WO2020104188A1 - Kontakteinheit und ladesystem - Google Patents

Kontakteinheit und ladesystem

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WO2020104188A1
WO2020104188A1 PCT/EP2019/080278 EP2019080278W WO2020104188A1 WO 2020104188 A1 WO2020104188 A1 WO 2020104188A1 EP 2019080278 W EP2019080278 W EP 2019080278W WO 2020104188 A1 WO2020104188 A1 WO 2020104188A1
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WO
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contact
charging
vehicle
contact unit
unit
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PCT/EP2019/080278
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Inventor
Bjoern WEISSHAR
Thomas Hengstermann
Lothar Schneider
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Schunk Transit Systems Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a contact unit for a charging system for elec trically driven vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses or the like, and a charging system, the charging system comprising a charging contact device and a contact device with a contact unit carrier, the contact unit carrier having the contact unit, being with the contact unit
  • Charging contact of the charging contact device can be contacted to form a contact pairing, the contact unit having a contact element made of metal, the contact unit having a connecting line for connection to the vehicle or the charging station, the contact element having a contact bump, the contact bump having a contact surface for contacting of the charging contact.
  • Such contact units and charging systems are already known from the prior art and are regularly used for charging electrically powered vehicles at, for example, a stopping point.
  • a charging system is known from WO 2015/018889 A l, in which a roof-shaped charging contact device is contacted by a contact unit carrier of a contact device of the same configuration.
  • the contact unit carrier is guided into a contact position, contact elements in the contact unit carrier sliding along roof-shaped slopes of the charging contact device and the contact unit carrier being centered in the charging contact device.
  • the contact device and the charging contact device are brought together by means of a positioning device, which is arranged here in the manner of a rocker on the roof of the vehicle.
  • Batteries of the vehicle can then be charged while the vehicle is stopped at a stationary charging station.
  • Contact pairs are formed for a charging circuit and for example for a control line, grounding or data transmission. It is therefore always provided to contact a plurality of contact elements, each with associated charging contacts.
  • the charging system is arranged below a vehicle for practical and aesthetic reasons. Nevertheless, it is also possible to make such an arrangement for trucks or buses.
  • the charging systems which are designed for the transmission of high currents, for example 500 A to 1000 A with a voltage of 750 V, it is always necessary to provide correspondingly large-sized contact units or contact elements and corresponding conductor cross sections.
  • a basic problem in the formation of a contact pairing is contamination of the contact elements or charging contacts and oxidation or corrosion of a surface of the contact elements or charging contacts.
  • the contact elements or charging contacts regularly consist of copper or a copper alloy in order to be as high as possible To be able to transmit currents, with the formation of an oxidation layer comparatively quickly. If the contact elements grind along surfaces of a charging contact device during insertion into a contact position, dirt and an oxidation layer can optionally be removed from the contact elements or charging contacts.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a contact unit and a charging system which ensures reliable contact quality.
  • the charging system comprises a charging contact device and a contact device with a contact unit carrier, the contact unit carrier having the contact unit, with the contact unit being a charging contact for the charging contact device
  • the contact unit has a contact element made of metal, the contact unit having a connecting line for connection to the vehicle or the charging station, the contact element having a contact bump, the contact bump forming a contact surface for contacting the charging contact, the contact element in the region the contact surface is formed at least in sections from a contact piece made of carbon.
  • the contact element is formed with a contact bump, which in turn forms the contact surface for contacting a charging contact.
  • the contact bump can have any shape and be formed in such a way that the contact element has a chamfer or rounding on its outer edges.
  • the point or the area of the contact bump that is closest to or faces the charging contact is part of the contact area.
  • This contact surface is formed at least in sections from a contact piece made of carbon. Since the contact element is made of metal, the contact piece is then arranged or fastened accordingly on the contact element. The contact piece can then completely form the contact surface Kon. Because the contact surface is formed at least in sections from the contact piece, the contact surface cannot oxidize in these areas due to the carbon that forms the contact surface.
  • the contact unit can also be produced inexpensively, since carbon contact pieces are easy to manufacture and mountable on the contact element.
  • the contact element can be bolt-shaped and / or the contact surface can be at least partially curved, preferably dome-shaped.
  • the then stud-shaped contact bump can form the contact surface for contacting the charging contact, wherein a distal end of the contact element can be rounded, arched or dome-shaped. In this way it can be ensured that the contact element, even in the case of a different position relative to the charging contact, is always in contact with the charging contact with a selective contact.
  • the contact element can then also be moved along a charging contact without causing major mechanical damage to the charging contact or the contact element.
  • the contact element can also be designed with another suitable shape.
  • the bolt-shaped contact element is arranged to be movable or pivotable on a contact unit carrier in the direction of its longitudinal axis, a large-area contact with a charging contact can possibly also be formed on a contact end of the contact element due to complete rounding or rounded edges.
  • the contact piece can be designed to be flush with the contact surface.
  • the contact piece can be formed after assembly by a contact element by mechanical processing such as milling, turning or grinding the contact element flush with the contact surface.
  • the contact surface then has no shoulders or protrusions.
  • the contact element can consist of copper or a copper alloy and can be flat or uncoated.
  • the contact surface then consists at least in sections of carbon and copper or is formed from these materials.
  • the metal of the contact element can be coated with silver, but this is comparatively expensive and sensitive to mechanical influences.
  • the contact piece can consist of graphite or hard carbon. Industrially produced graphite or hard coal is available inexpensively, although admixtures of metals such as copper or silver can also be contained in the graphite or hard coal. Graphite or hard coal are corrosion-resistant, wear-resistant and robust.
  • the contact piece can be arranged coaxially relative to a longitudinal axis of the contact element, wherein the contact piece can form a point of the contact surface that is closest to a charging contact.
  • the contact piece can accordingly be positioned centrally in the contact area with respect to an outer contour of the contact area, in particular if the contact area is also formed by the contact element.
  • the contact piece can then, for example, also form the highest point of the contact surface, so that when the contact element and the charging contact are brought together, the contact piece comes into direct contact with the charging contact. Safe contacting can thus advantageously be formed.
  • a first partial area of the contact area can be formed by the contact piece and a second partial area of the contact area can be formed by the contact bump, wherein the first partial area can be circular, rectangular, square, star-shaped or cruciform.
  • the first partial surface can also be arranged accordingly transversely to a longitudinal axis of the contact piece.
  • the second partial area can surround the first partial area or can also be interrupted by it.
  • the first partial surface can, for example, if it is rectangular, be designed in the manner of a strip that extends through the first partial surface.
  • the contact piece can be inserted into a recess formed in the contact bump.
  • the recess can be, for example, a bore or a groove running transversely to the longitudinal axis of the contact element.
  • the contact piece then essentially completely fills the recess.
  • a simple positive connection can be made using a pin connection.
  • the contact piece can be fastened in the recess by means of an electrically conductive adhesive material or a solder.
  • the contact piece can then be soldered or glued in the recess. In any case, an electrically highly conductive connection is always formed between the contact piece and the metal of the contact element.
  • the contact piece can alternatively be formed in the recess by means of sintering.
