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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung und Verfahren zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung.
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Stand der Technik
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Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen über einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eine sogenannte Traktionsbatterie. Dieser elektrische Energiespeicher kann von einer externen elektrischen Energiequelle aufgeladen werden. Hierzu kann das Elektrofahrzeug galvanisch mit einer Ladestation verbunden werden. Alternativ sind sogenannte induktive Ladesysteme bekannt. Hierbei erzeugt eine Sendespule in der Ladestation ein elektromagnetisches Feld, welches in eine Empfangsspule in dem Elektrofahrzeug einkoppelt und eine elektrische Spannung induziert.
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Die Druckschrift
DE 10 2014 226 755 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer Ladestation mit der Ladebuchse eines Fahrzeugs. Hierzu wird ein mit einer Spannungsquelle verbundener Kontaktkopf vor einer Ladebuchse eines Fahrzeugs positioniert und anschließend in die Ladebuchse eingeführt. Für ein sicheres und zuverlässiges Ausrichten des Kontaktkopfs während des Einführens in die Ladebuchse weist der Kontaktkopf dabei Justiermittel auf, die den Kontaktkopf während des Einführens in die Ladebuchse automatisch ausrichten
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug sowie eine Vorrichtung und Verfahren zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, wobei die Ladevorrichtung eine mechanische Sperrvorrichtung umfasst. Diese Sperrvorrichtung ist dazu ausgelegt, zwischen einer abgesenkten Offenstellung und einer angehobenen Sperrstellung automatisch bewegt werden. Ferner umfasst die Sperrvorrichtung mehrere Kontaktelemente. Die Kontaktelemente sind dazu ausgelegt, mit Kontaktflächen an einer Unterseite eines Elektrofahrzeugs elektrisch gekoppelt zu werden. Ferner sind die mehreren Kontaktelemente mit einer elektrischen Energiequelle elektrisch gekoppelt. Weiterhin ist die Sperrvorrichtung dazu ausgelegt, zum Kontaktieren der Ladevorrichtung mit dem Elektrofahrzeug die Sperrvorrichtung mit den mehreren Kontaktelementen in Richtung der Unterseite des Elektrofahrzeugs zu bewegen.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladevorrichtung, welche ein Anschlusselement umfasst, das dazu ausgelegt ist, an einem Unterboden eines Elektrofahrzeugs angeordnet zu werden. Das Anschlusselement umfasst hierbei mehrere Kontaktflächen. Die mehreren Kontaktflächen sind in einem regelmäßigen Muster an dem Anschlusselement angeordnet. Ferner sind die mehreren Kontaktflächen dazu ausgelegt, mit einer Ladeschaltung für das Elektrofahrzeug verbunden zu werden.
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Darüber hinaus ist vorgesehen:
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Ein Elektrofahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktierung des Elektrofahrzeugs mit einer Ladevorrichtung.
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Schließlich ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Ausfahren der Sperrvorrichtung in Richtung des Unterbodens des Elektrofahrzeugs. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Freigeben einer Ladespannung, falls die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs detektiert wurden ist.
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Vorteile der Erfindung
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Zum Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs sind sogenannte konduktive Kopplungen der Ladestation mit dem Elektrofahrzeug hinsichtlich des Wirkungsgrades vorteilhaft. Hierzu muss eine galvanische Verbindung zwischen elektrischen Anschlüssen der Ladestation und korrespondierenden Kontakten an dem aufzuladenden Elektrofahrzeug hergestellt werden. Dies kann beispielsweise manuell durch einen Benutzer erfolgen. Für innovative Ansätze zur automatischen Kontaktierung des Elektrofahrzeugs mit einer Ladestation ist es in der Regel erforderlich, dass Elektrofahrzeug mit hoher Präzision an einer vorbestimmten Position abzustellen.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Konzept zur automatischen Kontaktierung eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladestation zu schaffen, welches einerseits einfach zu realisieren ist und darüber hinaus andererseits eine zuverlässige Kontaktierung erlaubt, auch wenn das aufzuladende Fahrzeug mit einer großen Toleranz im Bereich der Ladestation abgestellt wird.
