WO2023284940A1

WO2023284940A1 - Schnellladesystem

Info

Publication number: WO2023284940A1
Application number: PCT/EP2021/069339
Authority: WO
Inventors: Oliver BORCHARDT
Original assignee: Schunk Transit Systems Gmbh
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2023-01-19
Also published as: CN117615934A; EP4370368A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schnellladesystem (10) für elektrisch angetrie bene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, wobei das Schnellladesystem eine Kontaktvor richtung (11), eine Ladekontaktvorrichtung (12) und eine Positioniereinrichtung (13) umfasst, wobei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden (14) eines Fahrzeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger (17) umfasst, der Ladekontakte aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund (15) unterhalb des Fahrzeugs anordbar 25 ist und einen Kontaktträger (16) umfasst, der Kontakte aufweist, wobei mit den Kontakten jeweils die Ladekontakte zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittels der Positioniereinrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung 30 zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist, wobei der Kontaktträger einen Vorsprung (18) mit den daran angeordneten Kontakten und der Ladekontaktträger eine Öffnung (19) mit den daran angeordneten Ladekontakten aufweist oder umgekehrt, wobei der Vorsprung und die Öffnung jeweils mit Anlageflächen (20, 21) mit einer 35 übereinstimmenden geometrischen Form ausgebildet sind, wobei eine Kontur (25) des Vorsprungs oval ausgebildet ist.

Description

Schnellladesystem

Die Erfindung betrifft ein Schnellladesystem für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Schnellladesystem, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus oder derglei chen, wobei das Schnellladesystem eine Kontaktvorrichtung, eine Lade kontaktvorrichtung und eine Positioniereinrichtung umfasst, wobei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahr- zeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger umfasst, der Ladekontak te aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahr zeugs anordbar ist und einen Kontaktträger umfasst, der Kontakte auf weist, wobei mit den Kontakten jeweils die Ladekontakte zur Ausbildung eine Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittels der Positionier einrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist. Derartige Schnellladesysteme sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden regelmäßig zur Ladung elektrisch angetriebener Fahrzeuge an beispielsweise einem Haltepunkt eingesetzt. Hierbei wird zwischen Schnellladesystemen unterschieden, die auf einem Dach eines Fahrzeugs oder unterhalb eines Bodens des Fahrzeugs angeordnet sind.

Ladesysteme können auch aus einer Stecker-Dose-Verbindung bestehen, wobei hier jedoch nur geringe Ströme übertragen werden können, was eine Ladedauer verlängert. Weiter ist häufig eine manuelle Kopplung von Stecker und Dose mittels eines Bedieners erforderlich und es müssen besondere Anforderungen an die elektrische Sicherheit zum Schutz von Personen eingehalten werden, was bei automatisierten Schnellladesyste men außerhalb der Reichweite von Personen nicht der Fall ist. Es bietet sich daher an Schnellladesysteme unterhalb von Fahrzeugen, wie Perso nenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bussen, anzuordnen, da dann besonders hohe Ströme, beispielsweise 500 A bis 1000 A mit einer Spannung von bis zu 750 V übertragen werden können. Bei den bekann ten Schnellladesystemen ist die Kontaktvorrichtung regelmäßig auf einem Untergrund unterhalb des Fahrzeugs befestigt oder in einer Grube oder einer ähnlich gearteten Ausnehmung in dem Untergrund angeordnet.

So sind beispielsweise Schnellladesysteme bekannt, bei denen eine unter einem Fahrzeugboden angeordnete Ladekontaktvorrichtung von einer übereinstimmend ausgebildeten Kontaktvorrichtung kontaktiert wird. Ein Kontaktträger wird dabei mittels einer Positioniereinrichtung des Schnellladesystems in eine Kontaktposition geführt, wobei Kontakte in der Kontaktposition Ladekontakte an der Ladekontaktvorrichtung zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung kontaktieren. Dabei werden Kontaktpaarungen für einen Ladestromkreis und für beispielswei se eine Steuerleitung, Erdung oder eine Datenübertragung ausgebildet.

