WO2024061739A1 - Ladebrücke zum ausgleich von relativbewegungen - Google Patents

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WO2024061739A1
WO2024061739A1 PCT/EP2023/075318 EP2023075318W WO2024061739A1 WO 2024061739 A1 WO2024061739 A1 WO 2024061739A1 EP 2023075318 W EP2023075318 W EP 2023075318W WO 2024061739 A1 WO2024061739 A1 WO 2024061739A1
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loading bridge
charging
bridge
boom
loading
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PCT/EP2023/075318
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English (en)
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Inventor
Peter Hakenberg
Original Assignee
Paxos Consulting & Engineering GmbH & Co. KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/20—Equipment for shipping on coasts, in harbours or on other fixed marine structures, e.g. bollards
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/32—Waterborne vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B63J2003/043—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant using shore connectors for electric power supply from shore-borne mains, or other electric energy sources external to the vessel, e.g. for docked, or moored vessels

Definitions

  • the invention relates to a loading bridge for charging electrically operated vehicles.
  • the charging bridge guides the charging cable to the vehicle in such a way that relative movements between the vehicle or its charging socket and the supply point of a charging device can be compensated for.
  • Charging devices are known from the state of the art that provide a cable with a charging plug that fits into a charging socket in the vehicle. To charge, the cable is usually led over the floor to the vehicle and the charging plug is plugged into the charging socket. To ensure that the charging plug remains in the charging socket and does not fall out during charging, such a charging interface consisting of a charging plug and charging socket is equipped with a mechanical lock or a snap-in connection, for example.
  • Such charging interfaces are well known from the state of the art and are used for charging electrically operated vehicles such as cars, trucks, buses, work machines or ships.
  • the charging interfaces and the charging cables can only transmit limited mechanical forces. If the charging cable, charging plug or charging socket is pulled, the charging interface is disconnected and the charging process is interrupted. This can damage the charging interface or the cable. The charging process therefore only takes place without interruption if the vehicle is stationary and the cable is not moved.
  • the invention is a charging bridge for connecting an electrically operated vehicle with a charging device, the charging bridge being set up to guide a charging cable with a charging plug, and the charging cable connecting a supply point to a charging socket of the electrically operated vehicle.
  • the loading bridge is characterized by the fact that it is designed to compensate for a relative movement between the supply point and the charging socket.
  • the loading bridge has a safe and simple cable routing to the vehicle, especially to ships where water has to be bridged. Since such a cable cannot be thrown, the employee on the ship needs an almost powerless cable guide so that he does not lose his balance. The risk of the employee falling on the ship due to ship swaying combined with pulling on the cable is almost eliminated.
  • the loading bridge leads the charging cable from a supply point to the electrically operated vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”) so that Vehicle can be charged.
  • vehicle electrically operated vehicle
  • Such vehicles can be, for example, cars, trucks, buses, work machines or ships.
  • the supply point can be arranged directly at a charging device such as a charging station, or can be connected to a charging device over a certain distance.
  • the supply point does not have to be located in the immediate vicinity of the charging device.
  • the supply point can be arranged, for example, on a jetty or on a quay wall, while the loading device is arranged further away on the mainland or in a protected area. From the supply point, the charging bridge picks up the charging cable and leads it to the vehicle's charging socket so that the charging cable can be connected to the charging socket using the charging plug.
  • the loading bridge can, for example, comprise one or more arms that are connected to joints and/or are designed to be flexible so that the loading bridge can reach the charging socket of the vehicle. Thanks to the joints and/or the flexible design, the loading bridge is able to compensate for relative movements between the supply point and the charging socket. Especially on ships, a relative movement between the supply point and the charging socket due to waves and tides can hardly be avoided.
  • the charging cable is routed along the loading bridge in such a way that the charging cable is not damaged by moving the loading bridge.
  • the charging cable should, for example, be routed close to the joints of the loading bridge and be attached to the loading bridge with sufficient excess cable length.
  • the loading bridge is set up to have a relative movement in the form of a translational movement of at least 50 cm in both horizontal directions and/or in vertical balance direction.
  • the loading bridge can compensate for a translational relative movement in the horizontal directions and/or in the vertical direction of at least 100 cm, at least 200 cm, or at least 300 cm.
  • the loading bridge not only allows a relative movement of a few centimeters, but also allows a freedom of movement for the vehicle of, for example, at least 50 cm or even several meters.
  • the waves and the tidal range can be compensated for by the loading bridge, so that the loading process of a ship is not interrupted and the loading connection itself is not damaged.
  • the loading bridge allows a translational relative movement in the horizontal and/or vertical direction of up to 500 cm. In this way, the vehicle, such as a work machine, can continue to operate while it is being charged.
  • the loading bridge can also be used to permanently supply the vehicle with electricity instead of just for the charging process.
  • the loading bridge is set up to compensate for a relative movement in the form of a rotational movement of the electrically operated vehicle about a vertical and/or horizontal axis of rotation of at least 20 °. In addition to the translational movement, the vehicle may also tilt or turn.
  • the loading bridge is therefore able to compensate for this relative movement.
  • the loading bridge can compensate for at least 30°, 40°, 60°, 90° or 180°.
  • the loading bridge can compensate for a rotational movement of at least 360 ° about a vertical axis of rotation, or is set up to compensate for several complete revolutions of the vehicle about the vertical axis of rotation.
  • the machine can then move freely within the given working radius.
  • the loading bridge is connected to the electrically operated vehicle via a stop point for transmitting mechanical forces.
  • the anchor point is provided in addition to the connection between the charging plug and charging socket. Mechanical forces can be transferred from the loading bridge to the vehicle and vice versa via the anchor point. For example, forces that act on the loading bridge from the vehicle can be used to passively move the loading bridge and carry it along with the vehicle.
  • forces can be transferred from the loading bridge to the vehicle in order to bring the vehicle into a desired position or to hold it in a desired position.
  • such forces cannot be transmitted through the charging cable or the charging connection consisting of the charging plug and charging socket, so that the additional anchor point is necessary to transmit such forces.
  • the loading bridge releases the connection via the stop point when a maximum force is exceeded and/or when a maximum relative movement is exceeded. It is possible that the loading bridge cannot hold the vehicle in the desired position, or that the vehicle is moved too much due to external influences such as waves, tidal range, an accident or the like. If the maximum relative movement and/or the maximum force that can be transmitted by the stop point is exceeded, the connection via the stop point is released.
  • connection of the charging plug to the charging socket can also be released in such a case. This can either be done actively, by actively separating the connection between the charging plug and charging socket, for example by an ejection mechanism for the charging plug, or passively, for example by providing a latching connection that triggers and the charging plug when there is a small mechanical load releases.
  • the loading bridge comprises an activation mechanism for the loading device, which activates the loading device only activated if the loading bridge is correctly connected to the electrically operated vehicle, and the charging device is deactivated if the loading bridge is not correctly connected to the electrically operated vehicle.
  • the loading bridge is correctly connected to the vehicle if the charging plug is correctly seated in the charging socket and, if applicable, the loading bridge is correctly connected to the vehicle via the attachment point. If, for example, the connection via the attachment point is triggered because a maximum force or a maximum relative movement has been exceeded, the loading bridge immediately deactivates the charging device and interrupts the charging process or the power supply to the charging cable.
