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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Laden einer Traktionsbatterie eines mit einem Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeugs, insbesondere zum automatischen Laden dieser Traktionsbatterie.
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Stand der Technik
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Zum Laden von Traktionsbatterien bei Kraftfahrzeugen ist es bekannt, eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs mit einer Ladeeinrichtung, beispielsweise einer Wallbox, herzustellen, indem durch einen Benutzer ein Ladekabel von der Wallbox zum Kraftfahrzeug geführt wird, um dort in eine entsprechende Buchse eingesteckt zu werden. Auf diese Weise kann eine sichere Verbindung zwischen der Wallbox und dem Kraftfahrzeug so hergestellt werden, dass eine Ladung einfach möglich ist.
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Das Bereitstellen einer solchen Wallbox in Kombination mit einem Kabel ist hingegen wenig platzsparend, da die Wallbox einen Wandbereich beispielsweise in einer Garage belegt und das Ladekabel, dass sich von der Wallbox zum Kraftfahrzeug hin erstreckt eine Stolperfalle bilden kann. Weiterhin wird der manuelle Prozess des Einsteckens des Ladekabels in das Kraftfahrzeug von den Benutzern als lästig empfunden. Dies kann dazu führen, dass das Verbinden des Kraftfahrzeuges zum Laden vergessen wird oder gar vergessen wird, dass das Kraftfahrzeug noch mit dem Ladekabel an der Wallbox hängt, bevor losgefahren wird. Zwar verhindern üblicherweise Losfahrsperren einen mechanischen Schaden, der Benutzer muss jedoch dennoch noch einmal aus dem Kraftfahrzeug aussteigen und das Ladekabel vom Fahrzeug lösen.
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Wird vergessen, das Fahrzeug zu laden, kann dies bedeuten, dass eine Ladung der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs nicht stattfindet und beim nächsten Starten die Traktionsbatterie möglicherweise nicht ausreichend geladen ist.
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Entsprechend gibt es Bestrebungen, die Kontaktierung zum Laden des Kraftfahrzeuges ausgehend von einer Ladevorrichtung zu automatisieren. Hierzu gibt es unterschiedliche Konzepte, wobei beispielsweise wandgebundene automatische Kontaktierungsvorrichtungen vorgeschlagen wurden, welche ein Ladekabel, welches vormals von einem Benutzer händisch in die Buchse am Kraftfahrzeug eingeführt wurde, nun automatisch/mechanisch eingesteckt werden. Dies kann beispielsweise über einen Scherenarm erreicht werden.
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Weiterhin sind Kontaktierungsvorrichtungen bekannt, welche am Boden eines Stellplatzes angeordnet sind. Bei diesen Kontaktierungsvorrichtungen fährt ein Kraftfahrzeug über die jeweilige Ladevorrichtung und dann findet automatisch eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs über eine entsprechende Hubvorrichtung von unten her statt. Dazu sind unterschiedliche Hubvorrichtungen bekannt, mittels welchen ein Stecker von unten in eine Buchse, die im Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, eingeführt werden kann.
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Beispielsweise ist aus der
WO 2019/060939A1 eine Ladeeinrichtung bekannt, bei welcher ein Kontaktierungselement von unten in ein dazu komplementäres Kontaktierungsteil im Unterboden eines Kraftfahrzeugs geleitet wird und so automatisch eine Kontaktierung zum Laden des Kraftfahrzeugs hergestellt werden kann.
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Der genannte Stand der Technik bedient sich einer Technologie, bei welcher die eigentliche Kontaktierung in einer vertikalen Richtung stattfindet. Dazu werden in dem genannten Stand der Technik Spindeltriebe verwendet, welche zum Anheben eines Armes vorgesehen sind. Damit ergibt sich, dass eine Einstellung der jeweiligen Positionen entsprechend lange dauert und gleichzeitig das Baumaß der vorgeschlagenen Ladeeinrichtung nicht besonders kompakt ist.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist entsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung bereitzustellen, welche eine automatische Kontaktierung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht, gleichzeitig aber auch kompakt baut und zuverlässig ausgestaltet ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Bodeneinheit zur Anordnung am Boden eines Kraftfahrzeugstellplatzes, wobei die Bodeneinheit einen Kontaktierungsarm aufweist, an dessen freiem Ende eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer zu der Kontaktierungsvorrichtung komplementären Kontaktierungseinheit im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist der Kontaktierungsarm einen um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbaren Hauptlenker auf.