Es ist daher stets vorgesehen, eine Mehrzahl von Kontakten mit jeweils zugeordneten Ladekontakten zu kontaktieren. Ein derartiges Schnelllade system ist beispielsweise aus der DE 10 2009 001 080 Al bekannt. Bei einer Zusammenführung von Kontaktvorrichtung und Ladekontakt vorrichtung mittels der Positioniereinrichtung besteht stets das Problem, dass die Kontaktvorrichtung bzw. die Kontakte relativ zu den Ladekon takten der Ladekontaktvorrichtung zur Herstellung von Kontaktpaarun gen in die dafür vorgesehene Position gebracht werden müssen. Wird das Fahrzeug durch einen Fahrzeugnutzer oder eine automatisierte Steuerung des Fahrzeugs oberhalb der Kontaktvorrichtung positioniert, weicht jedoch stets eine horizontale Position der Ladekontaktvorrichtung von einer Position der Kontaktvorrichtung ab, so dass bei dem Zusammenfüh ren von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung mittels der Positioniereinrichtung eine Lagekorrektur erforderlich ist. Diese Lage korrektur kann von der Positioniereinrichtung selbst ausgeführt werden und bedarf häufig einer aufwändigen Steuerung sowie einer Sensorik zur Lageerkennung. Gleichwohl ist mit einer derartigen Steuerung, insbeson dere da ein Kontaktierungsvorgang möglichst schnell erfolgen soll, keine exakte Relativpositionierung von Kontaktvorrichtung und Ladekontakt vorrichtung möglich. Insbesondere an Anlageflächen von Kontaktvor richtung und Ladekontaktvorrichtung kommt es daher regelmäßig über eine längere Nutzungsdauer zu einem unerwünschten Verschleiß oder Beschädigungen infolge der Kontaktierungsvorgänge.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schnellladesystem vorzuschlagen, das eine sichere und schnelle Kontak tierung auch bei einer längeren Verwendung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Schnellladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schnellladesystem für elektrisch angetriebe ne Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, umfasst das Schnellladesystem eine Kontaktvorrich tung, eine Ladekontaktvorrichtung und eine Positioniereinrichtung, wobei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger umfasst, der Lade kontakte aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teil weise in einen mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahrzeugs anordbar ist und einen Kontaktträger umfasst, der Kontakte aufweist, wobei mit den Kontakten jeweils die Ladekontakte zur Ausbil dung einer Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittels der Positio niereinrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist, wobei der Kontaktträger einen Vorsprung mit den daran angeordneten Kontakten und der Ladekontaktträger eine Öffnung mit den daran angeordneten Ladekontakten aufweist oder umgekehrt, der Kontaktträger einer Öffnung mit den daran angeordneten Kontakten und der Ladekontaktträger einen Vorsprung mit den daran angeordneten Ladekontakten aufweist, wobei der Vorsprung und die Öffnung jeweils mit Anlageflächen mit einer übereinstimmenden geome trischen Form ausgebildet sind, wobei eine Kontur des Vorsprungs oval ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäße Schnellladesystem weist demnach den Vorsprung und die Öffnung auf, die ineinander passend ausgebildet sind, so dass bei einer lagerichtigen Anordnung von Vorsprung und Öffnung relativ zueinander die Kontakte und die Ladekontakte auch relativ zueinander lagerichtig angeordnet sind. Der Vorsprung kann an dem Kontaktträger oder an dem Ladekontaktträger sowie die Öffnung an dem Ladekontakt träger oder an dem Kontaktträger ausgebildet sein. Die jeweiligen Anlageflächen des Vorsprungs und der Öffnung, die in der Kontaktposi tion aneinander zur Anlage gelangen, weisen zumindest abschnittsweise eine übereinstimmende geometrische Form auf, die eine sichere und lagerichtige Positionierung von Ladekontaktträger und Kontaktträger ermöglicht. Die Kontur des Vorsprungs, d.h. eine an einem Umfang des Vorsprungs verlaufende Linie oder eine entlang der Anlagefläche des Vorsprungs verlaufende Linie, ist oval ausgebildet. Die Kontur ist demnach von einer Kreisform abweichend, unrund und nicht eckig ausge bildet. Dadurch dass die Kontur des Vorsprungs oval ist, werden Beschä digungen oder ein erhöhter Verschleiß bei einem Zusammenführen von Vorsprung und Öffnung wirkungsvoll vermieden. Bei eckigen Vorsprün gen kann es hingegen zu einem Verkratzen oder zu einer Beschädigung von Anlageflächen kommen, wenn eine Ecke des Vorsprungs an einer Anlagefläche der Öffnung, bei einem Zusammenführen von Kontaktträger und Ladekontaktträger, trifft. Dadurch, dass die Kontur des Vorsprungs oval ist, wird es darüber hinaus möglich eine genaue Lagepositionierung von Kontaktträger und Ladekontaktträger allein durch die geometrische Form der Kontur vorzunehmen. Eine kreisrunde Kontur würde dies nicht ermöglichen, da dann der Kontaktträger zu dem Ladekontaktträger verdreht sein kann. Hier wäre überdies dann auch eine konzentrische Ausbildung und Anordnung der Kontakte bzw. Ladekontakte erforder lich. Bei dem erfindungsgemäßen Schnellladesystem können die Kontak te und die Ladekontakte prinzipiell beliebig hinsichtlich ihrer geometri schen Gestalt ausgebildet und im Bereich des Vorsprungs bzw. der Öffnung angeordnet sein. Insgesamt wird es so möglich mit einfachen Mitteln eine sichere und verlässliche Funktion des Schnellladesystems zu gewährleisten.

