DE102018220322A1

DE102018220322A1 - Elektrische Ladekontaktvorrichtung, Ladestation und autonomes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018220322A1
Application number: DE102018220322.9A
Authority: DE
Inventors: Adil Akbas; Erich Block; Pascal Caprano
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28
Also published as: TW202027366A; WO2020108927A1; TWI731486B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Ladekontaktvorrichtung (1) für das elektrische Laden eines elektrischen Energiespeichers (10) eines autonomen Fahrzeugs (4), aufweisend einen Grundhalter (7), einen Kontaktträger (6) mit elektrischen Kontakten (8), die ausgebildet sind zum Kontaktieren an elektrischen Gegenkontakten (9), sowie eine Lagereinrichtung (16), die ausgebildet ist, den Kontaktträger (5) relativ zum Grundhalter (7) zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens verstellbar zu lagern. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Ladestation (2) und ein zugehöriges autonomes Fahrzeug (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Ladekontaktvorrichtung für das elektrische Laden eines elektrischen Energiespeichers eines autonomen Fahrzeugs, aufweisend einen Grundhalter, einen Kontaktträger mit elektrischen Kontakten, die ausgebildet sind zum Kontaktieren an elektrischen Gegenkontakten. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Ladestation und ein zugehöriges autonomes Fahrzeug.
Die WO 2017/008895 A1 offenbart ein autonomes Fahrzeug.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Ladekontaktvorrichtung, eine Ladestation mit einer solchen elektrischen Ladekontaktvorrichtung und/oder ein autonomes Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Ladekontaktvorrichtung zu schaffen, derart, dass ein autonomes Fahrzeug auf einfache Weise und mit geringem Zeitaufwand an eine Ladestation elektrisch angekoppelt werden kann, so dass ein elektrischer Energiespeicher des autonomen Fahrzeugs an der Ladestation aufgeladen werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Ladekontaktvorrichtung für das elektrische Laden eines elektrischen Energiespeichers eines insbesondere autonomen Fahrzeugs, aufweisend einen Grundhalter, einen Kontaktträger mit elektrischen Kontakten, die ausgebildet sind zum Kontaktieren an elektrischen Gegenkontakten, sowie eine Lagereinrichtung, die ausgebildet ist, den Kontaktträger relativ zum Grundhalter zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens verstellbar zu lagern.
Ein autonomes Fahrzeug weist im Allgemeinen ein Fahrwerk und an dem Fahrwerk um ihre Raddrehachsen drehbar gelagerte Räder auf, von denen wenigstens ein Rad angetrieben ist. Ein oder mehrere der Räder können gelenkte Räder sein. Ein oder mehrere der Räder können Omnidirektionalräder, wie beispielsweise Mecanumräder sein. Ein solches autonomes Fahrzeug weist im Allgemeinen auch eine Steuerungsvorrichtung auf, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Räder automatisch anzutreiben und/oder automatisch zu lenken, um das autonome Fahrzeug auf einem Boden mittels der Räder fahrend fortzubewegen und/oder zu navigieren. Autonome Fahrzeuge zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie keinen Fahrer aufweisen. Oft weisen autonome Fahrzeuge keinerlei Sitzplätze auf. Da derartige autonome Fahrzeuge meist autark, d.h. selbstversorgt betrieben werden, weisen diese autonomen Fahrzeuge wenigstens einen elektrischen Energiespeicher auf, der in gewissen Zeitabständen aufgeladen werden muss. Aber auch Fahrzeuge, die keine autonomen Fahrzeuge sind, sondern durch einen Fahrer angesteuert, gefahren und/oder navigiert werden, können einen elektrischen Energiespeicher aufweisen, der ebenso in gewissen Zeitabständen aufgeladen werden muss.
Der elektrische Energiespeicher ist dabei ein elektrisch wiederaufladbarer Energiespeicher und kann demgemäß beispielsweise galvanische Sekundärzellen umfassen und somit insbesondere ein Akkumulator sein. Gegebenenfalls kann es sich aber beispielsweise auch um einen Kondensator oder allgemein um einen Wandler handeln, welchem Energie in Form von elektrischer Energie zuführbar ist, zum Speichern für eine Zeitdauert ggf. in eine andere Energieform umgewandelt wird und zu einem späteren Zeitpunkt in elektrische Energie zurückgewandelt wird, um diese dann zu entnehmen.
Da die im elektrischen Energiespeicher vorhandene Energie somit verbraucht wird, muss das Fahrzeug in gewissen Zeitabständen an eine Ladestation gefahren werden, an welcher Ladestation der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs, insbesondere des autonomen Fahrzeugs wieder aufgeladen werden kann.