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Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die elektrischen Kontakte der Ladestation zum Aufladen des Elektrofahrzeugs in oder an einer beweglichen Sperrvorrichtung vorzusehen. Derartige Sperrvorrichtungen können vorzugsweise automatisch in eine als Sperrstellung bezeichnete Position bewegt werden. In dieser Sperrstellung ragt die Sperrvorrichtung so weit aus dem Boden heraus, dass hierdurch ein Parkplatz oder eine Fahrbahn blockiert wird. Alternativ kann die Sperrvorrichtung in eine als Offenstellung bezeichnete Position bewegt werden. Hierbei ist die Sperrvorrichtung so weit abgesenkt, dass sich ein Fahrzeug darüber hinwegbewegen kann. Beispielsweise kann die Sperrvorrichtung hierzu zumindest teilweise in den Boden hinein versenkt werden.
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Zum Aufladen des Elektrofahrzeugs kann eine solche Sperrvorrichtung zunächst in die Offenstellung gebracht werden. Daraufhin kann das aufzuladende Elektrofahrzeug über diese Sperrvorrichtung fahren. Anschließend kann die Sperrvorrichtung teilweise angehoben werden. Auf diese Weise nähert sich die Sperrvorrichtung der Unterseite des Elektrofahrzeugs, bis die elektrischen Kontakte an der Sperrvorrichtung den Unterboden des Elektrofahrzeugs berühren. Auf diese Weise kann zwischen den elektrischen Kontakten der Sperrvorrichtung und korrespondierenden Kontakten an der Unterseite des Elektrofahrzeugs eine galvanische Verbindung hergestellt werden. Hierzu können an der Unterseite des Elektrofahrzeugs geeignete Kontaktflächen vorgesehen sein.
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Für ein einfaches, zuverlässiges und positionstolerantes Kontaktieren der Kontaktelemente an der Sperrvorrichtung mit korrespondierenden Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs können auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs mehrere Kontaktflächen vorgesehen sein. Die einzelnen Kontaktflächen können hierbei beispielsweise in einem geeigneten regelmäßigen Muster, zum Beispiel einem Schachbrettmuster, einem Wabenmuster oder ähnlichem angeordnet sein. Insbesondere können an der Unterseite des Elektrofahrzeugs deutlich mehr einzelne Kontaktflächen vorgesehen sein, als Kontaktelemente an der Sperrvorrichtung vorgesehen sind. Die Ausdehnungen der einzelnen Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs in Länge und Breite bzw. Durchmesser können hierbei in geeigneter Weise entsprechend dem Abstand der Kontaktelemente an der Sperrvorrichtung gewählt werden. Beispielsweise können bei einer schachbrettartigen Anordnung der Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs die Abstände zwischen zwei Kontaktelementen an der Sperrvorrichtung geringfügig größer gewählt werden, als die Diagonale der quadratischen Kontaktflächen des Schachbrettmusters auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs. Um zu vermeiden, dass ein Kontaktelement der Sperrvorrichtung gegebenenfalls gleichzeitig zwei Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs kontaktiert, sind die Ausdehnungen, beispielsweise ein Durchmesser, der Kontaktelemente auf der Sperrvorrichtung möglichst klein, vorzugsweise punktförmig zu wählen. Gegebenenfalls können die einzelnen Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs mit einen vorbestimmen Abstand voneinander angeordnet werden, wobei in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Kontaktflächen ein elektrisch nicht leitfähiges, d. h. isolierende Material vorgesehen ist.