In der Kontaktposition können die Kontakte und die Ladekontakte in einer Kontaktebene parallel relativ zu dem Fahrzeugboden und/oder dem Untergrund angeordnet sein. Der Vorsprung und die Öffnung können dann in der Kontaktebene in der Kontaktposition mit ihren jeweiligen Anlageflächen aneinander anliegen. Innerhalb dieser Anlageflächen können die Kontakte bzw. Ladekontakte einander gegenüberliegend angeordnet sein. Das Schnellladesystem kann so besonders große Kon taktflächen zur Übertragung hoher Ströme und gleichfalls eine geringe Bauhöhe aufweisen.

Die Öffnung und der Vorsprung können zumindest in der Kontaktebene mit ihren jeweiligen Stirnflächen in der Kontaktposition einander anlie- gen. Die Stirnflächen können dabei im Wesentlichen eben ausgebildet sein und keine weiteren hervorstehenden Vorsprünge oder Ausnehmun gen aufweisen.

Die Öffnung und der Vorsprung können jeweils übereinstimmend ausge bildete und relativ zu der Kontaktebene geneigte Mantelflächen ausbil den. Dadurch dass die jeweiligen Mantelflächen der Öffnung und des Vorsprungs geneigt sind, kann beim Zusammenführen von Kontaktträger und Ladekontaktträger mittels der Positioniereinrichtung eine Zentrie rung des Vorsprungs in der Öffnung erfolgen. Die Mantelflächen können einem Zusammenführen aneinander entlanggleiten bis die Kontaktpositi on erreicht ist. Da die Kontur des Vorsprungs oval ist, sind die Mantel flächen, bezogen auf die Kontaktebene, ebenfalls oval verlaufend ausge bildet, so dass es hier zu keiner wesentlichen Beschädigung oder Abnut zung des Vorsprungs bzw. der Öffnung bei dem Zusammenführen kom men kann. Die Neigung der Mantelfläche kann vergleichsweise groß sein, so dass die Mantelflächen in Bezug auf die Kontaktebene mit einem stumpfen Winkel ausgebildet sein können.

Die Kontur des Vorsprungs kann symmetrisch ausgebildet sein. Im Gegensatz zu einer asymmetrischen Ausbildung der Kontur ergibt sich so eine gleichmäßige Verteilung von Kräften in der Kontaktposition und damit eine sichere Kontaktierung. Darüber hinaus ist eine symmetrische Kontur vergleichsweise einfacher herzustellen.

Die Kontur des Vorsprungs kann mit der Form einer Ellipse oder eines Bogenvielecks ausgebildet sein. Das Bogenvieleck kann in Art eines Gleichdicks und mit stark gerundeten Ecken ausgebildet sein. Eine Ellipse weist eine einem Kreis angenäherte Form auf, so dass eine sichere Anlage von Vorsprung und Öffnung erreicht und gleichzeitig eine unerwünschte Verdrehung verhindert werden kann.

Vorteilhaft kann eine Hauptachse der Ellipse quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein. Prinzipiell ist es aber auch möglich eine Nebenachse der Ellipse quer zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs anzu ordnen. Unter der Fahrtrichtung des Fahrzeugs wird hier eine Längsachse des Fahrzeugs verstanden.

Die Kontur der Öffnung kann relativ zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs halbseitig offen ausgebildet sein. Die Öffnung kann dann in Art einer Bucht ausgebildet sein. Prinzipiell ist eine Zusammenführung von Vorsprung und Öffnung in einer vertikalen Richtung relativ bezogen auf das Fahrzeug bzw. den Untergrund möglich. Wenn die Öffnung halbsei tig offen ausgebildet ist, kann der Vorsprung auch in der horizontalen Richtung in die Öffnung eingeführt werden. Dann wird es auch möglich, mit dem Fahrzeug die Kontaktvorrichtung anzufahren und so den Vor sprung und die Öffnung einander anzunähern und in die Kontaktposition zu bringen. Weiter ist es auch möglich, dass die Positioniereinrichtung so ausgebildet ist, dass ein Zusammenführen von Vorsprung und Öffnung mittels der Positioniereinrichtung in der vertikalen und der horizontalen Richtung erfolgt.

