Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation, welche insbesondere ein automatisches Laden beziehungsweise ein automatisches Verbinden des Elektrofahrzeugs mit einer Ladestation ermöglicht.

Stand der Technik Bei der Verwendung von mit Batterien betriebenen Elektrofahrzeugen ist es notwendig, die im

Elektrofahrzeug aufgenommenen Batterien, welche zur Versorgung des elektrischen Antriebs des Elektrofahrzeugs vorgesehen sind, zu laden, wenn die in der Batterie gespeicherte Energie zur Neige geht. Die jeweiligen Reichweiten der Elektrofahrzeuge und die jeweils gefahrene

Kilometerzahl bedingen entsprechend den Bedarf nach mehr oder weniger häufigem Laden des Elektrofahrzeugs.

In herkömmlichen Elektrofahrzeugen wird das Laden der Batterien darüber gelöst, dass das Elektrofahrzeug an einer Ladesäule oder einer Wallbox abgestellt wird und dann der Benutzer eine Verbindung zwischen der Ladesäule oder der Wallbox und dem Elektrofahrzeug durch ein händisch durchgeführtes Einstecken eines entsprechenden Ladekabels herstellt. Danach kann der eigentliche Ladevorgang gestartet werden.

Derzeit liegen die mit einer Batterieladung erreichbaren Reichweiten häufig noch noch unter den Reichweiten, die mit einer Tankfüllung eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor erzielbar sind, so dass die daraus ergebende Notwendigkeit des häufigeren Ladens für den Verbraucher als Komforteinbuße betrachtet werden kann.

Um den Vorgang des Verbinden des Elektrofahrzeugs mit einer Ladesäule oder Wallbox zu automatisieren, und um auf diese Weise dann Zeit und Mühen des Benutzers einzusparen und den Komfort zu erhöhen, sind unterschiedliche Vorrichtungen zum automatisierten Verbinden von Elektrofahrzeugen mit Ladevorrichtungen bekannt. So ist beispielsweise aus der DE 10 2016 008 982 A1 eine Ladeanordnung zum automatischen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher ein unter dem Kraftfahrzeug angeordnetes Kontaktelement einer Ladestation im Wesentlichen senkrecht zum Unterboden des korrekt darüber positionierten Kraftfahrzeugs angehoben wird und dadurch eine Kontaktierung einer entsprechenden im Unterboden des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Buchse ermöglicht wird.

Aus der DE 10 2014 226 371 A1 ist eine Ladestation zum Aufladen eines Energiespeichers in einem Fahrzeug offenbart, bei welcher ebenfalls eine Kontaktierung des Energiespeichers im Kraftfahrzeug durch eine Bewegung eines Kontaktkopfes in eine im Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Ladebuchse dadurch durchgeführt wird, dass die Bewegung senkrecht zu der durch den Unterboden ausgebildeten Ebene durchgeführt wird.

Darstellung der Erfindung Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs, welche ein weiter vereinfachtes automatisches Kontaktieren des Fahrzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Entsprechend wird eine Ladevorrichtung zum Laden einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Bodeneinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, im Bereich einer Fahrbahn für das Elektrofahrzeug angeordnet zu werden und einen Ladestrom bereit zu stellen, weiterhin umfassend eine Fahrzeugeinheit, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, im Unterboden des Elektrofahrzeugs angeordnet zu werden und welche mit der Traktionsbatterie zur Zuführung eines Ladestroms verbunden ist, und weiterhin umfassend eine

Kopplungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Bodeneinheit und die Fahrzeugeinheit zur Übertragung eines Ladestroms elektrisch miteinander zu koppeln. Erfindungsgemäß ist die Kopplungsvorrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, dass das Koppeln durch eine Relativbewegung der Bodeneinheit und der Fahrzeugeinheit in

Fahrzeuglängsrichtung erreicht wird.

Dadurch, dass die Kopplungsvorrichtung so eingerichtet ist, dass das Koppeln der Bodeneinheit mit der Fahrzeugeinheit durch eine Relativbewegung der Bodeneinheit relativ zur Fahrzeugeinheit in der Fahrzeuglängsrichtung erfolgt, kann beim regulären Prozess des Einparkens beziehungsweise Abstellens eines Elektrofahrzeuges, welches sich in seiner Fahrzeuglängsrichtung bewegt, eine Kontaktierung hergestellt werden.

Entsprechend sind zusätzliche Bewegungen des Elektrofahrzeugs zum Herstellen der

Kontaktierung beziehungsweise zusätzliche Bewegungen des Kontaktierungselementes in anderen Richtungen nicht mehr notwendig.

Weiterhin ist durch die genannte Ausgestaltung eine besonders robuste Ausbildung der

Kopplungsvorrichtung möglich, welche, aufgrund der reduzierten Notwendigkeiten an Bewegungen einfacher ausgebildet sein kann, als 3D Roboterarme oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Kontaktierungsvorrichtungen.

Weiterhin ist es durch die Kopplung der Bodeneinheit mit der Fahrzeugeinheit durch eine

Relativ beweg ung in Fahrzeuglängsrichtung möglich, die Kontakte in der Bodeneinheit oder in der Fahrzeugeinheit sowie in der Kopplungsvorrichtung in einer Ausrichtung vorzusehen, welche im wesentlichen in der Ebene des Fahrzeugunterbodens verläuft. Dadurch können die Kontakte weniger anfällig für die im Fahrzeugunterboden auftretenden Beanspruchungen beziehungsweise unempfindlicher gegen das Überfahren oder Betreten einer Anordnung am Boden ausgebildet werden.

Die Kopplungsvorrichtung ist dabei in einer bevorzugten Ausgestaltung in der Fahrzeugeinheit aufgenommen, wobei die Kopplungsvorrichtung einen Kopplungskontakt aufweist und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Kopplungskontakt zur Kopplung mit einem

Bodenkontaktbereich der Bodeneinheit abzusenken.

