Ladesystem und Verfahren zum autonomen Laden eines Elektro fahrzeugs

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladesystem zum autono men Laden eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie, umfassend einen Ladearm und ein Ladekabel oder eine Strom schiene, welche(s) mit dem zu ladenden Elektrofahrzeug ver bindbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem solchen Ladesystem.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ladesysteme zum La den von Elektrofahrzeugen bekannt, bei denen ein menschlicher Nutzer zu Beginn des Ladevorgangs ein Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug verbinden muss und entsprechend dieses Lade kabel am Ende des Ladevorgangs wieder vom Elektrofahrzeug trennen muss. Aufgrund der notwendigen Interaktion des Nut zers eignen sich solche Ladesysteme allerdings nicht zum au tomatisierten Laden von autonomen Fahrzeugen, bei denen kein menschlicher Nutzer mehr tätig werden kann oder will.

Zum (teil-)automatisierten Laden von Elektrofahrzeugen wurden Ladesysteme vorgeschlagen, bei denen beispielsweise ein an einer Wand montierter Ladekasten mit einem Roboterarm verbun den ist, welcher das Ladekabel trägt und dieses durch eine automatisierte Bewegung in die Ladebuchse des zu ladenden Fahrzeugs einstecken kann. Dieser Roboterarm basiert auf meh reren, über Drehgelenke schwenkbar angeordneten Roboterglie dern. Zusammen mit einer vertikalen Translationsbewegung des Roboterarms im Bereich des Ladekastens kann so eine räumlich limitierte Positionierung des Ladesteckers erreicht werden, um den Ladestecker in ein geparktes Auto einstecken zu kön nen. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass sie ver gleichsweise aufwendig ist und der verwendete Roboterarm re lativ teuer ist. Zudem sind die Roboterarme meist starr an ihrer Montageposition fixiert und können somit nicht die un- terschiedlichen Ladebuchsen-Positionen verschiedener Elektro autos erreichen. Außerdem sind solche Roboterarme typischer weise nicht für den Dauereinsatz im Außenbereich geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Ladesystem anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet und insbesondere mit unterschiedlichen Fahrzeuglängen kompatibel ist und für den dauerhaften Einsatz im Freien geeignet ist. Es soll ins besondere eine möglichst freie Positionierbarkeit des Lade arm-Endes aufweisen und vorteilhaft auch ein möglichst schnelles Laden erlauben. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem solchen Ladesystem anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Ladesystem und das in Anspruch 13 beschriebene Verfahren ge löst.

Das erfindungsgemäße Ladesystem ist zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie ausgelegt. Es um fasst als Teil eines übergeordneten Ladearms einen vertikalen Ladearmteil. Es umfasst ferner ein Ladekabel oder eine Strom schiene. Das Ladekabel bzw. die Stromschiene ist mit Hilfe des Ladearms mit dem zu ladenden Elektrofahrzeug verbindbar. Das Ladesystem umfasst weiterhin einen vom vertikalen Lade armteil aus in Richtung des Elektrofahrzeugs ausfahrbaren länglich geformten horizontalen Ladearmteil. Der horizontale Ladearmteil weist ein erstes Antriebssystem mit einer ersten linearen Wirkrichtung auf, welche einer Längsrichtung des ho rizontalen Ladearmteils entspricht. Dadurch ist das fahrzeug seitige Ende des horizontalen Ladearmteils durch das erste Antriebssystem bezüglich eines ersten linearen Freiheitsgra des autonom relativ zu dem Elektrofahrzeug bewegbar. Außerdem weist das Ladesystem ein zweites Antriebssystem mit einer zweiten linearen Wirkrichtung auf, mit welchem der horizonta le Ladearmteil bezüglich eines zweiten linearen Freiheitsgra des autonom relativ zu dem Elektrofahrzeug bewegbar ist. Das Ladesystem kann alternativ entweder ein Ladekabel oder eine Stromschiene zur elektrischen Verbindung mit dem Elekt rofahrzeug umfassen. Wenn im Folgenden beispielhaft nur eine diese beiden Alternativen genannt ist, soll immer auch die andere Möglichkeit als offenbart gelten.

Unter dem Begriff „autonomes Laden" soll hier allgemein ein automatisierter Ladevorgang verstanden werden, welcher keine Interaktion eines menschlichen Nutzers erfordert. Entspre chend ist mit dem Begriff „autonom bewegbar" eine Art der Be wegung gemeint, welche keine menschliche Interaktion erfor dert. Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfin dung ist die autonome Bewegbarkeit des fahrzeugseitigen hori zontalen Ladearm-Endes entlang wenigstens zweier, insbesonde re unabhängiger, linearer Bewegungsfreiheitsgrade.

Das Ladesystem kann also allgemein als Grundelement einen La dearm aufweisen, welcher einen vertikalen Ladearmteil und (insbesondere von diesem getragen) einen horizontalen Lade armteil umfasst. Unter dem vertikalen Ladearmteil soll ein längliches Teilelement des Ladearms mit einer vertikalen Hauptrichtungskomponente verstanden werden. Er muss also nicht exakt vertikal ausgerichtet sein. Entsprechend soll un ter dem horizontalen Ladearmteil ein längliches Teilelement dieses Ladearms mit einer horizontalen Hauptrichtungskompo nente verstanden werden.

Allgemein ist es nicht erforderlich, dass der Ladearm orts fest ist. Dies ist zwar möglich und unter Umständen vorteil haft. Vorteilhaft kann der Ladearm aber auch beweglich ange ordnet sein, insbesondere kann er insgesamt translatorisch bewegbar sein. Dazu kann der Ladearm beispielsweise auf einem Schienensystem horizontal beweglich angeordnet sein. Dies kann insbesondere einer der geforderten zwei linearen Bewe gungsfreiheitsgrade sein.

Das Ladesystem kann einen Fahrzeugbereich umfassen, in dem das zu ladende Fahrzeug positioniert werden kann. Die be- schriebene Bewegung von dem Ende des horizontalen Ladearm teils „auf das Elektrofahrzeug zu" und „bezüglich des ersten linearen Freiheitsgrades" soll also einer Bewegung in Rich tung dieses Fahrzeugbereichs entsprechen. In dem Fahrzeugbe reich kann das zu ladende Fahrzeug im Wesentlichen entlang einer vorgegebenen Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein, welche insbesondere einer lokalen Soll-Fahrtrichtung ent spricht. Diese Richtung wird im Folgenden mit x-Richtung bzw. mit „horizontaler Längsrichtung" bezeichnet. Die senkrecht dazu stehende horizontale Raumrichtung wird hier mit y- Richtung bzw. mit „horizontaler Querrichtung" bezeichnet. Die vertikale Raumrichtung wird als z-Richtung bezeichnet.

