Die Erfindung betrifft ein Ladesystem sowie ein Verfahren zum Laden elektrisch angetriebener Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, mit einem Ladesystem, wobei das Ladesystem eine Kontaktvorrichtung, eine Ladekontakteinrichtung und eine Positioniereinrichtung umfasst, wobei die Ladekontakteinrichtung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger umfasst, der Ladekontakte aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahrzeugs anordbar ist und einen Kontaktträger umfasst, der Kontakte aufweist, wobei mit den Kontakten j eweils die Ladekontakte zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittel s der Positioniereinrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist.

Derartige Ladesysteme sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden regelmäßig zur Ladung elektrisch angetriebener Fahrzeuge an beispielsweise einem Haltepunkt eingesetzt. Hierbei wird zwischen Ladesystemen unterschieden, die auf einem Dach eines Fahrzeugs oder unterhalb eines Bodens des Fahrzeugs angeordnet sind.

Ladesysteme können auch aus einer Stecker-Dose-Verbindung bestehen, wobei hier regelmäßig j edoch nur geringe Ströme übertragen werden können, was eine Ladedauer verlängert. Weiter ist häufig eine manuelle Kopplung von Stecker und Dose mittels eines Bedieners erforderlich und es müssen besondere Anforderungen an die elektrische Sicherheit zum Schutz von Personen eingehalten werden, was bei automatisierten Ladesystemen außerhalb der Reichweite von Personen in der Regel nicht der Fall ist. Es bietet sich daher an, Ladesysteme unterhalb von Fahrzeugen, wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Busse, anzuordnen, da dann besonders hohe Ströme, beispielsweise 500 Ampere bis 1000 Ampere mit einer Spannung von bis zu 750 Volt übertragen werden können.

Bei den bekannten Ladesystemen wird eine unter einem Fahrzeugboden angeordnete Ladekontaktvorrichtung von einer übereinstimmend ausgebildeten Kontaktvorrichtung kontaktiert. Ein Kontaktträger wird dabei mittels einer Positioniereinrichtung des Ladesystems in eine Kontaktposition geführt, wobei Kontakte in der Kontaktposition Ladekontakte an der Ladekontaktvorrichtung zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung kontaktieren. Dabei werden Kontaktpaarungen für einen Ladestromstromkreis und für beispielsweise eine Steuerleitung, Erdung oder eine Datenübertragung ausgebildet. Es ist daher stets vorgesehen, eine Mehrzahl von Kontakten mit j eweils zugeordneten Ladekontakten zu kontaktieren. Ein derartiges Schnellladesystem ist beispielsweise aus der DE 10 2009 001 080 Al bekannt.

Bei einer Zusammenführung von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung mittels der Positioniereinrichtung besteht stets das Problem, dass die Kontaktvorrichtung bzw. die Kontakte relativ zu den Ladekontakten der Ladekontaktvorrichtung zur Herstellung von Kontaktpaarun- gen in die dafür vorgesehene Position gebracht werden müssen. Während des Ladevorgangs darf dann diese Position bzw. Kontaktposition nicht mehr verändert werden, da es dann zu einer Unterbrechung der Kontaktpaarungen und damit des Ladevorgangs kommt. Dies kann leicht dadurch erfolgen, dass das Fahrzeug während des Ladevorgangs bewegt wird, beispiel sweise durch Ein- und Aussteigen von Personen oder einer Be- und Entladung des Fahrzeugs. Die Positioniereinrichtung muss daher so ausgebildet sein, dass eine Bewegung des Fahrzeugs ausgeglichen und eine ausreichend hohe Kontaktkraft zwischen der Kontaktvorrichtung und der Ladekontaktvorrichtung ausgebildet wird, die ein unbeabsichtigtes Trennen von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung bzw. einzelner Kontaktpaarungen verhindert.