Damit ergibt sich, dass das Elektrofahrzeug die Kopplungsvorrichtung stets mit sich führt und durch die ohnehin durch das Elektrofahrzeug ausgeführte Bewegung in Fahrzeuglängsrichtung die Kopplung zwischen der Kopplungseinheit und der Bodeneinheit hergestellt werden kann.

Aus dieser Ausgestaltung, bei der die Kopplungsvorrichtung in der Fahrzeugeinheit vorgesehen ist, ergibt sich weiterhin, dass in der Bodeneinheit keine beweglichen Teile vorgesehen sein müssen, sodass die Bodeneinheit besonders robust und kostengünstig ausgebildet werden kann. Dies ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn die Bodeneinheit auch in öffentlich zugänglichen Bereichen, beispielsweise in Parkbuchten am Straßenrand, vorgesehen sein soll. Entsprechend wird es ermöglicht, dass die Bodeneinheit dann aufgrund der robusten und kostengünstigen Ausbildung vielfältig vorgesehen sein kann und entsprechend eine nahezu flächendeckende Ladestruktur, welche ein automatisiertes Laden des Elektrofahrzeugs ermöglicht, denkbar ist.

Bevorzugt kann die Kopplungsvorrichtung einen Kopplungsarm umfassen, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Kopplungskontakt abzusenken und mit dem Bodenkontaktbereich der Bodeneinheit zu koppeln, wobei der Kopplungsarm bevorzugt in Fahrzeugquerrichtung elastisch ausgebildet ist. So kann eine zuverlässige Kontaktierung erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Bodeneinheit einen Bodenkontaktbereich auf, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, mit einem Kopplungskontakt der

Kopplungsvorrichtung in elektrisch leitenden Kontakt gebracht zu werden, wobei der

Bodenkontaktbereich bevorzugt in Form einer Kontaktschiene ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Bodenkontaktbereichs kann eine besonders robuste Herstellung der Kontaktierung erreicht werden. Besonders bevorzugt weist die Bodeneinheit einen Fangbereich auf, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, einen Kopplungskontakt der Kopplungsvorrichtung so zu leiten, dass er bei einer Relativ beweg ung zwischen der Bodeneinheit und der Fahrzeugeinheit in Fahrzeuglängsrichtung in den Bodenkontaktbereich eintritt. Damit kann auch bei einem Versatz ein zuverlässiges

Kontaktieren ermöglicht werden.

Die Kopplungsvorrichtung kann in einer Alternative in der Bodeneinheit aufgenommen sein, wobei die Kopplungsvorrichtung dann einen Kopplungskontakt aufweist und dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Kopplungskontakt zur Kopplung mit einem Fahrzeugkontaktbereich der Fahrzeugeinheit anzuheben. Damit wird eine alternative, zuverlässige und einfache automatische Kontaktierung möglich, bei der die Bodeneinheit nicht unter dem Fahrzeug angeordnet sein muss, sondern auch vor oder hinter dem Fahrzeug positioniert werden kann.

Bevorzugt umfasst die Kopplungsvorrichtung einen Verschiebungsarm, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Kopplungskontakt in Fahrzeuglängsrichtung zu bewegen und den

Kopplungskontakt mit dem Fahrzeugkontaktbereich der Fahrzeugeinheit zu koppeln und wobei die Kopplungsvorrichtung einen Hubarm umfasst, der dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Kopplungskontakt anzuheben, wobei der Verschiebungsarm und/oder der Hubarm bevorzugt als Scherenarme ausgebildet

Durch die Ausbildung des Verschiebungsarms kann eine mechanisch robuste, kostengünstige und betriebssichere Ausbildung der Kopplungsvorrichtung erreicht werden.

Bevorzugt ist an der Bodeneinheit und/oder oder an der Fahrzeugeinheit eine

Reinigungsvorrichtung vorgesehen, welcher vor dem eigentlichen Erstellen des Kontakts zwischen der Bodeneinheit und der Fahrzeugeinheit eine Reinigung der jeweiligen Bodenkontaktbereiche beziehungsweise Fahrzeugkontaktbereiche beziehungsweise Kopplungskontakts durchgeführt wird. Beispielsweise kann hier über das Bereitstellen eines starken Luftstroms, das Bereitstellen von mechanischen Reinigungsvorrichtungen wie beispielsweise einer Bürstvorrichtung oder des Aufbringens eines entsprechenden Wasserschwalls oder Wasserstrahls oder durch das vorherige Eindringen in die jeweiligen Kontaktbereiche durch eine Reinigungsmaske eine Reinigung erreicht werden.

Weiterhin kann eine Kommunikationsvorrichtung zur Herstellung einer Kommunikation zwischen der Bodeneinheit und der Fahrzeugeinheit vorgesehen sein, welche beispielsweise eine

Authentifizierung für den vorgesehenen Ladevorgang ermöglicht sowie eine genauere

Positionierung sowohl des Elektrofahrzeugs als auch der Kontaktierungsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann über eine Kommunikation, welche die Annäherung des Elektrofahrzeugs beziehungsweise der Fahrzeugeinheit an die Bodeneinheit detektiert, entsprechend eine Betätigung der Reinigungsvorrichtung und/oder der Abdeckvorrichtung und/oder der Kopplungsvorrichtung angesteuert werden. Damit kann beispielsweise ein Annähern der Kopplungskontakte an den Bodenkontaktbereich und/oder an den Fahrzeugkontaktbereich eingeleitet werden, wenn sich die Fahrzeugeinheit in einem bestimmten Abstand von der Bodeneinheit befindet. Bevorzugt ist eine Abdeckungsvorrichtung zum Abdecken des Bodenkontaktbereichs und/oder zum