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Durch die Verwendung des um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbaren Hauptlenkers kann eine Bewegung des Kontaktierungsarms in einer horizontalen Ebene erreicht werden, sodass mittels des auf diese Weise bereitgestellten Kontaktierungsarms eine Kontaktierung der Kontaktierungsvorrichtung mit einer Kontaktierungseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer Bewegung, die sich in einer zum Boden parallelen Ebene erstreckt. Mit anderen Worten kann das Kontaktieren der Kontaktierungsvorrichtung mit der Kontaktierungseinheit des Kraftfahrzeuges mit einer zum Boden des Stellplatzes parallelen Bewegung erreicht werden und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch ein vertikales Einführen einer Kontaktierungsvorrichtung.
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Gleichzeitig kann durch die Verwendung einer vertikalen Schwenkachse und der entsprechend vorgesehenen Verschwenkbewegung des Hauptlenkers ein besonders wartungsarmer und zuverlässiger Aufbau des Kontaktierungsarms erreicht werden. Der Kontaktierungsarm ist durch die Verwendung des Schwenkgelenks gegenüber Verschmutzungen, Abnutzungen und Korrosion weniger anfällig als dies beispielsweise ein Spindeltrieb oder ein anderer Linearantrieb wäre.
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Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung einer Verschwenkung um eine vertikale Achse eine besonders niedrige Bauhöhe der vorgeschlagenen Ladevorrichtung, da aufgrund der Verschwenkung in der horizontalen Ebene nur ein niedriges Baumaß eines Gehäuses vonnöten ist.
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Bevorzugt ist der Hauptlenker um die vertikale Schwenkachse verschwenkbar an der Bodeneinheit angebunden. Damit kann ein besonders kompakter Aufbau erreicht werden, da die Verschwenkbewegung des Kontaktierungsarms bereits ausgehend von der Bodeneinheit um die vertikale Schwenkachse durchgeführt wird und damit die Bodeneinheit besonders kompakt ausgebildet werden kann.
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Bevorzugt weist der Kontaktierungsarm einen um eine horizontale Achse verschwenkbaren Hublenker auf, wobei der Hublenker bevorzugt an seinem freien Ende an die Kontaktierungsvorrichtung angebunden ist. Mittels des auf diese Weise ausgestalteten Hublenkers, insbesondere mit der Anbindung an die Kontaktierungsvorrichtung, kann erreicht werden, dass die Kontaktierungsvorrichtung auf eine vorgegebene Hubhöhe angehoben wird, welche einer Kontaktierungshöhe entspricht, in welcher die Kontaktierungsvorrichtung mit einem Kontaktierungselement des Kraftfahrzeugs in Verbindung treten kann. Der Hublenker stellt in dieser Ausbildung entsprechend quasi das letzte Glied dar, welches eine genaue Positionierung der Kontaktierungsvorrichtung vornimmt. Gleichzeitig ist es bei der Ausbildung des Hauptlenkers als letztes Glied vorteilhaft, dass der Hauptlenker, welcher um die vertikale Schwenkachse verschwenkbar ist, entsprechend innerhalb der X-Y Ebene positionieren kann und der Hublenker dann die Z-Positionierung vornimmt.
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Bevorzugt weist der Kontaktierungsarm einen um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbaren Nebenlenker auf, wobei der Nebenlenker bevorzugt über die vertikale Schwenkachse an einem freien Ende des Hauptlenkers angebunden ist und/oder wobei der Nebenlenker bevorzugt über eine horizontale Schwenkachse an einen Hublenker angebunden ist. Auf diese Weise kann mittels des Nebenlenkers eine genaue Positionierung der Kontaktierungsvorrichtung vorgenommen werden, da zusätzlich zu der Verschwenkbewegung des Hauptlenkers nun mittels des Nebenlenkers eine Feinpositionierung innerhalb der X-Y Ebene vorgenommen werden kann. Ist der Nebenlenker sowohl an den Hauptlenker als auch an den Hublenker angebunden, ist er also genau zwischen dem Hauptlenker und dem Hublenker eingebunden, so kann auf diese Weise eine genauere Positionierung vorgenommen werden und insbesondere auch eine genaue Positionierung des Hublenkers in der X-Y Ebene vorgenommen werden, wobei der Hublenker dann die Z-Positionierung vornimmt.
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Bevorzugt ist ein Antrieb vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Hauptlenkers um dessen vertikale Schwenkachse eingerichtet ist und/oder ein Antrieb ist bevorzugt vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Nebenlenkers um dessen vertikale Schwenkachse eingerichtet ist und/oder ein Antrieb ist bevorzugt vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Hublenkers um seine horizontale Schwenkachse eingerichtet ist. Durch das Bereitstellen der genannten Antriebe kann entsprechend ein automatisches Verfahren des Kontaktierungsarms vorgenommen werden. Dabei kann die Verschwenkbewegung in jedem der vorgesehenen Schwenkgelenke, also insbesondere eine Verschwenkung des Hauptlenkers um seine vertikale Schwenkachse, eine Verschwenkung des Nebenlenkers um seine vertikale Schwenkachse und eine Verschwenkung des Hublenkers um seine horizontale Schwenkachse, separat und individuell angesteuert vorgenommen werden.