  • the loading bridge has a reset mechanism that automatically moves the loading bridge into a rest position when the loading bridge is not connected to the electrically operated vehicle. However, it remains possible to deflect the loading bridge from the rest position in order to connect it to the vehicle.
  • the reset mechanism can include spring arrangements and/or drive units that move the loading bridge into the rest position.
  • a reset mechanism is particularly advantageous in which the loading bridge always tries to move (back) into the rest position due to counterweights on the booms. As soon as the loading bridge is released, it slowly moves to the rest position and can be easily guided by the employee. The counterweights shift the original center of gravity of each individual boom along the boom. In order for the booms to move slowly into a rest position as required, the centers of gravity of the booms must be offset from the axis of rotation of the boom. In order for the boom to move slowly, the center of gravity should be offset but still relatively close to the axis of rotation.
  • the loading bridge is always brought into the rest position when the loading bridge is no longer connected to the vehicle. This is the case, for example, if the loading bridge is separated from the vehicle due to a maximum force being exceeded or a maximum relative movement being exceeded. This is an advantage if the vehicle makes excessive relative movements due to excessive waves and would collide with the loading bridge. In this case, the loading bridge is brought into the rest position and thus removed from the danger area.
  • the loading bridge is initially in the rest position and so does not protrude into the parking space or the docking area. To ensure that the loading bridge does not protrude into the parking space or the berth in the rest position, a vertical alignment of the individual booms and thus a vertical alignment of the entire loading bridge, as described above, is of course an ideal rest position.
  • the loading bridge has at least 3 joints that enable a relative movement between the supply point and the charging socket with at least 6 degrees of freedom.
  • the loading bridge includes several booms that are connected to one another via at least 3 joints.
  • the loading bridge is fixed in place in the area of the supply point relative to the supply point.
  • the cantilevers are successively connected to one another by the joints, so that the last cantilever has at least 6 degrees of freedom.
  • the 6 degrees of freedom allow the boom to move freely in space and is only limited to a certain working radius by the length of the boom. This means that the loading bridge with its last boom can follow the vehicle into any position within the range of motion.
  • the loading bridge comprises at least two booms that are articulated to one another, one of the Boom is arranged rotatably about a vertical and a horizontal axis of rotation relative to the supply point, and the other boom is connectable to the electrically operated vehicle.
  • the loading bridge is able to follow every movement of the vehicle within a radius of movement limited by the length of the booms.
  • the charging cable is guided through the loading bridge in such a way that the charging cable remains undamaged by the relative movement.
  • the charging cable is preferably guided in at least one loop to compensate for the relative movement.
  • it can be arranged as close as possible to the loading bridge itself and in particular as close as possible to the axes of rotation of the joints.
  • the charging cable should be laid with a length that is sufficient to accommodate the maximum deflections of the joints. If the charging cable is placed in one or more loops in the area of a joint, the rotation of the joint can be absorbed much better by a longer piece of charging cable resulting from the loop and the twisting of the charging cable can be well distributed over the length of the loop.
  • the charging cable is designed to be so stable that it can be driven over by cars, trucks and in particular by forklifts without damage.
  • the loading bridge is set up to guide a compressed air supply and leads the compressed air supply from the supply point to the charging socket of the electrically operated vehicle.
  • a compressed air supply can also be routed through the loading bridge in the same way as the charging cable.
  • the compressed air supply can be routed through the dock leveler in parallel in an independent compressed air line, or the compressed air line can be routed into the Charging cable must be integrated.
  • the charging cable has a compressed air line.
  • the supply point is immovable and is located in particular on the mainland.
  • the supply point is arranged on a floating platform such as a jetty or a supply ship.
  • the ability to load a ship from another supply ship can also be advantageous at sea, for example if the ship has run out of energy.
  • the loading bridge is characterized in that the loading bridge comprises a stop point for connecting to the electrically operated vehicle and for transmitting mechanical forces, the loading bridge maintaining the connection via the stop point when a maximum force is exceeded and/or when a maximum force is exceeded maximum relative movement, and releases the connection of the charging plug to the charging socket, the loading bridge having a reset mechanism in which the loading bridge's booms are provided with counterweights in such a way that the loading bridge is automatically moved into a vertical rest position when the loading bridge is not connected to the electrically operated vehicle is connected.
  • the loading bridge is characterized in that it has at least 3 joints that enable a relative movement between the supply point and the charging socket with at least 6 degrees of freedom.
  • three booms connected to one another in an articulated manner are provided, with the first boom being connected to the second boom via a second axis of rotation and the third boom being connected to the second boom via a third axis of rotation.
  • counterweights are attached to the booms in such a way that the booms can be moved more easily.
  • the loading bridge has a reset mechanism that automatically moves the loading bridge to a non-protruding rest position when the loading bridge is not connected to the electrically operated vehicle.
  • Figure 1 shows a loading bridge connected to an electrically operated ship
  • Figure 2 shows the loading bridge from Figure 1 with a high counterweight on the second boom and a low counterweight on the third boom
  • Figure 3 the loading bridge from Fig. 1 with high counterweight on the second boom, and high counterweight on the third boom,
  • Figure 4 the loading bridge from Fig. 1 with low counterweight on the second boom and high counterweight on the third boom
  • Figure 5 shows the loading bridge from Figure 1 with a high counterweight on the second boom and a balanced counterweight on the third boom.
  • Fig. 1 shows a loading bridge 20 connected to an electrically operated vehicle 21.
  • the vehicle 21 is a ship which is moored at a berth 22 in a port.
  • the ship is movably attached to the berth 22 by means of a rope 23, so that the ship can move with the waves and the tidal range.
  • the loading bridge 20 comprises three booms 24, 25 and 26 which are articulated to one another.
  • the first boom 24 is rotatably connected to the berth 22 about a first axis of rotation 27.
  • the first boom 24 is connected to the second boom 25 via a second axis of rotation 28, and the third boom 26 is connected to the second boom 25 via a third axis of rotation 29.
  • the third boom 26 can be moved in all spatial directions due to the articulated arms 24, 25 and 26 and the first axis of rotation 27.
  • the booms 25 and 26 have counterweights 38 attached to the booms 25 and 26, respectively, so that the booms 25 and 26 can be moved more easily.
  • the third boom 26 is connected to the ship via a ball joint 30 with a stop point 32.
  • the ball joint 30 enables the ship to rotate about the center 31 of the ball joint 30 by at least 90 ° in all three spatial directions. With the help of the ball joint 30, the ship can tilt in all directions and move with the waves or the wind.
  • the charging bridge 20 leads a charging cable 34 with a charging plug 36 from a supply point 35 to the charging socket 33.
  • the supply point 35 is connected to a charging unit 37 and is supplied with energy by the charging unit 37.
  • the anchor point 32 is able to transfer mechanical forces up to a certain maximum force from the ship to the loading bridge 20 and vice versa. Due to the transmitted forces, the loading bridge 20 is moved passively through the ship and follows its movements. No forces are introduced into the charging cable 34, the charging socket 33 and the charging plug 36 by the ship or the loading bridge 20. The connection to the anchor point 32 therefore causes the transfer of the water movement and thus the ship's movement, which exerts mechanical forces on the loading bridge.
