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WO2019166212A1 - Stecksystem zum laden eines elektrischen energiespeichers - Google Patents

Stecksystem zum laden eines elektrischen energiespeichers Download PDF

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Publication number
WO2019166212A1
WO2019166212A1 PCT/EP2019/053307 EP2019053307W WO2019166212A1 WO 2019166212 A1 WO2019166212 A1 WO 2019166212A1 EP 2019053307 W EP2019053307 W EP 2019053307W WO 2019166212 A1 WO2019166212 A1 WO 2019166212A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
plug
charging socket
cover
translational movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/053307
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Hoess
Robert Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to US16/977,314 priority Critical patent/US20210001737A1/en
Priority to CN201980016203.0A priority patent/CN111788087B/zh
Publication of WO2019166212A1 publication Critical patent/WO2019166212A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B60L53/10—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 characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a charging device for charging the electrical
  • Electric powered vehicles have a battery (i.e., an electrical energy storage) in which electrical energy can be stored to operate an electric machine of the vehicle.
  • the battery of the vehicle can be charged with electrical energy from a power grid.
  • Power supply network coupled to the electrical energy from the
  • Power supply network to be transferred to the battery of the vehicle.
  • the coupling can be wired (via a charging cable) and / or wireless (based on an inductive coupling between a charging station and the vehicle).
  • the present document deals with the technical problem of providing an efficient and reliable plug-in system incorporating a
  • independent claim dependent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent and independent of the combination of all features of the independent claim invention, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application can be made. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.
  • the at least partially electrically operated device may be a motor vehicle, in particular a
  • the plug-in system can be designed to galvanically couple the electrical energy store with an electrical power supply (eg a charging station).
  • the plug-in system can be designed to transmit charging powers of 1 kW, 10 kW, 20 kW, or more. Exemplary voltages are 300V or more.
  • the production of the connector of the plug-in system is preferably carried out automatically.
  • the plug-in system comprises a charging socket arranged on the electrically operated device.
  • the charging socket can have two or more contact parts, via which in each case a galvanically conductive connection can be made in order to transmit electrical energy for charging the energy store.
  • the plug-in system further comprises a loading device (also referred to in this document as a loading robot).
  • the charging device may be connected to the electrical power supply, and may be configured to provide electrical energy for charging the energy storage.
  • the charging device comprises a charging plug, which can be extended and / or guided by a translatory movement to the charging socket.
  • the charging plug can be arranged on or in a (preferably mobile) housing of the charging device. The charging plug can thus be moved out of the housing to produce a plug connection with the charging socket.
  • the charging plug typically has one or more contact parts which can each build up a galvanically conductive connection with the corresponding one or more contact parts of the charging socket.
  • the charging device may comprise an electrically operated actuator (eg an electric motor) which is arranged to automatically effect the translatory movement of the charging stretcher.
  • the charging socket can have a cover in order to protect the contact parts of the charging socket from environmental influences.
  • the cover can cover the contact parts of the charging socket, if there is no plug connection to a charging plug.
  • the cover can be one or more resealable
  • the charging plug can be configured to generate or open the one or more resealable contact part openings in the cover by the translatory movement, through which the contact parts of the charging plug can be guided in the course of the translational movement in order to engage with the corresponding contact parts Charging socket in pairs to form galvanically conductive connections.
  • the opening of the one or more Kunststoffeil breakthroughs can be done automatically in response to the translational movement of the charging plug.
  • the charging plug can be designed to close the one or more contact part openings again by means of an inverse translatory movement leading away from the charging socket in order to protect the contact parts of the charging socket from environmental influences.
  • the opening and / or closing of the one or more contact part openings can be done passively, ie without
  • the charging plug can have a guide pin.
  • the cover may have a bolt breakthrough for receiving the guide pin.
  • the bolt pressure fracture may have a shape and / or size corresponding to the guide pin, so that the guide pin can be moved in a defined manner into the cover.
  • the charging plug and the cover may be configured to form the one or more contact part apertures in response to the guide pin being moved (in particular into the bolt aperture) as part of the translational movement within the bolt aperture
  • Guide pin can have a cone-shaped end which faces the cover of the charging socket The use of a guide pin reliably produces a plug connection.
  • Breakthrough a defined alignment between charging plug and charging socket can be effected. Furthermore, the one or more contact part openings can be opened and closed again in an efficient and reliable manner by means of a guide pin.
  • the contact parts of the charging plug can be arranged on the charging plug so that in the context of the translational movement of the first
  • Guide pin penetrates into the bolt breakthrough before the contact parts reach the cover. Such an arrangement can ensure that the one or more contact part openings are opened promptly shortly before reaching the contact parts of the charging plug, and are promptly closed again after pulling out the contact parts of the charging plug. Thus, contamination of the charging socket can be reliably avoided.
  • the cover may have at least two cover discs, each with one or more holes.
  • the cover disks may be rotatable relative to one another such that the positions of the one or more holes of the first cover disk relative to the positions of the one or more holes of the second cover disk can be changed.
  • the holes of the cover plates can not be arranged one above the other in a closed state, so that the cover is closed.
  • the holes of the cover plates in an open state at least
  • the guide pin and the cover discs may be formed such that the cover discs in response to the translational movement of the
  • the rotation of the cover plates can be effected by the guide pin.
  • the Fadedose can be designed so passive that the Fadedose no electrically powered drive to rotate the Covering has.
  • the guide pin may have a gate which is designed to interact with a sliding block on at least one of the cover plates to rotate the cover plates against each other.
  • the sliding block may be arranged on the guide pin and a link on at least one of the cover plates.
  • At least one seal can be arranged between the two cover disks.
  • the protection of the charging socket from contamination can be further increased.
  • the charging socket may include a pressure member (e.g., a compression spring) configured to exert a compressive force on the two cover discs to compress the cover discs.
  • a pressure member e.g., a compression spring
  • the charging socket can be designed such that in response to the translational movement of the
  • the compressive force is reduced.
  • the charging socket can be reliably protected against contamination.
  • the guide pin can be designed to form a galvanically conductive connection with a contact element of the charging socket.
  • the guide pin can be used (in addition to the contact parts of the charging plug) to form a galvanic connection with the charging socket (e.g., to transfer data).
  • the efficiency of the plug-in system can be further increased.
  • the charging plug and the charging socket can be designed in such a way that, as part of the translatory movement, the contact parts are locked together. Thus, the reliability of the plug-in system can be further increased.
  • Socket can have complementary profiles. By the complementary profiles, a holding force can be effected when the contact parts
  • the charging device can have a moveable housing on or in which the charging plug is arranged.
  • the loading device may comprise a winding roll which is set up to wind up a charging cable, via which the charging plug is connected or can be connected to a power supply or to an electrical power supply.
  • the winding roll may preferably be formed, in such a way during a movement of the charging device, the charging cable or wind up, that the charging cable between the power supply and the charging device (always) is stretched.
  • the winding roll may be rotatable about a vertical vertical axis of the loading device on an outer wall of the housing.
  • the at least partially electrically operated device may be a road vehicle.
  • the charging socket can be connected to a
  • the charging device may be formed, the charging connector along a vertically extending
  • a plug connection for charging the drive memory of an at least partially electrically driven vehicle can be produced.
  • a charging device and / or a charging socket for the plug-in system described in this document are described.
  • a charging socket for a plug-in system wherein the plug-in system enables a wired charging process for charging an electrical energy store of an at least partially electrically operated device.
  • the charging socket is formed on the electrically operated
  • the plug-in system further comprises a
  • Charging device with a charging plug which can be extended by a (possibly exclusively) translational movement to the charging socket.
  • the charging socket comprises contact parts which are designed to transmit electrical energy for charging the electrical energy store.
  • the charging socket comprises a cover to protect contact parts of the charging socket from environmental influences.
  • the charging socket is configured to have one or more reclosable in response to the translatory movement of the loader
  • the one or more resealable contact part openings preferably have a form or a profile that corresponds to a shape or a profile of the contact parts of the charging connector.
  • the size and / or size of the contact part through-bridge can be matched to the size or size of the contact parts of the charging plug or matched thereto.
  • the contact part openings may be such that the contact part Breakthroughs through the corresponding contact parts of the charging plug in
  • the plug-in system allows one
  • Wired charging for charging an electrical energy storage of an at least partially electrically operated device.
  • Charger includes a charging plug that is replaced by a (possibly pure)
  • translational movement can be extended to a arranged on the at least partially electrically operated device charging socket.
  • the charging plug can be limited to a pure
  • the charging socket comprises a cover to protect contact parts of the charging socket from environmental influences.
  • the charging plug is designed to produce by the translational movement one or more resealable contact part openings in the cover through which contact parts of the charging plug can be guided in the context of the translational movement, in each case with the corresponding contact parts of the charging socket galvanically conductive connections form.
  • a road vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus
  • a charging socket described in this document.
  • a charging station which comprises the charging device described in this document.
  • Figures la and lb an exemplary loading device in a side view
  • Figure lc an exemplary loading device in a plan view
  • FIG. 1 d shows an exemplary charging system for charging a vehicle
  • Figure 2a shows an exemplary winding roll for receiving a charging cable
  • FIG. 2b shows an exemplary cable guide for a charging cable
  • FIG. 3 a shows an exemplary plug-in system for a wired charging system
  • FIG. 4 different versions of the plug-in system.
  • Wired charging In particular, the present document is concerned with the efficient production of a galvanically conductive connector between a charging cable and a charging socket of a vehicle.
  • the vehicle after the vehicle is parked before charging via a suitable charging cable with plug-in system, the vehicle must be connected to a power grid or to a charging station. Likewise, after the charging process, unplug the charging cable again and stow it accordingly.
  • Charging process for a user as pleasant as possible.
  • a charging process should be possible autonomous, effortless, space-saving, cost-effective and without repercussions on or adverse effects on the vehicle, the user and the charging infrastructure can be performed.
  • a system for automatically charging the traction battery of electrified vehicles there is a need for a system for automatically charging the traction battery of electrified vehicles.
  • FIGS. 1 a to 1 d show a loading device 100 (in particular a loading robot), which enables automatic, conductive loading in an efficient and reliable manner.
  • the loader 100 may include a housing 108 having one or more drive wheels 104 and one or more nose wheels 105 that enable the loader 100 to move over a ground.
  • the loading device 100 can be driven under the underbody of a vehicle 120 (as shown in FIG. 1 d).
  • the charging device 100 is connected to a power supply 140 via a charging cable 102.
  • the charging cable 102 may be wound on a winding reel 103.
  • the winding roller 103 may be rotatable about the z or the high axis.
  • electrical energy eg, an AC and / or a DC Power
  • a charging connector 110 also referred to herein as a plug-in arm
  • the charging plug 110 can automatically be plugged into a charging socket 130 of a vehicle 120 for a charging process in order to charge an electrical energy storage 123 of the vehicle 120 via a galvanically conductive connection.
  • the charging plug 110 in the vertical direction (eg, in the z direction of the vehicle 100) from the loading device 100
  • the one or more drive wheels 104 of the loading device 100 can be moved out of a housing 108 of the loading device 100 or suspended therein by means of a movable arm 107 in order to allow a flexible movement of the loading device 100.
  • the one or more drive wheels 104 may be recessed into the housing 108 of the loader 100 to cause the loader 100 to be fixedly located at a particular position (e.g., below the load can 130) (see section 1b).
  • the charging device 100 may include one or more environmental sensors 106 configured to detect sensor data relating to an environment of the charging device 100.
  • Exemplary environmental sensors 106 are: a distance sensor, a radar sensor, an ultrasonic sensor, an image sensor, a camera, etc.
  • the charging device 100 includes a control unit 101 configured to control the charging device 100.
  • the control unit 101 may be configured to control a movement of the charging device 100 in dependence on the sensor data of the one or more environment sensors 106.
  • the charging device 100 can be positioned on the basis of the sensor data under the charging socket 130 of a vehicle 120.