Eine solche Ladestation ist im Allgemeinen ortsfest eingerichtet und an ein elektrisches Netz angeschlossen bzw. anschließbar, welches elektrische Energie bereitstellt.
Die erfindungsgemäße elektrische Ladekontaktvorrichtung ist dabei ausgebildet die Ladestation mit dem Fahrzeug elektrisch vorübergehend derart zu verbinden, so dass der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs aus dem Netz elektrisch aufgeladen werden kann. Nach einem Ladevorgang wird die elektrische Verbindung zwischen Ladestation und Fahrzeug wieder gelöst, so dass das Fahrzeug sich wieder autark fortbewegen kann.
Nachteilig war es bisher jedoch, dass das Fahrzeug sehr positionsgenau an die Ladestation herangefahren werden musste, um die Kontakte der Ladekontaktvorrichtung mit den Gegenkontakten zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers in Übereinstimmung zu bringen. Dabei waren bisher oft steuerungstechnisch aufwändige und Zeit verschwendende Rangierbewegungen des Fahrzeugs notwendig gewesen.
Zum elektrischen Ankoppeln des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs an die mit dem Netz verbundene Ladestation weist die Ladekontaktvorrichtung elektrische Kontakte auf, die mit korrespondierenden elektrischen Gegenkontakten während des Ladevorgangs zusammenwirken. Wahlweise kann die Ladekontaktvorrichtung an der Ladestation vorgesehen sein, wobei die elektrischen Gegenkontakte dann an dem Fahrzeug vorgesehen sind. In diesem Fall sind die elektrischen Gegenkontakte des Fahrzeugs an den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs angeschlossen. Alternativ, d.h. in einer umgekehrten Anordnung, kann die Ladekontaktvorrichtung an dem Fahrzeug vorgesehen sein, wobei die elektrischen Gegenkontakte dann an der Ladestation vorgesehen sind. In diesem Fall sind die elektrischen Kontakte der Ladekontaktvorrichtung des Fahrzeugs an den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs angeschlossen.
In beiden alternativen Ausführungen weist die Ladekontaktvorrichtung einen Grundhalter auf. Im Falle, dass die Ladekontaktvorrichtung an der Ladestation vorgesehen ist, weist der Grundhalter Verbindungsmittel auf, die zum ortsfesten Befestigen der Ladekontaktvorrichtung an einem Boden, beispielsweise dem Fahrboden des Fahrzeugs ausgebildet sind. In diesem Fall kann das Verbindungsmittel in einer einfachen Ausführung schon durch Löcher oder Bohrungen in dem Grundhalter gebildet werden, über welche die Ladekontaktvorrichtung beispielsweise mittels Bodenankerschrauben an dem Boden festgeschraubt werden kann. Im anderen Fall, bei dem die Ladekontaktvorrichtung an dem Fahrzeug vorgesehen ist, weist der Grundhalter Verbindungsmittel auf, die zum Befestigen der Ladekontaktvorrichtung beispielsweise an einem Unterboden des Fahrzeugs ausgebildet sind. Auch in diesem Fall kann das Verbindungsmittel in einer einfachen Ausführung schon durch Löcher oder Bohrungen in dem Grundhalter gebildet werden, über welche die Ladekontaktvorrichtung beispielsweise mittels Schrauben an dem Unterboden des Fahrzeugs festgeschraubt werden kann.
Der Kontaktträger weist die elektrischen Kontakte auf. Die elektrischen Kontakte können wenigstens zwei Lastkontakte umfassen, welche zur Übertragung der elektrischen Lastenergie aus dem Netz in den elektrischen Energiespeicher ausgebildet sind. Diese Lastkontakte sind insoweit mit dem Netz verbunden. Die elektrischen Kontakte können außerdem wenigstens zwei Steuerkontakte umfassen, welche ausgebildet bzw. eingerichtet sind, ein bestimmungsgemäß richtiges Ankoppeln des Fahrzeugs an die Ladestation zu detektieren. Die Steuerkontakte können auch ausgebildet bzw. eingerichtet sein, elektrische Steuerbefehle zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation unidirektional oder bidirektional zu übertragen, um beispielsweise einen Ladezyklus des elektrischen Energiespeichers steuern oder regeln zu können. Der Kontaktträger ist bezüglich des Grundhalters verstellbar gelagert.
Die Lagereinrichtung ist demgemäß ausgebildet, den Kontaktträger bezüglich des Grundhalters verstellbar zu lagern.