  • the loading bridge 20 is set up to release the connection to the ship via the anchor point 32 when a certain maximum force or a certain maximum relative movement between the anchor point 32 or charging socket 33 and supply point 35 is exceeded.
  • the loading bridge 20 can decouple itself from the ship during a storm with excessive waves to avoid damage. So that the charging cable 34, the charging socket 33 or the charging plug 36 are not damaged in such a case, the loading bridge 20 also automatically decouples the charging plug 36 from the charging socket 33 when the connection between the loading bridge 20 via the anchor point 32 to the ship is separated. If the ship moves strongly, the loading bridge 20 is only protected from damage by a collision with the ship when it has moved away from the ship into a rest position.
  • the loading bridge 20 includes spring arrangements and drives, not shown here, which move the loading bridge into a rest position after it has been decoupled from the ship.
  • the reset mechanism is illustrated using counterweights 38 of different sizes on the booms 25 and 26.
  • the loading bridge 20 is shown in more detail on the left in the figures and in a deflected state, and directly to the right is shown schematically in the rest position resulting from the configuration of the counterweights 38.
  • the alignment of the arms 25 and 26 in the schematic representations of the rest positions can be assumed to be vertical.
  • the cantilevers 25 and 26 are not actually shown vertically there only for reasons of representation.
  • the labeling of the reference numbers in Figures 3 to 5 has been largely omitted for reasons of clarity.
  • the second boom 25 has a high counterweight 38, so that a center of gravity 39 of the second boom 25 is on the side of the second axis of rotation 28 on which the counterweight 38 is also arranged. In this way, the center of gravity 39 causes a torque which raises the second boom 25 vertically, i.e. the side of the boom 25 with the counterweight 38 is lowered.
  • the third boom 26 has a low counterweight 38, so that a center of gravity 40 of the third boom 26 lies on the side of the third axis of rotation 29, which is located opposite the counterweight 38 of the third boom 26. In this way, the center of gravity 40 causes a torque which causes the third boom 26 to sink vertically, i.e. the side of the boom 26 with the counterweight 38 rises.
  • the third boom 26 here also has a high counterweight 38, so that the center of gravity 40 of the third boom 26 lies on the side of the third axis of rotation 29, on which the counterweight 38 is also arranged. In this way, the center of gravity 40 causes a torque which also raises the third boom 26 vertically, i.e. the side of the boom 26 with the counterweight 38 lowers.
  • This configuration of the sizes of the counterweights 38 results in a vertical rest position of the loading bridge 20, with both the second and third booms 25, 26 pointing away from the ground towards the sky.
  • This configuration offers the safety advantage that the end of the loading bridge 20 with the charging plug 36 is arranged as far away from the ground as possible in the rest position, so that it is hardly possible to come into direct contact with the charging plug 36 and potentially get an electric shock.
  • second boom 25 has a low counterweight 38, so that the center of gravity 39 of the second boom 25 lies on the side of the second axis of rotation 28, which is located opposite the counterweight 38 of the second boom 25. In this way, the center of gravity 39 causes a torque which causes the second boom 25 to sink vertically, i.e. the side of the boom 25 with the counterweight 38 rises.
  • the third boom 26 has a high counterweight 38, so that the center of gravity 40 of the third boom 26 lies on the side of the third axis of rotation 29, on which the counterweight 38 is also arranged. In this way, the center of gravity 40 causes a torque which raises the third boom 26 vertically, i.e. the side of the boom 26 with the counterweight 38 lowers.
  • This configuration of the sizes of the counterweights 38 results in a vertical rest position of the loading bridge 20, with the second boom 25 pointing towards the ground and the third boom 26 pointing away from the ground towards the sky points. In this advantageous rest position, the loading bridge 20 is folded up to save space.
  • the second boom 25 has a high counterweight 38, as in FIGS. 2 and 3, so that the center of gravity 39 of the second boom 25 lies on the side of the second axis of rotation 28 which also the counterweight 38 is arranged.
  • the second boom 25 stands up vertically in the rest position and points away from the ground towards the sky.
  • the counterweight 38 of the third boom 26 is set up such that the center of gravity 40 of the third boom 26 coincides with the third axis of rotation 29.
  • the third boom 26 is therefore balanced and does not move independently into a specific position, so it remains in its last position relative to the second boom 25 when the loading bridge 20 moves into the rest position. However, by raising the second boom 25, the third boom 26 is moved upward, so that the third boom 26 is also moved away from a docking area of the vehicle 21 when the second boom 25 moves to its rest position.
  • This configuration of the counterweights has the advantage that the third boom 26 can be moved particularly easily from the outside when connecting the charging plug 36, while the boom 26 still reaches a large distance from the vehicle 21 in the rest position of the loading bridge 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladebrücke (20) zum Verbinden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) mit einer Ladeeinrichtung (37), wobei die Ladebrücke (20) zur Führung eines Ladekabels (34) mit einem Ladestecker (36) eingerichtet ist, und das Ladekabel (34) einen Versorgungspunkt (35) mit einer Ladebuchse (33) des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) verbindet. Die Ladebrücke (20) ist dazu eingerichtet, eine Relativbewegung zwischen dem Versorgungspunkt (35) und der Ladebuchse (33) auszugleichen.

Description

Ladebrücke zum Ausgleich von Relativbewegungen
Die Erfindung betrifft eine Ladebrücke zum Laden von elektrisch betreibbaren Fahrzeugen. Die Ladebrücke führt das Ladekabel dabei so zu dem Fahrzeug, dass Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeug bzw. dessen Ladebuchse und dem Versorgungspunkt einer Ladeeinrichtung ausgeglichen werden können.
Aus dem Stand der Technik sind Ladeeinrichtungen bekannt, die ein Kabel mit einem Ladestecker passend zu einer Ladebuchse im Fahrzeug bereitstellen. Zum Laden wird das Kabel meist über den Boden zum Fahrzeug geführt und der Ladestecker in die Ladebuchse eingesteckt. Damit der Ladestecker in der Ladebuchse verbleibt und während des Ladens nicht herausfällt, ist eine solche Ladeschnittstelle aus Ladestecker und Ladebuchse zum Beispiel mit einer mechanischen Verriegelung oder einer Rastverbindung ausgestattet. Solche Ladeschnittstellen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden für das Laden von elektrisch betreibbaren Fahrzeugen wie zum Beispiel PKWs, LKWs, Bussen, Arbeitsmaschinen oder Schiffen eingesetzt.
Die Ladeschnittstellen und die Ladekabel können nur begrenzt mechanische Kräfte übertragen. Wird also an dem Ladekabel, am Ladestecker oder an der Ladebuchse gezogen, wird die Ladeschnittstelle getrennt und der Ladevorgang unterbrochen. Es kann passieren, dass dabei die Ladeschnittstelle bzw. das Kabel beschädigt wird. Der Ladevorgang findet also nur dann ohne Unterbrechung statt, wenn das Fahrzeug stillsteht und das Kabel nicht bewegt wird.