  • the Control unit 101 can be made that the charging plug 110 from the
  • Charging device 100 is moved out to make a plug connection with the charging socket 130.
  • Fig. 2a shows an exemplary winding roll 103 on which the charging cable 104 can be wound up.
  • the charging cable 104 e.g. by a torque acting on the winding roller 103, are pulled by the winding roller 103 to cause the charging cable 104 is repeatedly wound up and kept tight during a movement of the charging device 100.
  • the winding roller 103 preferably has a V-shaped profile in order to allow a reliable winding of the charging cable 104.
  • the cable guide may have driven rollers 201 between which the charging cable 104 is performed.
  • the rollers 201 can be pressed by springs 202 to the charging cable 104.
  • the charging cable 104 can be controlled off or wound up.
  • the movement of the rollers 201 may be used for navigation of the loading device 100.
  • a charging plug 110 can be moved out of the charging device 100 and plugged into the charging socket 130 of a vehicle 120.
  • 3 a shows an exemplary charging plug 110 of a plug-in system 300, wherein the charging plug 110 can be moved out of the housing 108 of the charging device 100 or into the housing 108 via one or more actuators 305 (eg one or more electric motors).
  • a guide pin 302 of the charging plug 110 can be moved in the vertical direction.
  • a plug 301 may be arranged with one or more electrical contact parts 304 (eg pins).
  • about the one or more contact parts 304 may each have an electrically and electrically conductive Connection with corresponding contact parts 314 (eg contact holes) of the charging socket 130 are made.
  • the charging socket 130 may include a plurality of (cover) discs 311, 313, which may be used to close or open the one or more contact portions 314 of the charging socket 130. In particular, contamination of the contact parts 314 of the charging socket 130 can be avoided by the disks 311, 313.
  • the disks 311, 313 may each have an aperture 316 (e.g., a bore) into which the guide pin 302 of the charging plug 110 may be inserted.
  • the charging plug 110 in particular the
  • Guide pin 302 may be conical at the end facing the charging socket 130, so that the guide pin 302 can be reliably inserted into the opening 316.
  • the guide pin 302 When the guide pin 302 is inserted into the (bolt) breakthrough 316, this causes a rotation of the two discs 311, 313 relative to each other.
  • the guide pin 302 may be e.g. a backdrop 303 which interacts with at least one of the discs 311, 313 and thereby causes the relative rotation of the discs 311, 313. Due to the relative rotation of the discs 311, 313, one or more holes 317 may be opened by the discs 311, 313 through which the corresponding one or more
  • Fig. 3b shows the discs 311, 313 in a closed state (left side) and in an opened state (right side).
  • the charging socket 130 may include pressure means 315 (eg one or more springs) by which the two discs 311, 313 are pressed together. Furthermore, between the discs 311, 313, a seal 312 may be arranged. Thus, a reliable closing of the holes 317 and a reliable protection of the contact parts 314 of the charging socket 130 before
  • Fig. 4 shows different embodiments of the contact parts 304 of
  • the contact parts 304 have the shape of circle segments. In the example shown on the right side, the contact parts 304 have a circular shape.
  • the holes 317 of the discs 311, 312 also referred to as contact part openings in this document) then have a respective corresponding shape.
  • the tip of the guide pin 302 may be used as the contact part 404, e.g. to create a common ground between the
  • Charger 100 and the charging socket 130 to define and / or to transmit data.
  • a robotic loading robot 100 for automated loading of BEVs and PHEVs with a focus on conductive power transfer will be described.
  • manual activities can be omitted and can be replaced by an autonomous charger 100 based on robotics.
  • the described charging device 100 includes a driving unit 108 (with one or more drive wheels 105), an extendable charging plug or plug 110, a cable management, actuators 305, sensor 106 (including position, environment and Nahfeldkennung) and a control unit 101.
  • a driving unit 108 with one or more drive wheels 105
  • an extendable charging plug or plug 110 includes a cable management, actuators 305, sensor 106 (including position, environment and Nahfeldkennung) and a control unit 101.
  • Loader robot 100 can do all, single or a combination of in this
  • the driving unit 108 carries the plug arm 110 and the unit 103 for the
  • the driving unit 108 serves the loading robot 100 incl. Charging cable 102 and connector 110 to a vehicle 120 to move and position for the mating process. Furthermore, the drive unit 108 serves, after the charging process, the loader robot 100 again out of the driving range of the
  • the plug arm 110 is preferably compact while driving
  • the traction drive of the loading device 100 preferably comprises at least three wheels 104, 105, of which at least one wheel 104 is driven and at least one wheel 104 is rotatable.
  • An exemplary embodiment consists of two individually driven wheels 104 which form an axle and a freely rotatable wheel 105 in front of or behind this axle (see FIG. 1a).
  • the steering is in this case via a torque and / or speed control of the two driven wheels 104.
  • the two driven wheels 104 via a
  • Another embodiment has four wheels 104, 105, which are arranged in pairs on two axes, one of which is driven and the second is used for steering.
  • the steering can be designed as articulated steering. All or part of the wheels 104, 105, preferably the wheels on the driven axle or the axle itself, can be sprung mounted in order to drive over obstacles even with low static ground clearance.
  • a movable and / or resilient mounting of a wheel 104 is shown in Fig. Lb.
  • the charging cable 102 is preferably laid on the most direct way to the charging socket 130 of a vehicle 120 and removed after the charging process again. This is done via a unit for cable management, which always provides as much free charging cable 102, that the driving unit 108 can maneuver freely.
  • the free cable length can be regulated actively (eg via a servomotor) or passively (eg via a spring system). Furthermore, the length of the free charging cable 102 can be determined (eg for navigation purposes).
  • the cable management unit may be formed as a round winding roll 103.
  • the winding roller 103 may be arranged on the outer circumference of the loading robot 100 (as shown in Fig. La). These are e.g. about a round winding roll 103, which is rotatably mounted (about the z-axis) in the loading robot 100 and via a cable guide 201, 202, the charging cable 102 at a certain point of the loading robot 100 leads to the outside.
  • Fig. 2a shows an example of a winding roll 103.
  • a V- or C-shaped contour of the winding roll 103 allows reliable guidance of the charging cable 102.
  • the winding roll 103 can passively (via a spring system) the rolling up of the charging cable 102 (rolling takes place by drive the loading robot 100) or active (eg via an electric motor) cause the winding and unwinding of the charging cable 102.
  • FIG. 2b shows an exemplary cable outlet with optional cable guide 201, 202.
  • the rolling direction of the charging cable 102 can be detected by means of correspondingly mounted rollers 201. This information may e.g. be used to support the route planning or for the detection of a hooked charging cable 102 or for "free running" of a hooked charging cable 102.
  • the charging cable 102 is preferably wound up and unwinding under slight tension.
  • the cable management unit may be used to navigate the loader robot 100 back to the home position after loading by returning the loader robot 100 along the charging cable 102 or retracting along the charging cable 102.
  • the Ansteckvorgang After positioning of the charging robot 100 in range to the charging socket 130 on the vehicle 120, the Ansteckvorgang via an extendable charging plug or plug arm 110.
  • the plug 110 includes a unit 305 for extending and moving a plug 301 of the plug 110.
  • the plug 110 is preferred designed so that the plug-in 110 with relatively simple kinematics plug the plug 301 into the charging socket 130. At least one (and possibly exactly one) actuated degree of freedom is used for this purpose.
  • the plug-in arm 110 has the possibility, in conjunction with a suitable charging socket 130, of opening the plug 301 or the charging socket 130 before the galvanic connection and, optionally after galvanic connection, locking the plug 301 and the charging socket 130.
  • the kinematics of the plug-in process can be shared.
  • an additional actuated degree of freedom can be used.
  • a seal of the faded can 130 can be opened on a vehicle 120, the actual plug-in operation ("galvanic connection") carried out and / or a locking carried out.
  • galvanic connection the actual plug-in operation
  • the opening of the sealed fade box 130 and / or the locking of the plug 301 and the fade box 130 can be effected by an actuator integrated into the fade box 130.
  • the plug arm 110 may have a suitable optional centering and alignment unit (eg in the form of a cone-shaped guide pin 302).
  • a suitable optional centering and alignment unit eg in the form of a cone-shaped guide pin 302
  • the positioning of the plug arm 110 by the driving unit 108 can be done only in the accuracy in which engages, for example, a cone-shaped centering.
  • the plug-in arm 110 preferably has freedom of movement, which allows the plug-in arm 110 (possibly without displacement of the drive unit 108) to align with the fade-out box 130 and center it. This can be over eg suitable storage or elasticity of the plug-in arm 110 in the drive unit 108 take place (eg elastic mounting, elastic plug-in arm 110, linear guides perpendicular to the extension movement, etc.)
  • FIGS. 1 a to 1 d An example of a loading robot 100 with a centrally arranged extendable plug-in arm 110 is shown in FIGS. 1 a to 1 d.
  • the driving unit 108 is directly under the e.g. positioned in the underfloor area of a vehicle 100 mounted charging socket 130.
  • the plug-in process is initiated.
  • a rotation of the plug arm 110 about the z-axis can be an opening operation of the charging socket 130 including the seal 312 and possibly a locking and unlocking (as shown in Fig. 3a).
  • the rotation about the axis of the plug arm 110 can take place actively via a suitable actuation or passively via a suitable combined kinematics (eg can the translatory movement in the z direction via a suitable link 303 into a rotational movement for the locking and / or opening operation the charging socket 130 are converted). It is possible that the plug 110 rotates about its axis. Alternatively or additionally, a translational movement of the plug arm 110 and a rotation of the counterpart of the charging socket 130 (in particular a disc 311, 313) take place. When using a corresponding conical centering / alignment system, the exact positioning of the contact parts 304 of the plug 301 and the contact parts 314 of the charging socket 130 takes place just before the electrical connection is made. For this purpose, the
  • Plug arm 110 are movably mounted in the x-y plane and / or the plug arm 110 may be formed to allow the necessary compensation via an elastic element.
  • Fig. 3a shows an exemplary connector concept with optional centering / alignment unit.
  • the plug concept allows a secure electrical connection of a plug 301 (on the loading robot 100) and a mating plug of the charging socket 130 (on a vehicle 120). Furthermore, a seal the plug 301 and mating connector from dirt and moisture guaranteed (especially for the mounted on a vehicle 120 charging socket 130).
  • a cover and / or seal can be provided, for example, via a relatively simple flap mechanism, e.g. is pressed by the extending plug 110 or is actively opened via an actuator.
  • the charging socket 130 may have its own actuator, which before the
  • Plugging a sealed flap or a lamellar shutter opens.
  • a passive unit is used on the charging socket 130, which is actuated by the plug-in arm 110.
  • the centering and alignment process is preceded by a correspondingly suitable unit the actual galvanic mating process, thereby fulfilling the requirements of the
  • An example of such a centering unit is a cone-shaped guide pin 302, which is also in inaccurate relative positioning of loading robot 100 and charging socket 130 in a
  • the charging socket has, in addition to the contact parts 314 of the mating connector, a sealing unit 311, 312, 313 which can be opened by turning and can also simultaneously provide a locking function.
  • the sealing unit 311, 312, 313 may have two disks 311, 313 with off-center recesses 317 for the current-carrying contact parts 304 (in particular pins) of the plug-in arm 110.
  • seals 312 can be arranged between the disks 311, 313.
  • a spring bias 315 may be provided to apply pressure to the seals 312.
  • the discs 311, 313 are rotatably mounted relative to each other, so that at least two different configurations, positions or states occur. In a first position, the recesses 317 in the two disks 311, 313 are staggered such that the combination of the two disks 311, 313 constitutes a sealed unit. In a second position are the
  • Recesses 317 of the discs 311, 313 can be inserted through the corresponding pins or sockets 314 of the mating connector.