Die Lagereinrichtung ist erfindungsgemäß ausgebildet, den Kontaktträger zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens zu verstellen. Der Boden definiert sich dabei einerseits durch denjenigen Boden, auf welchem die Ladekontaktvorrichtung in ihrer ortsfesten Anordnung an der Ladestation befestigt ist und/oder andererseits durch die Fahrbahn bzw. den Fahrboden auf dem das Fahrzeug sich bewegt. Dies gilt insbesondere in der Ausführung, in welcher die Ladekontaktvorrichtung an dem Fahrzeug angeordnet ist. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass eine zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens erfolgende Verstellbarkeit des Kontaktträgers mit anderen Worten heißt, dass der Kontaktträger bezüglich des Grundhalters zumindest im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene verstellbar ist.
Die Lagereinrichtung kann den Kontaktträger mittels wenigstens eines Drehlagers und/oder mittels wenigstens eines Schiebelagers relativ zum Grundhalter verstellbar lagern.
In einer speziellen Ausführungsform kann der Kontaktträger eine Tragplatte aufweisen, die sich in Ladeanfahrrichtung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs längserstreckt, wobei die Lagereinrichtung ausgebildet ist, die Tragplatte quer zu ihrer Längserstreckung relativ zum Grundhalter verstellbar zu lagern.
In der Tragplatte sind die elektrischen Kontakte gegeneinander elektrisch isoliert gelagert bzw. fest oder beweglich angeordnet, insbesondere befestigt. Die Tragplatte kann insoweit ausgebildet sein, die elektrischen Kontakte in definierten Positionen und Abständen zueinander zu halten. Die Anordnung und die Abstände der elektrischen Kontakte zueinander korreliert insoweit mit der Anordnung und den Abständen der elektrischen Gegenkontakte.
Die Ladeanfahrrichtung definiert sich durch die momentane wesentliche Fahrtrichtung des Fahrzeugs unmittelbar vor einem Ankoppeln des Fahrzeugs an die Ladestation.
Die Längserstreckung der Tragplatte definiert sich insoweit auch als ihre Erstreckung in Richtung der Ladeanfahrrichtung, also der momentanen wesentlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs unmittelbar vor einem Ankoppeln des Fahrzeugs an die Ladestation.
Indem in der speziellen Ausführungsform die Lagereinrichtung ausgebildet ist, die Tragplatte quer zu ihrer Längserstreckung relativ zum Grundhalter verstellbar zu lagern, bedeutet dies also, dass die Tragplatte im Wesentlichen senkrecht zur Ladeanfahrrichtung, also der momentanen wesentlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs unmittelbar vor einem Ankoppeln des Fahrzeugs an die Ladestation verstellbar ist und zwar insoweit auch in der horizontalen Ebene.
Die Lagereinrichtung kann wenigstens eine Linearführung aufweisen, entlang welcher der Kontaktträger relativ zum Grundhalter auf einer geraden Bahn verstellbar gelagert ist.
Die Linearführung kann zwei in einem Abstand voneinander angeordnete, sich parallel zueinander erstreckende Führungsbahnen oder Führungsleisten aufweisen, die an dem Grundhalter befestigt sind, wobei jede Führungsbahn oder Führungsleiste wenigstens eine auf der jeweiligen Führungsbahn oder Führungsleiste laufende Führungsrolle oder Führungsbuchse aufweist, an welchen Führungsrollen oder Führungsbuchsen der Kontaktträger gelagert oder befestigt ist.
Die Lagereinrichtung kann insbesondere ausgebildet sein, den Kontaktträger zwischen einer ersten Anschlagstellung und einer zweiten Anschlagstellung verstellbar zu lagern, wobei die Lagereinrichtung eine Federeinrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, den Kontaktträger in einer zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung liegenden Mittenstellung federelastisch vorzupositionieren.
Die Federeinrichtung kann wenigstens ein erstes Federelement aufweisen, das ausgebildet ist, den Kontaktträger durch seine Federspannung von der ersten Anschlagstellung wegzubewegen, und kann dabei wenigstens ein zweites Federelement aufweisen, das zu dem wenigstens einen ersten Federelement antagonistisch ausgebildet ist, um den Kontaktträger durch seine Federspannung von der zweiten Anschlagstellung wegzubewegen, wobei durch das antagonistisch wirkende wenigstens eine erste Federelement und wenigstens eine zweite Federelement der Kontaktträger auslenkbar in seiner Mittenstellung zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung gehalten ist.
Der Kontaktträger, insbesondere die Tragplatte des Kontaktträgers kann in allen Ausführungsvarianten ergänzend eine Anlauframpe aufweisen, die in Landeanfahrrichtung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs angeschrägt ausgebildet ist, um ein Aufgleiten von federvorgespannten, elektrischen Gegenkontakten des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs auf die elektrischen Kontakte des Kontaktträgers zu unterstützen.