Es gibt jedoch auch Fahrzeuge, die während des Ladevorgangs nicht permanent stillstehen können, oder bei denen eine gewisse Bewegungsfreiheit während des Ladevorgangs erwünscht ist. Zum Beispiel bewegt sich ein Schiff durch Wellengang und den Tidenhub unweigerlich während des Ladevorgangs. Busse, die während eines Haltestopps geladen werden sollen, senken sich seitlich zur Fahrgastaufnahme ab. LKWs werden während des Ladevorgangs be- und entladen, so dass sich ihre Fahrhöhe ändert, oder sie durch den Ladevorgang erschüttert oder geneigt werden. Bei Arbeitsmaschinen kann es sinnvoll sein, wenn diese während des Ladevorgangs mit beschränktem Arbeitsradius weiter verwendet werden kön- nen. Bei den Bewegungen der Fahrzeuge während des Ladevorgangs würden allerdings zu hohe mechanische Kräfte von dem Ladekabel und der Ladeschnittstelle übertragen werden müssen, so dass das Ladekabel oder die Ladeschnittstelle beschädigt oder zumindest getrennt werden würden.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung eine Ladebrücke bereitzustellen, die einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug eine verbesserte Bewegungsfreiheit während des Ladevorgangs ermöglicht, ohne dabei den Ladevorgang zu unterbrechen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladebrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert wer-den können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Ladebrücke zum Verbinden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einer Ladeeinrichtung, wobei die Ladebrücke zur Führung eines Ladekabels mit einem Ladestecker eingerichtet ist, und das Ladekabel einen Versorgungspunkt mit einer Ladebuchse des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs verbindet. Die Ladebrücke zeichnet sich dadurch aus, dass sie dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Versorgungspunkt und der Ladebuchse auszugleichen. Die Ladebrücke weist eine sichere und einfache Kabelführung zum Fahrzeug auf, insbesondere zu Schiffen, bei denen Wasser überbrückt werden muss. Da ein solches Kabel nicht geworfen werden, benötigt der Mitarbeiter auf dem Schiff eine nahezu kraftlose Kabelführung, damit er das Gleichgewicht nicht verliert. Die Sturzgefahr ist für den Mitarbeiter auf dem Schiff durch Schiffsschwankungen kombiniert mit einem Ziehen am Kabel somit nahezu eliminiert.
Die Ladebrücke führt das Ladekabel von einem Versorgungspunkt zum elektrisch betreibbaren Fahrzeug (nachfolgend nur als „Fahrzeug" bezeichnet), damit das Fahrzeug geladen werden kann. Solche Fahrzeuge können beispielsweise PKWs, LKWs, Busse, Arbeitsmaschinen oder Schiffe sein.
Der Versorgungspunkt kann direkt an einer Ladeeinrichtung wie zum Beispiel einer Ladesäule angeordnet sein, oder aber mit einer Ladeeinrichtung über eine gewisse Distanz verbunden sein. Der Versorgungspunkt muss dabei nicht in direkter Nähe der Ladeeinrichtung angeordnet sein. Insbesondere bei Schiffen kann der Versorgungspunkt zum Beispiel auf einem Steg oder an einer Kaimauer angeordnet sein, während die Ladeeinrichtung weiter weg auf dem Festland oder in einem geschützten Bereich angeordnet ist. Von dem Versorgungspunkt aus nimmt die Ladebrücke das Ladekabel auf und führt es zur Ladebuchse des Fahrzeugs, so dass das Ladekabel mithilfe des Ladesteckers mit der Ladebuchse verbunden werden kann.
Die Ladebrücke kann beispielsweise einen oder mehrere Ausleger umfassen, die mit Gelenken verbunden sind und/oder biegsam ausgestaltet sind, so dass die Ladebrücke die Ladebuchse des Fahrzeugs erreichen kann. Durch die Gelenke und/oder die biegsame Ausführung ist die Ladebrücke in der Lage Relativbewe- gungen zwischen Versorgungspunkt und Ladebuchse auszugleichen. Insbesondere bei Schiffen ist eine Relativbewegung zwischen Versorgungspunkt und Ladebuchse durch Wellengang und Tidenhub kaum zu vermeiden.
Das Ladekabel ist so entlang der Ladebrücke geführt, dass das Ladekabel keine Beschädigungen durch das Bewegen der Ladebrücke erfährt. Dazu sollte das Ladekabel beispielsweise nah an den Gelenken der Ladebrücke geführt werden und mit ausreichendem Kabellängen-Überschuss an der Ladebrücke befestigt sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander als auch mit den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterten Merkmale kombiniert werden und andere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist die Ladebrücke dazu eingerichtet, eine Relativbewegung in Form einer translatorischen Bewegung von wenigstens 50 cm in beiden waagerechten Richtungen und/oder in senkrechter Richtung auszugleichen. Vorzugsweise kann die Ladebrücke eine translatorische Relativbewegung in den waagerechten Richtungen und/oder in senkrechter Richtung von wenigstens 100 cm, wenigstens 200 cm, oder wenigstens 300 cm ausgleichen.
Da die Fahrzeuge nicht zwingend stillstehen während des Ladevorgangs, ist es von Vorteil, wenn die Ladebrücke nicht nur eine Relativbewegung von wenigen Zentimetern ermöglicht, sondern einen Bewegungsspielraum für das Fahrzeug von zum Beispiel wenigstens 50 cm oder sogar mehreren Metern ermöglicht. So kann beispielsweise der Wellengang und der Tidenhub durch die Ladebrücke ausgeglichen werden, so dass der Ladevorgang eines Schiffs dadurch nicht unterbrochen und die Ladeverbindung selbst nicht beschädigt wird.
Bei einem Betrieb von einem Fahrzeug mit geringem Arbeitsradius kann es von Vorteil sein, wenn die Ladebrücke eine translatorische Relativbewegung in waagerechter und oder senkrechter Richtung von bis zu 500 cm ermöglicht. Auf diese Weise kann das Fahrzeug wie beispielsweise eine Arbeitsmaschine weiter in Betrieb bleiben, während es geladen wird. Die Ladebrücke kann in diesem Zusammenhang auch zur permanenten Stromversorgung des Fahrzeugs statt nur für den Ladevorgang genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist die Ladebrücke dazu eingerichtet, eine Relativbewegung in Form einer Drehbewegung des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs um eine senkrechte und/oder waagerechte Drehachse von wenigstens 20 ° auszugleichen. Neben der translatorischen Bewegung kann es auch vorkommen, dass sich das Fahrzeug neigt oder dreht. Daher ist die Ladebrücke in der Lage auch diese Relativbewegung auszugleichen. Je nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, wenn die Ladebrücke wenigstens 30 °, 40°, 60°, 90°, oder 180° ausgleichen kann.