  • Both discs 311, 313 may center a recess 316 for receiving the (cone-shaped) guide pin 302 have (in particular for the
  • a link 303 may be arranged, which interacts with a corresponding counterpart on one or both discs 311, 313, so that the translational movement of
  • the opening of the seal 312 is effected by rotation of the discs 311, 313 relative to each other, optionally in conjunction with a translational force action to reduce the optional biasing force on the seals 312.
  • the lock may also be over the contour of the link 303 in conjunction with one or more counterparts respectively.
  • the contact parts 304 for the galvanic connection are preferred
  • a further contact part 404 can be arranged centrally at the end of the guide pin 302 (eg for a data connection).
  • a plug-in system with integrated centering / alignment unit can be used as a centering and aligning unit, e.g. have a cone with shank.
  • the plug-in system for galvanic connection is preferred
  • Sealing system can be provided. 4 shows on the left side a plug unit with ring-shaped, concentrically arranged contact surfaces or contact parts 304.
  • a plug-in system typically has at least two contact parts 304.
  • such a plug-in system is combined with a rotary movement during the plug-in operation, so that the
  • the upper end surfaces of the contact parts 304 have a suitable contour, which in conjunction with the
  • Counter contour of the contact parts 314 of the mating connector ensure safe and good contact, e.g. by enlarging the contact surface, and / or by providing a clamping function or centering function.
  • the charging device 100 may be actuators for the driving unit 108, the
  • Cable management and / or the plug 110 have.
  • actuators for wheel drive and steering; Actuator for the winding roll 103; Actuator 305 for extending the charging plug 301; Actuator for the rotation of the charging plug 301; and / or actuators for opening the cover flap of the charging plug 301.
  • the detection of the surroundings of the loader robot 100 can take place via distance sensors (eg ultrasound,...) And / or via at least one photosensor in conjunction with an image recognition.
  • the tires of the Vehicle 120 serve (round, black objects).
  • it can be detected via a relatively simple light / dark or contour adjustment, whether the state of a parking space for a charging process (vehicle 120 present or not) has changed.
  • the one or more distance sensors 106 are preferably parallel to
  • At least two distance sensors 106 may be used to measure the distance to the tires of the vehicle 120 when retracting the robot 100 under a vehicle 120.
  • Information can be a position determination of the loading robot 100 relative to the vehicle 120, an angular orientation of the loading robot 100 relative to
  • one or more of the sensors 106 may be slightly inclined upwardly (e.g., at most 45 degrees).
  • at least one additional distance sensor 106 is aligned perpendicular to the ground.
  • a height profile of the underbody of the vehicle can be detected when retracting the loading robot 100 under a vehicle 120, which can be used to identify the vehicle 120 (in particular a type of vehicle) and / or for orientation / position determination of the loading robot 100 under the vehicle 120.
  • a distance sensor 106 may be installed in the plug-in arm 110 and thus also be used for determining the position of the plug-in arm 110 relative to the charging socket 130.
  • a beacon may be installed on the charging socket 130 (e.g., an infrared light or a magnetic field) for learning and near field positioning of the loader robot 100.
  • the loading robot 100 may have corresponding counter-sensors 106 for detecting the beacon.
  • at least three environmental sensors 106 on the loading robot 100 can be a highly accurate
  • Positioning about triangulation be enabled.
  • the near-field detection, in particular the approach of the plug-in arm 110 to the charging socket 130, and the control and monitoring of the charging process can be done via a possibly additional photosensor 106 on the loading robot 100, wherein the photosensor 106 is oriented such that the charging socket 130 in the field of view of the photosensor 106 is.
  • Ultrasonic and / or magnetic field based environmental sensors 106 are typically advantageous for high robustness with respect to contamination.
  • a loader robot includes the following environment sensors 106:
  • Distance sensors arranged to detect in x-y plane (e.g., 4 pieces); at least one distance sensor (ultrasound) arranged to detect in the z-direction; a CCD array sensor (photosensor, image recognition); IR sensors or magnetic field sensor (e.g., 3 pieces); and / or angle sensors (drive wheels) (e.g., 2 pieces, one per driven wheel 104)
  • sensors may be used for the cable management / winding system (e.g.
  • Angle sensor a sensor for detecting the unwinding direction and / or the cable voltage) and be provided for the plug-in system.
  • the loading robot 100 comprises a control unit 101.
  • Exemplary tasks of the control unit 101 are: the control logic of the actuators, the evaluation and processing of the sensor data of the sensors 106, the surrounding and near-field detection, the position determination, the
  • the former functions result from the sensors and actuators used.
  • Control eg start and stop of the charger robot 100, possibly via an app connection using an external electronic device (eg a smartphone).
  • the control can be triggered manually by a user, time-controlled and / or according to other criteria (eg
  • image and / or video material may be transmitted to a user.
  • Vehicle component can be used, e.g. with the aim of one
  • Loading robots 100 are projected onto the ground and e.g. can be operated by foot.
  • the proximity sensor or the photosensor may be used to detect the actuation of a virtual key.
  • Sensors e.g., park distance control, reversing camera, ambient camera, radio key location, etc.
  • vehicle 120 e.g. for the position determination and navigation of the loader robot 100.
  • Sensors e.g., park distance control, reversing camera, ambient camera, radio key location, etc.
  • the loader robot 100 can provide marten protection as an additional function. As soon as, for example, a pet or moving object in the size of a marten is detected via a photosensor 106 of the loading robot 100, the loading robot 100 can attempt to drive it off, for example by approaching the object.
  • the loader robot 100 may include additional units for expelling and deterring martens.
  • the loader robot 100 may be designed as a ground moving unit. Alternatively, the loader robot 100 may be configured to move on a ceiling (eg, on a garage ceiling) to avoid a charge cable 102 lying on the floor.
  • the loading robot 100 can be mounted above a vehicle 120 via a suitable receiving unit.
  • This receiving unit may have at least one Lecuringungs rail on which can be moved along the loading robot 100 via its own drive or with the help of an additional actuator. In this way, an at least one-dimensional workspace is defined in which the loader robot 100 can be positioned relative to the vehicle 120.
  • a guide rail may be rotatably mounted to the
  • the loader robot 100 can be positioned such that the loader robot 100 can be lowered to the ground behind, in front of, or laterally from a vehicle 120. Discharge may be via its own drain device or may be integrated into the cable management device of the loader robot 100. Arrived at the bottom, the loader robot 100 moves, as described in this document, to the charging socket 130 of the vehicle 100. After the loading operation, the loading robot 100 can be returned to its position via the discharge device
  • the device installed above the vehicle 120 may be used only for cable routing to avoid or minimize a grounded charging cable 102.
  • the loading robot 100 can then
  • a loading device or a loading robot 100 is thus described, which enable an automated loading of traction batteries 123 in electrified vehicles (PHEV, BEV, etc.) in an efficient and reliable manner.
  • the charging device 100 is particularly efficient at localized Areas (eg garages, underground garages, parking spaces, parking garages, etc.) can be used.
  • the charging device 100 may be used in conjunction with different types of vehicles 120.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Stecksystem (300) für einen drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (123) einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) beschrieben. Das Stecksystem (300) umfasst eine an der elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) angeordnete Ladedose (130). Des Weiteren umfasst das Stecksystem (300) eine Ladevorrichtung (100) mit einem Ladestecker (110), der durch eine translatorische Bewegung zu der Ladedose (130) ausgefahren werden kann. Die Ladedose (130) umfasst eine Abdeckung (311, 312, 313), um Kontaktteile (314) der Ladedose (130) vor Umwelteinflüssen zu schützen. Der Ladestecker (110) ist ausgebildet, durch die translatorische Bewegung ein oder mehrere wiederverschließbare Kontaktteil-Durchbrüche (317) in der Abdeckung (311, 312, 313) zu erzeugen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile (304) des Ladesteckers (110) geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen (314) der Ladedose (130) jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.

Description

Stecksystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden des elektrischen
Energiespeichers eines Lahrzeugs.
Lahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen über eine Batterie (d.h. über einen elektrischen Energiespeicher), in der elektrische Energie zum Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem
Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem
Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
Bei einem drahtgebundenen Ladevorgang steckt der Nutzer eines Fahrzeugs den Stecker eines Ladekabels an die Ladebuchse des Fahrzeugs. Diese manuelle Tätigkeit kann für den Nutzer unangenehm sein (z.B. weil sich der Nutzer dabei beschmutzen kann). Das Anstecken des Ladekabels kann daher automatisch durch einen Roboterarm erfolgen. Die Bereitstellung eines Roboterarms ist jedoch mit einem relativ hohen Aufwand und mit relativ hohen Kosten verbunden.
Insbesondere kann der Aufwand für das automatische Herstellen einer
galvanischen Steckverbindung relativ hoch sein. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein effizientes und zuverlässiges Stecksystem bereitzustellen, das einen
automatischen drahtgebundenen Ladevorgang ermöglicht. Insbesondere soll dabei das effiziente Herstellen einer Steckverbindung ermöglicht werden. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem
unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird ein Stecksystem für einen drahtgebundenen
Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung. Die zumindest teilweise elektrisch betriebene Vorrichtung kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein
Straßenkraftfahrzeug, sein. Das Stecksystem kann dazu ausgebildet sein, den elektrischen Energiespeicher mit einer elektrischen Energieversorgung (z.B. einer Ladesäule) galvanisch zu koppeln. Dabei kann das Stecksystem ausgebildet sein, Ladeleistungen von lkW, lOkW, 20kW, oder mehr zu übertragen. Beispielhafte Spannungen sind 300V oder mehr. Die Herstellung der Steckverbindung des Stecksystems erfolgt bevorzugt automatisch. Das Stecksystem umfasst eine an der elektrisch betriebenen Vorrichtung angeordnete Ladedose. Die Ladedose kann zwei oder mehr Kontaktteile aufweisen, über die jeweils eine galvanisch leitende Verbindung hergestellt werden kann, um elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers zu übertragen. Das Stecksystem umfasst ferner eine Ladevorrichtung (in diesem Dokument auch als Laderoboter bezeichnet). Die Ladevorrichtung kann mit der elektrischen Energieversorgung verbunden sein, und kann eingerichtet sein, elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers bereitzustellen. Die Ladevorrichtung umfasst einen Ladestecker, der durch eine translatorische Bewegung zu der Ladedose ausgefahren und/oder geführt werden kann. Dabei kann der Ladestecker an oder in einem (bevorzugt fahrbaren) Gehäuse der Ladevorrichtung angeordnet sein. Der Ladestecker kann somit aus dem Gehäuse herausgefahren werden, um eine Steckverbindung mit der Ladedose herzustellen. Dabei weist der Ladestecker typischerweise ein oder mehrere Kontaktteile auf, die mit den entsprechenden ein oder mehreren Kontaktteilen der Ladedose jeweils eine galvanisch leitende Verbindung aufbauen können. Die Ladevorrichtung kann einen elektrisch betriebenen Aktor (z.B. einen Elektromotor) umfassen, der eingerichtet ist, automatisch die translatorische Bewegung des Ladestreckers zu bewirken.
Die Ladedose kann eine Abdeckung aufweisen, um die Kontaktteile der Ladedose vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die Abdeckung kann die Kontaktteile der Ladedose bedecken, wenn keine Steckverbindung zu einem Ladestecker besteht. Andererseits kann die Abdeckung ein oder mehrere wiederverschließbare
Kontaktteil-Durchbrüche bzw. Löcher aufweisen, die geöffnet werden können, um eine Steckverbindung mit einem Ladestecker herzustellen.
Der Ladestecker kann ausgebildet sein, durch die translatorische Bewegung die ein oder mehreren wiederverschließbaren Kontaktteil-Durchbrüche in der Abdeckung zu erzeugen bzw. zu öffnen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung die Kontaktteile des Ladesteckers geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen der Ladedose jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden. Das Öffnen der ein oder mehreren Kontakteil-Durchbrüche kann dabei automatisch in Reaktion auf die translatorische Bewegung des Ladesteckers erfolgen. Des Weiteren kann der Ladestecker ausgebildet sein, durch eine von der Ladedose wegführende inverse translatorische Bewegung die ein oder mehreren Kontaktteil- Durchbrüche wieder zu verschließen, um die Kontaktteile der Ladedose vor Umwelteinflüssen zu schützen. Das Öffnen und/oder Schließen der ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche kann dabei passiv erfolgen, d.h. ohne
Verwendung eines elektrisch angetriebenen Aktuators innerhalb der Ladedose.