Weiter sollte eine Kontaktkraft zwischen den j eweiligen Kontakten und Ladekontakten vergleichsweise gleichmäßig groß sein, so dass Übergangswiderstände der j eweiligen Kontaktpaarung nicht wesentlich voneinander abweichen. Andernfalls kann es zu einer unerwünschten Erwärmung oder sogar zur Bildung von Lichtbögen im Bereich einer Kontaktpaarung kommen. Insgesamt erfordert dies die Ausbildung einer sehr hohen Kontaktkraft zwischen Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung, was eine entsprechend robuste konstruktive Gestaltung der Kontaktvorrichtung und der Ladekontaktvorrichtung sowie insbesondere der Positioniereinrichtung, mit der die Kontaktkraft aufgebracht wird, erfordert. Diese konstruktive Auslegung resultiert in höheren Kosten zur Herstellung des Ladesystems, wobei eine Ladeunterbrechung nicht gänzlich ausgeschlossen werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ladesystem sowie ein Verfahren zum Laden elektrisch angetriebener Fahrzeuge vorzuschlagen, dass eine sichere Kontaktierung mit einfachen Mitteln ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Ladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Das erfindungsgemäße Ladesystem für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, umfasst eine Kontaktvorrichtung, eine Ladekontaktvorrichtung und eine Positioniereinrichtung, wobei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs anordbar ist und einen Ladekontaktträger umfasst, der Ladekontakte aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahrzeugs anordbar ist und einen Kontaktträger umfasst, der Kontakte aufweist, wobei mit den Kontakten j eweils die Ladekontakte zur Ausbildung einer Kontaktpaarung kontaktierbar sind, wobei mittel s der Positioniereinrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positionierbar ist, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausbildbar ist, wobei das Ladesystem eine Haltevorrichtung zur lösbaren Verbindung des Kontaktträgers mit dem Ladekontaktträger in der Kontaktposition aufweist, wobei die Haltevorrichtung zumindest eine Halteeinrichtung aufweist, die einen Verbindungsfortsatz und einen mit dem Verbindungsfortsatz formschlüssig verbindbares Riegelelement umfasst.

Das erfindungsgemäße Ladesystem ermöglicht folglich mit der Haltevorrichtung die Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktträger und dem Ladekontaktträger in der Kontaktposition für die Dauer eines Ladevorgangs. Nach dem Ladevorgang kann mittels der Haltevorrichtung die formschlüssige Verbindung wieder getrennt werden, so dass der Kontaktträger und der Ladekontaktträger ebenfalls wieder voneinander getrennt werden können. Die formschlüssige Verbindung ist besonders einfach dadurch ausbildbar, dass die zumindest eine Halterichtung lediglich einen Verbindungsfortsatz und ein Riegelelement umfasst. Der Verbindungsfortsatz ist an dem Kontaktträger oder dem Ladekontaktträger sowie das Riegelelement an dem Ladekontaktträger oder dem Kontaktträger angeordnet. Der Verbindungsfortsatz und das Riegelelement sind dabei so ausgebildet, dass diese bei Bedarf formschlüssig ineinandergreifen können. Die formschlüssige Verbindung kann dann dabei durch eine Bewegung des Verbindungsfortsatzes und/oder des Riegelelements ausgebildet oder gelöst werden. Im Gegensatz zu einer alleine durch eine Kraft bewirkte Verbindung von Kontaktträger und Ladekontaktträger wird durch die formschlüssige Verbindung eine wesentlich höhere Sicherheit bei einem Ladevorgang des Fahrzeuges erzielt, da die formschlüssige Verbindung nicht ohne weiteres trennbar ist. Darüber hinaus muss eine Kontaktkraft auch nicht mehr von der Positioniereinrichtung alleine aufgebracht werden, weshalb die Positioniereinrichtung sowie auch die Kontaktvorrichtung und die Ladekontaktvorrichtung weniger aufwendig dimensioniert bzw. ausgebildet sein können.