  • the contact piece can be formed directly in the recess and thus firmly anchored therein.
  • the formation of the contact piece by sintering can take place in a piece of raw material of the contact element, with mechanical processing of this semifinished product being carried out subsequently.
  • a spring of the contact unit can cause a spring force on the contact element, such that the contact element can be pressed in the direction of a charging contact.
  • a resilient mounting of the contact element can be carried out by a compression spring, in particular a spiral spring, on the contact element or in the region of a pivot bearing or a guide of the contact unit. As a result, a punctual contact with a charging contact and a spring preload can be formed.
  • a spring force can be selected such that the contact element is always pressed in the direction of the charging contact and moved into a front end position when the contact element is not in contact with a charging contact.
  • the spring can also be a tortuous torsion spring which can be held on an axis of a rotary bearing of the contact element. For example, the contact element on a rotary bearing can be pivoted into an end position by means of a spring force.
  • the contact device can have at least two further contact units, the respective contact surface for contacting the Charging contact can be made entirely of metal.
  • the metal of the contact surface of the further contact elements of the further contact units can be copper or a copper alloy, for example.
  • the other contact elements can also be provided with a coating, for example made of silver.
  • the two further contact elements can then form charging contacts of a charging circuit, via which comparatively high voltages and currents are transmitted.
  • the use of a contact piece made of carbon is then not required for the further contact elements.
  • the contact unit can be designed such that a signal can be transmitted via the contact element, with a current of 100 A to 1000 A, preferably 500 A to 1000 A, particularly preferably 800 A at a voltage of in each case via the further contact units 60 V to 1500 V, preferably 750 V, can be transmitted. Consequently, an output of 375 kW to 750 kW, preferably 600 kW, can be transmitted via the further contact units.
  • a vehicle can also be charged more quickly since higher currents can be transmitted in a shorter time. If necessary, a number of contact units can also be reduced on the contact unit carrier, as a result of which a contact device can be manufactured more cost-effectively.
  • the connecting line can be attached directly or indirectly to the contact element.
  • Streams can be used.
  • the connecting line can then be moved together with the contact element.
  • sliding greases or other components to favor the transmission of electricity in the
  • the connecting line can have a conductor cross section of at least 50 mm 2 , preferably 95 mm 2 . This makes it possible to transmit particularly high currents with the contact unit.
  • At least two contact elements can protrude relative to one of the Ladkon tact device facing surface of the contact unit carrier at different heights. It is then possible, when at least two contact pairs are formed between a contact element and a charging contact, to ensure a defined sequence in the production of the contact pairing. When merging the contact unit carrier and the charging contact device, a contact sequence is then inevitably always adhered to and ensured due to the geometric arrangement of the contact element relative to the top or the surface of the contact unit carrier. An unintentional or incorrect contact or
  • the charging contacts can be formed from printed circuit boards made of metal and / or graphite.
  • the printed circuit boards can in turn be arranged on a charging contact carrier made of a dielectric material of the charging contact device.
  • the circuit boards can be made of copper, a copper alloy or also stainless steel, and can be arranged on or in the dielectric material at a distance from one another or can be turned on.
  • a surface of an underside of the printed circuit boards can be made substantially flat and comparatively large relative to the contact elements, so that any inaccuracies in the positioning of a vehicle can be compensated for relative to the contact device and, at the same time, incorrect contacting does not occur.
  • the charging system enables a direction-independent charging process of the vehicle, ie regardless of the side from which the vehicle is contacted with the contact device and is approached to it.
  • the contact device is substantially rectangular, then the charging contact device or the charging contact carrier may also be of a quite angular shape, so that the contact device and the charging contact device are then arranged with their respective longitudinal axes in the direction of the longitudinal extent of the vehicle during a charging process.
  • the charging system according to the invention comprises a charging contact device and a contact device with a contact unit according to the invention, the contact device or the charging contact device comprising a positioning device.
  • the charging system can comprise the contact device which can be arranged on a vehicle roof of a vehicle and the contact unit carrier and the charging contact device, the positioning device being able to have a pantograph or a rocker arm, by means of which the contact unit carrier (s) can be positioned in at least the vertical direction relative to the charging contact unit can, such that an electrically conductive connection between the vehicle and a stationary charging station can be formed.
  • a rocker arm an additional coupling gear can be provided which stabilizes the contact unit carrier relative to a charging contact device or aligns it in the relevant direction.
  • a pantograph or a swing arm or a corresponding mechanical drive is particularly simple and inexpensive to manufacture.
  • the positioning device can also have a transverse guide, by means of which the contact unit carrier can be positioned transversely relative to the charging contact device or to a direction of travel of the vehicle.
  • the transverse guide can be arranged on a vehicle or a pantograph or a rocker of the positioning device. In both cases, the positioning device or a contact unit arranged on the positioning device can then be moved transversely to the direction of travel of the vehicle. This displaceability can compensate, for example, for incorrect positioning of the vehicle at a stop transverse to the direction of travel will.
  • the contact device can, for example, be arranged on a vehicle roof, so that the contact unit carrier can be moved from the vehicle roof by means of the positioning device to the charging contact device and back.
  • the contact device can be arranged at the charging station, the contact unit carrier then being able to be moved by a carrier, such as, for example, a mast or a bridge, at a stop in the direction of a vehicle roof with a charging contact device and back.
  • the charging system can include the charging contact device which can be arranged on a vehicle floor of a vehicle and the contact device with the contact unit carrier, the positioning units making it possible to position the contact units relative to the charging contacts in such a way that an electrically conductive connection can be formed between the vehicle and a stationary charging station is.
  • the positioning device can then also be formed by a level control of the vehicle, by means of which the charging contact device can be positioned in at least the vertical direction.
  • a level control of a vehicle is well known and is used to adjust a vehicle or a vehicle floor above a surface by lowering and lifting.
  • a level control can be implemented, for example, via a pneumatically sprung chassis of a vehicle.
  • the contact device can also be arranged on a surface that can be driven on by the vehicle underneath the vehicle, as a result of which it is no longer necessary to carry out structural measures on the surface, such as, for example, lifting a pit.
  • the contact device can then easily be flexibly arranged on any drivable surface. In particular, by simply assembling and disassembling the contact device on the substrate or its surface, the contact device can be temporarily arranged or set up as required at the stopping point without great effort.
  • the contact unit carrier can be fastened in a base frame of the contact device or inserted therein.
  • the contact device can therefore advantageously be designed such that it can be driven over and / or driven over by the vehicle.
  • the contact device can be square or rectangular, so that it fits between pairs of tires of a vehicle.
  • parts of the contact device or, alternatively, the entire contact device can be designed such that the vehicle can stand on the contact device with its wheels during a charging process.
  • the dimensions of the contact device can also be adapted to vehicle dimensions, for example according to the size of a parking bay.
  • the charging system can include the contact device with the contact unit carrier and the charging contact device which can be arranged on a vehicle roof of a vehicle, in which case the positioning device can have a pantograph or a rocker, by means of which the charging contact device can be positioned in at least the vertical direction relative to the contact unit carrier can be such that an electrically conductive connection between the vehicle and a stationary charging station can be formed.