Abdecken des Fahrzeug kontaktbereichs und/oder zum Abdecken des Kopplungskontakts vorgesehen. Auf diese Weise kann eine Verschmutzung der Kontakte in den Zeiten vermieden oder zumindest verringert werden, in denen die Bodeneinheit nicht mit einer Fahrzeugeinheit gekoppelt ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende

Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 schematische Darstellung der Ladevorrichtung mit einer Bodeneinheit und einer

Fahrzeugeinheit; Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Bodeneinheit;

Figur 3 eine schematische Seitenansicht der Fahrzeugeinheit in Kombination mit der

Kopplungsvorrichtung und einer schematisch dargestellten Bodeneinheit; Figur 4 eine schematische, perspektivische Darstellung der Fahrzeugeinheit, der Bodeneinheit sowie der Kopplungsvorrichtung beim Prozess des Verbinden der Fahrzeugeinheit mit der Bodeneinheit;

Figur 5 eine schematische, perspektivische Ansicht des Verbindungsvorganges in einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei welchem ein leichter Versatz zwischen der Bodeneinheit und der

Fahrzeugeinheit vorliegt;

Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer Ladevorrichtung in einer weiteren Ausgestaltung, bei welcher die Kopplungsvorrichtung in der Bodeneinheit vorgesehen ist;

Figur 7 eine schematische Draufsicht auf die Ladevorrichtung gemäß Figur 6, welche mit dem

scherenförmigen Verschiebungsarm ausgebildet ist;

Figur 8 eine schematische Seitenansicht der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführung; Figur 9 eine schematische Darstellung des Verbindungsvorganges zwischen der Fahrzeugeinheit und der Kontaktierungsvorrichtung der Bodeneinheit in einer weiteren Ausgestaltung; Figur 10 eine schematische Unteransicht der Bodeneinheit sowie der Fahrzeugeinheit und der in der Bodeneinheit aufgenommenem Kopplungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung, wobei die Kopplungsvorrichtung noch in der Bodeneinheit vollständig aufgenommen ist und entsprechend ein Ladevorgang noch nicht begonnen hat; Figur 1 1 eine schematische Darstellung aus Figur 10 , jedoch nun mit ausgefahrener

Kopplungsvorrichtung, welche die Bodeneinheit mit der Fahrzeugeinheit elektrisch verbindet.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.

In Figur 1 ist schematisch eine Ladevorrichtung 1 gezeigt, mittels welcher ein ebenfalls schematisch gezeigtes Elektrofahrzeug 100, beziehungsweise eine in dem Elektrofahrzeug 100 aufgenommene Traktionsbatterie 1 10 zur Bereitstellung von Energie zum Antrieb eines Elektroantriebs, aufgeladen werden kann.

Die Ladevorrichtung 1 umfasst eine Bodeneinheit 2, welche im Bereich der von dem zu ladenden Elektrofahrzeug 100 befahrenen Fahrbahn angeordnet ist. Die Bodeneinheit 2 kann entsprechend beispielsweise im Bereich eines Garagenbodens, einer Straße, einer Parkbucht, eines Stellplatzes in einem Parkhaus etc. vorgesehen sein.

Die Bodeneinheit 2 ist so ausgestaltet, dass das Elektrofahrzeug 100 über sie hinwegfahren kann, ohne dass das Elektrofahrzeug 100 oder die Bodeneinheit 2 dadurch beschädigt werden. Mit anderen Worten baut die Bodeneinheit 2 in ihrem vollständig in dem jeweiligen von dem

Elektrofahrzeug 100 befahrenen Fahrbahnbereich nicht so hoch, dass die Bodeneinheit 2 mit dem Unterboden 120 des Elektrofahrzeugs 100 kollidieren würde.

Die Bodeneinheit 2 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, einen Ladestrom zum Laden des Elektrofahrzeugs bereit zu stellen.

Die Bodeneinheit 2 kann eine Ladeeinheit 200 umfassen, welche entsprechend an ein Stromnetz oder eine andere Energiezuführung angeschlossen ist, und welche einen Ladestrom zum Laden des Elektrofahrzeugs 100 beziehungsweise der Traktionsbatterie 1 10 des Elektrofahrzeuges 100 an der Bodeneinheit 2 bereitstellt.

In der Ladeeinheit 200 können beispielsweise - wie in einer herkömmlichen Wallbox oder

Ladesäule auch - eine oder mehrere der Baugruppen Spannungsregler, Gleichrichter,

Ladesteuerung, Kommunikationseinheit, Anzeige zum Kommunizieren des Ladezustandes, Sicherungselemente wie beispielsweise Sicherungen, Fehlerstromschutzschalter oder andere Sicherungsvorrichtungen vorgesehen sein.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Ladevorrichtung 1 ist die Ladeeinheit 200 in Form einer sogenannten Wallbox 210 vorgesehen, welche entsprechend an einer Wand beispielsweise einer Garage oder einer einen Stellplatz begrenzenden Wand angeordnet ist. Die Ladeeinheit 200 kann auch in einer beispielsweise am Straßenrand oder am Rand eines

Stellplatzes oder einer Parkbucht angeordneten Ladesäule vorgesehen sein.

Die Ladeeinheit 200 kann auch vollständig in die Bodeneinheit 2 integriert sein, so dass die Bodeneinheit 2 eine in sich abgeschlossene Einheit zum Bereitstellen, Steuern und Absichern des Ladestroms bereitstellt. Mit anderen Worten kann die Bodeneinheit 2 so ausgebildet sein, dass sie lediglich an ein Stromnetz angeschlossen werden muss.

In einer anderen Weiterbildung sind Baugruppen der Ladeeinheit 200 in der Bodeneinheit 2 vorgesehen und andere Baugruppen der Ladeeinheit 200 in einer davon beabstandet angeordneten Wallbox 210 vorgesehen sein.