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Gegebenenfalls ist auch möglich, den Anschlussbereich mit den Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs mit einer Abdeckung vor Verunreinigungen, Beschädigungen oder ähnlichem zu schützen, solange kein Aufladen des Elektrofahrzeugs beabsichtigt ist. Hierzu kann beispielsweise der Bereich mit den Kontaktflächen automatisch mit einer geeigneten Abdeckung geschützt werden. Zum Aufladen des Elektrofahrzeugs kann diese Abdeckung automatisch entfernt werden. Beispielsweise kann ein automatisches Entfernen der Abdeckung erfolgen, wenn sich das Fahrzeug über einer Sperrvorrichtung mit Kontaktelementen zum Aufladen des Elektrofahrzeugs befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sperrvorrichtung eine Abdeckeinrichtung. Die Abdeckeinrichtung der Sperrvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Kontaktelemente der Sperrvorrichtung in der Offenstellung und/oder der Sperrstellung abzudecken. Ferner ist die Abdeckeinrichtung dazu ausgelegt, die Kontaktelemente zum Kontaktieren der Ladevorrichtung mit dem Elektrofahrzeug freizugeben, falls ein Aufladen des Elektrofahrzeugs erfolgen soll. Durch eine solche Abdeckeinrichtung können die Kontaktelemente der Sperrvorrichtung vor Verschmutzungen sowie unbeabsichtigter Berührung geschützt werden, solange kein Aufladen eines Elektrofahrzeugs erfolgen soll. Beispielsweise kann es sich bei der Abdeckeinrichtung um eine Abdeckung handeln, welche durch Drehen, Verschieben oder eine andere geeignete Bewegung die Kontaktelemente der Sperrvorrichtung überdecken bzw. freigeben kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ladevorrichtung eine Steuerschaltung. Diese Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und korrespondierenden Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs zu detektieren. Ferner kann die Steuerschaltung dazu ausgelegt sein, einen Ladevorgang freizugeben, falls eine korrekte elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und den korrespondierenden Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs detektiert worden ist. Die Detektion zur Kontaktierung kann beispielsweise über eine Messung geeigneter elektrischer Parameter erfolgen. Zusätzlich oder alternativ können gegebenenfalls auch mechanische Schaltelemente vorgesehen sein, welche eine Kontaktierung der Kontaktelemente der Sperrvorrichtung mit den Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs signalisieren. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass an den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung nur dann eine elektrische Spannung anliegt, wenn die Kontaktelemente zuverlässig mit den Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs kontaktiert sind.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Überprüfen der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und den korrespondierenden Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs eine Ermittlung eines Übergangswiderstandes. Entsprechend wird der Ladevorgang nur freigegeben, falls der detektierte Übergangswiderstand einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Durch die Überwachung des Übergangswiderstandes kann gegebenenfalls eine unzureichende Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung und den Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs detektiert werden. Somit kann beispielsweise verhindert werden, dass aufgrund eines zu hohen Übergangswiderstand erhöhte elektrische Verluste und eine damit verbundene Erwärmung auftreten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sperrvorrichtung einen Hubpoller. Der Hubpoller kann dazu ausgelegt sein, in der abgesenkten Offenstellung im Boden versenkt zu werden und in der angehobenen Sperrstellung aus dem Boden herausgefahren zu werden. Solche Hubpoller sind zur Absperrung von Parkflächen oder zur Zufahrtsbeschränkung sehr verbreitet. Durch die erfindungsgemäße Erweiterung dieser Hubpoller können die Hubpoller zusätzlich auch zur Kontaktierung eines Elektrofahrzeugs für einen Ladevorgang genutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Kontaktieren des Elektrofahrzeugs umfasst diese Vorrichtung eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung kann dazu ausgelegt sein, eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei Kontaktflächen des Anschlusselements und korrespondierenden Kontaktelementen einer Ladevorrichtung zu detektieren. Ferner kann die Steuerschaltung eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs und den Kontaktflächen, die mit korrespondierenden Kontaktelementen der Ladevorrichtung verbunden sind, herzustellen. Mit anderen Worten, die Steuerschaltung stellt sicher, dass genau die Kontaktflächen des Anschlusselement auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs mit der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs verbunden werden, die mit den Kontaktelementen der Sperrvorrichtung kontaktiert sind. Die übrigen Kontaktflächen können entweder mit einem Bezugspotenzial verbunden werden oder auf ein freies Potenzial gelegt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass auch Tiere oder Objekte, welche sich während des Ladevorgangs gegebenenfalls unterhalb des Fahrzeugs befinden, nicht mit einer gefährlichen elektrischen Spannung in Kontakt kommen können.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
- 3: eine schematische Darstellung eines Anschlusselements zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 4: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung 1 für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform. Die Ladevorrichtung 1 umfasst eine Sperrvorrichtung 10. Beispielsweise kann es sich bei dieser Sperrvorrichtung 10 um einen Hubpoller o. ä. handeln. Die Sperrvorrichtung 10 kann mittels einer Antriebseinrichtung 14 angehoben oder abgesenkt werden. Wird die Sperrvorrichtung 10 abgesenkt, so kann die Sperrvorrichtung 10 beispielsweise zumindest teilweise in dem Boden B versenkt werden. Beim Anheben der Sperrvorrichtung 10 kann die Sperrvorrichtung 10 aus dem Boden B heraus bewegt werden. Das Anheben bzw. Absenken der Sperrvorrichtung 10 kann beispielsweise mit einer elektrischen Antriebseinrichtung 14 erfolgen kann.