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Bevorzugt ist der Kontaktierungsarm in einer Ruheposition vollständig in einem Gehäuse aufgenommen, wobei die Komponenten des Kontaktierungsarms, bevorzugt ein Hauptlenker, ein Nebenlenker und ein Hublenker, in der Ruheposition in einer zum Boden des Kraftfahrzeugstellplatzes parallelen Ebene angeordnet sind. Durch die Bereitstellung eines entsprechenden Gehäuses, in welchem der Kontaktierungsarm in einer Ruheposition vollständig aufgenommen ist, kann erreicht werden, dass bei einer Nichtverwendung der Ladevorrichtung diese gegen Beschädigungen und Verschmutzungen geschützt und ohne ein Sicherheitsrisiko für Menschen darzustellen am Boden des Kraftfahrzeugstellplatzes angeordnet sein kann.
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Bevorzugt ist in der Ruheposition der Hauptlenker parallel zu dem Hublenker in dem Gehäuse aufgenommen. Dadurch kann eine besonders kompakte Anordnung des Kontaktierungsarms in der Ruheposition erreicht werden, woraus sich auch ein besonders kompaktes Baumaß des Gehäuses ergibt.
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Bevorzugt ist in dem Gehäuse eine Öffnung vorgesehen, durch welche hindurch der Kontaktierungsarm von der Ruheposition in eine Kontaktierungsposition um die vertikale Schwenkachse des Hauptlenkers verschwenkt werden kann, wobei die Öffnung in der Ruheposition durch ein Verschlusselement verschlossen werden kann, wobei das Verschlusselement bevorzugt an dem Nebenlenker fest geführt ist. Durch die Bereitstellung der Öffnung in Kombination mit dem Verschlusselement kann in der Ruheposition ein vollständig abgeschlossenes Gehäuse bereitgestellt werden, welches entsprechend die Verschmutzungsgefahr und Beschädigungsgefahr für die Ladevorrichtung und eine Verletzungsgefahr für Personen reduziert. Durch die feste Anbindung des Verschlusselements an dem Nebenlenker kann durch die normale Verschwenkbewegung des Nebenlenker ein Öffnen und Verschließen der Öffnung des Gehäuses erreicht werden, ohne dass dafür zusätzliche Aktoren notwendig wären.
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Bevorzugt ist eine Elektronik vorgesehen, welche zum Bereitstellen eines Ladestromes an die Kontaktierungsvorrichtung, bevorzugt über einen Leistungskabel, welches in dem Kontaktierungsarm verlegt ist, eingerichtet ist. Dadurch kann der zum Laden der Traktionsbatterie notwendige Ladestrom direkt in der Ladeeinrichtung aufbereitet, überwacht und bereitgestellt werden. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Ausbildung der Ladevorrichtung.
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Bevorzugt ist eine Elektronik vorgesehen, welche zur Ausbildung einer Kommunikation mit einem zu ladenden Kraftfahrzeug eingerichtet ist und/oder welche zur automatischen Ansteuerung des Kontaktierungsarms eingerichtet ist. Durch diese Elektronik kann der Ladevorgang weitgehend automatisiert werden.
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Insbesondere ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug nach dem Abstellen über der Ladevorrichtung mit der Vorrichtung kommuniziert, den Bedarf eines Ladens der Traktionsbatterie feststellt, dann selbsttätig die Ladevorrichtung instruiert, die Kontaktierung über den Kontaktierungsarm durchzuführen, dann den Ladevorgang durchführt und nach Abschluss des Ladevorgangs den Kontaktierungsarm wieder von dem Kraftfahrzeug löst.