Die Ladevorrichtung 1 umfasst weiterhin eine im Unterboden 120 des Elektrofahrzeugs 100 angeordnete Fahrzeugeinheit 3, welche im Bereich des Unterbodens 120 des Elektrofahrzeugs 100 vorgesehen ist. Die Fahrzeugeinheit 3 steht mit der Traktionsbatterie 1 10 des Elektrofahrzeugs 100 in Kommunikation und ermöglicht ein Laden der Traktionsbatterie 1 10 des Elektrofahrzeugs 100, wenn die Fahrzeugeinheit 3 elektrisch mit der Bodeneinheit 2 in Kontakt steht und ein Ladestrom freigegeben ist. Die Fahrzeugeinheit 3 kann eine Ladesteuerung für die Traktionsbatterie 1 10 des Elektrofahrzeugs 100 bereitstellen, sodass lediglich eine elektrische Verbindung zwischen der Bodeneinheit 2 der Fahrzeugeinheit 3 hergestellt werden muss, ein Ladestrom von der Bodeneinheit 2 freigegeben sein muss und der eigentliche Ladevorgang der Traktionsbatterie 1 10 dann von der

Fahrzeugeinheit 3 gesteuert wird.

Die Fahrzeugeinheit 3 kann aber auch lediglich einen bereits von der Bodeneinheit 3

bereitgestellten und konditionierten Ladestrom an die Traktionsbatterie 1 10 übergeben. Mit anderen Worten kann die Fahrzeugeinheit 3 entweder die Ladesteuerung vollständig übernehmen, oder nur für die Kontaktierung der Traktionsbatterie 1 10 vorgesehen sein, oder zwischen Stufen zwischen diesen beiden Zuständen ausfüllen und beispielsweise nur eine Ladestrombegrenzung

bereitstellen.

Eine Kopplungsvorrichtung 4 ist vorgesehen, mittels welcher eine elektrische Kopplung zwischen der Bodeneinheit 2 und der Fahrzeugeinheit 3 hergestellt werden kann.

Die Kopplungsvorrichtung 4 ist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an der

Fahrzeugeinheit 3 so angeordnet, dass ein Kopplungskontakt 40 der Kopplungseinrichtung 4 bei einer Annäherung Fahrzeugeinheit 3 an die Bodeneinheit 2 automatisch von der Fahrzeugeinheit 3 soweit abgesenkt wird, dass der Kopplungskontakt 40 mit einem Bodenkontaktbereich 20 der Bodeneinheit 2 in Kontakt gebracht wird, wenn die Fahrzeugeinheit 3 relativ zur Bodeneinheit 2 in Richtung der Fahrzeuglängsrichtung x bewegt wird.

Mit anderen Worten findet eine Kontaktierung zwischen der Fahrzeugeinheit 3 und der

Bodeneinheit 2 mittels der Kopplungsvorrichtung 4 dadurch statt, dass sich das Elektrofahrzeug 100 in seiner Fahrzeuglängsrichtung x vorwärts bewegt, dann bei einer vorgegebenen Annäherung der Fahrzeugeinheit 3 der Kopplungskontakt 40 der Kopplungsvorrichtung 4 nach unten hin ausgefahren wird und dann durch die weitere Bewegung des Elektrofahrzeugs 100 in

Fahrzeuglängsrichtung x eine Kontaktierung des Kopplungskontakts 40 mit dem

Bodenkontaktbereich 20 der Bodeneinheit 2 stattfindet. Mit anderen Worten führt die Bewegung des Elektroautos 100 den Kopplungskontakt 40 und den Bodenkontaktbereich 20 durch die sich daraus ergebende Relativbewegung zwischen der

Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 so zusammen, dass eine elektrische Verbindung zwischen 2 und der Fahrzeugeinheit 3 hergestellt ist.

In Figur 2 ist nun die Bodeneinheit 2 in einer schematischen Darstellung in einer Draufsicht gezeigt.

Der Bodenkontaktbereich 20 ist in dieser Ausführung schienenförmig und teilweise abgedeckt bzw. tunnelförmig ausgebildet, sodass der Kopplungskontakt 40 der Kopplungsvorrichtung 4 in die den Bodenkontaktbereich 20 ausbildende Schiene durch die Bewegung des Elektrofahrzeugs 100 eingeführt werden kann und auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der

Bodeneinheit 2 und dem Elektrofahrzeug 100 hergestellt werden kann. Die Bodeneinheit 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin mit einem Fangbereich 22 ausgebildet, welcher trichterförmig ausgestaltet ist und mittels welchem es möglich ist, den in Fahrzeuglängsrichtung des auf die Bodeneinheit 2 auftreffenden Kopplungskontakt 40 entlang von entsprechend ausgestalteten Leitflächen 24 entlang der Leitflächen 24 in den Bodenkontaktbereich 20 zu leiten, wenn der Kopplungskontakt 40 durch die Relativ beweg ung der Bodeneinheit 2 zu der Fahrzeugeinheit 3 durch die Bewegung des Elektrofahrzeugs 100 im Wesentlichen in Richtung des Bodenkontaktbereichs 20 bewegt wird.

Der durch die Leitflächen 24 eingeschlossene Fangwinkel FW kann eine Öffnung im Bereich von 60° bis 150°, bevorzugt in einem Winkel zwischen 90° bis 130°, besonders bevorzugt in einem Winkel von 120° ausgebildet sein.

Mit anderen Worten ist es möglich, durch eine Relativ beweg ung der Fahrzeugeinheit 3 mit der daran angeordneten Kopplungsvorrichtung 4 und der Bodeneinheit 2 in der Fahrzeuglängsrichtung x und abgesenktem Kopplungskontakt 40 diesen mittels des Fangbereichs 22 in den

Bodenkontaktbereich 20 zu leiten.