  • the charging system can include the contact device with the contact unit carrier and the charging contact device which can be arranged on a vehicle floor of a vehicle, the charging contacts then being able to be positioned relative to the contact units by means of the positioning device such that an electrically conductive connection can be formed between the vehicle and a stationary charging station is.
  • the invention can be used for any type of electric vehicle that is operated with, for example, batteries, accumulators, capacitors or power caps that need to be recharged.
  • Fig. 1 is a side view of a loading system
  • Fig. 2 is a detailed view of a contact element of the Ladesys system
  • FIG. 3 shows a top view of the contact element from FIG. 2;
  • Fig. 4 is a plan view of a contact element in a second
  • Fig. 5 is a plan view of a contact element in a third
  • Fig. 6 is a plan view of a contact element in a fourth
  • FIGS. 1 to 3 shows a charging system 10 with a contact unit arrangement 11.
  • the charging system 10 comprises a charging contact device 12 which can be arranged on a vehicle floor of a vehicle, not shown here, and which has charging contacts, not shown here, which are formed from printed circuit boards.
  • the charging system 10 further comprises a contact device 13, which is arranged on a base 14 that can be driven on by a vehicle.
  • the contact device 13 in turn comprises a trough-shaped here trained contact unit carrier 15 and a number of contact units 16 and 17 of the contact unit arrangement 1 1.
  • the charging contact device 12 can be lowered onto the contact device 13 by means of a positioning device of the charging system 10, not shown here, so that contact pairs between conductor strips of the charging contact device 12 and the respectively assigned contact units 16 and 17 can be formed.
  • the contact unit 16 is used to transmit signals between the charging contact device 12 and the contact device 13, the contact unit 17 being used to transmit a charging current.
  • the contact device 13 therefore has a plurality of contact units 17, which are not shown here.
  • the contact unit 17 has a contact element 18, which essentially consists of copper or a copper alloy.
  • the contact units 16 and 17 or the associated contact elements 18 and 19 are resiliently or movably mounted on the contact device 13.
  • the contact unit 16 has a contact element 19, which is shown in more detail in FIGS. 2 and 3.
  • the contact element 19 is made of metal, and a connecting line 20 is attached directly to the contact element 19.
  • the contact element 19 is bolt-shaped and has a contact bump 21.
  • the contact bump 21 forms a contact surface 22 for contacting charging contacts (not shown here) or conductor strips of the charging contact device 12.
  • the contact element 19 is formed in the area of the contact surface 22 at least in sections from a contact piece 23 made of carbon or graphite.
  • the contact surface 22 is dome-shaped and the contact piece 23 is inserted flush with the contact surface 22 in a recess 24 in the bump 21.
  • the recess 24 is designed here as a groove 25, into which the contact piece 23 is glued by means of an electrically conductive adhesive material.
  • the groove 25 is formed in the bump 21 so that the contact piece 23 relative to a longitudinal axis 26 of the bolt- shaped contact element 19 is arranged coaxially or symmetrically. A central, highest point 27 of the contact surface 22 is then formed by the contact piece 23. When the contact element 19 approaches a charging contact of the charging contact device 12, an electrical contact is therefore first made via point 27.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a contact element 28 which, in contrast to the contact element from FIG. 3, has a contact piece 29 which forms a circular contour 30 in a contact surface 3 1 of the contact element 28.
  • FIG. 5 shows a contact element 32 with a contact piece 33, which forms an essentially cruciform contour 34 in a contact surface 35 of the contact element 32.
  • FIG. 6 shows a contact element 36, with a contact piece 37, which essentially forms a square contour 38 in a contact surface 39 of the contact element 36.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontakteinheit (16) für ein Ladesystem für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen sowie ein Ladesystem, wobei das Ladesystem eine Ladekontaktvorrichtung und eine Kontaktvorrichtung mit einem Kontakteinheitenträger umfasst, wobei der Kontakteinheitenträger die Kontakteinheit aufweist, wobei mit der Kontakteinheit ein Ladekontakt der Ladekontaktvorrichtung zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar ist, wobei die Kontakteinheit ein aus Metall ausgebildetes Kontaktelement (19) aufweist, wobei die Kontakteinheit eine Anschlussleitung (20) zur Verbindung mit den Fahrzeug oder der Ladestation aufweist, wobei das Kontaktelement einen Kontakthöcker (21) aufweist, wobei der Kontakthöcker eine Kontaktfläche (22) zur Kontaktierung des Ladekontaktes ausbildet, wobei das Kontaktelement im Bereich der Kontaktfläche zumindest abschnittsweise aus einem Kontaktstück (23) aus Kohlenstoff ausgebildet ist.

Description

Kontakteinheit und Ladesystem
Die Erfindung betrifft eine Kontakteinheit für ein Ladesystem für elek trisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Last kraftwagen, Busse oder dergleichen, sowie ein Ladesystem, wobei das Ladesystem eine Ladekontaktvorrichtung und eine Kontaktvorrichtung mit einem Kontakteinheitenträger umfasst, wobei der Kontakteinheiten- träger die Kontakteinheit aufweist, wobei mit der Kontakteinheit ein
Ladekontakt der Ladekontaktvorrichtung zur Ausbildung einer Kontakt paarung kontaktierbar ist, wobei die Kontakteinheit ein aus Metall ausgebildetes Kontaktelement aufweist, wobei die Kontakteinheit eine Anschlussleitung zur Verbindung mit dem Fahrzeug oder der Ladestation aufweist, wobei das Kontaktelement einen Kontakthöcker aufweist, wobei der Kontakthöcker eine Kontaktfläche zur Kontaktierung des Ladekontaktes ausbildet.
Derartige Kontakteinheiten und Ladesysteme sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden regelmäßig zur Ladung elektrisch angetriebener Fahrzeuge an beispielsweise einem Haltepunkt eingesetzt. Hierbei wird zwischen Ladesystemen unterschieden, die auf einem Dach eines Fahrzeugs oder unterhalb eines Bodens des Fahrzeugs angeordnet sind. So ist beispielsweise aus der WO 2015/018889 A l ein Ladesystem bekannt, bei dem eine dachförmige Ladekontaktvorrichtung von einem übereinstimmend ausgebildeten Kontakteinheitenträger einer Kontaktvor richtung kontaktiert wird. Der Kontakteinheitenträger wird in eine Kontaktposition geführt, wobei Kontaktelemente in dem Kontakteinhei tenträger an dachförmigen Schrägen der Ladekontaktvorrichtung entlang gleiten und der Kontakteinheitenträger in der Ladekontaktvorrichtung zentriert wird. Ein Zusammenführen von Kontaktvorrichtung und Lade kontaktvorrichtung erfolgt mittels einer Positioniereinrichtung, die hier in Art einer Schwinge auf dem Dach des Fahrzeugs angeordnet ist.