Der Kontaktträger und/oder Ladekontaktträger kann Federn aufweisen, die eine Federkraft auf jeweils Kontakte und/oder Ladekontakte bewir ken, derart, dass der jeweilige Kontakt und/oder Ladekontakt in Richtung eines gegenüberliegenden Kontakts oder Ladekontakts gedrückt wird. Mittels der Feder kann eine Federkraft auf den Kontakt bzw. Ladekon takt bewirkt werden, derart, dass der Kontakt in Richtung zu einem Ladekontakt gedrückt wird oder umgekehrt. Eine federnde Lagerung des Kontakts bzw. Ladekontakts kann durch eine Druckfeder, insbesondere Spiralfeder, ausgefüllt werden. Infolgedessen kann so ein punktueller Kontakt oder ein Flächenkontakt von Kontakt und Ladekontakt in der Kontaktposition unter einer Federvorspannung ausgebildet werden. Eine Federkraft kann so gewählt werden, dass der Kontakt bzw. Ladekontakt stets in Richtung zu dem Ladekontakt bzw. Kontakt gedrückt und in eine vordere Endlage bewegt wird, wenn keine Kontaktpaarung ausgebildet ist. Der Kontakt und der Ladekontakt können so ausgebildet sein, dass in der Kontaktposition ein Strom von 500 A bis 1000 A bei einer Spannung von bis zu 1500 V, vorzugsweise 350 A bei einer Spannung von 440 V übertragbar ist. So ist eine Leistung von 750 kW bis 1500 kW, vorzugs weise von 150 kW über das Schnellladesystem übertragbar. Im Falle einer Federvorspannung können zumindest zwei Kontakte bzw. Ladekon takte relativ zu der j eweiligen Anlagefläche in unterschiedlichen Höhen hervorstehen. So ist es dann möglich, bei der Ausbildung von zumindest zwei Kontaktpaarungen zwischen j eweils einem Kontakt und einem Ladekontakt eine definierte Reihenfolge bei der Herstellung der Kontakt paarungen sicherzustellen.

Die Kontakte und die Ladekontakte können jeweils aus Leiterplatten ausgebildet sein, wobei die Leiterplatten innerhalb einer Oberfläche eines aus einen dielektrischen Material ausbildeten Kontaktträgerele ments des Kontaktträgers und/oder eines Ladekontaktträgerelements des Ladekontaktträgers angeordnet sein können. Beispielsweise kann das Kontaktträgerelement und/oder das Ladekontaktträgerelement aus Kunst stoffmaterial ausgebildet sein. Die Leiterplatten können in dem Kunst stoffmaterial eingebettet sein oder ein stückweit die Oberfläche des Kunststoffmaterials überragen. Die Leiterplatten können im Wesentli chen rund, oval oder streifenförmig ausgebildet sein.

Der Kontaktträger und/oder Ladekontaktträger kann relativ zu einer vertikalen Zentralachse des Schnellladesystems zumindest abschnittswei se drehbar und/oder schwenkbar ausgebildet sein. Die Drehbarkeit bzw. Schwenkbarkeit des Kontaktträgers und/oder Ladekontaktträgers ermög licht einen Toleranzausgleich bei dem Einführen des Vorsprungs in die Öffnung. Auch während eines Ladevorgangs kann es zu einer Bewegung des Fahrzeugs kommen, beispielsweise durch ein- und aussteigende Personen, so dass dann auch hier eine Fahrzeugbewegung kompensiert werden kann. Insbesondere kann die Positioniereinrichtung so beschaffen sein, dass diese die Drehbarkeit und Schwenkbarkeit in Grenzen ermög licht. Die Kontaktvorrichtung oder die Ladekontaktvorrichtung kann die Posi tioniereinrichtung aufweisen, wobei die Positioniereinrichtung aus zu mindest einem Pantographen, einem Schwenkhebel, einer Schwinge oder einer Teleskopführung ausgebildet sein kann, mittels dem bzw. der der der Kontaktträger oder der Ladekontaktträger in zumindest vertikaler Richtung positioniert werden kann. So kann die Positioniereinrichtung an dem Untergrund oder dem Fahrzeug angeordnet bzw. ausgebildet sein. Prinzipiell ist es auch möglich an der Kontaktvorrichtung und der Lade kontaktvorrichtung j eweils eine Positioniereinrichtung zu verwenden. Wesentlich ist, dass die Positioniereinrichtung den Kontaktträger bzw. den Ladekontaktträger in der vertikalen Richtung bewegen kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass, je nach Ausbildung der Positionier einrichtung, während der Ausführung der vertikalen Bewegung gleichzei tig eine horizontale Bewegung erfolgt.