Die Bodeneinheit 2 kann dabei, wie sich aus Figur 2 sofort ergibt, sehr flach und sehr robust ausgebildet sein, sodass sie auch von einem Elektrofahrzeug 100 oder einem anderen Fahrzeug überfahrbar ist und auch ein Befahren mit den Reifen des jeweiligen Fahrzeugs führt nicht zu einer Beschädigung.

Insbesondere ist es auch vorgesehen, die Bodeneinheit 2 in einer Weise auszugestalten, dass deren in Figur 2 sichtbare Oberflächen 26 nach außen hin abfallend ausgebildet sind. Mit anderen Worten können die Oberflächen 26 dachförmig ausgebildet sein, so dass möglicherweise auf der Bodeneinheit 2 auftreffendendes Wasser, Schmutz oder Fremdobjekte abgleiten oder abfließen können und gleichzeitig das Beschädigungspotenzial beim Überfahren der Bodeneinheit 2 mit einem Fahrzeug gering bleibt. Die Bodeneinheit 2 kann weitgehend passiv ausgebildet sein und nur aus dem die Bodeneinheit 2 ausbildenden Körper, dem Fangbereich 22, den Leitflächen 24 und dem Bodenkontaktbereich 22 ausgebildet sein. Keines der genannten Teile ist beweglich ausgestaltet.

Bevorzugt ist eine nur schematisch angedeutete Reinigungsvorrichtung 5 vorgesehen, mittels welcher der Fangbereich 22 sowie der Bodenkontaktbereich 20 sauber gehalten werden kann. Die Reinigungsvorrichtung 5 kann beispielsweise in Form eines Gebläses ausgebildet sein, welches einen gerichteten Luftstrom bereitstellt, der dafür sorgt, dass der Fangbereich 22 und der

Bodenkontaktbereich 20 von darauf liegenden Objekten frei geblasen werden. Weiterhin kann die Reinigungsvorrichtung 5 auch über das Bereitstellen von Bürstenvorrichtungen, mechanischen Schubvorrichtungen oder anderen mechanischen Reinigungsvorrichtungen vorgesehen sein, welche ein Säubern des Fangbereichs 22 und/des Bodenkontaktbereichs 20 vorgesehen sein können.

Um eine Verschmutzung des Bodenkontaktbereichs 20 und/oder des Fangbereichs 22 zu vermeiden, wenn kein Elektrofahrzeug 100 angeschlossen ist, ist eine Abdeckungsvorrichtung 7 vorgesehen, die dann über die jeweiligen relevanten Bereiche geführt werden kann.

Um eine Verschmutzung des Kopplungskontakts 40 zu vermeiden, wenn das Elektrofahrzeug 100 nicht geladen wird, ist eine Abdeckungsvorrichtung 8 vorgesehen, die dann über die jeweiligen relevanten Bereiche geführt werden kann und entsprechend die Kopplungsvorrichtung 4 im regulären Fährbetrieb verschließt.

Um eine Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug 100 und insbesondere der Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 hersteilen zu können, kann die Bodeneinheit 2 weiterhin ein Kommunikationsmodul 60 umfassen, welches beispielsweise mittels einer Funkverbindung, beispielsweise mittels Bluetooth, eine Kommunikationsverbindung zu der ebenfalls mit einem Kommunikationsmodul 62 versehenen Fahrzeugeinheit 3 aufbauen kann. Durch die durch die Kommunikationsmodule 60, 62 umfassende Kommunikationsvorrichtung kann die Fahrzeugeinheit 3 zum einen erkennen, wann sie die Kopplungsvorrichtung 4 nach unten ausfahren muss, also eine hinreichend kleine Annäherung zwischen der Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 stattgefunden hat. Die Kommunikationsvorrichtung 60, 62 kann weiterhin die Steuerung des Elektrofahrzeug 100 derart informieren, dass das letzte kurze Stück der Bewegung des Elektrofahrzeugs 100 zum Verbinden des Kopplungskontaktes 40 der Kopplungsvorrichtung 4 mit dem Bodenkontaktbereich 20 weitgehend automatisiert abläuft. Insbesondere kann besonders bevorzugt über die Kommunikationsvorrichtung 60, 62 auch ein Fahren des Elektrofahrzeugs 100 in Fahrzeuglängsrichtung X gesteuert werden, um auf diese Weise ein automatisches Einführen und vollständiges elektrisches Verbinden des Kopplungskontakts 40 mit dem Bodenkontaktbereich 20 zu ermöglichen.

Die Kommunikationsvorrichtung kann darüber hinaus auch beispielsweise Leuchtdioden umfassen, welche in vorgegebenen Bereichen der Bodeneinheit 2 angeordnet sind, um entsprechend bei einem Annähern der Fahrzeugeinheit 3 durch eine im Elektrofahrzeug 100 oder in der

Fahrzeugeinheit 3 angeordneten Kamera diese Leuchtdioden zu detektieren und dadurch eine Steuerung des Elektrofahrzeugs 100 entweder manuell-, beispielsweise durch Darstellung auf einem Bildschirm eines Navigationsgeräts des Elektrofahrzeug 100-oder automatisch zu unterstützen. Figur 3 zeigt in einer Seitenansicht noch einmal die Bewegung des Kopplungskontakts 40 in Fahrzeuglängsrichtung x, wobei der Kopplungskontakt 40 an der Fahrzeugeinheit 3 über die Kopplungsvorrichtung 4 gehalten ist und welcher aus der Fahrzeugeinheit 3 herausgefahren ist. Der Kopplungskontakt 40 trifft bei seiner Bewegung in Richtung der Bodeneinheit 2 zunächst auf den Fangbereich 22 auf, und wird dann durch die Leitflächen 24 dem Bodenkontaktbereich 20 zugeführt und in diesen eingeführt, um auf diese Weise eine elektrische Kontaktierung zwischen der

Bodeneinheit 2 und der Fahrzeugeinheit 3 herzustellen.