Während eines Halts des Fahrzeugs an einer stationären Ladestation kann dann eine Ladung von Batterien des Fahrzeugs erfolgen. Dabei werden Kontaktpaarungen für einen Ladestromkreis und für beispielsweise eine Steuerleitung, Erdung oder eine Datenübertragung ausgebildet. Es ist daher stets vorgesehen, eine Mehrzahl von Kontaktelementen mit jeweils zugeordneten Ladekontakten zu kontaktieren.
Bei bestimmten Fahrzeugtypen, wie beispielsweise Personenkraftwagen, ist eine Anordnung des Ladesystems unterhalb eines Fahrzeugs aus praktischen und ästhetischen Gründen vorgesehen. Gleichwohl ist es möglich auch bei Lastkraftwagen oder Bussen eine derartige Anordnung vorzunehmen. Bei den bisher bekannten Ladesystemen, die zur Übertra gung hoher Ströme, beispielsweise 500 A bis 1000 A mit einer Spannung von 750 V, ausgebildet sind, ist es stets erforderlich, entsprechend groß dimensionierte Kontakteinheiten bzw. Kontaktelemente sowie entspre chende Leiterquerschnitte vorzusehen.
Ein prinzipielles Problem bei der Ausbildung einer Kontaktpaarung sind Verschmutzungen an den Kontaktelementen oder Ladekontakten sowie eine Oxidation bzw. Korrosion einer Oberfläche der Kontaktelemente bzw. Ladekontakte. Die Kontaktelemente bzw. Ladekontakte bestehen regelmäßig aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, um möglichst hohe Ströme übertragen zu können, wobei es hier vergleichsweise schnell zur Bildung einer Oxidationsschicht kommt. Sofern die Kontaktelemente beim Einführen in eine Kontaktposition an Flächen einer Ladekontakt vorrichtung entlangschleifen, können gegebenenfalls Verschmutzungen und eine Oxidationsschicht von den Kontaktelementen bzw. Ladekontak ten entfernt werden. Darüber hinaus sind derartige Verschmutzungen bei Kontaktpaarungen für einen Ladestromkreis bei einer Spannung von beispielsweise 750 V nicht von großer Bedeutung, da aufgrund der hohen Spannung und einer Wärmeentwicklung beim Laden Verschmutzungen und Oxidationsschichten leicht überbrückt und gegebenenfalls auch beseitigt werden können. Bei Kontaktpaarungen für eine Steuerleitung, Erdung oder eine Datenübertragung ist dies jedoch nicht der Fall, wes halb, wenn eine Verschmutzung oder Oxidationsschicht nicht durch einen Abrieb beseitigt wird, es zu unerwünschten Kontaktunterbrechungen kommen kann. Aufgrund der bei diesen Kontaktpaarungen verwendeten geringen Spannung sind diese Kontaktpaarungen empfindlicher bei Korrosionsproblemen, so dass beispielsweise eine sichere Signalübertra gung oder Erdung nicht immer gewährleistet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kontakteinheit sowie ein Ladesystem vorzuschlagen, die bzw. das eine verlässliche Kontaktqualität sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Kontakteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Ladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Kontakteinheit für ein Ladesystem für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen umfasst das Ladesystem eine Ladekontaktvorrichtung und eine Kontaktvorrichtung mit einem Kontakt einheitenträger, wobei der Kontakteinheitenträger die Kontakteinheit aufweist, wobei mit der Kontakteinheit ein Ladekontakt der Ladekontakt vorrichtung zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar ist, wobei die Kontakteinheit ein aus Metall ausgebildetes Kontaktelement aufweist, wobei die Kontakteinheit mit einer Anschlussleitung zur Ver bindung mit dem Fahrzeug oder der Ladestation aufweist, wobei das Kontaktelement einen Kontakthöcker aufweist, wobei der Kontakthöcker eine Kontaktfläche zur Kontaktierung des Ladekontaktes ausbildet, wobei das Kontaktelement im Bereich der Kontaktfläche zumindest abschnittsweise aus einem Kontaktstück aus Kohlenstoff ausgebildet ist.
Demnach ist das Kontaktelement mit einem Kontakthöcker ausgebildet, der seinerseits die Kontaktfläche zur Kontaktierung eines Ladekontakts ausbildet. Der Kontakthöcker kann prinzipiell j ede beliebige Form ausweisen und dadurch ausgebildet sein, dass das Kontaktelement an seinen äußeren Rändern eine Fase oder Rundung aufweist. Der Punkt bzw. die Fläche des Kontakthöckers, die dem Ladekontakt nächstgelegen bzw. diesem zugewandt ist, ist Teil der Kontaktfläche. Diese Kontaktflä che ist zumindest abschnittsweise aus einem Kontaktstück aus Kohlen stoff ausgebildet. Da das Kontaktelement aus Metall ausgebildet ist, ist das Kontaktstück dann an dem Kontaktelement entsprechend angeordnet bzw. befestigt. Das Kontaktstück kann dann auch vollständig die Kon taktfläche ausbilden. Dadurch, dass die Kontaktfläche zumindest ab schnittsweise aus dem Kontaktstück ausgebildet ist, kann die Kontaktflä che in diesen Bereichen aufgrund des Kohlenstoffs, der die Kontaktflä che ausbildet, nicht oxidieren. Da insbesondere bei Kontaktpaarungen zur Übertragung von Signalen keine hohen Ströme übertragen werden müssen, eignet sich Kohlenstoff als ein elektrisch leitender Werkstoff zur Ausbildung der Kontaktfläche. Darüber hinaus ist Kohlenstoff umweltverträglich, robust und weist gute Gleiteigenschaften auf. Da durch, dass ein Kontaktstück verwendet wird, kann auch ein Abrieb des Kohlenstoffs in Folge einer länger währenden Nutzung nicht zur Störung einer Signalübertragung führen. Weiter kann die Kontakteinheit auch kostengünstig hergestellt werden, da Kontaktstücke aus Kohlenstoff einfach herstellbar und an dem Kontaktelement montierbar sind. Das Kontaktelement kann bolzenförmig und/oder die Kontaktfläche zu mindest teilweise gewölbt, vorzugsweise kalottenförmig ausgebildet sein. Der dann bolzenförmige Kontakthöcker kann die Kontaktfläche zur Kontaktierung des Ladekontakts ausbilden, wobei ein distales Ende des Kontaktelements gerundet, gewölbt oder kalottenförmig ausgebildet sein kann. So kann sichergestellt werden, dass das Kontaktelement auch bei einer abweichenden Lage relativ zu dem Ladekontakt stets mit einem punktuellen Kontakt an dem Ladekontakt anliegt. Auch kann das Kon taktelement dann an einem Ladekontakt entlang bewegt werden, ohne dass es zu einer größeren mechanischen Beschädigung des Ladekontakts oder des Kontaktelements kommt. Alternativ kann das Kontaktelement auch mit einer anderen geeigneten Gestalt ausgebildet sein. Wenn das bolzenförmige Kontaktelement in Richtung seiner Längsachse bewegbar bzw. schwenkbar an einen Kontakteinheitenträger angeordnet ist, kann aufgrund einer vollständigen Rundung oder gerundeten Kanten an einem Kontaktende des Kontaktelements gegebenenfalls auch ein großflächiger Kontakt mit einem Ladekontakt ausgebildet werden.