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Mittels der Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Elektronik der Ladevorrichtung kann weiterhin auch ein Lösen des Kontaktierungsarms von dem Kraftfahrzeug in Situationen erreicht werden, in welchen ein Benutzer das Kraftfahrzeug betritt, um mit diesem loszufahren. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist hier entsprechend keine Interaktion des Benutzers mit der Ladevorrichtung mehr notwendig, sondern dieser kann lediglich das Kraftfahrzeug über der Ladevorrichtung abstellen und muss sich dann um nichts weiter kümmern.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Ladevorrichtung mit einer Bodeneinheit, bei welcher ein Deckel zur besseren Darstellung entfernt wurde, wobei sich die Ladevorrichtung in einer Ruheposition befindet,
- 2 die Ladevorrichtung aus 1 in einer Draufsicht, wobei ein Arm, an dessen freiem Ende eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren eines Kontaktierungselements in einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, in eine aktive Position verschwenkt ist,
- 3 die Ladevorrichtung aus 1 und 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung, wobei hier ebenfalls zur besseren Darstellung der Deckel entfernt wurde, und sich die Ladevorrichtung in einer Ruheposition befindet,
- 4 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung aus 3, wobei der das Kontaktierungselement tragende Arm in eine aktive Position verschwenkt ist,
- 5 eine Draufsicht auf die Ladevorrichtung der vorherigen Figuren mit in einer aktiven Position ausgefahrenem Arm, wobei die Bodeneinheit nun mit einem Deckel versehen gezeigt ist,
- 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung der vorherigen Figuren aus einer anderen Perspektive,
- 7 eine schematische Seitenansicht der Ladevorrichtung aus den 5 und 6, in welcher der Arm zum Kontaktieren einer dazu komplementären Kontaktierungseinheit in einem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug verschwenkt und angehoben ist,
- 8 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung in einer vollständig geschlossenen Ruheposition,
- 9 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung, wobei der Arm gerade aus der Ruheposition in eine aktive Kontaktierungsposition verschwenkt wird, und
- 10 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung der vorherigen Figuren mit in eine aktive Position verschwenktem Arm.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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In 1 ist in einer schematischen Draufsicht eine Ladevorrichtung 1 gezeigt, welche eine Bodeneinheit 10 aufweist, welche am Boden eines Stellplatzes, der für ein zu ladendes Kraftfahrzeug vorgesehen ist, angeordnet sein kann.
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Die Ladevorrichtung 1 dient dazu, eine automatische Kontaktierung mit einem Kraftfahrzeug herzustellen und dann einen Ladevorgang zu starten, um eine Traktionsbatterie in dem Kraftfahrzeug zu laden. Dabei soll mittels der Ladevorrichtung 1 erreicht werden, dass der gesamte Kontaktierungsvorgang und der Ladevorgang im Wesentlichen automatisch abläuft, so dass der Fahrer beziehungsweise Benutzer des Kraftfahrzeuges nicht eingreifen muss. Der Fahrer muss sein Fahrzeug lediglich über der Bodeneinheit 10 positionieren beziehungsweise abstellen und die restlichen Schritte des Kontaktierungsvorgangs und Ladevorgangs finden dann ohne weitere Interaktion mit dem Fahrer bzw. Benutzer statt. Mit anderen Worten kann eine automatische Kommunikation zwischen dem zu ladenden Kraftfahrzeug und der Ladevorrichtung 1 stattfinden und, wenn beispielsweise ein vorgegebener Ladezustand des Kraftfahrzeugs unterschritten wird, automatisch einen Ladevorgang starten. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Fahrer den Ladevorgang aktiv anstößt, dann aber zumindest keine weitere manuelle Interaktion zwischen dem Fahrer und der Ladevorrichtung 1 notwendig ist.
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Die Ladeeinrichtung 1 wird dann über einen nachfolgend beschriebenen Kontaktierungsmechanismus einen physischen Kontakt mit dem Kraftfahrzeug herstellen, um auf diese Weise einen Ladestrom zum Laden der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges bereitzustellen.
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Entsprechend kann mittels der Ladevorrichtung 1 ein besonders bequemes Betreiben eines mit einem Elektromotor und einer dazugehörigen Traktionsbatterie versehenen Kraftfahrzeugs ermöglicht werden, bei welchem der Fahrer nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs über der Bodeneinheit 10 und möglicherweise einem Anstoßen des Ladevorganges keine weiteren Schritte mehr unternehmen muss, da die Ladevorrichtung 1 dies automatisch und selbstständig vornimmt.
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Es ist insbesondere nicht notwendig, dass der Benutzer des Kraftfahrzeuges zur Kontaktierung manuell ein Ladekabel mit einem Stecker von einer Wallbox zu dem Kraftfahrzeug führen muss und dann ein entsprechendes Einstecken vornehmen muss, sondern dieser manuelle Prozess kann entfallen.