Die beschriebene Bewegung des Ladearm-Endes in Richtung des Elektrofahrzeugs (bezüglich des ersten linearen Freiheitsgra des) kann insbesondere eine Bewegung mit einer Richtungskom ponente in horizontaler Querrichtung sein, also in y- Richtung. Auf diese Weise kann besonders einfach ein Ladeste cker in eine seitlich am Fahrzeug angeordnete Ladebuchse ein gesteckt werden. Die Bewegungsrichtung muss dabei aber nicht genau mit der y-Richtung zusammenfallen. Vielmehr reicht es bei dieser Ausführungsform aus, wenn die Bewegungsrichtung zumindest eine Teilkomponente in y-Richtung hat. Insbesondere bei einer leicht schrägen Einbaulage der Ladebuchse am Fahr zeug kann es vorteilhaft sein, wenn die Bewegungsrichtung ne ben der y-Komponente auch eine (meist geringere) z-Komponente aufweist. Auch eine Bewegung in x-Richtung soll dabei nicht ausgeschlossen sein, vor allem dann, wenn die Längsrichtung des Fahrzeugs nicht exakt entlang der Soll-Längsrichtung (al so der x-Richtung des Ladesystems) ausgerichtet ist.

Die Bewegung bezüglich des ersten translatorischen Freiheits grades wird durch ein erstes Antriebssystem des horizontalen Ladearmteils ermöglicht, welches eine „erste lineare Wir krichtung" aufweist. Unter diesem Merkmal soll verstanden werden, dass die von dem Antriebssystem bewirkte Bewegung ei ne lineare Bewegung ist. Dabei muss es sich bei dem ersten Antriebssystem allerdings nicht um einen reinen Linearantrieb mit linearer Primärbewegung handeln. Es kann auch beispiels weise ein Spindelantrieb sein, bei dem eine rotatorische Pri märbewegung in eine lineare Bewegung umgesetzt wird. Wesent lich ist aber, dass die von dem Antriebssystem bewirkte Bewe gung des horizontalen Ladearmteils (und damit auch des Kabel endes) eine lineare Bewegung ist. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu dem eingangs beschriebenen Ladesystem mit Ro boterarm, bei dem die Bewegung des Ladearm-Endes erst durch mehrere rotatorische Bewegungen im Ladearm, nämlich die Dre hungen um drehbare Robotergelenke, bewirkt wird.

Zusätzlich zu diesem ersten Antriebssystem liegt ein zweites, linear wirkendes Antriebssystem vor, mit welchem der horizon tale Ladearmteil (und insbesondere der Ladearm als Ganzes) bezüglich eines zweiten linearen Freiheitsgrades bewegbar ist. Hierdurch ist das Ende des horizontalen Ladearmteils be züglich zweier unabhängiger linearer Freiheitsgrade beweg lich. Die beiden linearen Bewegungsrichtungen müssen dazu nicht zwangsläufig genau senkrecht zueinander stehen, aber sie dürfen in jedem Fall nicht parallel zueinander liegen. Vorteilhaft schließen sie einen Winkel von wenigstens 45° miteinander ein. Die zweite lineare Bewegungsrichtung kann insbesondere eine Bewegung mit einer wesentlichen Richtungs komponente in z-Richtung oder eine Bewegung mit einer wesent lichen Richtungskomponente in x-Richtung sein. So wird zu sätzlich zu der Richtung der „Einsteckbewegung" eine Positio- nierbarkeit in wenigstens einer anderen Raumrichtung er reicht.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass über die Kombination von wenigstens zwei linear wirkenden An triebssystemen eine relativ freie, autonome Positionierbar- keit des fahrzeugseitigen Ladearm-Endes erreicht werden kann. Durch diese freie Positionierbarkeit kann eine Kompatibilität des autonomen Ladesystems mit einer Vielzahl unterschiedli cher Fahrzeuge mit unterschiedlichen Größen und unterschied lichen Positionen der Ladebuchsen erreicht werden. An den Fahrzeugen ist daher keine besondere Anpassung für die Aufla dung mit dem erfindungsgemäßen Ladesystem nötig.

Für die beschriebenen linear wirkenden Antriebssysteme sind zahlreiche einfach zu realisierende Ausführungsformen be kannt, welche prinzipiell innerhalb eines autonomen Systems automatisiert angesteuert werden können. Ein weiterer wesent licher Vorteil ist, dass solche linear wirkenden Antriebssys teme vergleichsweise robust ausgebildet und/oder leicht gegen Einwirkungen von außen gekapselt werden können. So kann ver gleichsweise einfach ein für den Betrieb im Freien ausgeleg tes Ladesystem realisiert werden. Weiterhin kann diese Lösung im Vergleich zu den auf Drehgelenken basierenden Roboterarmen relativ kostengünstig und wartungsarm realisiert werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das vom Ladearm zu tragende Ladekabel bzw. die Stromschiene für den Transport von Gleich strom bei hohen Strömen ausgelegt ist und daher vergleichs weise schwer ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum autonomen Laden ei nes Elektrofahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Ladesystem. Das Verfahren umfassend wenigstens die folgenden Schritte:

(a) Positionieren des zu ladenden Elektrofahrzeugs in einem Fahrzeugbereich des Ladesystems,

(b) autonome Ermittlung einer Soll-Position für das fahrzeug seitige Ende des horizontalen Ladearmteils

(c) autonomes Positionieren des fahrzeugseitigen Endes des horizontalen Ladearmteils in der Soll-Position, mit wenigs tens dem Teilschritt:

(cl) Ausfahren des horizontalen Ladearmteils in Richtung des Elektrofahrzeugs mittels des ersten Antriebssystems.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich analog zu den weiter oben beschriebenen Vorteilen des erfin dungsgemäßen Ladesystems. Insbesondere erfordert das gesamte Ladeverfahren keine Interaktion eines menschlichen Nutzers. Die Positions-Ermittlung in Schritt (b) und die Positionie rung in Schritt (c) werden dabei in jedem Fall autonom durch das Ladesystem durchgeführt. Auch das Einfahren bzw. Positio nieren des Fahrzeugs in Schritt (a) kann grundsätzlich auto nom erfolgen, so dass besonders vorteilhaft ein autonom fah rendes Fahrzeug auf diese Weise vollständig autonom geladen werden kann. Grundsätzlich kann in Schritt (a) allerdings auch ein menschlicher Fahrer das Fahrzeug in dem Ladesystem positionieren, woraufhin dann nur die Schritte (b) und (c) automatisiert erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 13 abhängigen An sprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei kön nen die beschriebenen Ausgestaltungen des Ladesystems und des Verfahrens allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert wer den.

So kann allgemein vorteilhaft zwischen der ersten linearen Wirkrichtung und der zweiten linearen Wirkrichtung ein Winkel gebildet sein, welcher zwischen 45° und 135° liegt. Besonders vorteilhaft liegt dieser Winkel zwischen 60° und 120°, insbe sondere in einem Bereich von 90° +/- 10°. Bei einem Winkel in einem der genannten Bereiche sind die Wirkrichtungen deutlich verschieden, so dass von ausreichend unabhängigen linearen Freiheitsgraden ausgegangen werden kann. Die beiden genannten Wirkrichtungen müssen aber insbesondere nicht genau senkrecht zueinander liegen. Beispielsweise kann die erste Wirkrichtung eine Schräglage im Raum aufweisen und dabei beispielsweise sowohl eine y- als auch eine z-Komponente aufweisen. Dies kann vor allem bei leicht schräg orientierten Ladebuchsen am Fahrzeug vorteilhaft sein, um den Ladestecker einer solchen Ladebuchse entsprechend schräg annähern zu können. Demgegen über kann die zweite lineare Wirkrichtung beispielsweise hauptsächlich entlang der z-Richtung oder entlang der x- Richtung ausgerichtet sein.

Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform bildet die erste lineare Wirkrichtung des ersten Antriebssystems ei nen Winkel a von betragsmäßig höchstens 45° und besonders vorteilhaft höchstens 30° mit der oben definierten y-Richtung aus. Die erste lineare Wirkrichtung wird im Folgenden auch als a-Richtung bezeichnet. Somit kann über das erste An triebssystem das fahrzeugseitige Ende des horizontalen Lade armteils mit einer Hauptrichtungskomponente in horizontaler Querrichtung auf das Fahrzeug zu bewegt werden. Optional ist das fahrzeugseitige Ende des horizontalen Ladearmteils auch autonom in entsprechend entgegengesetzter Richtung (also in negativer a-Richtung) von dem Fahrzeug weg bewegbar. Auch diese Rückwärtsbewegung kann beispielsweise durch das erste Antriebssystem bewirkt werden, alternativ ist dies aber auch durch ein weiteres Antriebssystem möglich. Besonders vorteil haft kann die erste lineare Wirkrichtung in einem Winkelbe reich von +/- 10° um die y-Richtung orientiert sein und ins besondere sogar im Wesentlichen der y-Richtung entsprechen.

So kann das fahrzeugseitige Ende des horizontalen Ladearm teils mit einer horizontal verlaufenden Bewegung dem Fahrzeug genähert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite lineare Wirkrich tung des zweiten Antriebsystems vorteilhaft einen Winkel von höchstens 10° mit der z-Richtung ausbilden. Die zweite linea re Wirkrichtung wird im Folgenden auch als b-Richtung be zeichnet. Besonders vorteilhaft kann die b-Richtung im We sentlichen der z-Richtung entsprechen. Bei dieser Ausfüh rungsform kann der horizontale Ladearmteil und somit auch das fahrzeugseitige Ende des horizontalen Ladearmteils über das zweite Antriebssystem in der vertikalen Raumrichtung bewegt werden. In Kombination mit dem bereits beschriebenen ersten linearen Freiheitsgrad erlaubt dies insgesamt eine sehr weit gehende Positionierbarkeit des Ladearm-Endes bezüglich eines im Bereich des Ladesystems geparkten Fahrzeugs und insbeson dere bezüglich der Position seiner Ladebuchse. Dabei kann das zweite Antriebssystem insbesondere den horizontalen Ladearm teil relativ zum Boden vertikal bewegen. Alternativ kann aber auch der horizontale Ladearmteil zusammen mit dem vertikalen Ladearmteil oder zumindest mit Teilen des vertikalen Ladearm teils vertikal bewegbar sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ladesystem ein drittes Antriebssystem mit einer dritten linearen Wir krichtung auf, mit welchem der vertikale Ladearmteil bezüg lich eines dritten linearen Freiheitsgrades autonom relativ zu dem Elektrofahrzeug bewegbar ist. Über die Bewegung des vertikalen Ladearmteils wird dabei auch der daran angebrachte horizontale Ladearmteil und entsprechend auch das am horizon talen Ladearmteil angebrachte fahrzeugseitige Ladearm-Ende mit bewegt. Bei Vorliegen eines solchen weiteren Freiheits grades ist die freie Positionierbarkeit des Ladearm-Endes re lativ zu dem geparkten Fahrzeug noch weiter erhöht. Insbeson dere kann bei dieser Ausführungsform innerhalb eines vordefi nierten Fahrzeugbereichs eine Positionierung des Ladearm- Endes mit einer beliebig wählbaren x-, y- und z-Koordinate vorgenommen werden.

Bei einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform bildet die dritte lineare Wirkrichtung des dritten Antriebssystems einen Winkel von höchstens 15° mit der x-Richtung aus. Unter dieser x-Richtung wird her die „Soll-Längsrichtung" des zu ladenden Fahrzeugs verstanden. Es ist zu beachten, dass bei einzelnen Ladevorgängen und bei leicht schräger Parkposition eine Abweichung der tatsächlichen Längsrichtung des Fahrzeugs von dieser übergeordneten x-Richtung des Ladesystems vorlie gen kann.

Alternativ zu der vorab beschriebenen Ausführungsform kann aber auch grundsätzlich die zweite lineare Wirkrichtung im Wesentlichen der x-Richtung entsprechen, wobei dann also be reits mit dem zweiten Antriebssystem der horizontale Ladearm teil (entweder für sich oder insbesondere zusammen mit dem vertikalen Ladearmteil) entlang der Soll-Längsrichtung des Fahrzeugs bewegbar ist.

Allgemein und unabhängig von der genauen Anzahl und Orientie rung der Bewegungsfreiheitsgrade kann das Ladesystem in einer vorteilhaften Ausführungsform im fahrzeugseitigen Endbereich des horizontalen Ladearmteils eine Schwenk- und/oder Neige- Einheit aufweisen. Mit dieser Einheit ist das fahrzeugseitige Ende des horizontalen Ladearmteils bezüglich wenigstens eines Rotationsfreiheitsgrades bewegbar. Besonders vorteilhaft han delt es sich um eine Schwenk-Neige-Einheit mit einer Beweg lichkeit bezüglich wenigstens zweier Rotationsfreiheitsgrade. Diese Rotationsfreiheitsgrade können so ausgestaltet sein, dass insbesondere ein an diesem Ladearm-Ende angeordneter La destecker innerhalb der xy-Ebene geschwenkt und in der yz- Ebene geneigt werden kann. Damit ist eine sehr weitreichende Wahl der Orientierung eines vom Ladearm getragenen Ladeste ckers relativ zur Ladebuchse des Fahrzeugs möglich. Insbeson dere können dabei auch schräge Anordnungen der Ladebuchse to leriert werden. Durch die Neige-Bewegung kann der Ladestecker im Hinblick auf eine schräge Einsteckrichtung des Ladeste ckers in die Ladebuchse ausgerichtet werden. Durch die xy- Schwenk-Bewegung kann der Ladestecker im Hinblick auf eine innerhalb dieser Ebene schräg liegende Position der Ladebuch se am Fahrzeug oder auch im Hinblick auf eine Abweichung der genauen Parkposition von der exakten Soll-Längsrichtung ange passt werden. Optional kann die Schwenk-Neige-Einheit so aus gestaltet sein, dass sie zusätzlich die Bewegung bezüglich eines dritten Rotationsfreiheitsgrades ermöglicht. Dabei kann es sich insbesondere um eine Drehbewegung innerhalb der xz- Ebene handeln. Hiermit kann zusätzlich eine im Verhältnis zur Grundposition des Ladesteckers verdrehte Einbaulage der Lade buchse kompensiert werden. Allgemein vorteilhaft kann das La desystem so ausgestaltet sein, dass durch die Schwenk- und/oder Neige-Einheit eine autonome Rotation bezüglich der beschriebenen Rotationfreiheitsgrade ermöglicht wird.