Die Anlauframpe kann insoweit eine Schrägfläche aufweisen, die in Ladeanfahrrichtung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs ansteigend ausgebildet ist. Sind die Gegenkontakte federvorgespannt, dann werden sie entgegen der Federvorspannung in einer vertikalen Richtung weggedrückt, wenn das Fahrzeug an die Ladestation anfährt oder auffährt. Die Federvorspannung der Gegenkontakte kann einen guten elektrischen Übergang zu den Kontakten der elektrischen Ladekontaktvorrichtung gewährleisten bzw. verbessern.
In allen Ausführungsvarianten der elektrischen Ladekontaktvorrichtung kann der Kontaktträger, insbesondere die Tragplatte des Kontaktträgers eine erste seitliche Anlaufleiste und eine gegenüberliegende zweite seitliche Anlaufleiste aufweisen, durch welche Anlaufleisten eine Ladeanfahrbewegung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs in eine quer zur Landeanfahrrichtung erfolgende Auslenkbewegung des Kontaktträgers, insbesondere der Tragplatte des Kontaktträgers entlang der Verstellrichtung der Lagereinrichtung umgesetzt wird.
Die Anlaufleisten dienen folglich jeweils zum Anlaufen der Zentriervorrichtung einer der beiden gegenüberliegende Anlaufschrägen der Zentriervorrichtung, um den Kontaktträger, insbesondere die Tragplatte des Kontaktträgers der elektrischen Ladekontaktvorrichtung durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs relativ zum Grundhalter während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs auszulenken.
In einer speziellen kombinierten Ausführung kann die elektrische Ladekontaktvorrichtung eine am Kontaktträger, insbesondere an der Tragplatte des Kontaktträgers angeordnete Anlauframpe aufweisen, die einerseits durch eine erste seitliche Anlaufleiste und andererseits durch eine zweite seitliche Anlaufleiste seitlich begrenzt wird, wobei auch hierbei die Anlauframpe in Ladeanfahrrichtung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs angeschrägt ausgebildet ist, um ein Aufgleiten von federvorgespannten, elektrischen Gegenkontakten des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs auf die elektrischen Kontakte des Kontaktträgers zu unterstützen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Ladestation, aufweisend eine elektrische Ladekontaktvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungen offenbart, wobei der Grundhalter Verbindungsmittel aufweist zum ortsfesten Befestigen der elektrischen Ladekontaktvorrichtung an einem Boden und die Ladestation wenigstens eine an die elektrischen Kontakte der elektrischen Ladekontaktvorrichtung angeschlossene Verbindungsleitung aufweist, die ausgebildet ist zum Anschließen der Verbindungsleitung und der elektrischen Kontakte an eine elektrische Energiequelle.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Ladestation, aufweisend eine Zentriervorrichtung, die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens eines autonomen Fahrzeugs, das eine elektrische Ladekontaktvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungen offenbart, aufweist, an die Ladestation, den Kontaktträger, insbesondere die Tragplatte des Kontaktträgers der elektrischen Ladekontaktvorrichtung durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs relativ zum Grundhalter auszulenken, derart, dass die elektrischen Kontakte der elektrischen Ladekontaktvorrichtung mit den Gegenkontakten der Ladestation fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs an der Ladestation die Gegenkontakte der Ladestation automatisch mit den Kontakten der elektrischen Ladekontaktvorrichtung des autonomen Fahrzeugs zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des autonomen Fahrzeugs elektrisch kontaktieren.
An der Ladestation kann die Zentriervorrichtung zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen aufweist, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs an die Ladestation, den Kontaktträger der elektrischen Ladekontaktvorrichtung des autonomen Fahrzeugs relativ zur Ladestation zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen an der ersten seitliche Anlaufleiste und/oder der zweiten seitliche Anlaufleiste des Kontaktträgers der elektrischen Ladekontaktvorrichtung.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein insbesondere autonomes Fahrzeug, aufweisend eine elektrische Steuervorrichtung, einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher und eine elektrische Ladekontaktvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungen offenbart, wobei die elektrischen Kontakte der elektrischen Ladekontaktvorrichtung an den elektrischen Energiespeicher zu seiner Aufladung angeschossen sind, und die elektrische Steuervorrichtung ausgebildet ist zum autonomen Ladeanfahren des autonomen Fahrzeugs an eine Ladestation, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungen offenbart.