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Wird die Sperrvorrichtung 10 angehoben, so befindet sich die Sperrvorrichtung 10 in einer als Sperrstellung bezeichneten Position. Dabei ragt die Sperrvorrichtung 10 so weit aus dem Boden B heraus, dass ein handelsübliches Fahrzeug nicht über die Sperrvorrichtung 10 hinweg fahren kann. Somit verhindert die Sperrvorrichtung 10 in ihrer Sperrstellung das Passieren eines Fahrzeuges. Wird die Sperrvorrichtung 10 abgesenkt, so befindet sich die Sperrvorrichtung 10 in einer als Offenstellung bezeichneten Position. Dabei ist die Sperrvorrichtung 10 weitestgehend in dem Boden B versenkt. Alternativ ist es auch möglich, die Sperrvorrichtung 10 beispielsweise an einem am Boden befindlichen Gelenk zu kippen und am Boden B abzulegen. Somit ist die Sperrvorrichtung 10 in ihrer Offenstellung so weit abgesenkt, dass ein handelsübliches Fahrzeug über die Sperrvorrichtung 10 hinweg fahren kann.
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An der Sperrvorrichtung 10 sind mehrere elektrische Kontaktelemente 11 vorgesehen. Dies elektrischen Kontaktelemente 11 sind derart an der Sperrvorrichtung 10 angeordnet, dass die Kontaktelemente 11 in Richtung eines über der Sperrvorrichtung 10 befindlichen Fahrzeuges weisen. Auf diese Weise können die Kontaktelemente 11 an der Sperrvorrichtung 10 bei einem teilweisen Anheben der Sperrvorrichtung 10 aus der Offenstellung mit einem Unterboden eines sich über der Sperrvorrichtung 10 befindlichen Fahrzeuges in Kontakt gebracht werden.
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Gegebenenfalls können die elektrischen Kontaktelemente 11 an der Sperrvorrichtung 10 mit einer Abdeckeinrichtung 13 abgedeckt werden. Somit sind die Kontaktelemente 11 zunächst vor unbeabsichtigter Berührung sowie Verschmutzung geschützt. Für einen nachfolgend noch näher beschriebenen Ladevorgang kann die Abdeckeinrichtung 13 die Kontaktelemente 11 freigegeben. Dies kann beispielsweise automatisch mittels eines geeigneten Antriebs, zum Beispiel einem Elektromotor oder ähnlichem erfolgen. Aber auch rein mechanische Lösungen zum Freigegeben der Kontaktelemente 11 sind möglich.
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Die Kontaktelemente 11 an der Sperrvorrichtung 10 sind über elektrische Verbindungen mit einer elektrischen Energiequelle 12 verbunden. Je nach gewünschtem Ladevorgang kann es sich hierbei entweder um eine Gleichspannungsquelle oder eine ein- oder mehrphasige Wechselspannungsquelle handeln. Auf diese Weise kann bei einer Kontaktierung der Kontaktelemente 11 der Sperrvorrichtung 10 mit korrespondierenden Anschlüssen an einem Elektrofahrzeug elektrische Energie von der Energiequelle 12 zu dem Elektrofahrzeug übertragen werden. Hierdurch kann beispielsweise eine Traktionsbatterie in dem Elektrofahrzeug aufgeladen werden.
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Weiter kann die Ladevorrichtung 1 eine Steuerschaltung 15 umfassen. Diese Steuerschaltung 15 kann den Ladevorgang des Elektrofahrzeugs freigegeben und überwachen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 15 zunächst eine Autorisierung des Elektrofahrzeugs und/oder eines Benutzers vornehmen. Hierzu können beispielsweise über eine drahtlose Funkverbindung entsprechende Daten von dem Elektrofahrzeug, einem mobilen Endgerät oder einem zentralen Server an die Steuerschaltung 15 übermittelt werden. Wird ein Ladevorgang freigegeben, so kann die Steuerschaltung 15 beispielsweise veranlassen, dass die Sperrvorrichtung 10 von ihrer Offenstellung in Richtung des Unterbodens eines über der Sperrvorrichtung 10 befindlichen Fahrzeuges bewegt wird. Gegebenenfalls kann zuvor mittels eines (nicht dargestellten) Sensors überprüft werden, ob sich oberhalb der Sperrvorrichtung 10 ein solches Elektrofahrzeug befindet.
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Die Sperrvorrichtung 10 kann hierbei von der Offenstellung so lange in Richtung des Elektrofahrzeugs bewegt werden, bis die Kontaktelemente 11 in Kontakt mit dem darüber befindlichen Elektrofahrzeug, insbesondere Kontaktflächen an der Unterseite des Elektrofahrzeugs treten.