Allgemein vorteilhaft kann das Ladesystem im fahrzeugseitigen Endbereich des horizontalen Ladearmteils einen Ladestecker aufweisen. Über einen solchen Ladestecker kann das Ladekabel in eine Ladebuchse des zu ladenden Fahrzeugs eingesteckt wer den. Besonders bevorzugt ist es bei dieser Ausführungsform, wenn das Ladesystem ein viertes Antriebssystem mit einer vierten linearen Wirkrichtung aufweist, wobei mit diesem vierten Antriebssystem ein Einstecken und/oder Ausstecken des Ladesteckers in eine Ladebuchse beziehungsweise aus einer La debuchse des zu ladenden Fahrzeugs ermöglicht wird. Die vier te lineare Wirkrichtung wird im Folgenden auch als d-Richtung bezeichnet. Sie kann mit der oben beschriebenen a-Richtung des ersten Antriebssystems zusammenfallen oder, besonders vorteilhaft, einen von Null verschiedenen Winkel mit ihr aus bilden, insbesondere einen Winkel zwischen -45° und 45°.

Durch die oben beschriebene Schwenk-Neige-Einheit kann insbe sondere der Winkel zwischen der a-Richtung und der d-Richtung autonom auf die Gegebenheiten des jeweils aktuell zu ladenden Fahrzeugs angepasst werden. Somit kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Ausfahrrichtung des horizontalen Ladearm teils (a-Richtung) für das Ladesystem universell festgelegt werden kann, während die Einsteckrichtung (d-Richtung) dyna misch für jeden Ladevorgang angepasst werden kann. Dabei kann der Winkel zwischen der a-Richtung und der d-Richtung bei spielsweise in einem Bereich zwischen -30° und 30° einstell bar sein, insbesondere sogar in einem Bereich zwischen -45° und 45°.

Optional kann das vierte Antriebssystem so ausgestaltet sein, dass es auch eine Bewegung in negativer d-Richtung und somit ein Ausstecken des Ladesteckers aus der Ladebuchse ermög licht. Alternativ dazu kann für diese Rückwärtsbewegung auch ein weiterer Antrieb im Bereich des Ladearm-Endes vorgesehen sein.

Für die einzelnen Antriebssysteme des Ladesystems existieren verschiedene geeignete Antriebsarten. Dabei können die ein zelnen linear wirkenden Antriebssysteme untereinander entwe der gleich oder auch unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann das erste linear wirkende Antriebssystem insbesondere durch ein Schubkettensystem gebildet sein und entsprechend eine linear bewegliche Schubkette umfassen. Ein solcher Schubkettenantrieb ist in der von derselben Anmelderin am selben Tag eingereichten Anmeldung mit dem Titel „Ladesystem und Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs" beschrieben, welche daher in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden An meldung mit einbezogen sein soll. Alternativ kann das erste Antriebssystem aber auch ein Teleskopsystem, ein Schlitten system und/oder ein Schienensystem sein, bei dem mehrere Teilelemente linear beweglich miteinander verbunden sind. Diese Antriebsformen eignen sich vorteilhaft auch für das zweite und das dritte linear wirkende Antriebssystem. Das ei gentliche Antriebselement eines solchen linear wirkenden An triebssystems kann dabei beispielsweise ein Spindelantrieb, ein Riemenantrieb, ein Zahnstangenantrieb oder aber auch ein echter Linearantrieb (mit primärer linearer Antriebsrichtung) sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn das zweite Antriebs system ein linear bewegliches Teleskop- oder Schlittensystem umfasst, mit welchem der horizontale Ladearmteil relativ zum vertikalen Ladearmteil vertikal beweglich ist. Für das dritte Antriebssystem ist es besonders bevorzugt, wenn dieses ein Schienensystem umfasst, so dass der vertikale Ladearmteil zu sammen mit dem horizontalen Ladearmteil auf einer oder mehre ren Schienen horizontal beweglich ist.

Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform ist das Ladekabel bzw. die Stromschiene des Ladesystems für ein Auf laden des Elektrofahrzeugs mit Gleichstrom ausgelegt. Es soll sich also mit anderen Worten um ein Gleichstromkabel handeln. Ein solches Gleichstromkabel ermöglicht besonders vorteilhaft ein sehr schnelles Laden des Fahrzeugs mit einer hohen Menge an elektrischer Energie. Hierdurch kann eine besonders gerin ge Ladezeit und damit eine besonders hohe produktive Auslas tung eines autonomen Fahrzeugs erreicht werden. Ein solches Gleichstromkabel kann beispielsweise isolierte Kupferlitzen (insbesondere isolierte Kupferflachlitzen) und/oder Kupfer seile und/oder isolierte geflochtene Kupfergewebebänder auf weisen. Das eigentliche Gleichstromkabel kann dabei vorteil haft in einer Schleppkette geführt sein, was einen zuverläs sigen Schutz vor mechanischer Schädigung des Kabels ermög licht. Das Gleichstromkabel kann insbesondere allgemein für einen Ladestrom von wenigstens 125 A ausgelegt sein, beispielsweise für einen Ladestrom im Bereich zwischen 125 A und 1000 A. Al ternativ oder zusätzlich kann das Kabel für eine Ladespannung von wenigstens 125 V ausgelegt sein, beispielsweise eine Spannung im Bereich zwischen 125 V und 1500 V. Bei derart ho hen Spannungen und/oder Strömen kann eine besonders kurze La dezeit erreicht werden. Allerdings resultiert aus den gefor derten Stromtragfähigkeiten eine vergleichsweise hohe Kabel masse. Beispielsweise kann die längenspezifische Masse des Kabels oberhalb von 1 kg/m und insbesondere sogar oberhalb 3 kg/m liegen. Alternativ zum Gleichstromkabel kann eine Strom schiene genutzt werden.

Allgemein vorteilhaft ist das Ladesystem für einen Einsatz im Außenbereich ausgelegt. Hierzu kann das Ladesystem als Ganzes und insbesondere sowohl der Ladearm als auch die jeweils vor liegenden (insbesondere linear wirkenden) Antriebssysteme für die IP-Schutzart IP54 ausgelegt sein. Eine solche Auslegung ist für ein Ladesystem nach der vorliegenden Erfindung im Un terschied zu einem auf Drehgelenken basierenden ausfahrbaren Roboterarm vergleichsweise einfach zu realisieren. Auch die optional vorliegende Schwenk-Neige-Einheit ist dann vorteil haft ausreichend robust bzw. gekapselt ausgestaltet, dass auch sie die Anforderungen der oben angegebenen Schutzart er füllt. Dies ist für solch einen einzelnen drehbar beweglichen Teilbereich des Ladesystems einfacher zu realisieren als für eine Vielzahl von Drehgelenken in einem komplexeren Roboter arm.

Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform weist das Ladesystem wenigstens eine Sensoreinheit auf, mittels welcher die Position einer Ladeeinheit des zu ladenden Elektrofahr zeugs bestimmbar ist. Insbesondere ist mit dieser Sensorein heit die entsprechende Position autonom bestimmbar. Die ge nannte Ladeeinheit des Fahrzeugs ist insbesondere eine Lade buchse, in welche dann ein Ladestecker des Ladesystems einge steckt wird. Die Erfindung soll aber nicht auf diese Art der Kontaktierung beschränkt sein. So können grundsätzlich auch zwei oder mehrere Kontaktelemente (am Fahrzeug und am Lade system) ohne Steckverbindung in elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden, oder es kann umgekehrt am Ladesystem eine Ladebuchse und am Fahrzeug ein Ladestecker angebracht sein. Auch für diese allgemeineren Fälle soll die genannte „Lade einheit" die Einheit des Fahrzeugs bezeichnen, in deren Be reich die für das Laden benötigte elektrische Verbindung her gestellt wird.

Die Sensoreinheit kann insbesondere einen optischen Sensor, beispielsweise eine optische Kamera, umfassen. Weiterhin kann das Ladesystem vorteilhaft eine Auswerteeinheit umfassen, durch welche anhand der gemessenen Daten der Sensoreinheit eine Soll-Position des fahrzeugseitigen Endes des horizonta len Ladearmteils bestimmt werden kann. Gegebenenfalls kann zusätzlich zu der Soll-Position auch eine Soll-Ausrichtung des Ladearmendes (und insbesondere eines daran angeordneten Ladesteckers) bestimmbar sein. Hierzu kann die Auswerteein heit ein trainierbares neuronales Netz aufweisen, mit welcher die Soll-Position und ggf. die Soll-Ausrichtung bestimmt wer den kann.

Zusätzlich kann das Ladesystem allgemein vorteilhaft eine Steuereinheit aufweisen, mittels welcher die vorliegenden An triebssysteme (sowohl die linear wirkenden Antriebssysteme als auch die optional vorliegende drehbar bewegliche Einheit) automatisiert angesteuert werden können. Die Steuereinheit ist dann bevorzugt dazu ausgebildet, durch Ansteuerung der Antriebssysteme eine autonome Positionierung entsprechend der durch die Auswerteeinheit in Kombination mit der Sensorein heit ermittelten Soll-Position zu bewirken.

Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Ladesystem zwei Ladeeinrichtungen, wobei jede La deeinrichtung einen vertikalen Ladearmteil, ein Ladekabel o- der eine Stromschiene und einen von dem vertikalen Ladearm teil aus in Richtung des Elektrofahrzeugs ausfahrbaren läng- lieh geformten horizontalen Ladearmteil umfasst. Dabei sind die Ladeeinrichtungen bevorzugt so angeordnet, dass das zu ladende Elektrofahrzeug zwischen ihnen positioniert werden kann. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein zu ladendes Fahrzeug mit demselben Ladesystem prinzipiell sowohl von rechts als auch von links geladen werden kann. Eine An passung oder eine spezielle Auswahl des Ladesystems abhängig von der Seite der jeweils vorliegenden Ladeeinheit ist somit nicht nötig. Das Ladesystem ist damit besonders universell einsetzbar .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann in Schritt (b) zusätzlich zur Soll-Position des Ladearm-Endes auch eine Soll-Ausrichtung des Ladearm-Endes und insbesondere eines dort angeordneten Ladesteckers autonom ermittelt wer den.

Als weiterer Teilschritt innerhalb des Schritt (c) kann der folgende zusätzliche Teilschritt vorgesehen sein:

(c2) Positionierung des horizontalen Ladearmteils mittels des zweiten Antriebssystems.

Auch diese Positionierung bezüglich des zweiten linearen Freiheitsgrades wird autonom entsprechend der Soll-Position des Ladearm-Endes vorgenommen. Dieser Schritt ist optional, da die Position des horizontalen Ladearmteils (und somit des Ladearm-Endes) bezüglich des zweiten linearen Freiheitsgrades bereits für das aktuelle Fahrzeug korrekt gewählt sein kann. Wenn er aber durchgeführt wird, wird er bevorzugt vor dem Ausfahren des horizontalen Ladearmteils in Schritt (cl) durchgeführt .

Als weiterer Teilschritt innerhalb des Schritt (c) kann der folgende zusätzliche Teilschritt vorgesehen sein:

(c3) Positionierung des vertikalen Ladearmteils mittels des dritten Antriebsystems.

Auch diese Positionierung bezüglich des dritten linearen Freiheitsgrades wird autonom entsprechend der Soll-Position des Ladearm-Endes vorgenommen. Auch dieser Schritt ist optio- nal, da die Position des vertikalen Ladearmteils (und somit auch des horizontalen Ladearm-Endes) bezüglich des dritten linearen Freiheitsgrades bereits für das aktuelle Fahrzeug korrekt gewählt sein kann. Wenn er aber benötigt wird, wird er bevorzugt vor dem Ausfahren des horizontalen Ladearmteils in Schritt (cl) durchgeführt. Er kann vor oder nach dem Schritt (c2) erfolgen.

Falls das Ladesystem eine zusätzliche drehbar bewegliche Ein heit im Endbereich des horizontalen Ladearmteils aufweist, kann das Verfahren ein oder mehrere der folgenden optionalen Schritte aufweisen:

(c4) Neigen des fahrzeugseitigen Endes des horizontalen Lade armteils bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades,

(c5) Schwenken des fahrzeugseitigen Endes des horizontalen Ladearmteils bezüglich eines zweiten Rotationsfreiheitsgra des,

(c6) Drehen des fahrzeugseitigen Endes des horizontalen Lade armteils bezüglich eines dritten Rotationsfreiheitsgrades.

Alle jeweils vorliegenden Teilschritte des Schritts (c) kön nen insbesondere autonom über eine Steuereinheit des Ladesys tems gesteuert werden.

Zusätzlich kann das Verfahren optional den folgenden zusätz lichen Schritt aufweisen:

(d) Einstecken eines Ladesteckers am fahrzeugseitigen Lade arm-Ende in die Ladebuchse des Fahrzeugs.

Dieser Schritt kann insbesondere im Anschluss an den Schritt (c) erfolgen, also nachdem das Ladearm-Ende korrekt positio niert ist. Das Vorliegen des Schritts (d) ist bevorzugt, aber nicht zwingend, da die elektrische Verbindung prinzipiell auch ohne eine Steckverbindung zustande kommen kann.

Im Anschluss an Schritt (d) kann das Verfahren vorteilhaft die folgenden weiteren Schritte umfassen (insbesondere in der genannten Reihenfolge): (e) Starten des Ladevorgangs, insbesondere durch Einschalten eines Ladestroms,

(f) Beenden des Ladevorgangs, insbesondere durch Ausschalten des Ladestroms,

(g) Ausstecken des Ladesteckers (optional),

(h) Zurückfahren des horizontalen Ladearmteils,

(i) Entfernen des Fahrzeugs aus dem Fahrzeugbereich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ver fahrens kann Schritt (b) zumindest die folgenden Teilschritte umfassen:

(bl) Erfassung von Messdaten, welche von der Position einer Ladeeinheit des Elektrofahrzeugs abhängen, mittels einer Sen soreinheit des Ladesystems,

(b2) Bestimmung der Soll-Position für das fahrzeugseitige En de des horizontalen Ladearmteils mittels einer Auswerteein heit des Ladesystems aus den erfassten Messdaten.