Das Kontaktstück kann mit der Kontaktfläche bündig ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Kontaktstück nach einer Montage einem Kon taktelement durch eine mechanische Bearbeitung, wie Lräsen, Drehen oder Schleifen des Kontaktelements bündig mit der Kontaktfläche ausge bildet werden. Die Kontaktfläche weist dann keinerlei Absätze oder Versprünge auf. Weiter kann das Kontaktelement aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung bestehen und flächig oder unbeschichtet sein. Die Kontaktfläche besteht dann zumindest abschnittsweise aus Kohlenstoff und Kupfer bzw. wird aus diesem Materialien ausgebildet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, eine Beschichtung des Metalls des Kontakt elements vorzusehen. Beispielsweise kann das Metall des Kontaktele ments mit Silber beschichtet sein, was jedoch vergleichsweise kostenauf wendig sowie empfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen ist. Das Kontaktstück kann aus Graphit oder Hartkohle bestehen. Industriell hergestellter Graphit oder Hartkohle ist kostengünstig erhältlich, wobei hier auch Beimischungen von Metallen, wie Kupfer oder Silber in dem Graphit oder der Hartkohle enthalten sein können. Graphit oder Hartkoh le sind korrosionsbeständig, verschleißfest und robust.
Das Kontaktstück kann relativ zu einer Längsachse des Kontaktelements koaxial angeordnet sein, wobei das Kontaktstück einen gegenüber einem Ladekontakt nächstgelegenen Punkt der Kontaktfläche ausbilden kann. Das Kontaktstück kann demnach bezogen auf eine äußere Kontur der Kontaktfläche, insbesondere wenn die Kontaktfläche auch noch von dem Kontaktelement ausgebildet ist, mittig in der Kontaktfläche positioniert sein. Das Kontaktstück kann dann auch beispielsweise den höchstgelege nen Punkt der Kontaktfläche ausbilden, so dass bei einem Zusammenfüh ren von Kontaktelement und Ladekontakt das Kontaktstück unmittelbar mit dem Ladekontakt in Kontakt gelangt. So kann vorteilhaft eine sichere Kontaktierung ausgebildet werden.
Eine erste Teilfläche der Kontaktfläche kann von dem Kontaktstück und eine zweite Teilfläche der Kontaktfläche von dem Kontakthöcker ausge bildet sein, wobei die erste Teilfläche kreisrund, rechteckig, quadratisch, sternförmig oder kreuzförmig ausgebildet sein kann. Die erste Teilfläche kann auch relativ quer zu einer Längsachse des Kontaktstücks entspre chend angeordnet sein. Die zweite Teilfläche kann die erste Teilfläche umgeben oder auch von ihr durchbrochen sein. Die erste Teilfläche kann beispielsweise, wenn sie rechteckig ausgebildet ist, in Art eines Strei fens ausgebildet sein, der durch die erste Teilfläche hindurch verläuft.
Das Kontaktstück kann in eine in dem Kontakthöcker ausgebildete Ausnehmung eingesetzt sein. Die Ausnehmung kann beispielsweise eine Bohrung oder eine quer zur Längsachse des Kontaktelements verlaufende Nut sein. Das Kontaktstück füllt dann im Wesentlichen die Ausnehmung vollständig aus. Prinzipiell ist es auch möglich, das Kontaktstück in der Ausnehmung form- oder kraftschlüssig zu befestigen. Eine einfache formschlüssige Befestigung kann mittels einer Stiftverbindung erfolgen.
Das Kontaktstück kann in der Ausnehmung mittels eines elektrisch leitenden Klebermaterials oder eines Lots befestigt sein. Das Kontakt stück kann dann in der Ausnehmung eingelötet oder verklebt sein. So ist auf jeden Fall immer eine elektrisch gut leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück und dem Metall des Kontaktelements ausgebildet.
Das Kontaktstück kann alternativ in der Ausnehmung mittels Sintern ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Kontaktstück direkt in der Ausnehmung ausgebildet und somit darin innig verankert werden. Die Ausbildung des Kontaktstücks durch Sintern kann in einem Stück Roh material des Kontaktelements erfolgen, wobei nachfolgend eine mechani sche Bearbeitung dieses so ausgebildeten Halbzeugs durchgeführt werden kann.
Eine Feder der Kontakteinheit kann eine Federkraft auf das Kontaktele ment bewirken, derart, dass das Kontaktelement in Richtung zu einem Ladekontakt gedrückt werden kann. Eine federnde Lagerung des Kontakt elements kann durch eine Druckfeder, insbesondere Spiralfeder, an dem Kontaktelement bzw. im Bereich eines Drehlagers oder einer Führung der Kontakteinheit ausgeführt werden. Infolgedessen kann so ein punktu eller Kontakt mit einem Ladekontakt und einer Federvorspannung ausge bildet werden. Eine Federkraft kann so gewählt werden, dass das Kon taktelement stets in Richtung zu dem Ladekontakt gedrückt und in eine vordere Endlage bewegt wird, wenn das Kontaktelement nicht mit einem Ladekontakt kontaktiert ist. Die Feder kann auch eine gewundene Torsi onsfeder sein, die an einer Achse eines Drehlagers des Kontaktelements gehaltert sein kann. So kann beispielsweise das Kontaktelement an einem Drehlager mittels einer Federkraft in eine Endlage verschwenkt werden.
Die Kontaktvorrichtung kann zumindest zwei weitere Kontakteinheiten aufweisen, wobei die jeweilige Kontaktfläche zur Kontaktierung des Ladekontaktes vollständig aus Metall ausgebildet sein kann. Das Metall der Kontaktfläche der weiteren Kontaktelemente der weiteren Kontakt einheiten kann beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung sein.
Die weiteren Kontaktelemente können darüber hinaus mit einer Be schichtung, beispielsweise aus Silber versehen sein. Die zwei weiteren Kontaktelemente können dann Ladekontakte eines Ladestromkreises ausbilden, über die vergleichsweise hohe Spannungen und Stromstärken übertragen werden. Die Verwendung eines Kontaktstücks aus Kohlen stoff ist bei den weiteren Kontaktelementen dann nicht erforderlich.
Die Kontakteinheit kann so ausgebildet sein, dass über das Kontaktele ment ein Signal übertragbar ist, wobei über die weiteren Kontakteinhei ten jeweils ein Strom von 100 A bis 1000 A, vorzugsweise von 500 A bis 1000 A, besonders bevorzugt von 800 A bei einer Spannung von 60 V bis 1500 V, vorzugsweise von 750 V übertragbar sein kann Folglich ist eine Leistung von 375 kW bis 750 kW, vorzugsweise von 600 kW über die weiteren Kontakteinheiten übertragbar. Auch kann eine schnellere Ladung eines Fahrzeugs erfolgen, da höhere Ströme in kürzerer Zeit übertragen werden können. Gegebenenfalls kann auch an dem Kontakt einheitenträger eine Anzahl der Kontakteinheiten vermindert werden, wodurch eine Kontaktvorrichtung kostengünstiger herstellbar wird.