Es wird somit ein effizientes und zuverlässiges Stecksystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers beschrieben, das ein automatisches An- und Abstecken eines Ladesteckers ermöglicht.
Der Ladestecker kann einen Führungsbolzen aufweisen. Des Weiteren kann die Abdeckung einen Bolzen-Durchbruch zur Aufnahme des Führungsbolzens aufweisen. Dabei kann der Bolzen-Druckbruch eine dem Führungsbolzen entsprechende Form und/oder Größe aufweisen, so dass der Führungsbolzen in definierter Weise in die Abdeckung bewegt werden kann.
Der Ladestecker und die Abdeckung können derart ausgebildet sein, dass die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche in Reaktion darauf gebildet werden, dass der Führungsbolzen im Rahmen der translatorischen Bewegung innerhalb des Bolzen-Durchbruchs bewegt wird (insbesondere in den Bolzen-Durchbruch hineingeführt wird. Der Führungsbolzen kann ein konusförmiges Ende aufweisen, das der Abdeckung des Ladedose zugewandt ist. Durch die Verwendung eines Führungsbolzens kann in zuverlässiger Weise eine Steckverbindung hergestellt werden. Insbesondere kann durch den Führungsbolzen und den Bolzen-
Durchbruch eine definierte Ausrichtung zwischen Ladestecker und Ladedose bewirkt werden. Des Weiteren können die ein oder mehreren Kontaktteil- Durchbrüche mittels eines Führungsbolzens in effizienter und zuverlässiger Weise geöffnet und wieder verschlossen werden. Die Kontaktteile des Ladesteckers können derart an dem Ladestecker angeordnet sein, dass im Rahmen der translatorischen Bewegung zunächst der
Führungsbolzen in den Bolzen-Durchbruch eindringt, bevor die Kontakteile die Abdeckung erreichen. Durch eine derartige Anordnung kann gewährleistet werden, dass die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche zeitnah kurz vor Erreichen der Kontaktteile des Ladesteckers geöffnet werden, und zeitnah nach dem Herausziehen der Kontaktteile des Ladesteckers wieder geschlossen werden. Somit können Verschmutzungen der Ladedose zuverlässig vermieden werden.
Die Abdeckung kann mindestens zwei Abdeckscheiben mit jeweils ein oder mehreren Löchern aufweisen. Die Abdeckscheiben können gegeneinander verdrehbar sein, so dass die Positionen der ein oder mehrere Löcher der ersten Abdeckscheibe gegenüber den Positionen der ein oder mehreren Löcher der zweiten Abdeckscheibe verändert werden können. Insbesondere können die Löcher der Abdeckscheiben in einem verschlossenen Zustand nicht übereinander angeordnet sein, so dass die Abdeckung verschlossen ist. Andererseits können die Löcher der Abdeckscheiben in einem geöffneten Zustand zumindest
bereichsweise übereinander angeordnet sein, so dass die Abdeckung geöffnet ist, insbesondere so dass sich die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche bilden.
Der Führungsbolzen und die Abdeckscheiben können derart ausgebildet sein, dass die Abdeckscheiben in Reaktion auf die translatorische Bewegung des
Führungsbolzens innerhalb des Bolzen-Durchbruchs gegeneinander verdreht werden, so dass Föcher der Abdeckscheiben übereinander ausgerichtet werden, und so die ein oder mehreren Kontaktteil- Durchbrüche bilden. Durch die
Verwendung von Abdeckscheiben können in effizienter Weise
wiederverschließbare Kontaktteil-Durchbrüche bereitgestellt werden.
Die Verdrehung der Abdeckscheiben kann durch den Führungsbolzen bewirkt werden. Insbesondere kann die Fadedose derart passiv ausgebildet sein, dass die Fadedose keinen elektrisch betriebenen Antrieb zur Verdrehung der Abdeckscheiben aufweist. Andererseits kann der Führungsbolzen eine Kulisse aufweisen, die ausgebildet ist, mit einem Kulissenstein an zumindest einer der Abdeckscheiben zu interagieren, um die Abdeckscheiben gegeneinander zu verdrehen. In einem entsprechend umgekehrten Fall können der Kulissenstein an dem Führungsbolzen und eine Kulisse an zumindest einer der Abdeckscheiben angeordnet sein. Durch die Verwendung einer Kulisse kann mittels einer translatorischen Bewegung des Führungsbolzens in effizienter Weise eine Drehbewegung zumindest einer Abdeckscheibe bewirkt werden.
Zwischen den beiden Abdeckscheiben kann zumindest eine Dichtung angeordnet sein. So kann der Schutz der Ladedose vor Verschmutzung weiter erhöht werden.
Die Ladedose kann ein Druckelement (z.B. eine Druckfeder) aufweisen, das eingerichtet ist, eine Druckkraft auf die beiden Abdeckscheiben auszuüben, um die Abdeckscheiben zusammenzudrücken. Dabei kann die Ladedose derart ausgebildet sein, dass in Reaktion auf die translatorische Bewegung des
Führungsbolzens innerhalb des Bolzen-Durchbruchs die Druckkraft reduziert wird. Durch die Bereitstellung eines Druckelements kann die Ladedose zuverlässig vor Verschmutzungen geschützt werden.
Der Führungsbolzen kann ausgebildet sein, eine galvanisch leitende Verbindung mit einem Kontaktelement der Ladedose zu bilden. Mit anderen Worten, der Führungsbolzen kann (zusätzlich zu den Kontaktteilen des Ladesteckers) dazu verwendet werden, eine galvanisch leitende Verbindung mit der Ladedose zu bilden (z.B. um Daten zu übertragen). So kann die Effizienz des Stecksystems weiter erhöht werden.
Der Ladestecker und die Ladedose können derart ausgebildet sein, dass im Rahmen der translatorischen Bewegung eine Verriegelung der Kontaktteile miteinander erfolgt. So kann die Zuverlässigkeit des Stecksystems weiter erhöht werden. Ein Kontaktteil des Ladesteckers und ein entsprechendes Kontaktteil der
Ladedose können komplementäre Profile aufweisen. Durch die komplementären Profile kann eine Haltekraft bewirkt werden, wenn die Kontaktteile
ineinandergesteckt sind. Alternativ oder ergänzend kann durch die
komplementären Profile eine im Vergleich zu einem planaren Profil vergrößerte Kontaktoberfläche zwischen den Kontaktteilen bereitgestellt werden. So kann die Zuverlässigkeit einer Steckverbindung weiter erhöht werden. Wie bereits oben dargelegt, kann die Ladevorrichtung ein fahrbares Gehäuse aufweisen, an oder in dem der Ladestecker angeordnet ist. Des Weiteren kann die Ladevorrichtung eine Wickelrolle umfassen, die eingerichtet ist, ein Ladekabel aufzuwickeln, über das der Ladestecker mit einer Stromversorgung bzw. mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden ist bzw. verbunden werden kann. Dabei kann die Wickelrolle bevorzugt ausgebildet sein, bei einer Bewegung der Ladevorrichtung das Ladekabel derart ab bzw. aufzuwickeln, dass das Ladekabel zwischen der Stromversorgung und der Ladevorrichtung (stets) gespannt ist. Die Wickelrolle kann drehbar um eine vertikale Hoch- Achse der Ladevorrichtung an einer Außenwand des Gehäuses angeordnet sein. Durch die Bereitstellung einer Wickelrolle kann eine zuverlässige Bewegung und ggf. Orientierung der
Ladevorrichtung ermöglicht werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann die zumindest teilweise elektrisch betriebene Vorrichtung ein Straßenkraftfahrzeug sein. Die Ladedose kann an einem
Unterboden des Straßenkraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Ladevorrichtung kann ausgebildet sein, den Ladestecker entlang einer vertikal verlaufenden
translatorischen Bewegung in die Ladedose zu stecken. So kann in besonders zuverlässiger Weise eine Steckverbindung zum Laden des Antriebsspeichers eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Lahrzeugs hergestellt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt werden eine Ladevorrichtung und/oder eine Ladedose für das in diesem Dokument beschriebene Stecksystem beschrieben.
Insbesondere wird eine Ladedose für ein Stecksystem beschrieben, wobei das Stecksystem einen drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung ermöglicht. Die Ladedose ist ausgebildet, an der elektrisch betriebenen
Vorrichtung angeordnet zu werden. Das Stecksystem umfasst ferner eine
Ladevorrichtung mit einem Ladestecker, der durch eine (ggf. ausschließlich) translatorische Bewegung zu der Ladedose ausgefahren werden kann.
Die Ladedose umfasst Kontaktteile, die eingerichtet sind, elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu übertragen. Außerdem umfasst die Ladedose eine Abdeckung, um Kontaktteile der Ladedose vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die Ladedose ist ausgebildet, in Reaktion auf die translatorische Bewegung der Ladevorrichtung ein oder mehrere wiederverschließbare
Kontaktteil-Durchbrüche in der Abdeckung zu öffnen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile des Ladesteckers geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen der Ladedose jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.
Dabei weisen die ein oder mehreren wiederverschließbaren Kontaktteil- Durchbrüche bevorzugt eine Lorm bzw. ein Profil auf, das einer Lorm bzw. einem Profil der Kontaktteile des Ladesteckers entspricht. Mit anderen Worten, Lorm und/oder Größe der Kontaktteil-Durchbrücke können an die Lorm bzw. Größe der Kontaktteile des Ladesteckers angepasst bzw. darauf abgestimmt sein.
Insbesondere kann für jedes Kontaktteil des Ladesteckers ein passender
Kontaktteil-Druckbruch gebildet werden. An anderen Stellen kann die Abdeckung weiterhin die Ladedose bedecken, so dass auch bei einer bestehenden
Steckverbindung weiterhin ein zuverlässiger Schutz vor Umwelteinflüssen besteht. Die Kontaktteil-Durchbrüche können derart sein, dass die Kontaktteil- Durchbrüche durch die entsprechenden Kontaktteile des Ladesteckers im
Wesentlichen abgedichtet werden.
Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Ladevorrichtung für ein
Stecksystem beschrieben. Das Stecksystem ermöglicht dabei einen
drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung. Die
Ladevorrichtung umfasst einen Ladestecker, der durch eine (ggf. rein)
translatorische Bewegung zu einer an der zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung angeordneten Ladedose ausgefahren werden kann.
Insbesondere kann der Ladestecker darauf beschränkt sein, eine rein
translatorische Bewegung (und z.B. keine Drehung) auszuführen. Des Weiteren umfasst die Ladedose eine Abdeckung, um Kontaktteile der Ladedose vor Umwelteinflüssen zu schützen. Der Ladestecker ist ausgebildet, durch die translatorische Bewegung ein oder mehrere wiederverschließbare Kontaktteil- Durchbrüche in der Abdeckung zu erzeugen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile des Ladesteckers geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen der Ladedose jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Ladedose umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladesäule beschrieben, die die in diesem Dokument beschriebene Ladevorrichtung umfasst.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument
beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument
beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der
Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figuren la und lb eine beispielhafte Ladevorrichtung in einer Seitenansicht; Figur lc eine beispielhafte Ladevorrichtung in einer Draufsicht;
Figur ld ein beispielhaftes Ladesystem zum Laden eines Fahrzeugs;
Figur 2a eine beispielhafte Wickelrolle zur Aufnahme eines Ladekabels;
Figur 2b eine beispielhafte Kabelführung für ein Ladekabel;
Figur 3 a ein beispielhaftes Stecksystem für ein drahtgebundenes Ladesystem; Figur 3b unterschiedliche Stellungen einer Verschlussscheibe eines
fahrzeugseitigen Steckmoduls; und
Figur 4 unterschiedliche Ausführungen des Stecksystems.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und effizienten Durchführung eines automatischen,
drahtgebundenen Ladevorgangs. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument dabei mit dem effizienten Herstellen einer galvanisch leitenden Steckverbindung zwischen einem Ladekabel und einer Ladebuchse eines Fahrzeugs.