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Gleichermaßen kann über die vorgeschlagene Ladevorrichtung 1 vermieden werden, dass bei noch bestehender Kontaktierung des Kraftfahrzeugs ein Benutzer bereits losfahren möchte und dann noch einmal aussteigen muss, um die Verbindung zu lösen. Mittels der vorgeschlagenen Ladevorrichtung 1 kann vielmehr auch ein automatisches selbstständiges Trennen erreicht werden, welches beispielsweise dann durchgeführt wird, wenn der eigentliche Ladevorgang beendet wurde, also die Traktionsbatterie wieder vollständig gefüllt ist, oder aber angestoßen beispielsweise durch das Öffnen des Kraftfahrzeugs oder das Betreten des Innenraums des Kraftfahrzeugs oder das Einschalten des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten muss ein Benutzer auch zum Trennen der bestehenden Kontaktierung der Ladevorrichtung 1 keine aktiven Schritte unternehmen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Benutzer ein aktives Trennen durch einen entsprechenden Trennbefehl vorgibt.
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Die Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 12 auf, welches beispielsweise in den 1, 3 und 8 in einer vollständig geschlossenen Position gezeigt ist. In der vollständig geschlossenen Position sind sämtliche im Inneren des Gehäuses 12 liegenden Komponenten der Ladevorrichtung 1 gegenüber der Umgebung geschützt.
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In den 1 bis 4 1 wurde lediglich der besseren Darstellbarkeit halber auf die Darstellung eines Deckels beziehungsweise der Oberseite des Gehäuses 12 verzichtet. Im regulären Betrieb der Ladevorrichtung 1 hingegen ist die Oberseite stets geschlossen, sowie sich beispielsweise auch aus den 5 bis 10 ergibt.
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Das Bereitstellen des Gehäuses 12 der Ladevorrichtung 1 ist unter anderem deshalb von Bedeutung, weil die am Boden des jeweiligen Abstellplatzes montierte Bodeneinheit 10 vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt werden muss. Von dem darüber abgestellten Kraftfahrzeug könnten Schmutz und Feuchtigkeit in Teile der Ladevorrichtung 1 eindringen. Beispielsweise kann Schmutz von dem darüber abgestellten Fahrzeug und insbesondere dessen Unterboden herabfallen oder es kann Schmutzwasser oder Schmelzwasser von dem Unterboden des über der Ladevorrichtung 1 und insbesondere der Bodeneinheit 10 abgestellten Kraftfahrzeuges heruntertropfen.
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Weiterhin kann, beispielsweise beim Anordnen der Ladevorrichtung 1 in einer Garage oder einem anderen regulären Stellplatz, der nicht dauernd mit einem Kraftfahrzeug belegt ist, durch das Gehäuse 12 die Gefahr reduziert werden, dass sich vorbeilaufende oder darüber steigende Personen an den Komponenten der Ladevorrichtung 1 verletzen oder die Ladevorrichtung 1 unabsichtlich beschädigen. Entsprechend ist das Gehäuse 12 bevorzugt so stabil ausgebildet, dass eine ausgewachsene Person auf dem Deckel stehen kann, ohne dass es hierzu Beschädigungen kommt. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse 12 so stabil ausgebildet, dass auch ein direktes Überfahren mit einem Kraftfahrzeug keine Beschädigung der Bodeneinheit 10 befürchten lässt.
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In dem Gehäuse 12 ist ein innerhalb des Gehäuses 12 an einem Ende an einer vertikalen Schwenkachse 30 angebundener Kontaktierungsarm 2 vorgesehen, an dessen freiem Ende 20 eine Kontaktierungsvorrichtung 6 vorgesehen ist, welche schlussendlich zum Ausbilden eines Kontakts mit einer dazu komplementären Kontaktierungseinrichtung in dem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug dient.
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Die Kontaktierungsvorrichtung 6 kann in einer beliebigen geeigneten Form, beispielsweise als Stecker, ausgebildet sein, welche entsprechend mit der dazu komplementären Kontaktierungseinrichtung im Unterboden des Kraftfahrzeugs eingebracht werden kann. Die Kontaktierung der Kontaktierungsvorrichtung 6 mit der Kontaktierungseinrichtung des Kraftfahrzeugs findet bevorzugt entlang einer horizontalen Ebene statt, also nach dem Standardkoordinatensystem in der X-Y Ebene in Einbaulage der Ladevorrichtung 1 sowie der Kontaktierungseinrichtung. Mit anderen Worten findet die eigentliche Kontaktierung bevorzugt nicht durch eine vertikale Bewegung (in Z-Richtung) statt, sondern durch eine Bewegung in einer Ebene parallel zum Boden (X-Y Ebene).
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Die Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 ist dabei, wie bereits erwähnt, bevorzugt am Boden eines Stellplatzes beziehungsweise einer Garage angeordnet. Entsprechend befindet sich die Bodeneinheit 10 bereits in einer Ausrichtung, welche einer horizontalen Ebene, also einer X-Y Ebene, entspricht. Der Kontaktierungsarm 2 ist dabei um eine im Inneren des Gehäuses 12 angeordnete, senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnete Schwenkachse 30 in der X-Y Ebene verschwenkbar.