Die Anschlussleitung kann unmittelbar oder mittelbar an dem Kontakt element befestigt sein. Bei einer unmittelbaren Anordnung muss dann nicht mehr, wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktele menten mit einer Kontaktelementführung, ein Spalt zwischen der Kon taktelementführung und dem Kontaktelement zur Übertragung von
Strömen genutzt werden. Auch kann dann die Anschlussleitung zusam men mit dem Kontaktelement bewegt werden. Weiter sind gleitende Fette oder andere Bauteile zur Begünstigung einer Stromübertragung im
Bereich einer Kontaktelementführung bzw. eines Drehlagers nicht mehr erforderlich. Ein Übergangswiderstand zwischen den Anschlussleitung und dem Kontaktelement kann so wesentlich verringert werden. Die Anschlussleitung kann einen Leiterquerschnitt von zumindest 50 mm2, vorzugsweise 95 mm2 aufweisen. So wird es möglich, mit der Kontakt einheit besonders hohe Ströme zu übertragen.
Zumindest zwei Kontaktelemente können relativ zu einer der Ladekon taktvorrichtung zugewandten Oberfläche des Kontakteinheitenträgers in unterschiedlichen Höhen hervorstehen. So ist es dann möglich, bei der Ausbildung von zumindest zwei Kontaktpaarungen zwischen j eweils einem Kontaktelement und einem Ladekontakt eine definierte Reihenfol ge bei der Herstellung der Kontaktpaarung sicherzustellen. Bei einem Zusammenführen von Kontakteinheitenträger und Ladekontaktvorrich tung wird dann eine Kontaktreihenfolge zwangsläufig immer eingehalten und aufgrund der geometrischen Anordnung der Kontaktelement relativ zu der Oberseite bzw. der Oberfläche des Kontakteinheitenträgers sicher gestellt. Eine unbeabsichtigte oder fehlerhafte Kontaktierung bzw.
Ausbildung von Kontaktpaarungen kann so leicht verhindert werden.
Die Ladekontakte können aus Leiterplatten aus Metall und/oder Graphit ausgebildet sein. Die Leiterplatten können wiederum an einem aus einem dielektrischen Material ausgebildeten Ladekontaktträger der Ladekon taktvorrichtung angeordnet sein. Die Leiterplatten können aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder auch Edelstahl bestehen, und an oder in dem dielektrischen Material voneinander beabstandet angeordnet bzw. einge lassen sein. Eine Oberfläche einer Unterseite der Leiterplatten kann im Wesentlichen eben und relativ zu den Kontaktelementen vergleichsweise groß ausgebildet sein, so dass etwaige Ungenauigkeiten bei einer Posi tionierung eines Fahrzeugs relativ zu der Kontaktvorrichtung ausgegli chen werden können und es gleichzeitig nicht zu einer Fehlkontaktierung kommt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Ladesystem einen richtungsunabhängigen Ladevorgang des Fahrzeugs ermöglicht, d.h. unabhängig davon, von welcher Seite das Fahrzeug mit der Kontaktvor richtung kontaktiert und an diese herangefahren wird. Wenn die Kontakt vorrichtung im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, kann dann die Ladekontaktvorrichtung bzw. der Ladekontaktträger ebenfalls recht eckförmig ausgebildet sein, so dass dann die Kontaktvorrichtung und die Ladekontaktvorrichtung mit ihren jeweiligen Längsachsen in Richtung der Längserstreckung des Fahrzeugs bei einem Ladevorgang angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Ladesystem umfasst eine Ladekontaktvorrichtung und eine Kontaktvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kontaktein heit, wobei die Kontaktvorrichtung oder die Ladekontaktvorrichtung eine Positioniereinrichtung umfasst.
Das Ladesystem kann die an einem Fahrzeugdach eines Fahrzeugs anord- bare Kontaktvorrichtung mit dem Kontakteinheitenträger und die Lade kontaktvorrichtung umfassen, wobei die Positioniereinrichtung einen Pantografen oder eine Schwinge aufweisen kann, mittels dem bzw. der der Kontakteinheitenträger in zumindest vertikaler Richtung relativ zu der Ladekontakteinheit positionierbar sein kann, derart, dass eine elek trisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist. Bei einer Schwinge kann ein ergänzendes Koppelgetriebe vorgesehen, welches den Kontakteinheitenträger relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung stabilisiert bzw. in der betreffenden Richtung ausrichtet. Ein Pantograf oder eine Schwinge bzw. ein entspre chender mechanischer Antrieb ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Ergänzend kann die Positioniereinrichtung auch eine Quer führung aufweisen, mittels der der Kontakteinheitenträger quer relativ zur Ladekontaktvorrichtung bzw. zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs positioniert werden kann. Die Querführung kann an einem Fahrzeug oder einem Pantografen oder einer Schwinge der Positioniereinrichtung angeordnet sein. In beiden Fällen ist dann die Positioniereinrichtung bzw. ein an der Positioniereinrichtung angeordneter Kontakteinheitenträ ger quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verschiebbar. Durch diese Verschiebbarkeit kann beispielsweise eine fehlerhaft Positionierung des Fahrzeugs an einer Haltestelle quer zur Fahrtrichtung ausgeglichen werden. Darüber hinaus können eventuelle Fahrzeugbewegungen in Folge eines einseitigen Absenkens des Fahrzeugs zum Ein- und Aussteigen von Personen so ausgeglichen werden, dass es zu keiner Verschiebung des Kontakteinheitenträgers relativ zur Ladekontaktvorrichtung in Querrich tung kommen kann. Die Kontaktvorrichtung kann beispielsweise auf einem Fahrzeugdach angeordnet sein, so dass der Kontakteinheitenträger von dem Fahrzeugdach ausgehend mittels der Positioniereinrichtung zu der Ladekontaktvorrichtung und zurück bewegt werden kann. Alternativ kann die Kontaktvorrichtung an der Ladestation angeordnet sein, wobei der Kontakteinheitenträger dann von einem Träger, wie beispielsweise einem Mast oder einer Brücke, an einer Haltestelle in Richtung auf ein Lahrzeugdach mit einer Ladekontaktvorrichtung und zurück bewegt werden kann.