Die Haltevorrichtung kann zumindest zwei oder mehr Halteeinrichtungen aufweisen, die an dem Kontaktträger und dem Ladekontaktträger in einem gleichen bzw. übereinstimmenden Relativab stand zu einem Symmetriezentrum bzw. Symmetriepunkt des Kontaktträgers und/oder des Ladekontaktträgers angeordnet sind. So können die zwei Halteeinrichtungen relativ bezogen auf das Symmetriezentrum aneinander gegenüberliegend, beispielsweise in einer Symmetrieachse des Kontaktträgers und/oder des Ladekontaktträgers angeordnet sein. Wenn alleine eine Halteeinrichtung Verwendung finden sollte, kann diese im Symmetriezentrum des Kontaktträgers und/oder des Ladekontaktträgers angeordnet sein. Die Halteeinrichtungen können dann so angeordnet sein, dass eine Kontaktkraft zwischen Kontaktträger und Ladekontaktträger möglichst gleichmäßig verteilt werden kann. So kann dann auch sichergestellt werden, dass der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in der Kontaktposition nicht kippt oder verschoben wird, wenn die formschlüssige Verbindung an j eweils den Halteeinrichtungen ausgebildet wird. Der Kontaktträger kann einen Vorsprung mit den daran angeordneten Kontakten und der Ladekontaktträger eine Öffnung mit den daran angeordneten Ladekontakten aufweisen oder umgekehrt, wobei der Vorsprung und die Öffnung j eweils mit Anlageflächen mit einer übereinstimmenden geometrischen Form ausgebildet sein können. Wenn der Vorsprung und die Öffnung ineinanderpassend ausgebildet sind, kann bei einer lagerichtigen Anordnung von Vorsprung und Öffnung relativ zueinander eine lagerichtige Ausrichtung der Kontakte und der Ladekontakte auch relativ zueinander gewährleistet werden. Der Vorsprung kann an dem Kontaktträger oder an dem Ladekontaktträger sowie die Öffnung an dem Ladekontaktträger oder an dem Kontaktträger ausgebildet sein. Die j eweiligen Anlageflächen des Vorsprungs und der Öffnung, die in der Kontaktposition aneinander zur Anlage gelangen, können zumindest ab schnittsweise eine übereinstimmende geometrische Form aufweisen, die eine sichere und lagerichtige Positionierung von Ladekontaktträger und Kontaktträger ermöglicht. Eine Kontur des Vorsprungs, d. h. eine an einem Umfang des Vorsprungs verlaufende Linie oder eine entlang der Anlagefläche des Vorsprungs verlaufende Linie, kann prinzipiell beliebig, kreisförmig, polygonal, oder oval ausgebildet sein. Die Kontakte und die Ladekontakte können beliebig hinsichtlich ihrer geometrischen Gestalt ausgebildet und im Bereich des Vorsprungs bzw. der Öffnung angeordnet sein. Insgesamt wird es so möglich mit einfachen Mitteln eine sichere und verlässliche Funktion des Ladesystems zu gewährleisten.

Der Verbindungsfortsatz kann die Anlagefläche überragen, wobei der Verbindungsfortsatz mittels einer Federeinrichtung derart federnd gelagert sein kann, dass der Verbindungsfortsatz zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in der Anlagefläche versenkbar ausgebildet sein kann. Damit kann sichergestellt werden, dass bei einem Zusammenführen von Kontaktträger und Ladekontaktträger der Verbindungsfortsatz die lagerichtige Zusammenführung nicht behindert, wenn der Verbindungsfortsatz an der gegenüberliegenden Anlagefläche anstößt oder abgleitet. Der Verbindungsfortsatz kann dann entgegen einer Federkraft der Federeinrichtung so weit in der Anlagefläche versenkt werden, dass der Kontaktträger und der Ladekontaktträger ungehindert in die Kontaktposition gebracht werden können. Die Federeinrichtung kann beispielsweise durch eine einfache Spiralfeder bzw. eine Zugfeder oder eine Druckfeder ausgebildet sein.

Das Riegelelement kann in einer Ausnehmung in der Anlagefläche angeordnet sein, in die der Verbindungsfortsatz eingreifen kann. Wenn der Verbindungsfortsatz die Anlagefläche überragt, kann dieser dann in die Ausnehmung in der gegenüberliegenden Anlagefläche eingreifen. Innerhalb dieser Ausnehmung kann das Riegelelement angeordnet sein, welches formschlüssig mit dem Verbindungsfortsatz verbunden werden kann. Durch die Anordnung des Riegelelements in der Ausnehmung kann dieses besonders einfach gegen äußere Einflüsse und Beschädigungen geschützt werden.