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Nachdem die Kontaktelemente 11 der Sperrvorrichtung 10 mit Kontaktflächen an der Unterseite des darüber befindlichen Elektrofahrzeugs in Kontakt getreten sind, kann elektrische Energie von der Energiequelle 12 zu dem Elektrofahrzeug übertragen werden, um die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs aufzuladen.
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Zuvor kann die Steuerschaltung 15 die korrekte Kontaktierung zwischen den Kontaktelemente 11 und den korrespondieren Kontaktflächen an dem Elektrofahrzeug überprüfen. Hierzu kann beispielsweise zunächst mittels einer Prüfspannung eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelemente 11 und dem Elektrofahrzeug überprüft werden. Insbesondere kann hierbei beispielsweise ein Übergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen 11 an der Sperrvorrichtung 10 und den Kontaktflächen an dem Elektrofahrzeug ermittelt werden. Überschreitet dieser Übergangswiderstand einen vorgegebenen Schwellwert, so kann eine Energieübertragung unterbunden werden. Unterschreitet der Übergangswiderstand dagegen den vorgegebenen Schwellwert, so kann die Energieübertragung für das Aufladen der Traktionsbatterie in dem Elektrofahrzeug freigegeben werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Maßnahmen möglich, um die korrekte Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen 11 und den Kontaktflächen an dem Elektrofahrzeug zu überprüfen.
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Nach Beendigung des Ladevorgangs kann die Sperrvorrichtung 10 abgesenkt werden und somit wieder in die Offenstellung gebracht werden. Ferner kann die optional vorgesehene Abdeckeinrichtungen 13 in eine Position gebracht werden, um die Kontaktelemente 11 zu überdenken.
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2 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs zwischen der zuvor beschriebenen Ladevorrichtung 1 und einem Elektrofahrzeug 2. Das Elektrofahrzeug 2 befindet sich hierbei in einer Position oberhalb der Sperrvorrichtung 10. In dem Elektrofahrzeug 2 befindet sich eine Traktionsbatterie 23, die über eine Ladeschaltung 22 mittels extern bereitgestellter elektrischer Energie aufgeladen werden kann. Handelt es sich bei der extern bereitgestellten elektrischen Energie um Energie, welche in Form von Wechselspannung bereitgestellt wird, so kann diese Wechselspannung in der Ladeschaltung 22 gleichgerichtet werden.
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Auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs 2 befindet sich am Unterboden ein Anschlusselement 21. Mögliche Konfigurationen dieses Anschlusselements 21 werden nachfolgend noch näher erläutert. Insbesondere kann das Anschlusselement 21 mehrere Kontaktflächen umfassen, welche von den Kontaktelementen 11 der zuvor beschriebenen Sperrvorrichtung 10 kontaktiert werden können. Hierzu sind die Abmessungen in Länge und Breite bzw. Durchmesser der einzelnen Kontaktflächen entsprechend dem Abstand zwischen den einzelnen Kontaktelemente 11 angepasst. Sind die einzelnen Kontaktflächen beispielsweise als schachbrettartig angeordnete Quadrate ausgeführt, so kann eine Diagonale dieser Quadrate geringfügig kleiner sein, als der Abstand von zwei Kontaktelemente 11 an der Sperrvorrichtung 10.
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Nachdem die Kontaktelemente 11 der Sperrvorrichtung 10 mit Kontaktflächen an dem Anschlusselement 21 des Elektrofahrzeugs in Kontakt getreten sind, kann elektrische Energie von der Energiequelle 12 der Ladevorrichtung 1 über die Kontaktelemente 11 und die kontaktierten Kontaktflächen zu der Ladeschaltung 22 in dem Elektrofahrzeug 2 und weiter zu der Traktionsbatterie 23 übertragen werden.
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Für eine einfache und positionstolerante Kontaktierung der Kontaktflächen auf der Unterseite des Elektrofahrzeugs 2 kann das Anschlusselement 21 an der Unterseite des Elektrofahrzeugs 2 mehrere Kontaktflächen umfassen, welche vorzugsweise in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Hierbei ist es ausreichend, wenn jedes Kontaktelemente 11 der Sperrvorrichtung 10 mit einer Kontaktfläche des Anschlusselement 21 in Kontakt tritt. Wie zuvor bereits ausgeführt, ist hierbei die Größe der Kontaktflächen entsprechend dem Abstand zwischen den Kontaktelemente 11 der Sperrvorrichtung 10 anzupassen.