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Konkret ist an der vertikal ausgerichteten Schwenkachse 30 ein Hauptlenker 3 verschwenkbar angeordnet, wobei durch die Anbindung an die vertikale Schwenkachse 30 der Hauptlenker 3 entsprechend ausschließlich eine Verschwenkung um die Schwenkachse 30 vornehmen kann. Damit bewegt sich der Hauptlenker 3 bei einer Verschwenkung stets in der X-Y Ebene, also parallel zum Boden.
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An dem freien Ende 32 des Hauptlenkers 3 ist ein Nebenlenker 5 ebenfalls über eine vertikale Schwenkachse 50 verschwenkbar angebunden. Damit kann auch der Nebenlenker 5 nur eine Verschwenkbewegung um eine vertikal ausgerichtete Schwenkachse 50 herum vornehmen, so dass eine Verschwenkung des Nebenlenkers 5 ebenfalls ausschließlich in der X-Y Ebene verläuft, also parallel zum Boden.
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Entsprechend kann sowohl der Hauptlenker 3 als auch der Nebenlenker 5 jeweils nur eine Verschwenkbewegung um eine vertikale angeordnete Schwenkachse 30, 50 vornehmen. Damit ist jegliche Bewegung des Hauptlenkers 3 und des Nebenlenker 5 nur in einer horizontalen Ebene möglich.
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Die horizontale Ebene entspricht hierbei einer Ebene, welche parallel zum Boden des Abstellplatzes ausgerichtet ist, auf welchem die Bodeneinheit 10 montiert ist.
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An dem Nebenlenker 5 ist ein Hublenker 4 angebunden. Der Hauptlenker 4 ist um zumindest eine sich horizontal erstreckende Schwenkachse 52 herum verschwenkbar. Da die Schwenkachse 52 horizontal angeordnet ist und entsprechend senkrecht zu den beiden vertikalen Schwenkachsen 30, 50 liegt, kann der Hublenker 4 an seinem freien Ende 40 um die Schwenkachse 52 herum schwenkend angehoben und abgesenkt werden.
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Damit kann mittels des Hublenkers 4 entsprechend auch ein Anheben bzw. Absenken der Kontaktierungsvorrichtung 6 erreicht werden, um diese schlussendlich ausgehend von der Höhe, in welcher der Hublenker 4 gemeinsam mit dem Hauptlenker 3 und dem Nebenlenker 4 in dem Gehäuse 12 in der Ruheposition verstaut war, auf eine Höhe über dem Boden anzuheben, welche einer Kontaktierungshöhe zum Verbinden der Kontaktierungsvorrichtung 6 mit einem Kontaktierungselement im Unterboden des Kraftfahrzeugs entspricht.
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Nachdem die Kontaktierungsvorrichtung 6 dann mittels des Hublenkers 4 auf die entsprechende Kontaktierungshöhe angehoben wurde, findet durch ein weiteres Verfahren der Kontaktierungsvorrichtung 6 mittels des Hauptlenkers 3 und des Nebenlenkers 5 dann ein Bewegen in der X-Y Ebene statt, um auf diese Weise eine vollständige Kontaktierung zwischen der Kontaktierungsvorrichtung 6 und einer Kontaktierungseinrichtung Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
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In dem Gehäuse 12 ist weiterhin mindestens ein Antrieb 34 zum Verschwenken des Hauptlenkers 3 angeordnet, wobei der Antrieb 34 beispielsweise ein Elektromotor, ein Servomotor oder ein Linearmotor sein kann, mittels welchen ein zuverlässiges, zügiges, reproduzierbares und gleichzeitig energiesparendes Verschwenken des Hauptlenkers 3 um die vertikal angeordnete Schwenkachse 30 herum erreicht werden kann.
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Am freien Ende 32 des Hauptlenkers 3 ist ein weiterer Antrieb 54 angeordnet, mittels welchem eine Verschwenkung des Nebenlenkers 5 um die vertikal angeordnete Schwenkachse 50 herum erreicht werden kann.
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Am freien Ende 40 des Hublenkers 4 ist ein weiterer Antrieb 44 vorgesehen, mittels welchem ein Verschwenken des freien Endes 40 des Hublenkers 4 um die horizontal angeordnete Schwenkachse 52 stattfinden kann.