Eines der Hemmnisse für die Akzeptanz und Verbreitung der Elektromobilität ist ein relativ zeitaufwendiger und umständlicher Ladevorgang zum Laden der Traktionsbatterien von rein elektrischen Fahrzeugen (BEV) und Plug-In Hybrid Fahrzeugen (PHEV). Prinzipiell kann zwischen konduktiven und induktiven Ladevorgängen unterschieden werden. Bei beiden Typen von Ladevorgängen ist meist eine aktive Beteiligung des Fahrzeugbenutzers erforderlich. Bei einem konduktiven Ladevorgang ist meist das manuelle Anstecken des Ladekabels erforderlich. Ein induktiver Ladevorgang erfordert die exakte Positionierung und Ausrichtung des Fahrzeuges relativ zu einer Bodenspule sowie die Installation der Bodenspule am Abstellplatz des Fahrzeuges. Induktive Ladesysteme befinden sich derzeit noch in der Entwicklungsphase. Daher erfolgt ein Ladevorgang derzeit fast ausschließlich konduktiv. Dabei muss nach dem Abstellen des Fahrzeuges vor dem Ladevorgang über ein geeignetes Ladekabel mit Stecksystem das Fahrzeug an ein Stromnetz bzw. an eine Ladesäule angeschlossen werden. Ebenso ist nach dem Ladevorgang das Ladekabel wieder abzustecken und entsprechend zu verstauen.
Für die Akzeptanz von elektrifizierten Fahrzeugen ist es vorteilhaft, den
Ladevorgang für einen Nutzer möglichst angenehm zu gestalten. Insbesondere sollte ein Ladevorgang möglichst autonom, aufwandslos, platzsparend, kostengünstig und ohne Rückwirkungen auf oder Beeinträchtigungen des Fahrzeugs, des Nutzer und der Ladeinfrastruktur durchgeführt werden können. Es besteht somit ein Bedarf an einem System zum automatischen Aufladen der Traktionsbatterie elektrifizierter Fahrzeuge.
Die Figuren la bis ld zeigen eine Ladevorrichtung 100 (insbesondere einen Laderoboter), die in effizienter und zuverlässiger Weise ein automatisches, konduktives Laden ermöglicht. Die Ladevorrichtung 100 kann ein Gehäuse bzw. eine Fahreinheit 108 mit ein oder mehreren Antriebsrädern 104 und ein oder mehrere Stütz- bzw. Bugräder 105 aufweisen, die es der Ladevorrichtung 100 ermöglichen, sich über einen Untergrund zu bewegen. Insbesondere kann die Ladevorrichtung 100 dabei unter den Unterboden eines Fahrzeugs 120 gefahren werden (wie in Fig. ld dargestellt).
Die Ladevorrichtung 100 ist über ein Ladekabel 102 mit einer Energieversorgung 140 verbunden. Das Ladekabel 102 kann auf einer Wickelrolle 103 aufgewickelt sein. Dabei kann die Wickelrolle 103 um die z- bzw. Hoch- Achse drehbar sein. Über das Ladekabel 102 kann elektrische Energie (z.B. ein AC- und/oder ein DC- Strom) von der Energieversorgung 140 an einen Ladestecker 110 (in diesem Dokument auch als Steckarm bezeichnet) der Ladevorrichtung 100 übertragen werden. Der Ladestecker 110 kann für einen Ladevorgang automatisch in eine Ladebuchse 130 eines Lahrzeugs 120 gesteckt werden, um über eine galvanisch leitende Verbindung einen elektrischen Energiespeicher 123 des Lahrzeugs 120 aufzuladen. Insbesondere kann dabei der Ladestecker 110 in vertikaler Richtung (z.B. in z-Richtung des Lahrzeugs 100) aus der Ladevorrichtung 100
herausgefahren werden, um den Ladestecker 110 in die am Unterboden des Lahrzeugs 100 angeordnete Ladedose 130 zu stecken (siehe Lig. ld). So kann in zuverlässiger und effizienter Weise automatisch eine (galvanisch leitende) Steckverbindung zwischen Ladevorrichtung 100 und Lahrzeug 120 hergestellt werden.
Die ein oder mehreren Antriebsräder 104 der Ladevorrichtung 100 können über einen beweglichen Arm 107 aus einem Gehäuse 108 der Ladevorrichtung 100 herausgefahren werden bzw. darin gefedert werden, um eine flexible Bewegung der Ladevorrichtung 100 zu ermöglichen. Andererseits können die ein oder mehreren Antriebsräder 104 in das Gehäuse 108 der Ladevorrichtung 100 versenkt werden, um zu bewirken, dass die Ladevorrichtung 100 fest an einer bestimmten Position (z.B. unterhalb der Ladedose 130) steht (siehe Lig. lb).
Die Ladevorrichtung 100 kann ein oder mehrere Umfeldsensoren 106 umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf ein Umfeld der Ladevorrichtung 100 zu erfassen. Beispielhafte Umfeldsensoren 106 sind: ein Abstandsensor, ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor, ein Bildsensor, eine Kamera, etc. Lemer umfasst die Ladevorrichtung 100 eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, die Ladevorrichtung 100 zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, eine Bewegung der Ladevorrichtung 100 in Abhängigkeit von den Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 106 zu steuern. Dabei kann die Ladevorrichtung 100 auf Basis der Sensordaten unter der Ladedose 130 eines Lahrzeugs 120 positioniert werden. Des Weiteren kann durch die Steuereinheit 101 veranlasst werden, dass der Ladestecker 110 aus der
Ladevorrichtung 100 herausgefahren wird, um eine Steckverbindung mit der Ladebuchse 130 herzustellen.
Fig. 2a zeigt eine beispielhafte Wickelrolle 103, auf der das Ladekabel 104 aufgewickelt werden kann. Dabei kann das Ladekabel 104, z.B. durch ein auf die Wickelrolle 103 wirkendes Drehmoment, von der Wickelrolle 103 gezogen werden, um zu bewirken, dass das Ladekabel 104 bei einer Bewegung der Ladevorrichtung 100 immer wieder aufgewickelt und straff gehalten wird. Dabei weist die Wickelrolle 103 bevorzugt ein V-förmiges Profil auf, um ein zuverlässiges Aufwickeln des Ladekabels 104 zu ermöglichen.
Fig. 2b zeigt eine beispielhafte Kabelführung, mit der das Ladekabel 104 aus dem Gehäuse 108 der Ladevorrichtung 100 heraus oder in das Gehäuse 108 der Ladevorrichtung 100 hinein geführt werden kann. Die Kabelführung kann angetriebene Rollen 201 aufweisen, zwischen denen das Ladekabel 104 durchgeführt wird. Die Rollen 201 können über Federn 202 an das Ladekabel 104 gedrückt werden. Über die angetriebenen Rollen 201 kann das Ladekabel 104 kontrolliert ab- oder aufgewickelt werden. Des Weiteren kann die Bewegung der Rollen 201 für eine Navigation der Ladevorrichtung 100 verwendet werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann ein Ladestecker 110 aus der Ladevorrichtung 100 herausgefahren und in die Ladebuchse 130 eines Fahrzeugs 120 gesteckt werden. Fig. 3a zeigt einen beispielhaften Ladestecker 110 eines Stecksystems 300, wobei der Ladestecker 110 über ein oder mehrere Aktoren 305 (z.B. ein oder mehrere Elektromotoren) aus dem Gehäuse 108 der Ladevorrichtung 100 heraus oder in das Gehäuse 108 hereingefahren werden kann. Insbesondere kann dabei ein Führungsbolzen 302 des Ladesteckers 110 in vertikaler Richtung bewegt werden. An dem Führungsbolzen 302 kann ein Stecker 301 mit ein oder mehreren elektrischen Kontaktteilen 304 (z.B. Pins) angeordnet sein. Über die ein oder mehreren Kontaktteile 304 kann jeweils eine elektrisch und galvanisch leitende Verbindung mit entsprechenden Kontaktteilen 314 (z.B. Kontaktlöchern) der Ladebuchse 130 hergestellt werden.
Die Ladebuchse 130 kann mehrere (Abdeck-) Scheiben 311, 313 aufweisen, die dazu verwendet werden können, die ein oder mehreren Kontaktteile 314 der Ladebuchse 130 zu verschließen oder zu öffnen. Insbesondere kann durch die Scheiben 311, 313 ein Verschmutzen der Kontaktteile 314 der Ladebuchse 130 vermieden werden. Die Scheiben 311, 313 können jeweils einen Durchbruch 316 (z.B. eine Bohrung) aufweisen, in die der Führungsbolzen 302 des Ladesteckers 110 eingeführt werden kann. Der Ladestecker 110, insbesondere der
Führungsbolzen 302, kann an dem der Ladebuchse 130 zugewandten Ende konusförmig sein, so dass der Führungsbolzen 302 zuverlässig in den Durchbruch 316 gesteckt werden kann.
Wenn der Führungsbolzen 302 in den (Bolzen-) Durchbruch 316 gesteckt wird, bewirkt dies ein Verdrehen der beiden Scheiben 311, 313 relativ zueinander. Zu diesem Zweck kann der Führungsbolzen 302 z.B. eine Kulisse 303 aufweisen, die mit zumindest einer der Scheiben 311, 313 interagiert und dabei die relative Verdrehung der Scheiben 311, 313 bewirkt. Infolge der relativen Verdrehung der Scheiben 311, 313 können ein oder mehrere Löcher 317 durch die Scheiben 311, 313 geöffnet werden, durch die die entsprechenden ein oder mehreren
Kontaktteile 304 des Ladesteckers 110 hindurchgeführt werden können, um die entsprechenden ein oder mehreren Kontaktteile 314 der Ladebuchse 130 zu kontaktieren. Andererseits kann beim Herausziehen des Führungsbolzens 302 eine relative Verdrehung der Scheiben 311, 313 bewirkt werden, durch die die ein oder mehreren Löcher 317 wieder verschlossen werden. Fig. 3b zeigt die Scheiben 311, 313 in einem verschlossenen Zustand (linke Seite) und in einem geöffneten Zustand (rechte Seite).
Die Ladebuchse 130 kann Druckmittel 315 (z.B. ein oder mehrere Federn) umfassen, durch die die beiden Scheiben 311, 313 zusammengepresst werden. Des Weiteren kann zwischen den Scheiben 311, 313 eine Dichtung 312 angeordnet sein. So können ein zuverlässiges Verschließen der Löcher 317 und ein zuverlässiger Schutz der Kontaktteile 314 der Ladebuchse 130 vor
Verschmutzung ermöglicht werden.
Fig. 4 zeigt unterschiedliche Ausgestaltungen der Kontaktteile 304 des
Ladesteckers 100 und der Ladebuchse 130. In dem auf der linken Seite dargestellten Beispiel haben die Kontaktteile 304 die Form von Kreissegmenten. In dem auf der rechten Seite dargestellten Beispiel haben die Kontaktteile 304 eine kreisförmige Form. Die Löcher 317 der Scheiben 311, 312 (in diesem Dokument auch als Kontaktteil-Durchbrüche bezeichnet) weisen dann eine jeweils entsprechende Form auf.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Spitze des Führungsbolzens 302 als Kontaktteil 404 verwendet werden, z.B. um eine gemeinsame Masse zwischen der
Ladevorrichtung 100 und der Ladebuchse 130 zu definieren und/oder um Daten zu übertragen.