In den Figuren 4 und 5 ist in einer schematischen perspektivischen Darstellung noch einmal das Einführen des Kopplungskontaktes 40 in den Bodenkontaktbereich 20 gezeigt. Dabei ist der Kopplungskontakt 40 nicht genau zentriert in die Bodeneinheit 2 eingefahren worden, sondern wird im Fangbereich 22 entlang der Leitflächen 24 zentriert und dann entsprechend in Richtung des Bodenkontaktbereichs 20 geführt. Ein Kopplungsarm 48 der Kopplungsvorrichtung 4, der zum Absenken des Kopplungskontakts 40 dient, ist bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung elastisch ausgebildet, so dass ein seitlicher Versatz des Kopplungskontakts 40 durch die Leitflächen 24 einfach möglich ist.

Auf diese Weise ist es möglich, beim Einfahren des Elektrofahrzeugs 100 in einen entsprechenden Stellplatz, welcher mit einer Bodeneinheit 2 ausgerüstet ist, von der Fahrzeugeinheit 3 aus über die Kopplungsvorrichtung 4 den Kopplungskontakt 40 abzusenken derart, dass er auf den Fangbereich 22 trifft und dann von den Leitflächen 24 in den Bodenkontaktbereich 20 geführt wird, während sich die Fahrzeugeinheit 3 und die Bodeneinheit 2 durch die Bewegung des Elektrofahrzeugs 100 relativ zueinander in Fahrzeuglängsrichtung x bewegen.

Das Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung kann auch wie folgt beschrieben werden:

Verbinden

Bei der Annährung der Fahrzeugeinheit 3 auf wenige Meter zur Bodeneinheit 2 wird mittels eines Kommunikationsvorgangs die Abdeckungsvorrichtung 7 der Bodeneinheit 2 geöffnet. Die Öffnung der Abdeckungsvorrichtung 7 erfolgt dabei über einen in der Bodeneinheit 2 eingebauten Motor zur Betätigung der Abdeckungsvorrichtung 7. Gleichzeitig oder auf die Öffnung folgend kann eine Reinigung des Bodenkontaktbereichs 20 der Bodeneinheit 2 vorgenommen.

Gleichzeitig wird auch eine Abdeckungsvorrichtung 8 der Kopplungsvorrichtung 4 geöffnet.

Das Elektrofahrzeug 100 wird manuell zur Bodeneinheit 2 gefahren. Der an der Bodeneinheit 2 befindliche Fangbereich 22 für den Kopplungskontakt 40 ist dabei bevorzugt mindestens 50 cm breit, sodass auch bei einem Versatz zwischen der Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 eine Verbindung hergestellt werden kann.

Sobald sich der Kopplungskontakt 40 über dem Fangbereich 22 der Bodeneinheit 2 befindet, wird er mittels des Kopplungsarms 48 der Kopplungsvorrichtung 4 abgelassen. Der Kopplungsarm 48 ist dabei sowohl am oberen als auch am untere Ende rotierend und beweglich gelagert, sodass sich der Kopplungskontakt 40 bei einer Verdrehung des Elektrofahrzeugs 100 oder beim nicht geraden Einfahren über die Bodeneinheit 2 ausrichten kann.

Sollte sich der Kopplungskontakt 40 mit einem Versatz über dem Fangbereich 22 befinden, wird dieser durch die Fahrbewegung im Fangbereich 22 korrekt ausgerichtet. Die Fahrgeschwindigkeit ist zu diesem Zeitpunkt bereits durch ein Wechselspiel der Kommunikationsvorrichtung 60, 62 bereits automatisch elektronisch reduziert.

Der Kopplungskontakt 40 wird dann mit dem Bodenkontaktbereich 20 durch die weitere

Fahrbewegung in Kontakt gebracht.

Sobald die Kontaktierung hergestellt wurde wird der Fahrer darüber informiert. Das System ist dabei so ausgelegt, dass es noch möglich ist, bis zu 50 cm nach der ersten Kontaktierung weiterzufahren, um ein Abreißen der Kopplungsvorrichtung zu vermeiden. Das Elektrofahrzeug wird dabei bevorzugt automatisch elektrisch abgebremst.

Ladevorqanq

Vor dem Beginn des Ladevorgangs wird das Elektrofahrzeug zunächst elektronisch gegen das Wegfahren gesichert.

Dann bekommt die Fahrzeugeinheit 3 die Freigabe, dass das Laden aktiviert werden darf. In diesem Moment wird auch eine Ladekommunikation aktiviert und der Ladevorgang läuft wie gewöhnlich ab.

Beendigung des Ladevorqanqs Der Ladevorgang wird entweder automatisch beim Erreichen der vollständigen Ladung oder durch eine manuell vom Fahrer vorgegebenen Befehl beendet.

In diesem Moment wird die Bereitstellung des Stroms unterbrochen und die Ladeleitungen potentialfrei geschaltet. Da die physische Verbindung zwischen der Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 weiterhin bestehen bleibt, könnte der Ladevorgang theoretisch wieder aktiviert werden. Gleichzeitig steht die Trakionsbatterie 1 10 des Elektrofahrzeugs in dieser Zeit auch als dezentraler Energiespeicher zur Verfügung.

Die Trennung der Verbindung von Fahrzeugeinheit 3 und Bodeneinheit 2 wird wieder mit Hilfe einer Fahrzeug beweg ung in Fahrzeuglängsrichtung durch eine Ziehbewegung

am Kopplungskontakt 40 erreicht.