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Die Ladevorrichtung 1 umfasst im Innenraum des Gehäuses 12 weiterhin eine Elektronik 62, über welche zum einen der Kontaktierungsarm 2 angesteuert wird und welche in Kommunikation mit einem Kommunikationsmodul des Kraftfahrzeugs, welches geladen werden soll, treten kann.
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Die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug kann beispielsweise einen Austausch von Informationen über den Ladezustand der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, eine Berechtigung zum Laden an der Ladevorrichtung 1, eine Authentifizierung oder Autorisierung des Ladevorgangs, eine Übergabe von Ladeparametern, eine Steuerung des eigentlichen Ladevorganges oder auch ein manuelles Anstoßen eines Ladevorganges durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs umfassen. Weiterhin können über die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug Informationen darüber ausgetauscht werden, dass der Ladevorgang beendet werden muss, weil beispielsweise ein Benutzer das Kraftfahrzeug betritt und sich anschickt, mit dem Kraftfahrzeug los zu fahren.
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Die Elektronik 62 kann weiterhin Module zum Aufbereiten, Überwachen und Auffrischen des Ladestroms zum Laden des Kraftfahrzeugs umfassen, wobei der Ladestrom von der Elektronik 62 über ein entsprechendes Leistungskabel 60 hin zu der Kontaktierungsvorrichtung 6 geleitet wird.
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Wie beispielsweise aus 2 zu erkennen ist, weist das Gehäuse eine Öffnung 14 auf, durch welche hindurch der Kontaktierungsarm 2 mit seinem freien Ende 20 aus dem Gehäuse 12 hinaus geführt werden kann.
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Wie sich aus dem Vergleich der 1 und 2 ergibt, wird die Öffnung 14 im Ruhezustand durch ein Verschlusselement 16 verschlossen. Das Verschlusselement 16 kann entsprechend als Teil der Seitenwand des Gehäuses 12 ausgebildet sein, welches genau in die Öffnung 14 hereinpasst. Mit anderen Worten verschließt das Verschlusselement 16 das Gehäuse 12 und insbesondere die Öffnung 14 des Gehäuses 12 so, dass im geschlossenen Zustand das Gehäuse 12 eine einheitlich geschlossene Anmutung aufweist.
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Das Verschlusselement 16 ist an dem Nebenlenker 5 gehalten, sodass bei einer Bewegung des Kontaktierungsarmes 2 aus dem Gehäuse 12 heraus automatisch ein Mitnehmen des Verschlusselements 16 stattfindet und entsprechend die Öffnung 14 im Gehäuse 12 geöffnet wird. Gleiches gilt selbst verständlich auch beim Schließen, wobei dabei das Verschlusselement 16 automatisch durch den Nebenlenker 5 so mitgenommen wird, dass in der Ruheposition die Öffnung 14 verschlossen ist.
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Dabei erstreckt sich die Öffnung 14 in dem Gehäuse 12 in den gezeigten Ausführungsbeispielen so, dass der mögliche Bewegungsspielraum des Kontaktierungsarmes 2 nicht eingeschränkt wird. Insbesondere zieht sich die Öffnung 14 dabei um eine Ecke des Gehäuses herum bis beinahe zu der über die Schwenkachse 30 vorgegebenen Anlenkung des Hauptlenkers 3.
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Wie sich bereits aus den 1 und 3 ergibt, ist die vorgeschlagene Ladevorrichtung 1 besonders kompakt ausgebildet, weil sie in einem besonders kompakten Gehäuse 12 angeordnet werden kann. Dadurch, dass der Hauptlenker 3, der Nebenlenker 5 und der Hublenkers 4 quasi nebeneinander gefaltet in dem Gehäuse 12 aufgenommen werden können, kann das Gehäuse 12 besonders kompakt ausgebildet sein.
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In der in 4 gezeigten Darstellung des ausgefahrenen Kontaktierungsarms 2 ist zu erkennen, dass der Hublenker 4 aus der durch den Hauptlenker 3 und den Nebenlenker 5 aufgespannten, horizontalen Ebene herausgehoben ist und entsprechend in Z-Richtung angehoben werden kann.
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Dadurch lässt sich eine flache Bauweise der Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 erreichen, da ein Anheben erst in einem aktivierten Zustand des Kontaktierungsarms 2 vorgenommen wird, in der Ruheposition aber Hauptlenker 3, Nebenlenker 5 und Hublenker 4 nebeneinander in der X-Y Ebene angeordnet sind. Damit ist die Bauhöhe des Kontaktierungsarmes 2 zumindest in der Ruheposition durch die Höhe des höchsten Profils des Hauptlenkers 3, des Nebenlenkers 5 oder des Hublenkers 4 vorgegeben.