Die Positioniereinrichtung kann auch aus relativ zu einer vertikalen Zentralachse des Schnellladesystems sternförmig angeordneten und schwenkbaren Armen gebildet sein, an deren jeweiligen Enden ein Kontakt oder ein Ladekontakt angeordnet sein kann. Eine derartige Positioniereinrichtung ist im Vergleich zu einer Teleskopführung beson ders flach ausbildbar und kann vorteilhaft auf einem Untergrund oder unterhalb an einem Fahrzeug angeordnet werden. Die Arme können mittels eines zentralen elektrischen Antriebs bewegt und unterstützend mittels Federn eine Andruckkraft zwischen Vorsprung und Öffnung bewirken.

Alternativ kann die Positioniereinrichtung von einer Niveauregulierung des Fahrzeugs ausgebildet sein, mittels der die Ladekontaktvorrichtung in zumindest vertikaler Richtung positionierbar sein kann. Die Niveaure gulierung kann durch ein mit Luftdruck unterstütztes Fahrwerk des Fahrzeugs ausgebildet sein und ein Absenken des Fahrzeugs relativ zu dem Untergrund ermöglichen. Durch das Absenken des Fahrzeugs kann der Ladekontaktträger mit den Kontaktträger zusammengeführt werden. Besonders vorteilhaft ist hier, dass es keiner speziellen Ausbildung einer Positioniereinrichtung bedarf und die ohnehin an dem Fahrzeug vorhan dene Niveauregulierung des Fahrwerks als Positioniereinrichtung genutzt werden kann.

Die Kontaktvorrichtung und/oder die Ladekontaktvorrichtung kann jeweils eine Schutzeinrichtung mit zumindest einer bewegbaren Platte aufweisen, mittels der eine Stirnseite der Kontakte und/oder der Lade kontakte vollständig abdeckbar ist. Eine Oberseite der Kontaktvorrich tung bzw. Unterseite der Ladekontaktvorrichtung kann dann beispiels weise mit der Platte aus einem dielektrischen Material abgedeckt sein. Das dielektrische Material der Platte kann ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff sein. Die Platte kann dabei den Kontaktträger bzw. den Ladekontaktträger vollständig abdecken und so eventuelle Verschmutzungen oder Beschädigungen von dem Kontakt träger bzw. dem Ladekontaktträger fernhalten, wenn diese nicht in Verwendung sind.

Die Kontaktvorrichtung kann mit dem Fahrzeug befahrbar und/oder überfahrbar ausgebildet sein. Die Kontaktvorrichtung kann so ausgebil det sein, 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 mit seinen Rädern bei einem Ladevorgang auf der Kontaktvorrich tung steht. Auch hier kann dann die Kontaktvorrichtung in ihren Abma ßen an die Fahrzeugmaße angepasst sein, beispielsweise entsprechend der Größe einer Parkbucht.

Die Kontaktvorrichtung und/oder die Ladekontaktvorrichtung kann eine Transpondereinheit aufweisen, wobei die Transpondereinheit mit der Positioniereinheit koppelbar und Daten zwischen der Transpondereinheit und der Positioniereinheit übermittelt werden können. Die Transponder einheit ist dann als eine Positionierhilfe für eine Steuerung der Positio niereinheit nutzbar. So kann die Steuerung der Positioniereinheit dann beispielsweise erkennen, ob sich das Fahrzeug über der Kontaktvorrich tung befindet und ob die Ladekontaktvorrichtung der Kontaktvorrichtung in der gewünschten Weise angenähert wird. Bei einem Zusammenführen von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung kann die Transpon- dereinheit zur Regelung des Zusammenführens genutzt werden. In der Kontaktposition kann ebenfalls ein Datenaustausch erfolgen, beispiels weise zur Abrechnung eines Ladevorgangs.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus oder dergleichen, umfasst ein erfindungsgemäßes Schnellladesystem. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Fahrzeugs ergeben sich aus den auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.