Sobald der Kopplungskontakt 40 vollständig aus Bodenkontaktbereich 20 entfernt wurde und sich wieder über dem Fangbereich 22 befindet wird die Fahrzeugeinheit 3 automatisch den

Kopplungskontakt 40 einfahren und die Abdeckungsvorrichtung 8 schließen. Das Fahrzeug ist zu diesem Zeitpunkt bereits fahrbereit, wodurch keine Verzögerung beim Ausparken entsteht.

Kommunikation

Die Kommunikationsvorrichtung 60, 62 kann folgende Funktionen übernehmen: Verbindunqsaufbau / Start Ladevorqanq

Die Kommunikationsmodule 60, 62 - beispielsweise Bluetooth-Module - sind aktiviert und befinden sich kontinuierlich im Suchmodus. Sobald sich das Elektrofahrzeug 100 mit der eingebauten Fahrzeugeinheit 3 auf ca. 10m der

Bodeneinheit 2 nähert, wird automatisch die Bluetooth— Verbindung zwischen den beiden Einheiten hergestellt. Sollte der Fahrer es nicht wünschen automatisch zu laden, besteht hier noch die Möglichkeit, das automatische Laden zu deaktivieren. Dann wird automatisch die Anmeldung der Fahrzeugeinheit 3 an der Bodeneinheit 2 über die bestehende Bluetooth— Verbindung hergestellt.

Ist eine positive Anmeldung durchgeführt worden, können in der Bodeneinheit 2 LEDs aufleuchten, um den Fahrer zu„seiner“ Bodeneinheit 2 zu leiten, falls es mehrere Bodeneinheiten 2 in dem Bereich gibt.

Sobald sich das Elektrofahrzeug 100 auf wenige Meter der Bodeneinheit GU nähert, öffnen sich die entsprechenden Abdeckungsklappen und legen Bodeneinheit 2 und Fahrzeugeinheit 3 so frei, dass eine Kopplungsvorrichtung 4 eine Kopplung durchführen kann.

In der Fahrzeugeinheit 3 kann ein Lichtsensor aktiviert werden, der nach den leuchtenden LEDs der Bodeneinheit 2 sucht, um dann eine elektrische Verbindung auf die oben beschriebene Wiese hersteilen zu können.

Sobald der Kopplungskontakt 40 mit dem Bodenkontaktbereich 20 elektrisch leitend verbunden ist, wird auch eine Kommunikation der Ladeeinheit 200 mit der Fahrzeugeinheit 3 über die elektrische Kontaktierung freigeschaltet. Verbindunqsabbau / Stop Ladevorqanq

Der Ladevorgang wir unterbrochen sobald der Fahrer das Kommando an das Elektrofahrzeug 100 sendet. (z.B. durch doppeltes Drücken an der Funkfernbedienung). Im gleichen Moment werden die LEDs der Bodeneinheit 2 wieder betrieben.

Die Fahrzeugeinheit 3 öffnet somit die physikalischen Kommunikationskontakte über die elektrische Kontaktierung, wodurch der Ladevorgang beendet wird. Sobald die Beendigung des Ladevorgangs durch die Fahrzeugeinheit 3 erkannt wurde, wird das Elektrofahrzeug 100 wieder zum

Abfahren freigegeben.

Wird erkannt, dass der Kopplungskontakt 40 den Bodenkontaktbereich 20 verlassen hat, kann die Kopplungsvorrichtung 4 den Kopplungskontakt wieder einfahren.

Sobald über die Funkverbindung festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug von der Bodeneinheit 2 entfernt hat, werden die LEDs an der Bodeneinheit 2 ausschaltet und die

Kommunikationsverbindung geht wieder in den Suchmodus für neue Fahrzeuge über.

In den Figuren 6 bis 1 1 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ladevorrichtung 1 gezeigt, wobei auch hier ein Elektrofahrzeug 100, welches über einen Traktionsbatterie 1 10 verfügt, automatisch mit einer Ladeeinheit 200 gekoppelt werden soll.

Die Ladevorrichtung 1 umfasst wiederum eine Fahrzeugeinheit 3, welche im Elektrofahrzeug 100 in dessen Unterbodenbereich 120 angeordnet ist, und welche zumindest eine Kontaktierung der Traktionsbatterie 1 10 ermöglicht, um bei einer Verbindung mit der Ladeeinheit 200 entsprechend ein Laden der Traktionsbatterie 1 10 zu ermöglichen.

Weiterhin ist ebenfalls eine Bodeneinheit 2 vorgesehen, mittels welcher durch eine

Relativ beweg ung zwischen der Bodeneinheit 2 und der Fahrzeugeinheit 3 mittels einer

Kopplungsvorrichtung 4 eine elektrische Kontaktierung zwischen der Bodeneinheit 2 und der Fahrzeugeinheit 3 hergestellt werden kann.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Fahrzeugeinheit 3 ein Fahrzeugkontaktbereich 30 vorgesehen, in welchen ein Kopplungskontakt 40 der Kopplungsvorrichtung 4 durch eine

Relativ beweg ung zwischen Fahrzeugeinheit 3 und Bodeneinheit 2 eingeführt werden kann.

Die Bodeneinheit 2 einschließlich der Kopplungsvorrichtung 4 wird in Figur 7 noch einmal in einer Draufsicht und in Figur 8 in einer seitlichen Ansicht gezeigt.

Die Kopplungsvorrichtung 4 der Bodeneinheit 2 umfasst dabei einen scherenförmigen

Verschiebungsarm 42, der eine Halteplattform 44 in Fahrzeuglängsrichtung X bewegen kann, wobei weiterhin an der Halteplattform 44 ein weiterer scherenförmiger Hubarm 46 vorgesehen ist, mittels welchem der Kopplungskontakt 40 angehoben werden kann.