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Die einzelnen Komponenten des Kontaktierungsarmes 2 werden in der Ruheposition nicht übereinander gestapelt, so wie es im Stand der Technik häufig der Fall ist. Vielmehr befinden sich sämtliche Komponenten der des Kontaktierungsarmes 2 nebeneinander in der X-Y Ebene, sodass eine besonders flache Bauform erreicht werden kann.
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Der Hublenker 4 ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass das Kontaktierungselement 6, das beispielsweise in Form eines Steckers ausgebildet sein kann, unabhängig von der Hubposition eine vorgegebene Ausrichtung beibehält.
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Dazu kann der Hublenker 4 beispielsweise in Form einer Parallelogrammführung ausgebildet sein. Dazu sind bevorzugt zwei parallelogrammartig angeordnete Teillenker des Hublenkers 4 - dann um zwei parallel zueinander horizontal angeordnete Schwenkachsen herum an dem Nebenlenker 5 angeordnet. Das freie Ende 40 des Hublenkers 4 weist ebenfalls eine parallelogrammartige Anbindung an die Kontaktierungsvorrichtung 6 auf. Damit kann beim Anheben und Absenken des freien Endes 40 des Hublenkers 4 erreicht werden, dass sich die Kontaktierungsvorrichtung 6 stets in einer vorgegebenen Orientierung befindet.
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In 5 ist besonders gut die Parallelogrammführung mit einem oberen Teillenker 42 des Hublenkers 4 und einem unteren Teillenker 44 des Hublenkers 4 zu erkennen. Auf diese Weise kann in Kombination mit dem Nebenlenker 5 und der Kontaktierungsvorrichtung 6 eine Parallelogrammführung der Kontaktierungsvorrichtung 6 erreicht werden.
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In den 6 und 7 ist noch einmal besonders gut zu erkennen, dass der Hublenker 4 das Kontaktierungselement 6 aus der durch den Hauptlenker 3 und den Nebenlenker 5 aufgespannten Ebene heraushebt.
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Vorteilhaft an der hier gezeigten Ausbildung ist unter anderem, dass die beweglichen Komponenten des Kontaktierungsarms 2, nämlich der Hauptlenker 3, der Nebenlenker 5 und der Hublenker 4, jeweils nur um Drehlager verschwenkbar sind, sodass der Aufbau der Ladevorrichtung 1 relativ einfach ist, wobei die jeweiligen Schwenklager nicht nur günstiger in der Lieferung sind, sondern auch schmutzresistenter sind und ein geringeres Risiko eines Verklemmens aufweisen.
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Die Elektronik 62 kann beispielsweise mit dem Kraftfahrzeug kommunizieren um beispielsweise beim Unterschreiten eines vorgegebenen Ladeniveaus der Traktionsbatterie das Fahrzeug automatisch wieder zu kontaktieren.
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Ist entsprechend das Kraftfahrzeug über der Bodeneinheit 10 abgestellt und hat die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug ergeben, dass eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden soll, steuert die Elektronik 62 den Kontaktierungsarm 2 so an, dass er zunächst durch eine Verschwenkung um die Achse 30 und um die Achse 50 in der horizontalen Ebene so weit aufgeklappt, dass das Anheben des Hublenkers 4 möglich wird, ohne mit dem Gehäuse 12 zu kollidieren.
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Die Elektronik 62 verfährt dann die Kontaktierungsvorrichtung 6 mittels des Kontaktierungsarmes 2 auf die Kontaktierungshöhe und dann in die dazu komplementäre Kontaktierungseinheit im Unterboden des Kraftfahrzeuges, um eine Kontaktierung herzustellen. Dann kann der Ladevorgang über die Elektronik 62 gestartet werden, sodass ein Laden der Batterie des Kraftfahrzeuges erreicht wird.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladevorrichtung
- 10
- Bodeneinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Öffnung
- 16
- Verschlussteil
- 2
- Kontaktierungsarm
- 20
- freies Ende des Kontaktierungarms
- 3
- Hauptlenker
- 30
- Schwenkachse des Hauptlenkers
- 32
- freies Ende des Hauptlenkers
- 34
- Antrieb des Hauptlenkers
- 4
- Hublenker
- 40
- freies Ende des Hublenkers
- 42
- oberer Teillenker
- 44
- unterer Teillenker
- 46
- Antrieb des Hublenkers
- 5
- Nebenlenker
- 50
- Schwenkachse des Nebenlenkers
- 52
- horizontale Schwenkachse zur Anbindung des Hublenkers
- 54
- Antrieb für den Nebenlenker
- 6
- Kontaktierungsvorrichtung
- 60
- Leistungsstromleitung
- 62
- Elektronik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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