Sofern die Ladebrücke zum Laden oder Versorgen einer Arbeitsmaschine genutzt wird, kann es von Vorteil sein, wenn die Ladebrücke eine Drehbewegung von wenigstens 360° um eine senkrechte Drehachse ausgleichen kann, oder dazu eingerichtet ist mehrere vollständige Umdrehungen des Fahrzeugs um die senkrechte Drehachse auszugleichen. Die Arbeitsmaschine kann sich dann innerhalb des gegebenen Arbeitsradius frei bewegen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist die Ladebrücke über einen Anschlagpunkt mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug zur Übertragung mechanischer Kräfte verbunden. Der Anschlagpunkt ist zusätzlich zu der Verbindung von Ladestecker und Ladebuchse vorgesehen. Über den Anschlagpunkt können mechanische Kräfte von der Ladebrücke auf das Fahrzeug und umgekehrt übertragen werden. So können beispielsweise Kräfte, die vom Fahrzeug auf die Ladebrücke wirken, dazu genutzt werden die Ladebrücke passiv zu bewegen und mit dem Fahrzeug mitzuführen. Umgekehrt können Kräfte von der Ladebrücke auf das Fahrzeug übertragen werden, um das Fahrzeug in eine gewünschte Position zu bringen oder in einer gewünschten Position zu halten. Solche Kräfte können grundsätzlich nicht durch das Ladekabel oder die Ladeverbindung aus Ladestecker und Ladebuchse übertragen werden, so dass der zusätzliche Anschlagpunkt zur Übertragung solcher Kräfte nötig ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ladebrücke die Verbindung über den Anschlagpunkt bei Überschreiten einer maximalen Kraft und/oder bei Überschreiten einer maximaler Relativbewegung löst. Es ist möglich, dass die Ladebrücke das Fahrzeug nicht in der gewünschten Position halten kann, oder das Fahrzeug aufgrund äußerer Einflüsse wie Wellengang, Tidenhub, einem Unfall oder dergleichen zu stark bewegt wird. Wird dadurch die maximale Relativbewegung und/oder die maximal vom Anschlagpunkt übertragbare Kraft überschritten, wird die Verbindung über den Anschlagpunkt gelöst.
Damit weder das Ladekabel noch der Ladestecker bzw. die Ladebuchse bei einer Überschreitung der maximalen Kraft bzw. der maximalen Relativbewegung beschädigt werden, kann die Verbindung des Ladesteckers zu der Ladebuchse in einem solchen Falle ebenfalls freigegeben werden. Dies kann entweder aktiv geschehen, indem die Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse aktiv getrennt wird, zum Beispiel durch einen Auswurfmechanismus für den Ladestecker, oder aber passiv vorgesehen werden, indem beispielsweise eine Rastverbindung vorgesehen wird, die bei einer geringen mechanischen Belastung bereits auslöst und den Ladestecker freigibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke umfasst die Ladebrücke einen Aktivierungsmechanismus für die Ladeeinrichtung, der die Ladeeinrichtung lediglich aktiviert, wenn die Ladebrücke korrekt mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbunden ist, und die Ladeeinrichtung deaktiviert, wenn die Ladebrücke nicht korrekt mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbunden ist. Die Ladebrücke ist korrekt mit dem Fahrzeug verbunden, wenn der Ladestecker korrekt in der Ladebuchse sitzt und ggf. die Ladebrücke korrekt über den Anschlagpunkt mit dem Fahrzeug verbunden ist. Löst beispielsweise die Verbindung über den Anschlagpunkt aus, weil eine maximale Kraft oder eine maximale Relativbewegung überschritten wurde, deaktiviert die Ladebrücke sofort die Ladeeinrichtung und unterbricht den Ladevorgang bzw. die Stromversorgung des Ladekabels.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke verfügt die Ladebrücke über einen Rückstellmechanismus, der die Ladebrücke automatisch in eine Ruheposition bewegt, wenn die Ladebrücke nicht mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbunden ist. Es bleibt jedoch möglich die Ladebrücke aus der Ruheposition auszulenken, um sie mit dem Fahrzeug zu verbinden.
Der Rückstellmechanismus kann dabei Federanordnungen und/oder Antriebseinheiten umfassen, die die Ladebrücke in die Ruheposition bewegen. Besonders vorteilhaft ist ein Rückstellmechanismus, bei dem die Ladebrücke aufgrund von Gegengewichten an den Auslegern immer das Bestreben hat sich in die Ruheposition (zurück-)zu bewegen. Sobald die Ladebrücke freigegeben wird, bewegt sie sich also langsam in die Ruheposition, sie kann dabei vom Mitarbeiter leicht geführt werden. Durch die Gegengewichte wird der ursprüngliche Schwerpunkt jedes einzelnen Auslegers entlang des Auslegers verschoben. Damit die Ausleger sich wie gefordert langsam in eine Ruheposition bewegen, müssen die Schwerpunkte der Ausleger jeweils zur Drehachse des Auslegers versetzt angeordnet sein. Damit sich der Ausleger langsam bewegt, sollte der Schwerpunkt zwar versetzt aber dennoch relativ nahe an der Drehachse angeordnet sein. Durch den zur Drehachse versetzen Schwerpunkt liegt ein Drehmoment am Ausleger an, der den Träger in eine Drehbewegung um seine Drehachse zwingt, und zwar so lange bis der Schwerpunkt senkrecht unterhalb der Drehachse liegt. Liegt der Schwerpunkt senkrecht unterhalb der Drehachse ruft dieser kein Drehmoment am Ausleger mehr hervor und der Ausleger kommt zu Stillstand. Dabei kann der Schwerpunkt jedes einzelnen Auslegers entlang des Auslegers gesehen auf der einen Seite oder der anderen Seite der Drehachse liegen, so dass sich der Ausleger auf dem Weg in die Ruheposition abhängig von der Position des Schwerpunktes entweder aufstellt oder absenkt. Bei einem Ausleger, der mit Gegengewichten ausgestattet ist, ergibt sich zwangsläufig, dass der Ausleger in der Ruheposition senkrecht ausgerichtet ist. Daraus ergibt sich wiederum, dass die Ladebrücke in der Ruheposition insgesamt senkrecht ausgerichtet ist. Daher ist die Ladebrücke in einer Ruheposition insbesondere senkrecht ausgerichtet.