Die Bestimmung der Soll-Position kann insbesondere über eine automatische Bilderkennung aus den Daten eines optischen Sen sors erfolgen. Optional kann in Schritt (b2) aus den erfass ten Messdaten neben der Soll-Position auch eine Soll- Ausrichtung für das Ladearm-Ende bestimmt werden. Dann kann z.B. mit der Bilderkennung nicht nur die Position, sondern auch die Ausrichtung der Ladeeinheit des Fahrzeugs bestimmt werden. Insbesondere für diesen Fall ist es vorteilhaft, wenn anschließend über eine oder mehrere der oben beschriebenen Drehbewegungen in (c4) bis (c6) eine Anpassung der Ausrich tung des Ladearm-Endes erfolgt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ver fahrens kann in Schritt (b2) die Bestimmung der Soll-Position aus den Messdaten zumindest teilweise mittels eines trainier baren neuronalen Netzes der Auswerteeinheit erfolgen. Mit an deren Worten kann die autonome Bestimmung der Positionsdaten für die Steuereinheit durch eine künstliche Intelligenz durchgeführt werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Figur 1 eine Darstellung eines Ladesystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel in schematischer Aufsicht zeigt, Figur 2 das Ladesystem der Figur 1 in schematischer Längsan sicht zeigt,

Figur 3 das Ladesystem der Figuren 1 und 2 in schematischem Querschnitt zeigt und

Figuren 4 bis 7 Detailansichten von Ladesystemen nach weite ren Ausführungsbeispielen in schematischem Quer schnitt zeigen.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

So zeigt Figur 1 ein Ladesystem 1 nach einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung in schematischer Aufsicht auf die x-y-Ebene. Das Ladesystem 1 weist einen Fahrzeugbereich 3 auf, in welchem ein zu ladendes Elektrofahrzeug 5 positio niert werden kann. Dabei ist die x-Richtung die horizontale Längsrichtung des Fahrzeugs, und die y-Richtung ist die hori zontale Querrichtung senkrecht dazu. Die hier nicht gezeigte z-Richtung ist die vertikale Raumrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene. Die entsprechende Seitenansicht des Ladesys tems 1 in x-z-Ebene ist in Figur 2 gezeigt, und die entspre chende schematische Querschnittsdarstellung ist in Figur 3 gezeigt.

Das Ladesystem weist in diesem Beispiel zwei Ladeeinrichtun gen la und lb auf, mit welchen das Elektrofahrzeug sowohl rechts als auch von links geladen werden kann. Prinzipiell ist aber auch nur eine solche Ladeeinrichtung zur Realisie rung des erfinderischen Gedankens ausreichend. Elektrisch sind die beiden Ladeeinrichtungen durch eine hier nur sehr schematisch angedeutete Querverbindung 2 verbunden. Im Be reich der ersten Ladeeinrichtung la ist eine Ladesäule 11 an- geordnet, über welche beide Ladeeinrichtungen elektrisch mit einem übergeordneten Stromnetz verbunden sind. Die Ladesäule 11 dient also der Steuerung und Weiterleitung eines Lade stroms an die übrigen Teilelemente des Ladesystems 1.

Das Ladesystem 1 umfasst auch eine Sensoreinheit 16, welche zur Ermittlung der Fahrzeugposition und insbesondere zur Er mittlung der Position der Ladebuchse 5a am Fahrzeug 5 dient. Bei der Sensoreinheit 16 kann es sich beispielsweise um eine optische Kamera handeln. Nur beispielhaft ist in Figur 1 die Sensoreinheit 16 an der Ladesäule gezeigt. Alternativ dazu kann eine solche Sensoreinheit auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, insbesondere besonders bevorzugt an einem fahrzeugseitigen Ladearm-Ende 21a. Dabei ist die Anordnung einer solchen Sensoreinheit 16 in nur einer der vorliegenden Ladeeinrichtungen grundsätzlich ausreichend. Die von der Sensoreinheit 16 gemessenen Daten werden in jedem Fall an ei ne Auswerteeinheit 17 weitergeleitet, welche hier nur bei spielhaft ebenfalls im Bereich der Ladebasis gezeigt ist. Al ternativ dazu kann eine solche Auswerteeinheit 17 auch an ei ner anderen Stelle angeordnet sein, insbesondere besonders bevorzugt im Bereich des Schienensystems 15. Die Auswerteein heit ermittelt aus den Sensordaten automatisch eine Soll- Position für das fahrzeugseitige Ende 21a des horizontalen Ladearmteils. Weiterhin umfasst das Ladesystem eine Steuer einheit 18, mit welcher die Bewegungen des vertikalen (13) und horizontalen Ladearmteils (21) und seiner Teilkomponenten gesteuert werden können. Auch diese kann prinzipiell in einem anderen Bereich des Ladesystems angeordnet sein.

Das Fahrzeug 5 der Figur 1 weist im linken hinteren Fahrzeug bereich eine Ladebuchse 5a auf. Daher wird das gezeigte Bei spielfahrzeug von der ersten Ladeeinrichtung la aus geladen. Um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladesäule 11 und der Ladebuchse 5a des Fahrzeugs herzustellen, weist jedes der Ladeeinrichtungen la,lb ein hier nicht näher dargestelltes Ladekabel auf. Um dieses Ladekabel in Kontakt mit der Lade buchse 5a zu bringen, weist jedes der Ladeeinrichtungen wei- terhin drei Antriebssysteme 31, 41 und 15 mit linearen Wir krichtungen auf, welche zusammen eine Bewegung des fahrzeug seitigen Ladearm-Endes in mehreren Raumrichtungen ermögli chen. Das Ladesystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels ermög licht damit eine translatorische Bewegung des jeweiligen La dearm-Endes in allen drei Raumrichtungen x, y und z. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Vielmehr ist es ausrei chend, wenn Bewegungen bezüglich zweier translatorischer Freiheitsgrade ermöglicht sind.

Als wesentliche Komponente weist hier jede der Ladeeinrich tungen la und lb einen vertikalen Ladearmteil 13 auf. Diese vertikale Ladearmteile 13 erstrecken sich in z-Richtung und heben das Ladekabel auf die Höhe der Ladebuchse 5a an. Der jeweilige vertikale Ladearmteil ist über ein zugeordnetes Schienensystem 15 in x-Richtung fahrbar angeordnet. Dieses Schienensystem 15 bildet ein Antriebssystem mit der linearen Wirkrichtung c, wobei diese Wirkrichtung c hier mit der x- Richtung zusammenfällt. Der vertikale Ladearmteil ist also beweglich und nicht stationär. Somit kann das Ladesystem auf unterschiedliche x-Positionen der Ladebuchse am Fahrzeug und/oder auf unterschiedliche Parkpositionen des Fahrzeugs angepasst werden.

Der jeweilige vertikale Ladearmteil 13 trägt einen zugeordne ten horizontalen Ladearmteil 21, durch welchen das Ladekabel in y-Richtung in den Bereich der Ladebuchse 5a geführt werden kann. Dieser horizontale Ladearmteil 21 ist in Richtung des zu ladenden Fahrzeugs ausfahrbar bzw. in Richtung des verti kalen Ladearmteils 13 einfahrbar.