Der Verbindungsfortsatz kann mit einer Hinterschneidung ausgebildet sein, wobei das Riegelelement mit einem Keil oder einem Exzenter ausgebildet sein kann, wobei das Riegelelement derart bewegbar ausgebildet sein kann, dass das Riegelelement in die Hinterschneidung eingreifen und den Kontaktträger mit einer Kraft an den Ladekontaktträger drücken kann. Die Hinterschneidung kann eine Ausnehmung, Nut, Öffnung oder dergleichen in dem Verbindungsfortsatz sein in die der Keil oder der Exzenter zumindest teilweise eingreifen kann. Dadurch ist es möglich, das Riegelelement mit dem Verbindungsfortsatz formschlüssig zu verbinden. Der Eingriff des Riegelelements in die Hinterschneidung kann durch eine Bewegung des Riegelelements, oder alternativ durch eine Bewegung des Verbindungsfortsatzes bewirkt werden. Eine Lösung der formschlüssigen Verbindung kann mit einer entsprechenden entgegengesetzten Bewegung erfolgen. Mit dem Keil oder dem Exzenter kann zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung mit dem Eingriff des Riegelelementes eine Kraft bzw. Andruckkraft zwischen dem Kontaktträger und dem Ladekontaktträger ausgebildet werden. Dabei kann der Keil oder Exzenter so weit bewegt werden, dass dieser an einer Fläche der Hinterschneidung anliegt und den Kontaktträger mit dem Ladekontaktträger verspannt. Alternativ kann die Hinterschneidung mit einem Keil oder einer Rampe ausgebildet sein. Insgesamt kann dann so auch eine kraft- bzw. reibschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktträger und dem Ladekontaktträger ausgebildet werden. Eine Verschiebung von Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in der Kontaktposition durch Querkräfte kann so verhindert werden.

Das Riegelelement kann mittels eines elektrischen Stellantrieb s derart bewegbar sein, dass eine Zugkraft in Richtung einer Längsachse des Verbindungsfortsatzes bewirkt werden kann. Der elektrische Stellantrieb kann beispielsweise ein Elektromotor sein, der direkt auf das Riegelelement wirkt oder der ergänzend ein Getriebe aufweist, mit dem eine Drehzahl des Elektromotors untersetzt werden kann. Das Getriebe kann durch wenige, ineinandergreifende Zahnräder ausgebildet sein. Alternativ kann das Getriebe durch einen Riementrieb oder eine andere Art eines Getriebes gebildet sein. Gleichzeitig eröffnet die Verwendung eines Getriebes die Möglichkeit, den Motor bzw. Elektromotor in einer konstruktiv günstigen Position an der Kontaktvorrichtung oder der Ladekontaktvorrichtung anzuordnen. Ein Bauraum der Kontaktvorrichtung bzw. der Ladekontaktvorrichtung kann so verhältnismäßig klein ausgebildet werden.

Der Verbindungsfortsatz kann als ein Stift ausgebildet sein, der mit seiner Längsachse in einer vertikalen Richtung angeordnet sein kann, wobei das Riegelelement mit einer exzentrischen Welle ausgebildet sein kann, die mit ihrer Rotationsachse quer zu der Längsachse angeordnet sein kann, wobei die Welle in der Kontaktposition derart drehbar sein kann, dass die Welle und der Stift formschlüssig ineinandergreifen können. Der Stift kann einen beliebigen, vorzugsweise runden Querschnitt aufweisen. Der Stift kann sich dann in der vertikalen Richtung mit seiner Längsachse so erstrecken, dass er sich bei einem Zusammen- führen von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung zwischen Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung erstreckt. Die vertikale Richtung kann als eine Richtung angesehen werden, die quer zu dem Untergrund, der als horizontal angesehen werden kann, verläuft. Die vertikale Richtung kann auch so verstanden werden, dass die Kontaktvorrichtung oder die Ladekontaktvorrichtung eine entsprechende horizontale Bezugsebene ausbildet. Wenn nun das Riegelelement mit einer exzentrischen Welle ausgebildet ist, kann diese exzentrische Welle derart in den Stift eingreifen oder umgekehrt, dass bei einer Rotation der Welle die formschlüssige Verbindung zwischen Riegelelement und Verbindungsfortsatz bzw. exzentrische Welle und Stift ausgebildet oder gelöst wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die formschlüssige Verbindung nicht versehentlich ausgebildet wird und auch eine Trennung der formschlüssigen Verbindung sicher gewährlei stet ist.