Die Ladebrücke wird immer dann in die Ruheposition gebracht, wenn die Ladebrücke nicht mehr mit dem Fahrzeug verbunden ist. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Ladbrücke aufgrund von Überschreiten einer maximalen Kraft oder eine maximalen Relativbewegung vom Fahrzeug getrennt wird. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Fahrzeug aufgrund von zu starkem Wellengang zu große Relativbewegungen ausführt und mit der Ladebrücke kollidieren würde. In diesem Fall wird die Ladebrücke in die Ruheposition gebracht und so aus dem Gefahrenbereich entfernt. Auch beim Anfahren bzw. Anlegen eines Fahrzeugs ist es von Vorteil, wenn sich die Ladebrücke zunächst in der Ruheposition befindet und so nicht störend in den Parkplatz oder den Anlegeplatz hineinragt. Damit die Ladebrücke in der Ruheposition nicht in den Parkplatz oder den Anlegeplatz hineinragt, bietet sich selbstverständlich eine senkrechte Ausrichtung der einzelnen Ausleger und damit eine senkrechte Ausrichtung der gesamten Ladebrücke, wie oben beschrieben, als Ruheposition an.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke verfügt die Ladebrücke über wenigstens 3 Gelenke, die eine Relativbewegung zwischen Versorgungspunkt und Ladebuchse mit wenigstens 6 Freiheitsgraden ermöglichen. Dazu umfasst die Ladebrücke mehrere Ausleger, die über die wenigstens 3 Gelenke miteinander verbunden sind. Die Ladebrücke ist im Bereich des Versorgungspunktes relativ zum Versorgungspunkt ortsfest befestigt. Ausgehend von dort sind die Ausleger aufeinanderfolgend durch die Gelenke miteinander verbunden, so dass der letzte Ausleger wenigstens 6 Freiheitsgrade aufweist. Durch die 6 Freiheitsgrade kann sich der Ausleger frei im Raum bewegen und ist lediglich durch die Länge der Ausleger auf einen bestimmten Arbeitsradius beschränkt. So kann die Ladebrücke mit ihrem letzten Ausleger innerhalb des Bewegungsradius dem Fahrzeug in jede Position folgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke umfasst die Ladebrücke wenigstens zwei gelenkig miteinander Verbundene Ausleger, wobei einer der Ausleger drehbar um eine senkrechte und eine waagrechte Drehachse relativ zum Versorgungspunkt angeordnet ist, und der andere Ausleger mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbindbar ist. Mit einer solchen Anordnung aus zwei Auslegern ist die Ladebrücke in der Lage jeder Bewegung des Fahrzeugs innerhalb eines durch die Länge der Ausleger begrenzten Bewegungsradius zu folgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist das Ladekabel durch die Ladebrücke derart geführt, dass das Ladekabel durch die Relativbewegung unversehrt bleibt. Vorzugsweise ist das Ladekabel in wenigstens einer Schlaufe zum Ausgleich der Relativbewegung geführt. Damit das Ladekabel unversehrt bleibt, kann es möglichst nah an der Ladebrücke selbst und insbesondere möglichst nah an den Drehachsen der Gelenke angeordnet werden. Besonders in den Bereichen der Gelenke sollte das Ladekabel mit für die maximalen Auslenkungen der Gelenke ausreichender Länge verlegt werden. Wird das Ladekabel im Bereich eines Gelenks in einer oder mehreren Schlaufen gelegt, so kann die Drehung des Gelenks sehr viel besser von einem sich durch die Schlaufe ergebenden längeren Stück Ladekabel aufgenommen werden und die Verdrehung des Ladekabels gut auf die Länge der Schlaufe verteilt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist das Ladekabel derart stabil ausgeführt, dass es von PKWs, LKWs und insbesondere von Gabelstaplern ohne Beschädigung überfahren werden kann. Je nach Anwendungsfall kann es nötig sein, dass das Ladekabel über einen Boden, eine Straße oder einen Steg gelegt werden muss, bevor es von der Ladebrücke aufgenommen und geführt wird. Daher ist es von Vorteil, wenn das Ladekabel entsprechend stabil ausgeführt ist, damit es von diversen Fahrzeugen unbeschadet überfahren werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist die Ladebrücke zur Führung einer Druckluftversorgung eingerichtet, und führt die Druckluftversorgung von dem Versorgungspunkt zu der Ladebuchse des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Besonders bei Schiffen kommen häufig Ladestecker und Ladebuchsen zum Einsatz, die zum Vermeiden des Eindringens von salzhaltiger Luft und Wasser mit Druckluft beaufschlagt werden. Diese Druckluftversorgung kann ebenfalls durch die Ladebrücke auf die gleiche Weise geführt werden, wie das Ladekabel. Dazu kann die Druckluftversorgung parallel in einer eigenständigen Druckluftleitung durch die Ladebrücke geführt werden, oder die Druckluftleitung kann in das Ladekabel integriert sein. Insbesondere weist das Ladekabel also eine Druckluftleitung auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist der Versorgungspunkt unbeweglich und insbesondere auf dem Festland angeordnet. Es kann aber insbesondere auch von Vorteil sein, wenn der Versorgungspunkt auf einer schwimmenden Plattform wie zum Beispiel auf einem Steg oder einem Versorgungs-Schiff angeordnet ist. Durch die Anordnung des Versorgungspunktes beispielsweise auf einem schwimmenden Steg oder einem Versorgungs-Schiff kann eine Relativbewe- gung zwischen Versorgungspunkt und dem zu ladenden Schiff aufgrund des Tidenhubs vermieden werden. Insgesamt wird so die Relativbewegung zwischen Versorgungspunkt und Fahrzeug vorteilhaft verkleinert.
Auch die Möglichkeit ein Schiff von einem anderen Versorgungs-Schiff aus zu laden kann auf See von Vorteil sein, zum Beispiel wenn dem Schiff die Energie ausgegangen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Ladebrücke ist die Ladebrücke dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke einen Anschlagpunkt zum Verbinden mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug und zur Übertragung mechanischer Kräfte umfasst, wobei die Ladebrücke die Verbindung über den Anschlagpunkt bei Überschreiten einer maximalen Kraft und/oder bei Überschreiten einer maximalen Relativbewegung löst, und die Verbindung des Ladesteckers zu der Ladebuchse freigibt, wobei die Ladebrücke über einen Rückstellmechanismus verfügt, bei dem Ausleger der Ladebrücke mit Gegengewichten derart versehen sind, dass die Ladebrücke automatisch in eine senkrechte Ruheposition bewegt wird, wenn die Ladebrücke nicht mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich die Ladebrücke dadurch aus, dass sie über wenigstens 3 Gelenke verfügt, die eine Relativbewegung zwischen Versorgungspunkt und Ladebuchse mit wenigstens 6 Freiheitsgraden ermöglichen. Dazu sind drei miteinander gelenkig verbundene Ausleger vorgesehen, wobei der erste Ausleger über eine zweite Drehachse mit dem zweiten Ausleger und der dritte Ausleger mit dem zweiten Ausleger über eine dritte Drehachse verbunden ist. Zum Ausgleich von Massenkräften der Ausleger sind jeweils an den Auslegern Gegengewichte derart angebracht, dass sich die Ausleger leichter bewegen lassen. Die Ladebrücke verfügt über einen Rückstellmechanismus, der die Ladebrücke automatisch in eine nicht hinausragende Ruheposition, bewegt, wenn die Ladebrücke nicht mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Ladebrücke verbunden mit einem elektrisch betreibbaren Schiff,
Figur 2 die Ladebrücke aus Fig. 1 mit hohem Gegengewicht am zweiten Ausleger, und niedrigem Gegengewicht am dritten Ausleger,
Figur 3 die Ladebrücke aus Fig. 1 mit hohem Gegengewicht am zweiten Ausleger, und hohem Gegengewicht am dritten Ausleger,
Figur 4 die Ladebrücke aus Fig. 1 mit niedrigem Gegengewicht am zweiten Ausleger, und hohem Gegengewicht am dritten Ausleger,
Figur 5 die Ladebrücke aus Fig. 1 mit hohem Gegengewicht am zweiten Ausleger, und austariertem Gegengewicht am dritten Ausleger.
In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.
Fig. 1 zeigt eine Ladebrücke 20 verbunden mit einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug 21. Das Fahrzeug 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Schiff, welches an einem Anlegeplatz 22 in einem Hafen angelegt ist. Das Schiff ist mittels eines Taus 23 beweglich an dem Anlegeplatz 22 befestigt, so dass das Schiff sich mit dem Wellengang und dem Tidenhub mitbewegen kann.