Die Erfindung ist prinzipiell für jede Art von Elektrofahrzeugen nutzbar, welche mit Batterien betrieben werden, die nachgeladen werden müssen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht;

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht; Fig. 6 eine sechste Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Seitenansicht;

Fig. 7 eine siebte Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Draufsicht;

Fig. 8 eine achte Ausführungsform eines Schnellladesystems in einer Draufsicht;

Fig. 9 eine Ladekontaktvorrichtung einer neunten Ausfüh rungsform eines Schnellladesystems in einer Draufsicht;

Fig. 10 eine Kontaktvorrichtung des Schnellladesystems aus Fig. 9 in einer Draufsicht.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schneiladesystems 10, umfassend eine Kontaktvorrichtung 11, eine Ladekontaktvorrichtung 12 und eine Positioniereinrichtung 13. Die Ladekontaktvorrichtung 12 ist an einem Fahrzeugboden 14 eines hier nicht näher dargestellten Fahr- zeugs angeordnet. Unterhalb der Ladekontaktvorrichtung 12 ist die

Positioniereinrichtung 13 auf einem befahrbaren Untergrund 15 angeord net. An der Positioniereinrichtung 13 ist ein Kontaktträger 16 der Kon taktvorrichtung 11 angeordnet, der mittels der Positioniereinrichtung 13 in Richtung eines Ladekontaktträgers 17 der Ladekontaktvorrichtung 12 hin- und her bewegbar ist. Demnach umfasst hier die Kontaktvorrichtung 11 den Kontaktträger 16 und die Positioniereinrichtung 13

Weiter ist an dem Kontaktträger 16 ein Vorsprung 18 ausgebildet an dem hier nicht dargestellte Kontakte angeordnet sind. An dem Ladekontakt träger 17 ist eine Öffnung 19 ausgebildet, an der hier nicht näher darge- stellte Ladekontakte angeordnet sind, die mit den Kontakten elektrisch kontaktiert werden können. Bei einer Zusammenführung von Kontaktträ ger 16 und Ladekontaktträger 17 wird der Vorsprung 18 in die Öffnung 19 eingeführt bis eine Kontaktposition erreicht ist, in der dann Kontakt paarungen zwischen Kontakten und Ladekontakten ausgebildet werden, die ein Laden des betreffenden Fahrzeugs bzw. einer Batterie des Fahr zeugs ermöglichen. In der Kontaktposition gelangt eine Anlagefläche 20 des Vorsprungs 18 in Kontakt mit einer Anlagefläche 21 der Öffnung 19. Weiter ist eine Mantelfläche 22 des Vorsprungs 18 relativ zu einer parallel zu dem Fahrzeugboden 14 bzw. dem Untergrund 15 verlaufenden Kontaktebene 24 geneigt ausgebildet und kann bei dem Zusammenführen an einer Mantelfläche 23 der Öffnung 19 entlanggleiten, so dass der Kontaktträger 16 bei dem Zusammenführen zentriert wird. Die Öffnung 19 weist ebenfalls eine Kontur 26 auf, die abschnittsweise der Kontur 25 entsprechend ausgebildet ist. Insbesondere ist eine Kontur 25 des Vor sprungs 18 oval ausgebildet, so dass bei dem Zusammenführen eine lagegenaue Positionierung erfolgen kann.

Die Fig. 2 zeigt ein Schnellladesystem 27, bei dem im Unterschied zum Schnellladesystem aus Fig. 1 ein Kontaktträger 28 mit einer Öffnung 29 und ein Ladekontaktträger 30 mit einem Vorsprung 31 ausgebildet sind.

Die Fig. 3 zeigt ein Schnellladesystem 32 bei dem im Unterschied zum Schnellladesystem aus Fig. 1 eine Ladekontaktvorrichtung 33 eine Positioniereinrichtung 34 umfasst mit der ein Ladekontaktträger 35 bewegbar ist. Ein Kontaktträger 36 an der Kontaktvorrichtung 37 ist hier unmittelbar an dem Untergrund 15 angeordnet.

Die Fig. 4 zeigt ein Schnellladesystem 38 bei dem im Unterschied zum Schnellladesystem aus Fig. 3 ein Kontaktträger 39 mit einer Öffnung 40 und ein Ladekontaktträger 41 mit einem Vorsprung 42 ausgebildet ist.

Die Fig. 5 zeigt ein Schnellladesystem 43 bei dem im Unterschied zum Schnellladesystem aus Fig. 1 ein hier nicht näher dargestelltes Fahrzeug eine Positioniereinrichtung 44 ausbildet. Die Positioniereinrichtung 44 wird hier durch eine nicht dargestellte Niveauregulierung des Fahrzeugs ausgebildet. Ein Kontaktträger 45 ist hier direkt auf dem Untergrund 15 und ein Ladekontaktträger 46 an dem Fahrzeugboden 14 angeordnet. Die Fig. 6 zeigt ein Schnellladesystem 47 bei dem im Unterschied zum Schnellladesystem aus Fig. 5 ein Kontaktträger 48 mit einer Öffnung 49 und ein Ladekontaktträger 50 mit einem Vorsprung 51 ausgebildet ist.