In einer Variante kann das insbesondere autonome Fahrzeug eine Zentriervorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs an eine Ladestation, den Kontaktträger, insbesondere die Tragplatte des Kontaktträgers der elektrischen Ladekontaktvorrichtung durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs relativ zum Grundhalter derart auszulenken, dass die elektrischen Kontakte der elektrischen Ladekontaktvorrichtung mit den Gegenkontakten des autonomen Fahrzeugs fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs an der Ladestation die Gegenkontakte des autonomen Fahrzeugs automatisch mit den Kontakten der elektrischen Ladekontaktvorrichtung zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des autonomen Fahrzeugs elektrisch kontaktieren.
An dem insbesondere autonomen Fahrzeug kann die Zentriervorrichtung zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen aufweisen, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs an die Ladestation, den Kontaktträger der elektrischen Ladekontaktvorrichtung relativ zum autonomen Fahrzeug zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen an der ersten seitliche Anlaufleiste und/oder der zweiten seitliche Anlaufleiste des Kontaktträgers der elektrischen Ladekontaktvorrichtung.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines autonomen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung und drei verschiedenen Zuständen einer erfindungsgemäßen elektrischen Ladekontaktvorrichtung, die in Verbindung mit einer Ladestation stationär ausgebildet ist.
2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Ladekontaktvorrichtung in Alleinstellung in einer Ansicht von oben,
3 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemä-ßen elektrischen Ladekontaktvorrichtung gemäß 2 in Alleinstellung in einer Ansicht von unten,
4 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung in Alleinstellung, und
5 eine schematische Darstellung eines autonomen Fahrzeugs, das eine erfindungsgemäße elektrische Ladekontaktvorrichtung aufweist, in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Ladestation, die eine Zentriervorrichtung aufweist.

Die 1 zeigt eine erste grundlegende Ausführungsform der Erfindung, bei der eine elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 an einer Ladestation 2 ausgebildet ist und eine mit der Ladekontaktvorrichtung 1 zusammenwirkende Zentriervorrichtung 3 an einem autonomen Fahrzeug 4 ausgebildet ist.
In der ersten grundlegenden Ausführungsform gemäß 1 weist das autonome Fahrzeug 4 demgemäß eine Zentriervorrichtung 3 auf, die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs 4 an eine Ladestation 2, einen Kontaktträger 5, insbesondere eine Tragplatte 6 des Kontaktträgers 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs 4 relativ zu einem Grundhalter 7 der Ladekontaktvorrichtung 1 auszulenken, derart, dass die elektrischen Kontakte 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 mit den Gegenkontakten 9 des autonomen Fahrzeugs 4 fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs 4 an der Ladestation 2 die Gegenkontakte 9 des autonomen Fahrzeugs 4 automatisch mit den Kontakten 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 10 des autonomen Fahrzeugs 4 elektrisch kontaktieren.
Die Zentriervorrichtung 3 weist in diesem Fall zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen 11.1, 11.2 auf, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs 4 an die Ladestation 2, den Kontaktträger 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 relativ zum autonomen Fahrzeug 4 zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen 11.1, 11.2 an einer ersten seitliche Anlaufleiste 12.1 und/oder einer zweiten seitliche Anlaufleiste 12.2 des Kontaktträgers 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 zu zentrieren.
Die Ladestation 2 weist in diesem Fall eine erfindungsgemäße elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 auf, wobei der Grundhalter 7 Verbindungsmittel 13 aufweist zum ortsfesten Befestigen der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 an einem Boden und die Ladestation 2 wenigstens eine an die elektrischen Kontakte 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 angeschlossene Verbindungsleitung 14 aufweist, die ausgebildet ist zum Anschließen der Verbindungsleitung 14 und der elektrischen Kontakte 8 an eine elektrische Energiequelle 15.
Sowohl in der ersten grundlegenden Ausführungsform gemäß 1 , als auch in der zweiten grundlegenden Ausführungsform gemäß 5 weist die elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 für das elektrische Laden eines elektrischen Energiespeichers 10 des autonomen Fahrzeugs 4 einen Grundhalter 7, einen Kontaktträger 5 mit elektrischen Kontakten 8, die ausgebildet sind zum Kontaktieren an elektrischen Gegenkontakten 9, und eine Lagereinrichtung 16 auf, die ausgebildet ist, den Kontaktträger 5 relativ zum Grundhalter 7 zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens verstellbar (siehe insbesondere Pfeilrichtung P) zu lagern.
Die elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 ist insbesondere in 2 und 3 in Alleinstellung detailliert dargestellt.
Der Kontaktträger 5 weist die Tragplatte 6 auf, die sich in Ladeanfahrrichtung L des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs 4 längserstreckt, wobei die Lagereinrichtung 16 ausgebildet ist, die Tragplatte 6 quer zu ihrer Längserstreckung relativ zum Grundhalter 7 verstellbar zu lagern.
Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels weist die Lagereinrichtung 16 wenigstens eine Linearführung 17 auf, entlang welcher der Kontaktträger 5 relativ zum Grundhalter 7 auf einer geraden Bahn (Pfeilrichtung P) verstellbar gelagert ist.
Die Linearführung 17 gemäß 2 und 3 weist zwei in einem Abstand voneinander angeordnete, sich parallel zueinander erstreckende Führungsbahnen 18.1, 18.2 auf, die an dem Grundhalter 7 befestigt sind, wobei jede Führungsbahn 18.1, 18.2 wenigstens eine auf der jeweiligen Führungsbahn 18.1, 18.2 laufende Führungsrolle aufweist, an welchen Führungsrollen der Kontaktträger 5 gelagert bzw. befestigt ist, beispielsweise mittels des dargestellten Führungsrollengehäuses 19.
Wie insbesondere durch 1 oben, mittig und unten jeweils aufgezeigt ist, ist die Lagereinrichtung 16 ausgebildet, den Kontaktträger 5 zwischen einer ersten Anschlagstellung ( 1 oben) und einer zweiten Anschlagstellung (1 unten) verstellbar zu lagern, wobei die Lagereinrichtung 16 eine Federeinrichtung 20 (2, 3) aufweist, welche ausgebildet ist, den Kontaktträger 5 in einer zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung liegenden Mittenstellung (1 Mitte) federelastisch vorzupositionieren.
Die Federeinrichtung 20 weist dazu, wie insbesondere in 3 erkennbar ist, wenigstens ein erstes Federelement 20.1 auf, das ausgebildet ist, den Kontaktträger 5 durch seine Federspannung von der ersten Anschlagstellung wegzubewegen, und wenigstens ein zweites Federelement 20.2 aufweist, das zu dem wenigstens einen ersten Federelement 20.1 antagonistisch ausgebildet ist, um den Kontaktträger 5 durch seine Federspannung von der zweiten Anschlagstellung wegzubewegen, wobei durch das antagonistisch wirkende wenigstens eine erste Federelement 20.1 und wenigstens eine zweite Federelement 20.2 der Kontaktträger 5 auslenkbar in seiner Mittenstellung zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung gehalten ist.
Der Kontaktträger 5, insbesondere die Tragplatte 6 des Kontaktträgers weist eine Anlauframpe 21 (2) auf, die in Ladeanfahrrichtung L des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs 4 angeschrägt ausgebildet ist, um ein Aufgleiten von federvorgespannten, elektrischen Gegenkontakten 9 des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs 4 auf die elektrischen Kontakte 8 des Kontaktträgers 5 zu unterstützen.
Der Kontaktträger 5, insbesondere die Tragplatte 6 des Kontaktträgers 5 weist eine erste seitliche Anlaufleiste 12.1 und eine gegenüberliegende zweite seitliche Anlaufleiste 12.2 auf, durch welche Anlaufleisten 12.1, 12.2 eine Ladeanfahrbewegung (Ladeanfahrrichtung L) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs 4 in eine quer zur Ladeanfahrrichtung L erfolgende Auslenkbewegung (Pfeilrichtung P) des Kontaktträgers 5, insbesondere der Tragplatte 6 des Kontaktträgers 5 entlang der Verstellrichtung der Lagereinrichtung 16 umgesetzt wird.
Die Anlauframpe 21 wird einerseits durch die erste seitliche Anlaufleiste 12.1 und andererseits durch die zweite seitliche Anlaufleiste 12.2 seitlich begrenzt, wie dies insbesondere in 2 ersichtlich ist.
Die 4 zeigt eine Zentriervorrichtung 3 mit den gegenüberliegenden Anlaufschrägen 11.1, 11.2 in Alleinstellung. Die Zentriervorrichtung 3 gemäß 4 kann je nach grundlegender Ausführungsform entweder an der Ladestation 2 oder an dem autonomen Fahrzeug 4 ausgebildet sein.
Die 5 zeigt folglich eine zweite grundlegende Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 an dem autonomen Fahrzeug 4 ausgebildet ist und die mit der Ladekontaktvorrichtung 1 zusammenwirkende Zentriervorrichtung 3 an der Ladestation 2 ausgebildet ist. Die Ladekontaktvorrichtung 1 und die Zentriervorrichtung 3 sind in der zweiten grundlegenden Ausführungsform gemäß 5 also genau umgekehrt zu der ersten grundlegenden Ausführungsform gemäß 1 angeordnet.