Die Ladebrücke 20 umfasst drei miteinander gelenkig verbundene Ausleger 24, 25 und 26. Der erste Ausleger 24 ist drehbar um eine erste Drehachse 27 mit dem Anlegeplatz 22 verbunden. Der erste Ausleger 24 ist über eine zweite Drehachse 28 mit dem zweiten Ausleger 25 verbunden, und der dritte Ausleger 26 ist mit dem zweiten Ausleger 25 über eine dritte Drehachse 29 verbunden. Durch die gelenkig verbundenen Ausleger 24, 25 und 26 sowie die erste Drehachse 27 ist der dritte Ausleger 26 in alle Raumrichtungen bewegbar. Zum Ausgleich der Massenkräfte der Ausleger 25 und 26 sind jeweils an den Auslegern 25 und 26 Gegengewichte 38 angebracht, so dass sich die Ausleger 25 und 26 leichter bewegen lassen.
Der dritte Ausleger 26 ist über ein Kugelgelenk 30 mit einem Anschlagpunkt 32 mit dem Schiff verbunden. Das Kugelgelenk 30 ermöglicht eine Drehung des Schiffs um den Mittelpunkt 31 des Kugelgelenks 30 um wenigstens 90° um alle drei Raumrichtungen. Mithilfe des Kugelgelenks 30 kann sich das Schiff also in alle Richtungen neigen und sich mit dem Wellengang oder dem Wind mitbewegen.
In der Nähe des Anschlagpunktes 32 befindet sich eine Ladebuchse 33 an dem Schiff über die das Schiff geladen werden kann. Die Ladebrücke 20 führt dazu ein Ladekabel 34 mit einem Ladestecker 36 von einem Versorgungspunkt 35 zur Ladebuchse 33. Der Versorgungspunkt 35 ist mit einer Ladeeinheit 37 verbunden und wird von der Ladeeinheit 37 mit Energie versorgt.
Der Anschlagpunkt 32 ist in der Lage mechanische Kräfte bis zu einer bestimmten maximalen Kraft vom Schiff auf die Ladebrücke 20 und umgekehrt zu leiten. Durch die übertragenen Kräfte wird die Ladebrücke 20 passiv durch das Schiff bewegt und folgt dessen Bewegungen. In das Ladekabel 34, die Ladebuchse 33 und der Ladestecker 36 werden keine Kräfte durch das Schiff oder die Ladebrücke 20 eingeleitet. Die Verbindung mit dem Anschlagpunkt 32 bewirkt also die Übertragung der Wasserbewegung und somit der Schiffsbewegung, was mechanische Kräfte auf die Ladebrücke ausübt.
Die Ladebrücke 20 ist dazu eingerichtet, die Verbindung zum Schiff über den Anschlagpunkt 32 zu lösen, wenn eine bestimmte maximale Kraft oder eine bestimmte maximale Relativbewegung zwischen Anschlagpunkt 32 bzw. Ladebuchse 33 und Versorgungspunkt 35 überschritten wird. So kann sich die Ladebrücke 20 beispielsweise während eines Sturms mit zu starkem Wellengang zur Vermeidung von Schäden vom Schiff entkoppeln. Damit das Ladekabel 34, die Ladebuchse 33 oder der Ladestecker 36 in einem solchen Falle ebenfalls keinen Schaden nehmen, entkoppelt die Ladebrücke 20 auch automatisch den Ladestecker 36 von der Ladebuchse 33, wenn die Verbindung zwischen Ladebrücke 20 über den Anschlagpunkt 32 zum Schiff getrennt wird. Wenn sich das Schiff stark bewegt, ist die Ladebrücke 20 erst vor einer Beschädigung durch eine Kollision mit dem Schiff geschützt, wenn diese vom Schiff weg in eine Ruheposition gefahren ist. Dafür umfasst die Ladebrücke 20 hier nicht näher dargestellte Federanordnungen und Antriebe, die die Ladebrücke nach einer Entkoppelung vom Schiff in eine Ruheposition überführen.
In den Fig. 2 bis 5 ist der Rückstellmechanismus mithilfe verschieden großer Gegengewichte 38 der Ausleger 25 und 26 verdeutlicht. Dazu ist die Ladebrücke 20 in den Figuren jeweils links detailreicher und in einem ausgelenkten Zustand gezeigt, und direkt rechts daneben schematisch in der sich aus der Konfiguration der Gegengewichte 38 ergebenden Ruheposition. Die Ausrichtung der Ausleger 25 und 26 in den schematischen Darstellungen der Ruhepositionen sind als senkrecht anzunehmen. Die Ausleger 25 und 26 sind nur aus Gründen der Darstellbarkeit dort nicht tatsächlich senkrecht dargestellt. Auf die Beschriftung der Bezugszeichen in den Figuren 3 bis 5 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit weitestgehend verzichtet.
In Fig. 2 weist der zweite Ausleger 25 ein hohes Gegengewicht 38 auf, so dass ein Schwerpunkt 39 des zweiten Auslegers 25 auf der Seite der zweiten Drehachse 28 liegt, auf der auch das Gegengewicht 38 angeordnet ist. Auf diese Weise bewirkt der Schwerpunkt 39 ein Drehmoment, welches den zweiten Ausleger 25 senkrecht aufrichtet, also sich die Seite des Auslegers 25 mit dem Gegengewicht 38 absenkt.
Der dritte Ausleger 26 weist ein niedriges Gegengewicht 38 auf, so dass ein Schwerpunkt 40 des dritten Auslegers 26 auf der Seite der dritten Drehachse 29 liegt, die gegenüberliegend zum Gegengewicht 38 des dritten Auslegers 26 gelegen ist. Auf diese Weise bewirkt der Schwerpunkt 40 ein Drehmoment, welches den dritten Ausleger 26 senkrecht absinken lässt, also sich die Seite des Auslegers 26 mit dem Gegengewicht 38 anhebt.
Aus dieser Konfiguration der Größen der Gegengewichte 38 ergibt sich eine senkrechte Ruheposition der Ladebrücke 20, wobei der zweite Ausleger 25 vom Untergrund weg in Richtung Himmel weist, und der dritte Ausleger 26 in Richtung Untergrund weist. In Fig. 3 weist der zweite Ausleger 25, wie in Fig. 1, ein hohes Gegengewicht 38 auf, so dass dieser sich wie in Fig. 1 verhält.
Der dritte Ausleger 26 weist hier jedoch ebenfalls ein hohes Gegengewicht 38 auf, so dass der Schwerpunkt 40 des dritten Auslegers 26 auf der Seite der dritten Drehachse 29 liegt, auf der auch das Gegengewicht 38 angeordnet ist. Auf diese Weise bewirkt der Schwerpunkt 40 ein Drehmoment, welches den dritten Ausleger 26 ebenfalls senkrecht aufrichtet, also sich die Seite des Auslegers 26 mit dem Gegengewicht 38 absenkt.
Aus dieser Konfiguration der Größen der Gegengewichte 38 ergibt sich eine senkrechte Ruheposition der Ladebrücke 20, wobei sowohl der zweite als auch der dritte Ausleger 25, 26 vom Untergrund weg in Richtung Himmel weisen. Diese Konfiguration bietet den Sicherheitsvorteil, dass das Ende der Ladebrücke 20 mit dem Ladestecker 36 möglichst weit weg vom Untergrund in der Ruheposition angeordnet ist, so dass es kaum möglich ist in direkten Kontakt mit dem Ladestecker 36 zu gelangen und sich potenziell einen Stromschlag zuzuziehen.
