jeweils als ein Kontaktrad mit einer elektrisch leitenden umfangseitigen Kontaktfläche 48 ausgebildet. Die elektrisch leitende umfangseitige Kontaktfläche 48 ist in dem Beispiel von 11 bis 13 um das Kontaktrad 43 umlaufend ausgebildet.
Das Elektrofahrzeug 42 mit seinen drei Kontakträdern 43 fährt über die in drei Schienen angeordneten Verbindungseinrichtungen 44 und wird während des Fahrens aufgeladen. Insbesondere wird dabei, wie in 11 und 12 gezeigt, eine elektrische Kopplung zwischen je einem Andrückelement 43 und dem Basiselement 45 je einer Schiene erzeugt. Jedes der drei als Kontaktrad 43 ausgebildeten Andrückelemente rollt über eine der Schienen ab. Dadurch kann der Ladevorgang im bewegten Zustand des Elektrofahrzeugs 42 durchgeführt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016212584 A1 [0003]

Claims

Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) zur elektrischen Kopplung eines Elektrofahrzeugs (36, 42) und einer Ladestation (38), wobei die Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) ein Andrückelement (4, 4', 43) und mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungseinrichtungen (5, 5', 44) umfasst, wobei eine jeweilige Verbindungseinrichtung (5, 5', 44) aufweist: ein Basiselement (6, 23, 45), ein Verbindungselement (7, 24, 46) und ein elastisches Element (8, 25, 47), wobei das Verbindungselement (7, 24, 46) und das Basiselement (6, 23, 45) derart mit Hilfe des elastischen Elements (8, 25, 47) mechanisch miteinander gekoppelt sind, dass das Verbindungselement (7, 24, 46) und das Basiselement (6, 23, 45) von einer Ausgangsposition, in der das Verbindungselement (7, 24, 46) und das Basiselement (6, 23, 45) elektrisch voneinander isoliert sind, in einer Andrückrichtung (A) mit Hilfe des Andrückelements (4, 4', 43) entgegen einer Rückstellkraft des elastischen Elements (8, 25, 47) elektrisch miteinander koppelbar sind, und wobei das Andrückelement (4, 4', 43) über das Verbindungselement (7, 24, 46) mit dem Basiselement (6, 23, 45) im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements (7, 24, 46) und des Basiselements (6, 23, 45) elektrisch gekoppelt ist.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Basiselemente (6, 23, 45) der mehreren Verbindungseinrichtungen (5, 5', 44) elektrisch miteinander verbunden sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (7, 24, 46) verschiedener Verbindungseinrichtungen (5, 5', 44) voneinander elektrisch isoliert sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (4, 4', 43) an dem Elektrofahrzeug (36, 42) montiert ist und das Basiselement (6, 23, 45) ortsfest, insbesondere an einer Wand (32) oder einem Boden (49), befestigt ist.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (6, 23, 45) und/oder das Verbindungselement (7, 24, 46) eine Aufnahme (28) für das elastische Element (8, 25, 47) derart aufweist, dass das elastische Element (8, 25, 47) im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements (7, 24, 46) und des Basiselements (6, 23, 45) in der Aufnahme (28) aufgenommen ist und eine Kontaktfläche (14) des Verbindungselements (7, 24, 46) und eine gegenüberliegende Kontaktfläche (12) des Basiselements (6, 23, 45) miteinander in Kontakt sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (7, 24, 46), insbesondere direkt zueinander benachbart, derart angeordnet sind, dass die dem Andrückelement (4, 4', 43) zugewandten Seiten (15) der Verbindungselemente (7, 24, 46) in einer Ebene liegen.