Der Kopplungskontakt 40 kann mittels des scherenförmigen Verschiebungsarms 42 die

Halteplattform 44 in Fahrzeuglängsrichtung x relativ zu der Fahrzeugeinheit 3 positioniert werden und durch entsprechendes Anheben des Kopplungskontaktes 40 mittels des Hubarms 46 kann der Kopplungskontakt 40 in den Fahrzeugkontaktbereich 30 eingeführt werden.

Der Fahrzeugkontaktbereich 30 ist, zusammen mit der Fahrzeugeinheit 3, in der Figur 9 noch einmal gezeigt. Ein Fangbereich 32 ist am Fahrzeugkontaktbereich 30 vorgesehen, welcher das Einführen und Einfangen des Kopplungskontaktes 40 ermöglicht, wenn dieser ausgehend von der Halteplattform 44 durch den Hubarm 46 angehoben wird. Der Fangbereich kann auch Leitflächen 34 aufweisen. Durch den scherenförmigen Verschiebungsarm 42 kann dann eine Bewegung des Kopplungskontaktes 40 in Fahrzeuglängsrichtung X erfolgen, um auf diese Weise dann ein Einführen des Kopplungskontaktes 40 in den Fahrzeugkontaktbereich 30 zu ermöglichen. In den Figuren 10 und 1 1 sind die Bodeneinheit 2 und die Fahrzeugeinheit 3 noch einmal in den beiden möglichen Endposition gezeigt, nämlich in Figur 10 in einer Position, in welcher die Kopplungsvorrichtung 4 der Bodeneinheit 2 vollständig in die Bodeneinheit 2 zurückgezogen ist, sodass ein Überfahren der Bodeneinheit kollisionsfrei und problemlos möglich ist. Figur 1 1 hingegen zeigt die Bodeneinheit 2 mit einem ausgefahrenen Verschiebungsarm 42, welche die Halteplattform 44 in eine Position so verschoben hat, dass der Kopplungskontakt 40 mittels des Hubarms 46 in den Fahrzeugkontaktbereich 30 der Fahrzeugeinheit 3 eingeführt ist.

Verbinden

Die Bodeneinheit 2 wurde einmal in der Garage ausgerichtet und der Fahrer parkt sein

Elektrofahrzeug 100 wie gewohnt.

Der physikalische Verbindungprozess von Bodeneinheit 2 und Fahrzeugeinheit 3 findet somit erst statt, sobald das Fahrzeug 100 sich mit der Bodeneinheit 2 authentifiziert hat, sich im Parkmodus befindet und die Zündung abgeschaltet ist. Dann wird das Fahrzeug auch elektronisch gegen das Wegfahren gesichert.

An der Fahrzeugeinheit 3 wird dann eine Positionierungsbeleuchtung aktiviert, welche durch die Bodeneinheit 2 ausgewertet kann. Die Positionierungsbeleuchtung ist mit einzelnen LEDs vorgesehen, welche die Lage des Fahrzeugkontaktbereichs 30 aufzeigt.

Mit Hilfe von Motoren an dem Verschiebungsarm 42 fährt die Bodeneinheit 2 nun den

Kopplungskontakt 40 unter das Fahrzeug.

Mit Hilfe von Lichtsensoren am Kopplungskontakt 40 ist es der Bodeneinheit 2 möglich, den Kopplungskontakt 40 unter dem Fahrzeug auszurichten, bis sich der Kopplungskontakt 40 unter einem Fangbereich 32 des Fahrzeugkontaktbereichs 30 befindet. Dann wird der Kopplungskontakt 40 durch den Hubarm 46 an den Fangbereich 32 angelegt und der Verschiebungsarm 42 zieht den Kopplungskontakt 40 in Fahrzeuglängsrichtung und geführt durch Leitflächen 34 in den Fahrzeugkontaktbereich 30 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. Der Ladeprozess wird im nachfolgend gestartet.

Ladevorqanq

Sobald die Kontaktierung vollständig abgeschlossen ist, kann der Ladevorgang durch die

Fahrzeugeinheit 3 freigegeben werden. Dabei wird auch die Ladekommunikation freigegeben und aktiviert.

Der Ladevorgang verläuft dann wie gewöhnlich. Die beiden Scherenarme können beim Ladevorgang freilagernd geschaltet werden, so dass das Fahrzeug auch während des Ladevorgangs Be- und Entladen werden kann.

Beendigung des Ladevorqanqs Der Ladevorgang wird durch eine Benutzereingabe oder automatisch beendet.

Die elektrische Verbindung zwischen der Fahrzeugeinheit 3 und der Bodeneinheit 2 wird in diesem Moment unterbrochen und damit auch die Ladekommunikation unterbrochen. Anschließend werden die Scherenarme wieder aktiviert und der Kopplungskontakt 40 durch eine Bewegung des Verschiebungsarms 42 in Fahrzeuglängsrichtung aus dem Fahrzeugkontaktbereich 30 heraus bewegt.

Die Scherenarme werden dann wieder eingefahren und eine Freigabe des Elektrofahrzeugs erfolgt erst dann, wenn die Scherenarme vollständig in der Bodeneinheit 2 eingefahren sind.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. 20

Bezuaszeichenliste

1 Ladevorrichtung

100 Elektrofahrzeug

1 10 T raktionsbatterie

120 Unterboden des Elektrofahrzeug

2 Bodeneinheit

20 Bodenkontaktbereich

22 Fangbereich

24 Leitfläche

26 Dachbereich

3 Fahrzeugeinheit

30 Fahrzeugkontaktbereich

32 Fangbereich

34 Leitfläche

4 Kopplungsvorrichtung

40 Kopplungskontakt

42 Verschiebungsvorrichtung

44 Platte

46 Hubvorrichtung

5 Reinigungsvorrichtung

60, 62 Kommunikationsvorrichtung

7 Abdeckungsvorrichtung

8 Abdeckungsvorrichtung X Fahrzeuglängsrichtung