In den Figuren 1 und 3 ist zu erkennen, dass der horizontale Ladearmteil 21 der ersten Ladeeinrichtung la ausgefahren ist und der (hier nicht sichtbare) horizontale Ladearmteil der zweiten Ladeeinrichtung lb eingefahren ist. Am fahrzeugseiti gen Ende des jeweiligen horizontalen Ladearmteils trägt die ser einen Ladekopf, in den jeweils ein hier nicht näher dar gestellter Ladestecker integriert ist. Die vertikale Höhe (also die z-Position) des Ladekopfes 22 kann auf die Höhe der jeweiligen Ladebuchse angepasst werden. Diese Möglichkeit kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein, z.B. indem die vertikale Ausdehnung des vertikalen La dearmteils 13 über das gezeigte Teleskopsystem 41 verändert wird. Alternativ kann auch z.B. die vertikale Position des horizontalen Ladearmteils 21 an dem vertikalen Ladearmteil 13 über ein Schlittensystem variiert werden.

Die y-Position des Ladekopfes 22 kann auf die Position der Ladebuchse 5a angepasst werden, indem der horizontale Lade armteil auf der jeweils relevanten Fahrzeugseite um eine pas sende Weglänge in Richtung des Fahrzeugs ausgefahren wird.

Auf diese Weise können Unterschiede in der Breite der jeweils zu ladenden Fahrzeuge und Unterschiede in den jeweiligen Parkpositionen ausgeglichen werden. Durch diese Unterschiede kann die dem jeweiligen vertikalen Ladearmteil 13 zugewandte Fahrzeugseite 6 unterschiedliche y-Positionen aufweisen, wie durch den Doppelpfeil um die Position 6 herum im unteren Teil der Figur 3 angedeutet. Der horizontale Ladearmteil 21 weist daher einen entsprechend großen möglichen Ausfahrweg auf, um die variierende horizontale Distanz zwischen dem vertikalen Ladearmteil und der jeweiligen Ladebuchse zu überbrücken. Der minimale erforderliche Ausfahrweg des horizontalen Ladearm teils ist dabei durch den minimalen Sicherheitsabstand 7 ge geben, welcher beim Einparken zwischen dem eingefahren hori zontalen Ladearmteils und der entsprechenden Fahrzeugseite 6 gewährleistet werden muss. Dieser Sicherheitsabstand 7 kann beispielsweise im Bereich von etwa 20 cm liegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 weist der ho rizontale Ladearmteil 21 als tragendes Element eine Schubket te auf, so dass das Aus- und Einfahren des horizontalen Lade armteils durch ein entsprechendes Aus- und Einfahren der Schubkette realisiert werden kann. Der Teil des horizontalen Ladearmteils zwischen dem vertikalen Ladearmteil 13 und Lade kopf 22 wird dabei zum überwiegenden Teil durch diese Schub- kette gebildet. Auch dieses Schubkettensystem bildet also ein Antriebssystem mit linearer Wirkrichtung a, wobei diese Wir krichtung a hier mit der y-Richtung zusammenfällt.

In Figur 4 ist eine Querschnittsdarstellung eines Ladesystems 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ge zeigt. Dieses Ladesystem kann beispielsweise insgesamt ähn lich aufgebaut sein wie das Ladesystem der Figuren 1 bis 3. Figur 4 zeigt dabei eine Detailansicht im Bereich des verti kalen Ladearmteils 13, wobei in Figur 4 der horizontale Lade armteil 21 ausgefahren ist. Der ganze Ladearm ist auf einem Sockel 23 über ein zugeordnetes (in diesem Schnitt nicht nä her dargestelltes) Schienensystem 15 in x-Richtung fahrbar angeordnet .

Wie in Figur 4 gut zu erkennen, wird im ausgefahrenen Zustand ein großer Teil des horizontalen Ladearmteils 21 durch eine Schubkette 31 mit der Länge 1 gebildet. Diese Schubkette 31 weist eine Vielzahl von (hier nicht näher darstellten) Ket tengliedern auf, welche im ausgefahrenen Zustand formschlüs sig ineinandergreifen, so dass die Schubkette selbstverstei fend ist. Im eingefahrenen Zustand ist diese Schubkette dage gen zusammengerollt und somit platzsparend in einem Ketten kasten 33 untergebracht, welcher im Bereich des vertikalen Ladearmteils 13 angeordnet ist. Am fahrzeugseitigen Ende 21a des horizontalen Ladearmteils weist die Schubkette 31 ein Endstück 35 auf, welches den Ladekopf 22 trägt. In diesen La dekopf 22 ist ein Ladestecker 27 integriert, welcher in eine passende Ladebuchse eines zu ladenden Fahrzeugs eingesteckt werden kann.

Der Ladekopf trägt weiterhin ein fahrzeugseitiges Ende 25a eines Ladekabels 25, welches von dem horizontalen Ladearmteil in Richtung des zu ladenden Fahrzeugs geschleppt wird. Beim Beispiel der Figuren 4 und 5 wird dieses Ladekabel 25 also relativ frei hängend von dem horizontalen Ladearmteil 21 ge tragen. Es ist lediglich punktuell am Ladekopf 22 und außer dem im Bereich des vertikalen Ladearmteils 13 mechanisch fi- xiert. Alternativ kann das Ladekabel aber auch näher an der Schubkette 31 geführt sein und insbesondere auch in diese in tegriert sein. Der maximale Ausfahrweg As ergibt sich allge mein durch den Unterschied der Kettenlänge 1 zwischen dem ma ximal ausgefahrenen Zustand und dem maximal eingefahrenen Zu stand. Bei einem ausreichend langen Kettenstrang kann so bei spielsweise ein Ausfahrweg im Bereich zwischen 20 cm und 150 cm realisiert werden.

Bei einer selbstversteifenden Ausführung der Schubkette 31 kann eine ausreichend hohe Steifigkeit erreicht werden, so dass die Schubkette freitragend ist. Sie ist also insbesonde re steif genug, um nicht nur ihr eigenes Gewicht zu tragen, sondern auch das Gewicht des Ladekabels 25 und des Ladekopfs 22 abstützen zu können und darüber hinaus die notwendige Steckkraft zum Einstecken des Ladesteckers aufzubringen. Die Höhe h des horizontalen Ladearmteils 21 über dem Boden 8 soll über den Ausfahrweg im Wesentlichen beibehalten werden. So führt also auch die im Bereich des Ladekopfs einwirkende Schwerkraft Fg nicht zu einem übermäßigen vertikalen Absacken des horizontalen Ladearmteils. Ein leichtes Herunterhängen zum Fahrzeug hin, beispielsweise im Bereich von einigen Mil limetern bis wenigen Zentimetern, kann dabei aber unter Um ständen durchaus toleriert werden. Wesentlich ist nur, dass der horizontale Ladearmteil ausreichend steif ist, um den La dekopf horizontal weit genug in Richtung der Ladebuchse aus zufahren und dabei die Höhe der Ladebuchse des Fahrzeugs im Rahmen der erforderlichen Positioniergenauigkeit zu treffen.