In einem solchen Fall weist die Ladestation 2 die Zentriervorrichtung 3 auf, die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs 4, das eine elektrische Ladekontaktvorrichtung 1 gemäß 2 und 3 aufweist, an die Ladestation 2, den Kontaktträger 5, insbesondere die Tragplatte 6 des Kontaktträgers 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs 4 relativ zum Grundhalter 7 auszulenken, derart, dass die elektrischen Kontakte 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 mit den Gegenkontakten 9 der Ladestation 2 fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs 4 an der Ladestation 2 die Gegenkontakte 9 der Ladestation 2 automatisch mit den Kontakten 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 des autonomen Fahrzeugs 4 zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 10 des autonomen Fahrzeugs 4 elektrisch kontaktieren.
Auch an der Ladestation 2 kann die Zentriervorrichtung 3 zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen 11.1, 11.2 aufweist, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs 4 an die Ladestation 2, den Kontaktträger 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 des autonomen Fahrzeugs 4 relativ zur Ladestation 2 zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen 11.1, 11.2 an der ersten seitliche Anlaufleiste 12.1 und/oder der zweiten seitliche Anlaufleiste 12.2 des Kontaktträgers 5 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1.
In diesem Fall umfasst das autonome Fahrzeug 4 eine elektrische Steuervorrichtung 22, den aufladbaren elektrischen Energiespeicher 10 und die elektrische Ladekontaktvorrichtung 1, wobei die elektrischen Kontakte 8 der elektrischen Ladekontaktvorrichtung 1 an den elektrischen Energiespeicher 10 zu seiner Aufladung angeschossen sind, und die elektrische Steuervorrichtung 22 ausgebildet ist zum autonomen Ladeanfahren des autonomen Fahrzeugs 4 an die Ladestation 2.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/008895 A1 [0002]

Claims

Elektrische Ladekontaktvorrichtung für das elektrische Laden eines elektrischen Energiespeichers (10) eines autonomen Fahrzeugs (4), aufweisend einen Grundhalter (7), einen Kontaktträger (6) mit elektrischen Kontakten (8), die ausgebildet sind zum Kontaktieren an elektrischen Gegenkontakten (9), sowie eine Lagereinrichtung (16), die ausgebildet ist, den Kontaktträger (5) relativ zum Grundhalter (7) zumindest im Wesentlichen parallel zur Ebene eines Bodens verstellbar zu lagern.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5) eine Tragplatte (6) aufweist, die sich in Ladeanfahrrichtung (L) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) längserstreckt, und die Lagereinrichtung (16) ausgebildet ist, die Tragplatte (6) quer zu ihrer Längserstreckung relativ zum Grundhalter (7) verstellbar zu lagern.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (16) wenigstens eine Linearführung (17) aufweist, entlang welcher der Kontaktträger (5) relativ zum Grundhalter (7) auf einer geraden Bahn verstellbar gelagert ist.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (17) zwei in einem Abstand voneinander angeordnete, sich parallel zueinander erstreckende Führungsbahnen (18.1, 18.2) oder Führungsleisten aufweist, die an dem Grundhalter (7) befestigt sind, wobei jede Führungsbahn (18.1, 18.2) oder Führungsleiste wenigstens eine auf der jeweiligen Führungsbahn (18.1, 18.2) oder Führungsleiste laufende Führungsrolle oder Führungsbuchse aufweist, an welchen Führungsrollen oder Führungsbuchsen der Kontaktträger (5) gelagert oder befestigt ist.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (16) ausgebildet ist, den Kontaktträger (5) zwischen einer ersten Anschlagstellung und einer zweiten Anschlagstellung verstellbar zu lagern, und die Lagereinrichtung (16) eine Federeinrichtung (20) aufweist, welche ausgebildet ist, den Kontaktträger (5) in einer zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung liegenden Mittenstellung federelastisch vorzupositionieren.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (20) wenigstens ein erstes Federelement (20.1) aufweist, das ausgebildet ist, den Kontaktträger (5) durch seine Federspannung von der ersten Anschlagstellung wegzubewegen, und wenigstens ein zweites Federelement (20.2) aufweist, das zu dem wenigstens einen ersten Federelement (20.1) antagonistisch ausgebildet ist, um den Kontaktträger (5) durch seine Federspannung von der zweiten Anschlagstellung wegzubewegen, wobei durch das antagonistisch wirkende wenigstens eine erste Federelement (20.1) und wenigstens eine zweite Federelement (20.2) der Kontaktträger (5) auslenkbar in seiner Mittenstellung zwischen der ersten Anschlagstellung und der zweiten Anschlagstellung gehalten ist.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5), insbesondere die Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) eine Anlauframpe (21) aufweist, die in Landeanfahrrichtung (L) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) angeschrägt ausgebildet ist, um ein Aufgleiten von federvorgespannten, elektrischen Gegenkontakten (9) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) auf die elektrischen Kontakte des Kontaktträgers (5) zu unterstützen.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5), insbesondere die Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) eine erste seitliche Anlaufleiste (12.1) und eine gegenüberliegende zweite seitliche Anlaufleiste (12.2) aufweist, durch welche Anlaufleisten (12.1, 12.2) eine Ladeanfahrbewegung des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) in eine quer zur Ladeanfahrrichtung (L) erfolgende Auslenkbewegung des Kontaktträgers (5), insbesondere der Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) entlang der Verstellrichtung der Lagereinrichtung (16) umgesetzt wird.