In Fig. 4 weist zweite Ausleger 25 ein niedriges Gegengewicht 38 auf, so dass der Schwerpunkt 39 des zweiten Auslegers 25 auf der Seite der zweiten Drehachse 28 liegt, die gegenüberliegend zum Gegengewicht 38 des zweiten Auslegers 25 gelegen ist. Auf diese Weise bewirkt der Schwerpunkt 39 ein Drehmoment, welches den zweiten Ausleger 25 senkrecht absinken lässt, also sich die Seite des Auslegers 25 mit dem Gegengewicht 38 anhebt.
Der dritte Ausleger 26 weist, wie in Fig. 3, ein hohes Gegengewicht 38 auf, so dass der Schwerpunkt 40 des dritten Auslegers 26 auf der Seite der dritten Drehachse 29 liegt, auf der auch das Gegengewicht 38 angeordnet ist. Auf diese Weise bewirkt der Schwerpunkt 40 ein Drehmoment, welches den dritten Ausleger 26 senkrecht aufrichtet, sich also die Seite des Auslegers 26 mit dem Gegengewicht 38 absenkt.
Aus dieser Konfiguration der Größen der Gegengewichte 38 ergibt sich eine senkrechte Ruheposition der Ladebrücke 20, wobei der zweite Ausleger 25 zum Untergrund weist, und der dritte Ausleger 26 vom Untergrund weg in Richtung Himmel weist. In dieser vorteilhaften Ruheposition ist die Ladebrücke 20 platzsparend zusammengefaltet.
Fig. 5 zeigt eine besondere Konfiguration der Gegengewichte 38. Der zweite Ausleger 25 weist ein hohes Gegengewicht 38, wie in Fig. 2 und 3, auf, so dass der Schwerpunkt 39 des zweiten Auslegers 25 auf der Seite der zweiten Drehachse 28 liegt, auf der auch das Gegengewicht 38 angeordnet ist. Der zweite Ausleger 25 richtet sich also in der Ruheposition senkrecht auf und weist vom Untergrund weg in Richtung Himmel.
Das Gegengewicht 38 des dritte Auslegers 26 ist derart eingerichtet, dass der Schwerpunkt 40 des dritten Auslegers 26 mit der dritten Drehachse 29 zusammenfällt. Somit ist der dritte Ausleger 26 austariert und bewegt sich nicht selbstständig in eine bestimmte Position, bleibt also in seiner letzten Position relativ zum zweiten Ausleger 25, wenn sich die Ladebrücke 20 in die Ruheposition bewegt. Jedoch wird durch das Aufrichten des zweiten Auslegers 25 der dritte Ausleger 26 nach oben bewegt, so dass auch der dritte Ausleger 26 aus einem Anlegebereich des Fahrzeugs 21 wegbewegt wird, wenn sich der zweite Ausleger 25 in seine Ruheposition begibt.
Diese Konfiguration der Gegengewichte hat den Vorteil, dass der dritte Ausleger 26 besonders leicht von außen beim Anlegen des Ladesteckers 36 bewegt werden kann, während der Ausleger 26 dennoch einen großen Abstand zum Fahrzeug 21 in der Ruheposition der Ladebrücke 20 erreicht.
Bezugszeichenliste
20 Ladebrücke
21 Fahrzeug
22 Anlegeplatz
23 Tau
24 erster Ausleger
25 zweiter Ausleger
26 dritter Ausleger
27 erste Drehachse
28 zweite Drehachse
29 dritte Drehachse
30 Kugelgelenk
31 Mittelpunkt
32 Anschlagpunkt
33 Ladebuchse
34 Ladekabel
35 Versorgungspunkt
36 Ladestecker
37 Ladeeinheit
38 Gegengewicht
39 Schwerpunkt des zweiten Auslegers
40 Schwerpunkt des dritten Auslegers

Claims

Patentansprüche
1. Ladebrücke (20) zum Verbinden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) mit einer Ladeeinrichtung (37), wobei die Ladebrücke (20) zur Führung eines Ladekabels (34) mit einem Ladestecker (36) eingerichtet ist, und das Ladekabel (34) einen Versorgungspunkt (35) mit einer Ladebuchse (33) des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Versorgungspunkt (35) und der Ladebuchse (33) auszugleichen.
2. Ladebrücke (20) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung in Form einer translatorischen Bewegung von wenigstens 50 cm auszugleichen.
3. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung in Form einer Drehbewegung des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) um eine senkrechte und/oder waagerechte Drehachse auszugleichen, insbesondere eine Drehbewegung von wenigstens 20 °.
4. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) einen Anschlagpunkt (32) zum Verbinden mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug (21) und zur Übertragung mechanischer Kräfte umfasst.
5. Ladebrücke (20) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) die Verbindung über den Anschlagpunkt (32) bei Überschreiten einer maximalen Kraft und/oder bei Überschreiten einer maximaler Relativbewegung löst, und vorzugsweise, ebenfalls die Verbindung des Ladesteckers (36) zu der Ladebuchse (33) freigibt. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) einen Aktivierungsmechanismus für die Ladeeinrichtung (37) umfasst, der die Ladeeinrichtung (37) lediglich aktiviert, wenn die Ladebrücke (20) korrekt mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug (21) verbunden ist, und die Ladeeinrichtung (37) deaktiviert, wenn die Ladebrücke (20) nicht korrekt mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug (21) verbunden ist. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) über einen Rückstellmechanismus verfügt, bei dem Ausleger (25, 26) der Ladebrücke (20) mit Gegengewichten (38) derart versehen sind, dass die Ladebrücke (20) automatisch in eine senkrechte Ruheposition bewegt wird, wenn die Ladebrücke (20) nicht mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug (21) verbunden ist. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) über wenigstens 3 Gelenke verfügt, die eine Relativbewegung zwischen Versorgungspunkt (35) und Ladebuchse (33) mit wenigstens 6 Freiheitsgraden ermöglichen. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) wenigstens zwei gelenkig miteinander Verbundene Ausleger (25, 26) umfasst, wobei einer der Ausleger (25) jeweils drehbar um eine senkrechte und eine waagrechte Drehachse relativ zum Versorgungspunkt (35) angeordnet ist, und der andere Ausleger (26) mit dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug (21) verbindbar ist. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (34) durch die Ladebrücke (20) derart geführt ist, dass das Ladekabel (34) durch die Relativbewegung unversehrt bleibt, vorzugsweise, dass das Ladekabel (34) in wenigstens einer Schlaufe zum Ausgleich der Relativbewegung geführt ist.
11. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (34) derart stabil ausgeführt ist, dass es von PKWs, LKWs und insbesondere Gabelstaplern ohne Beschädigung überfahren werden kann.
12. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebrücke (20) zur Führung einer Druckluftversorgung eingerichtet ist, und die Druckluftversorgung von dem Versorgungspunkt (35) zu der Ladebuchse (33) des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (21) führt.
13. Ladebrücke (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungspunkt (35) unbeweglich ist, insbesondere auf einem Festland angeordnet ist.
14. Ladebrücke (20) nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungspunkt (35) auf einer schwimmenden Plattform, insbesondere einem Steg oder einem Schiff, angeordnet ist.
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