Die Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Draufsicht auf ein Schnellladesystem 32 mit einem Kontaktträger 53 und einem Ladekontaktträger 54. Der Kontaktträger 53 ist mit einem Vorsprung 55 ausgebildet, der eine Kontur 56 mit der Form einer Ellipse 57 ausbildet. Der Ladekontaktträ ger 54 bildet eine Öffnung 58 aus, die den Vorsprung 55 aufnimmt und eine Kontur 59 ausbildet, die halbseitig entlang einer Hauptachse 60 der Form der Ellipse 57 angenähert ist. Der Ladekontaktträger 54 ist daher in Art einer Bucht 61 ausgebildet, in die der Vorsprung 55 entlang einer Nebenachse 62 der Ellipse 57 einsetzbar ist.

Die Fig. 8 zeigt ein Schnellladesystem 63 in einer vergleichbaren An sicht, wobei hier im Unterschied zu dem in der Fig. 7 dargestellten Schnellladesystem eine Kontur 64 in Form eines Bogenvielecks 65 ausgebildet ist.

Eine Zusammenschau der Fig. 9 und 10 zeigt ein Schnellladesystem 66 in verschiedenen Ansichten. Eine Kontaktvorrichtung 67 ist mit einer Positioniereinheit 68 ausgebildet, die eine Bewegung in Richtung einer Ladekontaktvorrichtung 69 unter einem hier nicht weiter dargestellten Fahrzeugboden erlaubt. Die Kontaktvorrichtung 67 weist einen Kontakt träger 70 auf, der in einen Ladekontaktträger 71 der Ladekontaktvorrich tung 69 einsetzbar ist. Der Kontaktträger 70 ist mit einem Vorsprung 72 ausgebildet, der in eine Öffnung 73 in den Ladekontaktträger 71 einsetz bar ist. Eine Anlagefläche 74 des Kontaktträgers 70 ist mit einer Kontur

75 in Form einer Ellipse 76 ausgebildet. Eine Anlagefläche 77 der Öffnung 73 ist abschnittsweise mit einer Kontur 78 in Form der Ellipse

76 ausgebildet. An dem Kontaktträger 70 sind Kontakte 79 und dem Ladekontaktträger 71 sind Ladekontakte 80 angeordnet. Die Konturen 75 und 78 gelangen bei einem Zusammenführen des Kontaktträgers 70 mit dem Ladekontaktträger 71 so aneinander zur Anlage, dass die Kontakte 79 lagerichtig zu den Ladekontakten 80 ausgerichtet sind und eine siche re Ausbildung von Kontaktpaarungen gewährleistet ist. Die Positionier einheit 68 ist mit Armen 61 ausgebildet, die relativ zu einer Zentralachse 61 sternförmig und schwenkbar angeordnet sind. Die Kontakte 79 sind an jeweiligen freien Enden 83 der Arme 81 angeordnet.

Claims

Patentansprüche

1. Schnellladesystem (10, 27, 32, 38, 43, 47, 52, 63, 66) für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Last kraftwagen, Busse oder dergleichen, wobei das Schneiladesystem ei ne Kontaktvorrichtung (11, 37, 67), eine Ladekontaktvorrichtung (12, 33, 69) und eine Positioniereinrichtung (13, 34, 44, 68) umfasst, wo bei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden (14) eines Fahrzeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger (17, 30,

35, 41, 46, 54, 71) umfasst, der Ladekontakte (80) aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund (15) unterhalb des Fahrzeugs anordbar ist und einen Kontaktträger (16, 28, 36, 39, 45, 53, 70) um fasst, der Kontakte (79) aufweist, wobei mit den Kontakten jeweils die Ladekontakte zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittels der Positioniereinrichtung der Kontaktträger rela tiv zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktträger einen Vorsprung (18, 31 , 42, 51, 55, 72) mit den daran angeordneten Kontakten und der Ladekontaktträger eine Öffnung (19, 29, 40, 49, 58, 73) mit den daran angeordneten Lade kontakten aufweist oder umgekehrt, wobei der Vorsprung und die Öffnung jeweils mit Anlageflächen (20, 21, 74, 77) mit einer über einstimmenden geometrischen Form ausgebildet sind, wobei eine Kontur (25, 56, 64, 75) des Vorsprungs oval ausgebildet ist.

2. Schneiladesystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Kontaktposition die Kontakte (79) und die Ladekontakte (80) in einer Kontaktebene (24) parallel relativ zu dem Fahrzeugbo den (14) und/oder dem Untergrund (15) angeordnet sind.

3. Schneiladesystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c hn et , dass die Öffnung (19, 29, 40, 49, 58, 73) und der Vorsprung (18, 31, 42, 51, 55, 72) zumindest in der Kontaktebene (24) mit ihren jeweili gen Stirnflächen in der Kontaktposition aneinander anliegen.

4. Schneiladesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Öffnung (19, 29, 40, 49, 58, 73) und der Vorsprung (18, 31, 42, 51, 55, 72) jeweils übereinstimmend ausgebildete und relativ zu der Kontaktebene (24) geneigte Mantelflächen (22, 23) ausbilden.

5. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontur (25, 56, 64, 75) des Vorsprungs (18, 31, 42, 51, 55,

72) symmetrisch ausgebildet ist.

6. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontur (25, 56, 64, 75) des Vorsprungs (18, 31, 42, 51, 55, 72) mit der Form einer Ellipse (57, 76) oder eines Bogenvielecks (65) ausgebildet ist.

7. Schneiladesystem nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass eine Hauptachse der Ellipse quer zu einer Fahrtrichtung des

Fahrzeugs angeordnet ist.

8. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass eine Kontur (26, 59, 78) der Öffnung (19, 29, 40, 49, 58, 73) re- lativ zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs halbseitig offen ausgebildet ist.

9. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass der Kontaktträger (16, 28, 36, 39, 45, 53, 70) und/oder Ladekon- taktträger (17, 30, 35, 41, 46, 54, 71) Federn aufweisen, die eine Fe derkraft auf jeweils Kontakte (79) und/oder Ladekontakte (80) bewir ken, derart, dass der jeweilige Kontakt und/oder Ladekontakt in Richtung eines gegenüberliegenden Kontakts oder Ladekontakts ge drückt wird.

10. Schneiladesystem nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontakte (79) und die Ladekontakte (80) jeweils aus Leiter platten ausgebildet sind, wobei die Leiterplatten innerhalb einer Oberfläche eines aus einem dielektrischen Material ausgebildeten Kontaktträgerelements des Kontaktträgers (16, 28, 36, 39, 45, 53, 70) und/oder eines Ladekontaktträgerelements des Ladekontaktträger (17, 30, 35, 41, 46, 54, 71) angeordnet sind.

11. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass der Kontaktträger (16, 28, 36, 39, 45, 53, 70) und/oder Ladekon taktträger (17, 30, 35, 41, 46, 54, 71) relativ zu einer vertikalen Zen- tralachse (82) des Schneiladesystems (10, 27, 32, 38, 43, 47, 52, 63,

66) zumindest abschnittsweise drehbar und/oder schwenkbar ausge bildet sind.

12. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11, 37, 67) oder die Ladekontaktvor richtung (12, 33, 69) die Positioniereinrichtung (13, 34, 44, 68) auf weist, wobei die Positioniereinrichtung aus zumindest einem Panto- grafen, einem Schwenkhebel, einer Schwinge oder einer Teleskopfüh rung ausgebildet ist, mittels dem bzw. der der Kontaktträger (16, 28, 36, 39, 45, 53, 70) oder der Ladekontaktträger (17, 30, 35, 41, 46,

54, 71) in zumindest vertikaler Richtung positionierbar ist.

13. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Positioniereinrichtung (13, 34, 44, 68) aus relativ zu einer vertikalen Zentralachse (82) des Schneiladesystems (10, 27, 32, 38,

43, 47, 52, 63, 66) sternförmig angeordneten und schwenkbaren Ar men (81) gebildet ist, an deren jeweiligen Enden (83) ein Kontakt (79) oder ein Ladekontakt (80) angeordnet ist.

14. Schnellladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Positioniereinrichtung (44) von einer Niveauregulierung des Fahrzeugs ausgebildet ist, mittels der die Ladekontaktvorrichtung in zumindest vertikaler Richtung positionierbar ist.

15. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11, 37, 67) und/oder die Ladekontakt vorrichtung (12, 33, 69) jeweils eine Schutzeinrichtung mit zumin- dest einer bewegbaren Platte aufweist, mittels der eine Stirnseite der

Kontakte (79) und/oder der Ladekontakte (80) vollständig abdeckbar ist.

16. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11, 37, 67) mit dem Fahrzeug befahrbar und/oder überfahrbar ausgebildet ist.

17. Schneiladesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11, 37, 67) und/oder die Ladekontakt- Vorrichtung (12, 33, 69) eine Transpondereinheit aufweisen, wobei die Transpondereinheit mit der Positioniereinrichtung koppelbar ist und Daten zwischen der Transpondereinheit und der Positionierein richtung (13, 34, 44, 68) übermittelbar sind.

18. Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus oder dergleichen, wobei das Fahrzeug ein Schnellladesystem (10, 27,

32, 38, 43, 47, 52, 63, 66) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.