Es wird somit ein Laderoboter 100 für einen automatisierten Ladevorgang für BEVs und PHEVs mit Schwerpunkt konduktiver Leistungsübertragung beschrieben. So können manuelle Tätigkeiten entfallen und können durch eine autonome Ladeeinrichtung 100 auf Basis Robotik ersetzt werden. Die
beschriebene Ladevorrichtung 100 umfasst eine Fahreinheit 108 (mit ein oder mehreren Antriebsrädern 105), einen ausfahrbaren Ladestecker bzw. Steckarm 110, ein Kabelmanagement, Aktorik 305, Sensorik 106 (inkl. Position-, Umfeld- und Nahfelderkennung) und eine Steuereinheit 101. Der beschriebene
Laderoboter 100 kann alle, einzelne oder eine Kombination der in diesem
Dokument beschriebenen Eigenschaften umfassen.
Die Fahreinheit 108 trägt den Steckarm 110 und die Einheit 103 für das
Kabelmanagement. Die Fahreinheit 108 dient dazu den Laderoboter 100 inkl. Ladekabel 102 und Stecker 110 zu einem Fahrzeug 120 zu bewegen und für den Steckvorgang zu positionieren. Des Weiteren dient die Fahreinheit 108 dazu, nach dem Ladevorgang den Laderoboter 100 wieder aus dem Fahrbereich des
Fahrzeuges 120 zu bringen und ggf. an seine Ausgangsposition zurückzufahren. Der Steckarm 110 ist während der Fahrt vorzugsweise kompakt
zusammengeklappt oder eingefahren.
Der Fahrantrieb der Ladevorrichtung 100 umfasst bevorzugt mindestens drei Räder 104, 105, von denen mindestens ein Rad 104 angetrieben und mindestens ein Rad 104 drehbar ist. Eine beispielhafte Ausführung besteht aus zwei einzeln angetriebenen Rädern 104, die eine Achse bilden, und einem frei drehbaren Rad 105 vor oder hinter dieser Achse (siehe Fig. la). Die Lenkung erfolgt hierbei über eine Momenten- und/oder Drehzahlsteuerung der beiden angetriebenen Räder 104. Alternativ können die beiden angetriebenen Räder 104 über einen
gemeinsamen Antrieb verfügen und die Lenkung kann über das dritte aktiv drehbare Rad 105 erfolgen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist vier Räder 104, 105 auf, die paarweise an zwei Achsen angeordnet sind, von denen eine angetrieben wird und die zweite zur Lenkung dient. Alternativ kann die Lenkung als Knicklenkung ausgeführt sein. Alle oder auch ein Teil der Räder 104, 105, bevorzugt die Räder an der angetriebenen Achse bzw. die Achse selbst, können gefedert gelagert sein, um auch bei geringer statischer Bodenfreiheit Hindernisse überfahren zu können. Eine bewegliche und/oder federnde Lagerung eines Rades 104 ist in Fig. lb dargestellt.
Um Stolperstellen zu vermeiden und um das Risiko des Verhedderns des
Ladekabels 102 mit dem Laderoboter 100 zu vermeiden, wird das Ladekabel 102 bevorzugt auf möglichst direktem Weg zur Ladebuchse 130 eines Fahrzeugs 120 verlegt und nach dem Ladevorgang wieder entfernt. Dies erfolgt über eine Einheit für das Kabelmanagement, die immer genau so viel freies Ladekabel 102 zur Verfügung stellt, dass die Fahreinheit 108 unbehindert manövrieren kann. Die freie Kabellänge kann aktiv (z.B. über einen Stellmotor) oder passiv (z.B. über ein Federsystem) reguliert werden. Des Weiteren kann (z.B. für Navigationszwecke) die Länge des freien Ladekabels 102 bestimmt werden.
Die Kabelmanagementeinheit kann als runde Wickelrolle 103 ausgebildet sein. Dabei kann die Wickelrolle 103 am äußeren Umfang des Laderoboters 100 angeordnet sein (wie in Fig. la dargestellt). Es handelt sich hierbei z.B. um eine runde Wickelrolle 103, die drehbar (um die z-Achse) im Laderoboter 100 gelagert ist und über eine Kabelführung 201, 202 das Ladekabel 102 an einer bestimmten Stelle des Laderoboters 100 nach außen führt.
Fig. 2a zeigt ein Beispiel für eine Wickelrolle 103. Eine V- oder C-förmige Kontur der Wickelrolle 103 erlaubt eine zuverlässige Führung des Ladekabels 102. Die Wickelrolle 103 kann passiv (über ein Federsystem) das Aufrollen des Ladekabels 102 (Abrollen erfolgt durch Antrieb des Laderoboters 100) oder aktiv (z.B. über einen Elektromotor) das Auf- und Abrollen des Ladekabels 102 bewirken.
Fig. 2b zeigt einen beispielhaften Kabelaustritt mit optionaler Kabelführung 201, 202. Über entsprechend gelagerte Rollen 201 kann die Abrollrichtung des Ladekabels 102 erfasst werden. Diese Information kann z.B. zur Unterstützung der Routenplanung oder zur Detektion eines verhakten Ladekabels 102 bzw. zum „Freifahren“ eines verhakten Ladekabels 102 verwendet werden. Um ein möglichst problemloses Auf- und Abwickeln des Ladekabels 102 zu ermöglichen, wird das Ladekabel 102 bevorzugt unter leichter Spannung auf- und abzuwickeln.
Die Einheit für das Kabelmanagement kann dazu verwendet werden, um nach dem Ladevorgang den Laderoboter 100 wieder in die Ausgangsposition zurück zu navigieren, indem der Laderoboter 100 am Ladekabel 102 entlang zurückfährt oder sich am Ladekabel 102 entlang zurückzieht. Nach erfolgter Positionierung des Laderoboters 100 in Reichweite zu der Ladedose 130 am Fahrzeug 120 erfolgt der Ansteckvorgang über einen ausfahrbaren Ladestecker bzw. Steckarm 110. Der Steckarm 110 umfasst eine Einheit 305 zum Ausfahren und Bewegen eines Steckers 301 des Steckarms 110. Der Steckarm 110 ist bevorzugt so ausgeführt, dass der Steckarm 110 mit relativ einfacher Kinematik den Stecker 301 in die Ladedose 130 steckt. Hierzu wird mindestens ein (und ggf. genau ein) aktuierter Freiheitsgrad verwendet.
Optional verfügt der Steckarm 110 über die Möglichkeit in Verbindung mit einer geeigneten Ladedose 130 eine Abdichtung des Steckers 301 bzw. der Ladedose 130 vor dem galvanischen Verbinden zu öffnen und optional nach dem galvanischen Verbinden eine Verriegelung von Stecker 301 und Ladedose 130 zu bewirken. Hierzu kann die Kinematik des Steckvorgangs mitgenutzt werden. Alternativ oder ergänzend kann ein zusätzlicher aktuierter Freiheitsgrad verwendet werden. Somit können in einer integrierten Bewegung des Steckarms 110 eine Abdichtung der Fadedose 130 an einem Fahrzeug 120 geöffnet werden, der eigentliche Steckvorgang („galvanische Verbindung“) durchgeführt und/oder eine Verriegelung durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die aktiven Robotikelemente auf den Faderoboter 100 beschränkt werden und eine rein passive Fadedose 130 an einem Fahrzeug 120 verwendet werden kann. Alternativ können das Öffnen der abgedichteten Fadedose 130 und/oder das Verriegeln von Stecker 301 und Fadedose 130 durch eine in die Fadedose 130 integrierte Aktorik erfolgen.
Der Steckarm 110 kann eine geeignete optionale Zentrier- und Ausrichteinheit aufweisen (z.B. in Form eines konusförmigen Führungsbolzens 302). In diesem Fall kann die Positionierung des Steckarms 110 durch die Fahreinheit 108 nur in der Genauigkeit erfolgen, in der eine z.B. konusförmige Zentrierung greift. In diesem Fall weist der Steckarm 110 bevorzugt Bewegungsfreiheiten auf, die es erlauben, dass sich der Steckarm 110 (ggf. ohne Verschiebung der Fahreinheit 108) gegenüber der Fadedose 130 ausrichtet und zentriert. Dies kann z.B. über eine geeignete Lagerung oder Elastizität des Steckarms 110 in der Fahreinheit 108 erfolgen (z.B. elastische Lagerung, elastischer Steckarm 110, Linearführungen senkrecht zur Ausfahrbewegung, etc.)
Ein Beispiel für einen Laderoboter 100 mit einem zentral angeordneten ausfahrbaren Steckarm 110 ist in den Figuren la bis ld dargestellt. In diesem Beispiel wird die Fahreinheit 108 direkt unter der z.B. im Unterbodenbereich eines Fahrzeugs 100 angebrachten Ladedose 130 positioniert. Durch Ausfahren des Steckarms 110 nach oben („z-Richtung“) wird der Steckvorgang initiiert. Z.B. über eine Drehung des Steckarms 110 um die z- Achse kann ein Öffnungsvorgang der Ladedose 130 inkl. der Abdichtung 312 sowie ggf. eine Ver- und Entriegelung erfolgen (wie in Fig. 3a dargestellt). Die Drehung um die Achse des Steckarms 110 kann über eine geeignete Aktuierung aktiv erfolgen oder passiv über eine geeignete kombinierte Kinematik (z.B. kann die translatorische Bewegung in z- Richtung über eine geeignete Kulisse 303 in eine rotatorische Bewegung für den Verriegelung s- und/oder Öffnungsvorgang der Ladedose 130 umgewandelt werden). Hierbei ist es möglich, dass der Steckarm 110 um seine Achse rotiert. Alternativ oder ergänzend kann eine translatorische Bewegung des Steckarms 110 und einer Rotation des Gegenstücks der Ladedose 130 (insbesondere einer Scheibe 311, 313) erfolgen. Bei Verwendung eines entsprechenden konischen Zentrier-/ Ausrichtungssystems erfolgt die exakte Positionierung der Kontaktteile 304 des Steckers 301 und der Kontaktteile 314 der Ladedose 130 erst direkt vor dem Herstellen der galvanischen Verbindung. Zu diesem Zweck kann der
Steckarm 110 in der x-y Ebene beweglich gelagert werden und/oder der Steckarm 110 kann ausgebildet sein, über ein elastisches Element den erforderlichen Ausgleich zu ermöglichen.
Fig. 3a zeigt ein beispielhaftes Steckerkonzept mit optionaler Zentrier- / Ausrichtungseinheit. Das Steckerkonzept ermöglicht eine sichere galvanische Verbindung eines Steckers 301 (am Laderoboter 100) und eines Gegensteckers der Ladedose 130 (an einem Fahrzeug 120). Des Weiteren wird eine Abdichtung des Stecker 301 und Gegensteckers vor Schmutz und Feuchtigkeit gewährleistet (insbesondere für die an einem Fahrzeug 120 angebrachte Ladedose 130).
Am Laderoboter 100 kann eine Abdeckung und/oder Abdichtung beispielsweise über einen relativ einfachen Klappenmechanismus bereitgestellt werden, der z.B. durch den ausfahrenden Steckarm 110 aufgedrückt wird oder aktiv über einen Aktor geöffnet wird.