Verbindungsvorrichtung (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (4, 4') aufweist: ein Kontaktelement (18) mit einer dem Verbindungselement (7, 24) zugewandten Kontaktfläche (19) zur elektrischen Kopplung mit dem Verbindungselement (7, 24) und ein Isolatorelement (21), welches das Kontaktelement (18) seitlich zumindest teilweise umgibt, wobei die Kontaktfläche (19) des Kontaktelements (18) freiliegt und eine seitliche Ausdehnung (L3) des Isolatorelements (21) mindestens so groß ist wie eine größte Ausdehnung (L1) der dem Andrückelement (4, 4') gegenüberliegenden Seite (15) des Verbindungselements (7, 24).
Verbindungsvorrichtung (1, 22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine seitliche Ausdehnung (L3, L4) des Isolatorelements (21, 21`) entlang dem Kontaktelement (18) in Richtung von der Kontaktfläche (19) des Kontaktelements (18) weg vergrößert.
Verbindungsvorrichtung (41) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (43) ein Rad mit einer elektrisch leitenden umfangseitigen Kontaktfläche (48) aufweist, wobei das Rad (43) insbesondere derart ausgeführt ist, dass im elektrisch miteinander gekoppelten Zustand des Verbindungselements (46) und des Basiselements (45) die Verbindungselemente (46) von benachbarten Verbindungseinrichtungen (44) in einem elektrisch voneinander isolierten Zustand sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 -9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren nebeneinander angeordneten Verbindungseinrichtungen (5, 5') in der Art einer Matrix (31) angeordnet sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (34) zum Verbinden der Basiselemente (6, 23, 45) mit Strom- und/oder Steuersignalen und eine Steuervorrichtung (33), welche eingerichtet ist mit Hilfe der Schalteinrichtung (34): ein DC+-Signal an ein erstes Basiselement (6, 23, 45) und ein DC--Signal an ein zweites Basiselement (6, 23, 45) zu schalten, ein pulsweitenmoduliertes Signal an das erste Basiselement (6, 23, 45) und/oder das zweite Basiselement (6, 23, 45) und/oder ein drittes Basiselement (6, 23, 45) zu schalten und/oder ein Power-Line-Communication-Signal an das erste Basiselement (6, 23, 45) und/oder das zweite Basiselement (6, 23, 45) und/oder ein drittes Basiselement (6, 23, 45) zu schalten, wobei die Steuervorrichtung (33) eingerichtet ist, das jeweilige Strom- und/oder Steuersignal derart an das jeweilige Basiselement (6, 23, 45) zu schalten, dass nur ein Basiselement (6, 23, 45) mit einem vorbestimmten Stromsignal und/oder vorbestimmten Steuersignal beaufschlagt ist und/oder dass mehrere Basiselemente (6, 23, 45) mit dem vorbestimmten Stromsignal und/oder vorbestimmten Steuersignal beaufschlagt sind.
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet, durch mindestens eine Detektionseinrichtung (17) zum Erfassen einer mechanischen Verformung des elastischen Elements (8, 25, 47), einer Bewegung des Verbindungselements (7, 24, 46) und/oder einer mit Hilfe des Andrückelements (4, 4', 43) auf das Verbindungselement (7, 24, 46) einwirkenden Kraft zum Identifizieren einer zur elektrischen Kopplung ausgewählten Verbindungseinrichtung (5, 5', 44).
Verbindungsvorrichtung (1, 22, 41) nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7, 24, 46) zumindest teilweise innerhalb des Basiselements (6, 23, 45) in Richtung der Andrückrichtung (A) geführt ist.
Ladeeinrichtung (35) für ein Elektrofahrzeug (36) mit einer Verbindungsvorrichtung (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 -13, und einer Ladestation (38), wobei die Verbindungsvorrichtung (1, 22) mehrere an einer vertikalen Wand (32) angeordnete Verbindungselemente (7, 24) umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Ladeeinrichtung (35) nach Anspruch 14 mit einer Verbindungsvorrichtung (1, 22) nach einem der Ansprüche 11-13, wobei nach Ankoppeln eines Elektrofahrzeugs (36) ein Ladevorgang zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie (37) durchgeführt wird.