Alternativ kann das Ladesystem die an einem Lahrzeugboden eines Lahrzeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung und die Kontaktvorrichtung mit dem Kontakteinheitenträger umfassen, wobei mittels der Positionier einrichtung die Kontakteinheiten relativ zu den Ladekontakten positio nierbar sind, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Lahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist. Die Positioniereinrichtung kann dann auch von einer Niveauregulierung des Lahrzeugs ausgebildet sein, mittels der die Ladekontaktvorrichtung in zumindest vertikaler Richtung positionierbar ist. Eine Niveauregulierung eines Lahrzeugs ist hinreichend bekannt und dient zur Einstellung eines Lahrzeuges bzw. eine Lahrzeugbodens über einem Untergrund durch Absenken und Abheben. Eine Niveauregulierung kann beispielsweise über ein pneumatisch gefedertes Lahrwerk eines Lahrzeugs realisiert werden. Mittels der Niveauregulierung ist es dann auch möglich, das Lahrzeug samt der Ladekontaktvorrichtung auf die Kontaktvorrichtung für einen Ladevorgang abzusenken. Die Kontaktvorrichtung kann auch auf einem mit dem Lahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Lahrzeugs anordbar sein, wodurch es nicht mehr erforderlich ist, bauli che Maßnahmen an dem Untergrund, wie beispielsweise das Ausheben einer Grube, vorzunehmen. Die Kontaktvorrichtung kann dann flexibel auf jedem beliebigen befahrbaren Untergrund einfach angeordnet werden. Insbesondere kann durch eine einfache Montage und Demontage der Kontaktvorrichtung auf dem Untergrund bzw. dessen Oberfläche die Kontaktvorrichtung temporär ohne großen Aufwand am Haltepunkt nach Bedarf angeordnet bzw. aufgestellt werden. Der Kontakteinheitenträger kann in einem Basisrahmen der Kontaktvorrichtung befestigt bzw. in diesen eingesetzt sein. Die Kontaktvorrichtung kann daher auch vorteil haft mit dem Fahrzeug befahrbar und/oder überfahrbar ausgebildet sein. Die Kontaktvorrichtung kann quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein, so dass sie zwischen Reifenpaare eines Fahrzeugs passt. Gleichzei tig können Teile der Kontaktvorrichtung oder alternativ die gesamte Kontaktvorrichtung überfahrbar ausgebildet sein, derart, dass das Fahr zeug bei einem Ladevorgang mit seinen Rädern auf der Kontaktvorrich tung steht. Auch kann die Kontaktvorrichtung in ihren Abmaßen an Fahrzeugmaße angepasst sein, beispielsweise entsprechend der Größe einer Parkbucht.
Alternativ kann das Ladesystem die Kontaktvorrichtung mit dem Kon takteinheitenträger und die an einem Fahrzeugdach eines Fahrzeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung umfassen, wobei dann die Positionier einrichtung einen Pantografen oder eine Schwinge aufweisen kann, mittels dem bzw. der die Ladekontaktvorrichtung in zumindest vertikaler Richtung relativ zu dem Kontakteinheitenträger positionierbar sein kann, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist.
Alternativ kann das Ladesystem die Kontaktvorrichtung mit dem Kon takteinheitenträger und die an einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung umfassen, wobei dann mittels der Positioniereinrichtung die Ladekontakte relativ zu den Kontakteinheiten positionierbar sind, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Ladesystems ergeben sich aus den auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.
Die Erfindung ist prinzipiell für jede Art von Elektrofahrzeug nutzbar, welches mit beispielsweise Batterien, Akkumulatoren, Kondensatoren oder Powercaps betrieben wird, die nachgeladen werden müssen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ladesystems;
Fig. 2 eine Detailansicht eines Kontaktelements des Ladesys tems;
Fig. 3 eine Draufsicht des Kontaktelements aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht eines Kontaktelements in einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 5 eine Draufsicht eines Kontaktelements in einer dritten
Ausführungsform;
Fig. 6 eine Draufsicht eines Kontaktelements in einer vierten
Ausführungsform.
Eine Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 zeigt ein Ladesystem 10 mit einer Kontakteinheitenanordnung 1 1 . Das Ladesystem 10 umfasst eine Lade kontaktvorrichtung 12, die an einem Lahrzeugboden eines hier nicht dargestellten Lahrzeugs anordbar ist und hier nicht näher dargestellte Ladekontakte, die aus Leiterplatten ausgebildet sind, aufweist. Weiter umfasst das Ladesystem 10 eine Kontaktvorrichtung 13 , die auf einem mit einem Lahrzeug befahrbaren Untergrund 14 angeordnet ist. Die Kontaktvorrichtung 13 umfasst ihrerseits einen hier wannenförmig ausgebildeten Kontakteinheitenträger 15 sowie eine Anzahl Kontaktein heiten 16 und 17 der Kontakteinheitenanordnung 1 1 . Mittels einer hier nicht näher dargestellten Positioniereinrichtung des Ladesystems 10 ist die Ladekontaktvorrichtung 12 auf die Kontaktvorrichtung 13 absenkbar, so dass Kontaktpaarungen zwischen Leiterstreifen der Ladekontaktvor richtung 12 und den jeweils zugeordneten Kontakteinheiten 16 und 17 ausgebildet werden können.
Die Kontakteinheit 16 dient zur Übertragung von Signalen zwischen der Ladekontaktvorrichtung 12 und der Kontaktvorrichtung 13 , wobei die Kontakteinheit 17 zur Übertragung eines Ladestroms dient. Die Kontakt vorrichtung 13 verfügt daher über eine Mehrzahl von Kontakteinheiten 17, die hier nicht näher dargestellt sind. Die Kontakteinheit 17 weist ein Kontaktelement 18 auf, welches im Wesentlichen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Die Kontakteinheiten 16 und 17 bzw. die zugehörigen Kontaktelemente 18 bzw. 19 sind federnd bzw. bewegbar an der Kontaktvorrichtung 13 gelagert. Die Kontakteinheit 16 weist ein Kontaktelement 19 auf, welches in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt ist.
Das Kontaktelement 19 ist aus Metall ausgebildet, und eine Anschluss leitung 20 ist direkt an dem Kontaktelement 19 befestigt. Das Kontakt- element 19 ist bolzenförmig ausgebildet und weist einen Kontakthöcker 21 auf. Der Kontakthöcker 21 bildet eine Kontaktfläche 22 zur Kontak tierung von hier nicht dargestellten Ladekontakten bzw. Leiterstreifen der Ladekontaktvorrichtung 12 aus. Das Kontaktelement 19 ist im Be reich der Kontaktfläche 22 zumindest abschnittsweise aus einem Kon- taktstück 23 aus Kohlenstoff bzw. Graphit ausgebildet. Die Kontaktflä che 22 ist kalottenförmig ausgebildet und das Kontaktstück 23 ist bündig mit der Kontaktfläche 22 in einer Ausnehmung 24 in dem Kontakthöcker 21 eingesetzt. Die Ausnehmung 24 ist hier als eine Nut 25 ausgebildet, in die das Kontaktstück 23 mittels eines elektrisch leitenden Klebermate- rials eingeklebt ist. Die Nut 25 ist so in dem Kontakthöcker 21 ausgebil det, dass das Kontaktstück 23 relativ zu einer Längsachse 26 des bolzen- förmigen Kontaktelements 19 koaxial bzw. symmetrisch angeordnet ist. Ein zentraler, höchstgelegener Punkt 27 der Kontaktfläche 22 wird dem nach von dem Kontaktstück 23 ausgebildet. Bei einer Annäherung des Kontaktelements 19 an einen Ladekontakt der Ladekontaktvorrichtung 12 wird daher ein elektrischer Kontakt zunächst über den Punkt 27 herge stellt.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Kontaktelements 28, wel ches im Unterschied zum Kontaktelement aus Fig. 3 ein Kontaktstück 29 aufweist, das eine kreisrunde Kontur 30 in einer Kontaktfläche 3 1 des Kontaktelements 28 ausbildet.