Die Ladedose 130 kann über eine eigene Aktorik verfügen, die vor dem
Steckvorgang eine abgedichtete Klappe oder einen Lamellenverschluss öffnet. Vorzugsweise wird eine passive Einheit an der Ladedose 130 verwendet, die durch den Steckarm 110 betätigt wird. Optional ist dem eigentlichen galvanischen Steckvorgang ein Zentrierungs- und Ausrichtungsvorgang über eine entsprechend geeignete Einheit vorgelagert, um dadurch die Anforderungen an die
Positionierung der Fahreinheit 108 zu reduzieren. Ein Beispiel für eine derartige Zentriereinheit ist ein konusförmiger Führungsbolzen 302, der auch bei ungenauer relativer Positionierung von Laderoboter 100 und Ladedose 130 in ein
entsprechendes Gegenstück (insbesondere in ein entsprechendes Loch) 316 der Ladedose 130 eingreift. Beim weiteren Einführen des konusförmigen
Führungsbolzens 302 in das Gegenstück 316 der Ladedose 130 zentriert sich der Führungsbolzen 302 im Gegenstück 316 und richtet so die Kontaktteile 304 des Steckers 301 und die entsprechenden Kontaktteile 314 der Ladedose 130 zueinander passend aus. Ein Beispiel für ein kombiniertes Stecksystem (Abdichtung, Stecken und
Verriegeln) ist in den Figuren 3a und 3b dargestellt. Die Ladedose weist neben den Kontaktteilen 314 des Gegensteckers eine Abdichtungseinheit 311, 312, 313 auf, die durch drehen geöffnet werden kann und auch darüber hinaus gleichzeitig eine Verriegelungsfunktion bereitstellen kann. Die Abdichtungseinheit 311, 312, 313 kann zwei Scheiben 311, 313 mit außermittigen Aussparungen 317 für die stromführenden Kontaktteile 304 (insbesondere Pins) des Steckarms 110 aufweisen. Des Weiteren können zwischen den Scheiben 311, 313 Abdichtungen 312 angeordnet sein. Optional kann eine Federvorspannung 315 bereitgestellt werden, um Druck auf die Dichtungen 312 auszuüben. Die Scheiben 311, 313 sind relativ zueinander drehbar gelagert, so dass zumindest zwei unterschiedliche Konfigurationen, Positionen oder Zustände auftreten. In einer ersten Position sind die Aussparungen 317 in den beiden Scheiben 311, 313 so gestaffelt, dass die Kombination der beiden Scheiben 311, 313 eine abgedichtete Einheit darstellt. In einer zweiten Position sind die
Aussparungen 317 der Scheiben 311, 313 direkt übereinander angeordnet, so dass die stromführenden Pins bzw. Buchsen 304 des Steckers 301 durch die
Aussparungen 317 der Scheiben 311, 313 hindurch auf die entsprechenden Pins bzw. Buchsen 314 des Gegensteckers gesteckt werden können.
Beide Scheiben 311, 313 können mittig eine Aussparung 316 zur Aufnahme des (konusförmigen) Führungsbolzens 302 aufweisen (insbesondere für die
Zentrierung/ Ausrichtung). In dem Führungsbolzen 302 kann eine Kulisse 303 angeordnet sein, die mit einem entsprechenden Gegenstück auf einer oder beiden Scheiben 311, 313 interagiert, so dass die translatorische Bewegung des
Führungsbolzens 302 entlang der Scheibenachse zu einer relativen Drehbewegung der beiden Scheiben 311, 313 gegeneinander führt. Das Öffnen der Abdichtung 312 erfolgt durch Drehung der Scheiben 311, 313 relativ zueinander, optional in Verbindung mit einer translatorischen Kraftwirkung zur Verringerung der optionalen Vorspannkraft auf die Dichtungen 312. Die Verriegelung kann ebenfalls über die Kontur der Kulisse 303 in Verbindung mit einem oder mehreren Gegenstücken erfolgen.
Die Kontaktteile 304 für die galvanische Verbindung sind bevorzugt
rotationssymmetrisch um den Führungsbolzen 302 für die Zentrierung angeordnet. Optional kann mittig am Ende des Führungsbolzens 302 ein weiteres Kontaktteil 404 angeordnet sein (z.B. für eine Daten Verbindung).
Ein Stecksystem mit integriertem Zentrierungs- / Ausrichtungseinheit kann als Zentrier- und Ausrichtungseinheit z.B. einen Konus mit Schaft aufweisen. Das Stecksystem zur galvanischen Verbindung ist dabei bevorzugt
rotationssymmetrisch zum Konus angeordnet. Des Weiteren kann ein
Abdichtungssystem bereitgestellt werden. Fig. 4 zeigt auf der linken Seite eine Steckereinheit mit ringförmig, konzentrisch angeordneten Kontaktflächen bzw. Kontaktteilen 304. Dabei weist ein Stecksystem typischerweise mindestens zwei Kontaktteile 304 auf. Vorteilhafterweise wird ein solches Stecksystem mit einer Drehbewegung während des Steckvorgangs kombiniert, so dass die
Kontaktstellen gegeneinander bewegt werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Übergangswiderstands. Optional verfügen die oberen Stirnflächen der Kontaktteile 304 über eine geeignete Kontur, die in Verbindung mit der
Gegenkontur der Kontaktteile 314 des Gegensteckers einen sicheren und guten Kontakt sicherstellen, z.B. durch Vergrößerung der Kontaktfläche, und/oder durch Bereitstellung einer Klemmfunktion oder Zentrierfunktion.
Die Ladevorrichtung 100 kann Aktorik für die Fahreinheit 108, das
Kabelmanagement und/oder den Steckarm 110 aufweisen. Je nach Ausführung des Laderoboters 100 und der verbauten optionalen Komponenten sind beispielhafte Aktoren: Aktorik für Radantrieb und Lenkung; Aktorik für die Wickelrolle 103; Aktorik 305 für das Ausfahren des Ladesteckers 301; Aktorik für die Drehung des Ladesteckers 301; und/oder Aktorik zum Öffnen der Abdeckklappe des Ladesteckers 301.
Die Erfassung der Umgebung des Laderoboters 100 kann über Abstandssensoren (z.B. Ultraschall, ...) und/oder über mindestens einen Fotosensor in Verbindung mit einer Bilderkennung erfolgen. Zur Auswertung des Fotosensors können als charakteristisches Erkennungsmerkmal für ein Fahrzeug 120 die Reifen des Fahrzeugs 120 dienen (runde, schwarze Objekte). Des Weiteren kann über einen relativ einfachen Hell-/Dunkel- oder Konturabgleich erkannt werden, ob sich der Zustand eines Stellplatzes für einen Ladevorgang (Fahrzeug 120 vorhanden oder nicht) verändert hat.
Die ein oder mehreren Abstandssensoren 106 sind bevorzugt parallel zum
Untergrund ausgerichtet. Mindestens zwei Abstandssensoren 106 können dazu benutzt werden, um beim Einfahren des Laderoboters 100 unter ein Fahrzeug 120 den Abstand zu den Reifen des Fahrzeugs 120 zu vermessen. Mit dieser
Information kann eine Positionsbestimmung des Laderoboters 100 relativ zu dem Lahrzeug 120, eine Winkel-Ausrichtung des Laderoboters 100 relativ zum
Lahrzeug 120 sowie eine Erkennung, ob sich der Laderoboter 100 seitlich oder vor bzw. hinter dem Lahrzeug 120 befindet, durchgeführt werden.
Zur Erkennung des Lahrzeugs 120 aus der Entfernung können evtl ein oder mehrere der Sensoren 106 leicht nach oben geneigt sein (z.B. max. 45°). Optional ist mindestens ein zusätzlicher Abstandssensor 106 senkrecht zum Untergrund ausgerichtet. Hierüber kann beim Einfahren des Laderoboters 100 unter ein Lahrzeug 120 ein Höhenprofil des Lahrzeugunterbodens erfasst werden, welches zur Identifizierung des Lahrzeugs 120 (insbesondere eines Lahrzeugtyps) und/oder zur Orientierung/Positionsbestimmung des Laderoboters 100 unter dem Lahrzeug 120 verwendet werden kann. Optional kann ein Abstandssensor 106 im Steckarm 110 verbaut sein und somit auch zur Positionsbestimmung des Steckarms 110 relativ zu der Ladedose 130 verwendet werden.
Optional kann ein Leuchtfeuer an der Ladebuchse 130 (z.B. ein Infrarotlicht oder ein Magnetfeld) zur Lern- und Nahfeldpositionierung des Laderoboters 100 verbaut sein. Der Laderoboter 100 kann entsprechende Gegensensoren 106 zur Erfassung des Leuchtfeuers aufweisen. Bei Verwendung von mindestens drei Umfeldsensoren 106 an dem Laderoboter 100 kann eine hochgenaue
Positionsbestimmung über Triangulation ermöglicht werden. Die Nahfelderkennung, insbesondere die Annäherung des Steckarms 110 an die Ladedose 130, sowie die Steuerung und Überwachung des Ladevorgangs kann über einen evtl zusätzlichen Fotosensor 106 an dem Laderoboter 100 erfolgen, wobei der Fotosensor 106 derart ausgerichtet ist, dass die Ladedose 130 im Sichtfeld des Fotosensor 106 ist.
Für eine hohe Robustheit in Bezug auf Verschmutzung sind typischerweise Ultraschall- und/oder Magnetfeld-basierte Umfeldsensoren 106 vorteilhaft.
In einem Beispiel weist ein Laderoboter folgende Umfeldsensoren 106 auf:
Abstandssensoren (Ultraschall), die eingerichtet sind, in x-y Ebene zu erfassen (z.B. 4 Stück); zumindest einen Abstandssensor (Ultraschall), der eingerichtet ist, in z-Richtung zu erfassen; ein CCD Array Sensor (Fotosensor, Bilderkennung); IR-Sensoren oder Magnetfeldsensor (z.B. 3 Stück); und/oder Winkelsensoren (Antriebsräder) (z.B. 2 Stück; einer pro angetriebenem Rad 104)
Weitere Sensorik kann für das Kabelmanagement/Wickelsystem (z.B. ein
Winkelsensor, ein Sensor zur Erkennung der Abwicklungsrichtung und/oder der Kabelspannung) und für das Stecksystem bereitgestellt werden.
Wie bereits dargelegt, umfasst der Laderoboter 100 eine Steuereinheit 101.
Beispielhafte Aufgaben der Steuereinheit 101 sind: die Ansteuerungslogik der Aktoren, die Auswertung und Verarbeitung der Sensordaten der Sensoren 106, die Umfeld- und Nahfelderkennung, die Positionsbestimmung, die
Trajektorienplanung der Fahreinheit 108 und/oder weitere Funktionen z.B. für die Interaktion mit einem Nutzer des Laderoboters 100. Die erstgenannten Funktionen ergeben sich aus der verwendeten Sensorik und Aktorik.
Weitere beispielhafte Aufgaben der Steuereinheit 101 sind: • Steuerung (z.B. Start und Stopp) des Laderoboters 100, ggf. über eine App- Anbindung mittels eines externen elektronischen Geräts (z.B. eines Smartphones). Die Steuerung kann manuell durch einen Nutzer ausgelöst werden, zeitgesteuert erfolgen und/oder nach anderen Kriterien (z.B.
Strompreis bzw. Smart-Grid Technologie) erfolgen.
• Rückmeldung eines Status des Ladevorgangs (z.B. Ladezustand,
voraussichtliche Ladedauer, ...) über eine App- / Intemetanwendung. Bei einem verbautem Fotosensor 106 kann Bild- und/oder Videomaterial (z.B. Unterbodensicht) an einen Nutzer übertragen werden.
• Informationen aus dem Unterbodenbereich (Bildmaterial, Sensorik) eines Fahrzeugs 120 können neben der eigentlichen Funktion des Laderoboters 100 zur Zustandserkennung eines Fahrzeugs 120 oder einer
Fahrzeugkomponente verwendet werden, z.B. mit dem Ziel einen
Wartungsbedarf zu erkennen.
• Steuerung des Ladevorgangs z.B. über virtuelle Tasten, die vom
Laderoboter 100 auf den Boden projiziert werden und z.B. per Fuß betätigt werden können. Hierzu können z.B. die Abstandssensorik oder der Fotosensor verwendet werden, um die Betätigung einer virtuellen Taste zu detektieren.