Die Schubkette 31 des horizontalen Ladearmteils ist dazu aus gelegt, sowohl eine Schubkraft Fs zum Fahrzeug hin als auch eine Zugkraft Fz vom Fahrzeug weg auf den Ladekopf 22 zu übertragen. Dabei dient die Schubkraft dazu, den Ladestecker 27 in die Ladebuchse einzustecken. Umgekehrt dient die Zug kraft Fz dazu, den Ladestecker 27 aus der Ladebuchse wieder herauszuziehen. Die jeweilige Bewegung der Schubkette in y- Richtung wird dabei durch einen Antrieb 34 bewirkt, der hier im Bereich des Kettenkastens angeordnet ist. In Figur 5 ist eine Detailansicht eines Ladesystems 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der wesentliche Unterschied zum Ladesystem der Figur 4 ist, dass das erste und das zweite linear wirkende Antriebssystem an ders realisiert sind. Im Übrigen ist das Ladesystem jedoch ähnlich ausgestaltet wie beim vorhergehenden Beispiel. So ist hier das erste Antriebssystem als Schlittensystem 32 reali siert, bei dem der horizontale Ladearmteil 21 mehrere Schlit tenelemente aufweist, welche entlang der ersten linearen Wir krichtung a translatorisch gegeneinander bewegbar sind. Exemplarisch sind hier nur zwei Armelemente 32a und 32b ge zeigt, nämlich ein Schlitten 32b, welcher auf einem Tragele ment 32a gleiten kann. Es können jedoch auch mehr solche Un terelemente sein, wobei die Relativbewegung benachbarter Ele mente dann immer entlang derselben Wirkrichtung a verlaufen soll. Auch hier fällt die a-Richtung mit der y-Richtung des Systems zusammen.

Ein weiterer Unterschied zum Beispiel der Figur 4 ist, dass auch das zweite Antriebssystem als Schlittensystem 42 reali siert ist, bei dem ein Schlitten 43 (welcher den horizontalen Ladearmteil 21 trägt) in einer vertikalen Führungsschiene 44 innerhalb des vertikalen Ladearmteils auf und ab gleiten kann. Die zweite lineare Wirkrichtung entspricht daher auch hier im Wesentlichen der z-Richtung.

In Figur 6 ist eine Detailansicht eines Ladesystems 1 nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der erste und der zweite Antrieb sind wieder ähnlich wie beim Beispiel der Figur 4 realisiert. Der wesentliche Unterschied zum Ladesystem der Figur 4 ist, dass der horizontale Ladearm teil schräg hängend an dem vertikalen Ladearmteil angebracht ist. Entsprechend ist die erste lineare Wirkrichtung a auch nicht parallel zur y-Achse, sondern schließt einen Winkel a mit ihr ein. Dies erleichtert ein Einstecken des Ladesteckers 27 in eine entsprechend schräg angeordnete Ladebuchse. Um ei ne Anpassung an die Einbaulage der jeweils anzufahrenden La- debuchse zu ermöglichen, kann der entsprechende Winkel, unter dem der horizontale Ladearmteil 21 von dem vertikalen Lade armteil absteht, auch allgemein vorteilhaft über ein hier nicht näher dargestelltes autonom ansteuerbares Neigeelement variierbar sein.

In Figur 7 ist eine Detailansicht eines Ladesystems 1 nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Da bei sind der erste und der zweite Antrieb ähnlich wie beim Beispiel der Figur 5 realisiert. Der wesentliche Unterschied zum Ladesystem der Figur 5 ist, dass der Ladekopf im Endbe reich 21a des horizontalen Ladearmteils eine Schwenk-Neige- Einheit 51 aufweist. Diese erlaubt eine Neigung des Ladekop fes in der yz-Ebene (wie durch den Doppelpfeil r _yz angedeu tet) und zusätzlich eine zweite Rotation, beispielsweise ein Schwenken in der xy-Ebene. Hierdurch kann auch bei einem ho rizontalen Ladearmteil 21 eine Anpassung der Ausrichtung des Ladesteckers 27 an eine schräg eingebaute Ladebuchse erreicht werden. Zusätzlich ist optional eine Drehung in der xz-Ebene möglich. Weiterhin weist das Ladesystem 1 der Figur 7 ein viertes linear wirkendes Antriebssystem 61 auf. Die lineare Wirkrichtung dieses Antriebssystems ist mit d bezeichnet. Da bei kann d (wie in der abgebildeten Stellung der Schwenk- Neige-Einheit 51) je nach Stellung der Schwenk-Neige-Einheit 51 gegebenenfalls schräg liegen, also einen von Null ver schiedenen Winkel mit der y-Achse und somit auch mit der Wir krichtung a einschließen. Das vierte Antriebssystem kann bei spielsweise einen echten Linearantrieb aufweisen. Allgemein und unabhängig von der apparativen Realisierung kann der Ver fahrweg dieses vierten Antriebs vergleichsweise kurz sein. Beispielsweise reicht ein Verfahrweg unterhalb von 10 cm all gemein aus, um einen Ladestecker 27 in eine entsprechende La debuchse einzustecken. Zusätzlich zu einer solchen Einsteck bewegung (in positiver d-Richtung) kann das vierte Antriebs system 61 auch dazu ausgelegt sein, eine autonome Bewegung in negativer d-Richtung zu bewirken, um den Ladestecker nach Be endigung des Ladevorgangs wieder automatisch ausstecken zu können. Bezugszeichenliste

1 Ladesystem la erste Ladeeinrichtung lb zweite Ladeeinrichtung

2 Querverbindung

3 Fahrzeugbereich

5 Elektrofahrzeug

5a Ladebuchse (Ladeeinheit)

6 Fahrzeugseite

7 Sicherheitsabstand

8 Boden

11 Ladesäule

13 vertikaler Ladearmteil

15 Schienensystem (drittes Antriebssystem)

16 Sensoreinheit

17 Auswerteeinheit

18 Steuereinheit

21 horizontaler Ladearmteil

21a fahrzeugseitiges Ende des Ladearms

22 Ladekopf

23 Ladearmsockel auf Schienensystem

25 Ladekabel

25a fahrzeugseitiges Ende des Ladekabels

27 Ladestecker

31 Schubkette (erstes Antriebssystem)

32 Schlittensystem (erstes Antriebssystem)

32a erstes horizontales Armelement (Tragelement)

32b zweites horizontales Armelement (Schlitten)

33 Kettenkasten

34 Kettenantrieb

35 Endstück

41 Teleskopsystem (zweites Antriebssystem)

42 Schlittensystem (zweites Antriebssystem)

43 Schlitten

44 Führungsschiene

51 Schwenk-Neige-Einheit

61 viertes Antriebssystem a Winkel a erste lineare Wirkrichtung b zweite lineare Wirkrichtung c dritte lineare Wirkrichtung d vierte lineare Wirkrichtung

Fg Schwerkraft

Fs Schubkraft

Fz Zugkraft h Höhe des horizontalen Ladearmteils

1 Länge der ausgefahrenen Schubkette r _yz zweiter Rotationsfreiheitsgrad x horizontale Längsrichtung y horizontale Querrichtung z vertikale Raumrichtung