Die Fig. 5 zeigt ein Kontaktelement 32 mit einem Kontaktstück 33 , welches eine im Wesentlichen kreuzförmige Kontur 34 in einer Kontakt fläche 35 des Kontaktelements 32 ausbildet.
Die Fig. 6 zeigt ein Kontaktelement 36, mit einem Kontaktstück 37, welches im Wesentlichen eine quadratische Kontur 38 in einer Kontakt fläche 39 des Kontaktelements 36 ausbildet.

Claims

Patentansprüche
1. Kontakteinheit (16) für ein Ladesystem (10) für elektrisch angetrie bene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, wobei das Ladesystem eine Ladekontaktvor richtung (12) und eine Kontaktvorrichtung (13) mit einem Kontakt einheitenträger (15) umfasst, wobei der Kontakteinheitenträger die Kontakteinheit aufweist, wobei mit der Kontakteinheit ein Ladekon takt der Ladekontaktvorrichtung zur Ausbildung einer Kontaktpaa- rung kontaktierbar ist, wobei die Kontakteinheit ein aus Metall aus gebildetes Kontaktelement (19, 28, 32, 36) aufweist, wobei die Kon takteinheit eine Anschlussleitung (20) zur Verbindung mit dem Fahr zeug oder der Ladestation aufweist, wobei das Kontaktelement einen Kontakthöcker (21) aufweist, wobei der Kontakthöcker eine Kontakt- fläche (22, 31, 35, 39) zur Kontaktierung des Ladekontaktes ausbil det,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktelement im Bereich der Kontaktfläche zumindest ab schnittsweise aus einem Kontaktstück (23, 29, 33, 37) aus Kohlen- stoff ausgebildet ist.
2. Kontakteinheit nach Anspruch 1,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktelement (19, 28, 32, 36) bolzenförmig und/oder die Kontaktfläche (22, 31, 35, 39) zumindest teilweise gewölbt, vorzugs- weise kalottenförmig ausgebildet ist.
3. Kontakteinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) mit der Kontaktfläche (22, 31, 35, 39) bündig ausgebildet ist.
4. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) aus Graphit oder Hartkohle besteht.
5. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) relativ zu einer Längsachse (26) des Kontaktelements (19, 28, 32, 36) koaxial angeordnet ist, wo bei das Kontaktstück einen gegenüber einem Ladekontakt nächstgele genen Punkt (27) der Kontaktfläche (22, 31, 35, 39) ausbildet.
6. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass eine erste Teilfläche der Kontaktfläche (22, 31, 35, 39) von dem Kontaktstück (23, 29, 33, 37) und eine zweite Teilfläche der Kontakt fläche von dem Kontakthöcker (21) ausgebildet ist, wobei die erste Teilfläche kreisrund, rechteckig, quadratisch, sternförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist.
7. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) in eine in dem Kontakthöcker (21) ausgebildeten Ausnehmung (24) eingesetzt ist.
8. Kontakteinheit nach Anspruch 7,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) in der Ausnehmung (24) mit tels eines elektrisch leitenden Klebermaterials oder eines Lots befes tigt ist.
9. Kontakteinheit nach Anspruch 7,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Kontaktstück (23, 29, 33, 37) in der Ausnehmung (24) mit tels Sintern ausgebildet ist.
10. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass eine Feder der Kontakteinheit (16) eine Federkraft auf das Kon taktelement (19, 28, 32, 36) bewirkt, derart, dass das Kontaktelement in Richtung zu einem Ladekontakt gedrückt wird.
11. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass die Kontaktvorrichtung zumindest zwei weitere Kontakteinhei ten (17) aufweist, wobei die jeweilige Kontaktfläche zur Kontaktie rung des Ladekontaktes vollständig aus Metall ausgebildet ist.
12. Kontakteinheit nach Anspruch 11,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass die Kontakteinheit (16) so ausgebildet ist, dass über das Kon- taktelement (19, 28, 32, 36) ein Signal übertragbar ist, wobei über die weiteren Kontakteinheiten jeweils ein Strom von 100 A bis 1000 A, vorzugsweise von 500 A bis 1000 A bei einer Spannung von 60 V bis 1500 V, vorzugsweise von 750 V übertragbar ist.
13. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass die Anschlussleitung (20) unmittelbar oder mittelbar an dem Kontaktelement (19, 28, 32, 36) befestigt ist.
14. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass zumindest zwei Kontaktelemente (19, 28, 32, 36) relativ zu ei ner der Ladekontaktvorrichtung zugewandten Oberfläche des Kon takteinheitenträgers (15) in unterschiedlichen Höhen hervorstehen.
15. Kontakteinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,
dass die Ladekontakte aus Leiterplatten aus Metall und/oder Graphit ausgebildet sind.
16. Ladesystem (10) mit einer Ladekontaktvorrichtung (12) und einer Kontaktvorrichtung (13) mit einer Kontakteinheit (16) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktvorrichtung oder die Ladekontaktvorrichtung eine Positioniereinrichtung umfasst.
17. Ladesystem nach Anspruch 16,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Ladesystem (10) die an einem Fahrzeugdach eines Fahrzeugs anordbare Kontaktvorrichtung (13) mit dem Kontakteinheitenträger
(15) und die Ladekontaktvorrichtung (12) umfasst, wobei die Positio- niereinrichtung einen Pantografen oder eine Schwinge aufweist, mit tels dem bzw. der der Kontakteinheitenträger in zumindest vertikaler Richtung relativ zu der Ladekontakteinheit positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist.
18. Ladesystem nach Anspruch 16,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Ladesystem (10) die an einem Fahrzeugboden eines Fahr zeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung (12) und die Kontaktvor- richtung (13) mit dem Kontakteinheitenträger (15) umfasst, wobei mittels der Positioniereinrichtung die Kontakteinheiten (16) relativ zu den Ladekontakten positionierbar sind, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist.
19. Ladesystem nach Anspruch 16,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Ladesystem (10) die Kontaktvorrichtung (13) mit dem Kon takteinheitenträger (15) und die an einem Fahrzeugdach eines Fahr zeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung (12) umfasst, wobei die Po- sitioniereinrichtung einen Pantografen oder eine Schwinge aufweist, mittels dem bzw. der die Ladekontaktvorrichtung in zumindest verti kaler Richtung relativ zu dem Kontakteinheitenträger positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist.
20. Ladesystem nach Anspruch 16,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Ladesystem (10) die Kontaktvorrichtung (13) mit dem Kon takteinheitenträger (15) und die an einem Fahrzeugboden eines Fahr zeugs anordbare Ladekontaktvorrichtung (12) umfasst, wobei mittels der Positioniereinrichtung die Ladekontakte relativ zu den Kontakt einheiten ( 16) positionierbar sind, derart, dass eine elektrisch leiten de Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Lade station ausbildbar ist.
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