• Über eine Verbindung zu dem zu ladenden Fahrzeug 120 kann die
Sensorik (z.B. park distance control, Rückfahrkamera, Umgebungskamera, Ortung Funkschlüssel, etc.) des Fahrzeugs 120 mitbenutzt werden, z.B. für die Positionsbestimmung und Navigation des Laderoboters 100. Des Weiteren wird über diese Schnittstelle zum Fahrzeug 100 eine
Rückübermittlung von Daten zum Fahrzeug 120 ermöglicht.
• Der Laderoboter 100 kann z.B. als Zusatzfunktion einen Marderschutz bereitstellen. Sobald z.B. über einen Fotosensor 106 des Laderoboters 100 ein Tier bzw. bewegtes Objekt in Mardergröße erkannt wird, kann der Laderoboter 100 z.B. über Zufahren auf das Objekt versuchen, dieses zu vertreiben. Optional kann der Laderoboter 100 zusätzliche Einheiten zur Vertreibung und Abschreckung von Mardern umfassen. Der Laderoboter 100 kann als eine sich am Boden bewegende Einheit konzipiert sein. Alternativ kann der Laderoboter 100 ausgebildet sein, sich an einer Decke (z.B. an einer Garagendecke) zu bewegen, um ein am Boden liegendes Ladekabel 102 zu vermeiden. Über eine geeignete Aufnahmeeinheit kann der Laderoboter 100 über einem Lahrzeug 120 angebracht werden. Diese Aufnahmeeinheit kann mindestens eine Lührungs schiene aufweisen, an der entlang der Laderoboter 100 über seinen eigenen Antrieb oder mit Hilfe einer zusätzlichen Aktorik verfahren werden kann. Auf diese Weise definiert sich ein zumindest eindimensionaler Arbeitsraum in dem der Laderoboter 100 relativ zu dem Lahrzeug 120 positioniert werden kann. Eine Lührungsschiene kann drehbar gelagert sein, um den
Arbeitsbereich zu vergrößern und auf zwei Dimensionen zu erweitern.
Der Laderoboter 100 kann derart positioniert werden, dass der Laderoboter 100 hinter, vor oder seitlich von einem Lahrzeug 120 zum Boden abgelassen werden kann. Das Ablassen kann über eine eigene Ablassvorrichtung erfolgen oder kann in die Vorrichtung für das Kabelmanagement des Laderoboters 100 integriert sein. Am Boden angekommen, fährt der Laderoboter 100, wie in diesem Dokument beschrieben, zu der Ladedose 130 des Lahrzeugs 100. Nach dem Ladevorgang kann der Laderoboter 100 über die Ablassvorrichtung wieder auf seine
ursprüngliche Position hochgezogen werden.
Alternativ kann die über dem Lahrzeug 120 installierte Einrichtung nur für die Kabelführung verwendet werden, um ein am Boden liegendes Ladekabel 102 zu vermeiden bzw. zu minimieren. Der Laderoboter 100 kann sich dann
ausschließlich auf dem Boden bewegen.
In diesem Dokument wird somit eine Ladevorrichtung bzw. ein Laderoboter 100 beschrieben, die in effizienter und zuverlässiger Weise ein automatisiertes Laden von Traktionsbatterien 123 in elektrifizierten Lahrzeugen (PHEV, BEV, etc.) ermöglichen. Die Ladevorrichtung 100 ist besonders effizient auf lokal begrenzten Flächen (z.B. Garagen, Tiefgaragen, Stellplätzen, Parkhäuser, etc.) einsetzbar. Die Ladevorrichtung 100 kann dabei in Zusammenhang mit unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen 120 verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Stecksystem (300) für einen drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (123) einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung (120); wobei,
- das Stecksystem (300) eine an der elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) angeordnete Ladedose (130) umfasst;
- das Stecksystem (300) eine Ladevorrichtung (100) mit einem
Ladestecker (110) umfasst, der durch eine translatorische Bewegung zu der Ladedose (130) ausgefahren werden kann;
- die Ladedose (130) eine Abdeckung (311, 312, 313) umfasst, um Kontaktteile (314) der Ladedose (130) vor Umwelteinflüssen zu schützen; und
- der Ladestecker (110) ausgebildet ist, durch die translatorische
Bewegung ein oder mehrere wiederverschließbare Kontaktteil- Durchbrüche (317) in der Abdeckung (311, 312, 313) zu erzeugen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile (304) des Ladesteckers (110) geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen (314) der Ladedose (130) jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.
2) Stecksystem (300) gemäß Anspruch 1, wobei der Ladestecker (110)
ausgebildet ist, durch eine von der Ladedose (130) wegführende inverse translatorische Bewegung die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche (317) wieder zu verschließen, um die Kontaktteile (314) der Ladedose (130) vor Umwelteinflüssen zu schützen.
3) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Ladestecker (110) einen Führungsbolzen (302) aufweist;
- die Abdeckung (311, 312, 313) einen Bolzen-Durchbruch (316) zur Aufnahme des Führungsbolzens (302) aufweist; und - der Ladestecker (110) und die Abdeckung (311, 312, 313) derart ausgebildet sind, dass die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche (317) in Reaktion darauf gebildet werden, dass der Führungsbolzen (302) im Rahmen der translatorischen Bewegung innerhalb des Bolzen-Durchbruchs (316) bewegt wird.
4) Stecksystem (300) gemäß Anspruch 3, wobei die Kontaktteile (304) des
Ladesteckers (110) derart an dem Ladestecker (110) angeordnet sind, dass im Rahmen der translatorischen Bewegung zunächst der Führungsbolzen (302) in den Bolzen-Durchbruch (316) eindringt, bevor die Kontakteile (304) die Abdeckung (311, 312, 313) erreichen.
5) Stecksystem (300) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei
- die Abdeckung (311, 312, 313) mindestens zwei Abdeckscheiben
(311, 313) mit jeweils ein oder mehreren Löchern aufweisen; und
- der Führungsbolzen (302) und die Abdeckscheiben (311, 313) derart ausgebildet sind, dass die Abdeckscheiben (311, 313) in Reaktion auf die translatorische Bewegung des Führungsbolzens (302) innerhalb des Bolzen-Durchbruchs (316) gegeneinander verdreht werden, so dass Löcher der Abdeckscheiben (311, 313) übereinander ausgerichtet werden, und so die ein oder mehreren Kontaktteil-Durchbrüche (317) bilden.
6) Stecksystem (300) gemäß Anspruch 5, wobei
- der Führungsbolzen (302) eine Kulisse (303) aufweist, die ausgebildet ist, mit einem Kulissenstein an zumindest einer der Abdeckscheiben (311, 313) zu interagieren, um die Abdeckscheiben (311, 313) gegeneinander zu verdrehen; und/oder
- zumindest eine der Abdeckscheiben (311, 313) eine Kulisse aufweist, die ausgebildet ist, mit einem Kulissenstein an dem Führungsbolzen (302) zu interagieren, um die Abdeckscheiben (311, 313) gegeneinander zu verdrehen.
7) Stecksystem (300) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei zwischen den beiden Abdeckscheiben (311, 313) eine Dichtung (312) angeordnet ist.
8) Stecksystem (300) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei
- die Ladedose (130) ein Druckelement (315) aufweist, das eingerichtet ist, eine Druckkraft auf die beiden Abdeckscheiben (311, 313) auszuüben, um die Abdeckscheiben (311, 313) zusammenzudrücken; und
- die Ladedose (130) derart ausgebildet ist, dass in Reaktion auf die translatorische Bewegung des Führungsbolzens (302) innerhalb des Bolzen-Durchbruchs (316) die Druckkraft reduziert wird.
9) Stecksystem (300) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der
Führungsbolzen (302) ausgebildet ist, eine galvanisch leitende Verbindung mit einem Kontaktelement der Ladedose (130) zu bilden.
10) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladestecker (110) und die Ladedose (130) derart ausgebildet sind, dass im Rahmen der translatorischen Bewegung eine Verriegelung der Kontaktteile (304, 314) miteinander erfolgt.
11) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kontaktteil (304) des Ladesteckers (110) und ein entsprechendes Kontaktteil (314) der Ladedose (130) komplementäre Profile aufweisen, durch die
- eine Haltekraft bewirkt wird, wenn die Kontaktteile (304, 314)
ineinandergesteckt sind; und/oder
- eine Kontaktoberfläche zwischen den Kontaktteilen (304, 314) im Vergleich zu einem planaren Profil vergrößert wird. 12) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladevorrichtung (100) einen elektrisch betriebenen Aktor (305) umfasst, der eingerichtet ist, die translatorische Bewegung des Ladestreckers (110) zu bewirken.
13) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladevorrichtung (100) umfasst,
- ein fahrbares Gehäuse (108), an oder in dem der Ladestecker (110) angeordnet ist; und
- eine Wickelrolle (103), die eingerichtet ist, ein Ladekabel (104)
aufzuwickeln, über das der Ladestecker (110) mit einer
Stromversorgung (140) verbunden ist.
14) Stecksystem (300) gemäß Anspruch 13, wobei die Wickelrolle (103)
ausgebildet ist, bei einer Bewegung der Ladevorrichtung (100) das Ladekabel (104) derart ab bzw. aufzuwickeln, dass das Ladekabel zwischen der
Stromversorgung (140) und der Ladevorrichtung (100) gespannt ist.
15) Stecksystem (300) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei die
Wickelrolle (103) drehbar um eine vertikale Hoch-Achse der Ladevorrichtung (100) an einer Außenwand des Gehäuses (108) angeordnet ist.
16) Stecksystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die zumindest teilweise elektrisch betriebene Vorrichtung (120) ein Straßenkraftfahrzeug ist;
- die Ladedose (130) an einem Unterboden des Straßenkraftfahrzeugs angeordnet ist; und
- die Ladevorrichtung (100) ausgebildet ist, den Ladestecker (110) entlang einer vertikal verlaufenden translatorischen Bewegung in die Ladedose (130) zu stecken. 17) Ladedose (130) für ein Stecksystem (300); wobei
- das Stecksystem (300) einen drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (123) einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) ermöglicht;
- die Ladedose (130) ausgebildet ist, an der elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) angeordnet zu werden;
- das Stecksystem (300) eine Ladevorrichtung (100) mit einem
Ladestecker (110) umfasst, der durch eine translatorische Bewegung zu der Ladedose (130) ausgefahren werden kann;
- die Ladedose (130) Kontaktteile (314) umfasst, die eingerichtet sind, elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers (123) zu übertragen;
- die Ladedose (130) eine Abdeckung (311, 312, 313) umfasst, um Kontaktteile (314) der Ladedose (130) vor Umwelteinflüssen zu schützen; und
- die Ladedose (130) ausgebildet ist, in Reaktion auf die translatorische Bewegung der Ladevorrichtung (100) ein oder mehrere
wiederverschließbare Kontaktteil-Durchbrüche (317) in der Abdeckung (311, 312, 313) zu öffnen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile (304) des Ladesteckers (110) geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen (314) der Ladedose (130) jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.
18) Ladevorrichtung (100) für ein Stecksystem (300); wobei
- das Stecksystem (300) einen drahtgebundenen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (123) einer zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) ermöglicht;
- die Ladevorrichtung (100) einen Ladestecker (110) umfasst, der durch eine translatorische Bewegung zu einer an der zumindest teilweise elektrisch betriebenen Vorrichtung (120) angeordneten Ladedose (130) ausgefahren werden kann;
- die Ladedose (130) eine Abdeckung (311, 312, 313) umfasst, um
Kontaktteile (314) der Ladedose (130) vor Umwelteinflüssen zu schützen; und
- der Ladestecker (110) ausgebildet ist, durch die translatorische
Bewegung ein oder mehrere wiederverschließbare Kontaktteil- Durchbrüche (317) in der Abdeckung (311, 312, 313) zu erzeugen, durch die hindurch im Rahmen der translatorischen Bewegung Kontaktteile (304) des Ladesteckers (110) geführt werden können, um mit den entsprechenden Kontaktteilen (314) der Ladedose (130) jeweils paarweise galvanisch leitende Verbindungen zu bilden.
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