Elektrische Ladekontaktvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine am Kontaktträger (5), insbesondere an der Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) angeordnete Anlauframpe (21), die einerseits durch die erste seitliche Anlaufleiste (12.1) und andererseits durch die zweite seitliche Anlaufleiste (12.2) seitlich begrenzt wird, wobei die Anlauframpe (21) in Ladeanfahrrichtung (L) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) angeschrägt ausgebildet ist, um ein Aufgleiten von federvorgespannten, elektrischen Gegenkontakten (9) des elektrisch aufzuladenden autonomen Fahrzeugs (4) auf die elektrischen Kontakte (8) des Kontaktträgers (5) zu unterstützen.
Ladestation, aufweisend eine elektrische Ladekontaktvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Grundhalter (7) Verbindungsmittel (13) aufweist zum ortsfesten Befestigen der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) an einem Boden und die Ladestation (2) wenigstens eine an die elektrischen Kontakte (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) angeschlossene Verbindungsleitung (14) aufweist, die ausgebildet ist zum Anschließen der Verbindungsleitung (14) und der elektrischen Kontakte (8) an eine elektrische Energiequelle (15).
Ladestation, aufweisend eine Zentriervorrichtung (3), die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens eines autonomen Fahrzeugs (4), das eine elektrische Ladekontaktvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, an die Ladestation (2), den Kontaktträger (5), insbesondere die Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs (4) relativ zum Grundhalter (7) auszulenken, derart, dass die elektrischen Kontakte (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) mit den Gegenkontakten (9) der Ladestation (2) fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs (4) an der Ladestation (2) die Gegenkontakte (9) der Ladestation (2) automatisch mit den Kontakten (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) des autonomen Fahrzeugs (4) zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (10) des autonomen Fahrzeugs (49 elektrisch kontaktieren.
Ladestation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (3) zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen (11.1, 11.2) aufweist, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs (4) an die Ladestation (2), den Kontaktträger (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) des autonomen Fahrzeugs (4) relativ zur Ladestation (2) zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen (11.1, 11.2) an der ersten seitliche Anlaufleiste (12.1) und/oder der zweiten seitliche Anlaufleiste (12.2) des Kontaktträgers (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1).
Autonomes Fahrzeug, aufweisend eine elektrische Steuervorrichtung (22), einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher (10) und eine elektrische Ladekontaktvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elektrischen Kontakte (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) an den elektrischen Energiespeicher (10) zu seiner Aufladung angeschossen sind, und die elektrische Steuervorrichtung (22) ausgebildet ist zum autonomen Ladeanfahren des autonomen Fahrzeugs (4) an eine Ladestation (2) nach Anspruch 11 oder 12.
Autonomes Fahrzeug, aufweisend eine Zentriervorrichtung (3), die ausgebildet ist, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs (4) an eine Ladestation (2) nach Anspruch 10, den Kontaktträger (5), insbesondere die Tragplatte (6) des Kontaktträgers (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) durch eine Fahrbewegung des autonomen Fahrzeugs (4) relativ zum Grundhalter (7) auszulenken, derart, dass die elektrischen Kontakte (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) mit den Gegenkontakten (9) des autonomen Fahrzeugs (4) fluchten, so dass in einer Endposition des autonomen Fahrzeugs (4) an der Ladestation (2) die Gegenkontakte (9) des autonomen Fahrzeugs (4) automatisch mit den Kontakten (8) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (10) des autonomen Fahrzeugs (4) elektrisch kontaktieren.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (3) zwei gegenüberliegende Anlaufschrägen (11.1, 11.2) aufweist, die ausgebildet sind, während eines autonomen Ladeanfahrens des autonomen Fahrzeugs (4) an die Ladestation (2), den Kontaktträger (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1) relativ zum autonomen Fahrzeug (4) zu zentrieren, insbesondere durch ein Anlaufen der Anlaufschrägen (11.1, 11.2) an der ersten seitliche Anlaufleiste (12.1) und/oder der zweiten seitliche Anlaufleiste (12.2) des Kontaktträgers (5) der elektrischen Ladekontaktvorrichtung (1).