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Die Ladeschaltung 22 kann ferner eine Steuerschaltung 22a umfassen. Diese Steuerschaltung 22a kann beispielsweise die Kontaktflächen identifizieren, welche von Kontaktelementen 11 der Sperrvorrichtung 10 kontaktiert worden sind. Hierzu kann beispielsweise an den Kontaktelementen 11 in einer Initialisierung eine entsprechende Prüfung oder Steuerspannung angelegt werden. Entsprechend kann die Steuerschaltung 22a diejenigen Kontaktflächen des Anschlusselements 21 mit der Ladeschaltung 22 verbinden, welche von den Kontaktelementen 11 der Sperrvorrichtung 10 kontaktiert worden sind. Die übrigen Kontaktflächen können auf ein Bezugspotenzial oder ein offenes Potenzial gelegt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass an den nicht kontaktierten Kontaktflächen keine elektrische Spannung anliegt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ansicht auf die Unterseite eines Fahrzeugs 2 mit einem Anschlusselement 21. In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst das Anschlusselement 21 mehrere Kontaktflächen 21a, 21b. Die Kontaktflächen 21a, 21b sind hierbei als quadratische Kontaktflächen ausgeführt, welche in einem schachbrettartigen Muster auf dem Anschlusselement 21 angeordnet sind. Umfasst die Sperrvorrichtung 10 zwei Anschlusselemente 11, so kann bei entsprechender Anpassung der Größe der einzelnen Kontaktflächen 21a, 21b jeweils ein Kontaktelement 11 mit einer Kontaktfläche 21a einer ersten Gruppe von Kontaktflächen kontaktiert werden und ein weiteres Kontaktelemente 11 mit einer Kontaktfläche 21b einer zweiten Gruppe von Kontaktflächen kontaktiert werden. Wie zuvor bereits ausgeführt, sollte hierbei der Abstand zwischen den beiden Kontaktelemente 11 an der Sperrvorrichtung 10 geringfügig größer sein als die Diagonalen der Kontaktflächen 21a, 21b. Gegebenenfalls können die einzelnen Kontaktflächen 21a, 21b so weit voneinander beanstandet sein, dass ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen 21a, 21b durch ein Kontaktelement 11 vermieden werden kann. Hierzu kann in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktflächen 21a, 21b ein elektrisch isoliertes Material vorgesehen sein.
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Analog zu der hier dargestellten Ausführungsform mit quadratischen Kontaktflächen sind selbst verständlich auch beliebige andere geeignete Formen und Anordnungen der Kontaktflächen möglich. Beispielsweise ist auch eine wabenförmige bzw. hexagonale Struktur o. ä. möglich. Insbesondere wenn an einer Sperrvorrichtung 10 beispielsweise mehr als zwei Kontaktelemente 11 vorgesehen sind, kann die Konfiguration der Kontaktflächen 21a, 21b in geeigneter Weise angepasst werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Kontaktieren eines Elektrofahrzeugs 2 mit einer Ladevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Grundsätzlich kann das Verfahren beliebige geeignete Schritte umfassen, wie sie bereits zuvor in Zusammenhang mit der Ladevorrichtung 1 und dem Elektrofahrzeug 2 beschrieben worden sind. Analog können auch die zuvor beschriebenen Vorrichtungen beliebige Komponenten umfassen, die zur Implementierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind.
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In Schritt S1 erfolgt ein Ausfahren der Sperrvorrichtung 10 in Richtung des Unterbodens des Elektrofahrzeugs 2.
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In Schritt S2 erfolgt ein Detektieren einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen 11 der Sperrvorrichtung 10 und Kontaktflächen 21a, 21b an der Unterseite des Elektrofahrzeugs 2.
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Daraufhin kann in Schritt S3 eine Ladespannung an der Ladevorrichtung freigegeben werden, falls eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 11 der Sperrvorrichtung 10 und den Kontaktflächen 21a, 21b an der Unterseite des Elektrofahrzeugs detektiert worden ist.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine automatische Kontaktierung eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladevorrichtung zum Aufladen der Traktionsbatterie in dem Elektrofahrzeug. Hierzu ist es vorgesehen, an einer Sperrvorrichtung, wie zum Beispiel einem Hubpoller, elektrische Kontakte vorzusehen, die mit Kontaktflächen an einer Unterseite des Elektrofahrzeugs kontaktiert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226755 A1 [0003]