Die Welle kann mit einer radialen Ausnehmung für den Stift ausgebildet sein, in die der Stift mit einem Ende eingesetzt werden kann. Unter einer radialen Ausnehmung wird eine Öffnung in der Welle an einem Umfang der Welle verstanden. Die radiale Ausnehmung kann dann so ausgebildet sein, dass der Stift mit seinem Ende in die radiale Ausnehmung in der Kontaktposition leicht eingeführt werden kann.

In der radialen Ausnehmung kann eine exzentrische Rampe ausgebildet sein, die einen Fortsatz des Stiftes hintergreifen kann. An dem Ende des Stiftes kann folglich der Fortsatz ausgebildet sein, der durch eine Hin- terschneidung, radiale Nut, Querbohrung oder dergleichen ausgebildet sein kann. Die exzentrische Rampe kann in Art eines Hakens, eines gerundeten Keils oder dergleichen an der Welle ausgebildet sein. So kann die exzentrische Rampe beispielsweise innerhalb der radialen Ausnehmung, d. h. unabhängig von dem Umfang der Welle, ausgebildet sein. Mittels einer Drehung der Welle kann die exzentrische Rampe den Fortsatz des Stifts hintergreifen und, im Falle einer Keilform des Stifts, den Stift in Richtung seiner Längsachse an die Welle heranziehen. Dadurch kann eine besonders große Kraft auch mit einer nur abschnittsweisen Drehung der Welle bewirkt werden. Beispielsweise kann die Welle bereits durch eine Vierteldrehung oder halbe Drehung mit dem Stift formschlüssig verbunden werden.

Die radiale Ausnehmung kann mit einer V-förmigen Öffnung ausgebildet sein. Die V-förmige Öffnung kann dann in einer Rotationsrichtung der Welle ausgebildet sein, so dass bei einer Drehung der Welle der Stift in der Öffnung zentriert wird. Hierdurch kann eine ergänzende Lagekorrektur von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die V-förmige Öffnung dafür sorgen, dass der Stift positionsgenau in der Öffnung angeordnet ist, wenn die Welle in den Stift zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung eingreift. Alternativ kann die Öffnung auch mit einem in die Öffnung hineinragenden Keil ausgebildet sein, der dann wiederum in eine in dem Stift ausgebildete Öffnung, Bohrung oder dergleichen, eingreifen kann.

In der Kontaktposition können die Kontakte und die Ladekontakte in einer Kontaktebene parallel relativ zu dem Fahrzeugboden und/oder dem Untergrund angeordnet sein. Der Kontaktträger und der Ladekontaktträger können dann in der Kontaktebene in der Kontaktposition mit den j eweiligen Anlageflächen aneinander anliegen. Innerhalb dieser Anlageflächen können die Kontakte bzw. Ladekontakte aneinander gegenüberliegend angeordnet sein. Das Ladesystem kann so besonders große Kontaktflächen zur Übertragung hoher Strömung und gleichfalls eine geringe Bauhöhe aufweisen. Die Kontakte und/oder die Ladekontakte können dabei im Wesentlichen eben ausgebildet sein und keine weiteren hervorstehenden Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweisen. Der Kontaktträger und der Ladekontaktträger können j eweils übereinstimmend ausgebildet und relativ zu der Kontaktebene geneigte Mantelflächen ausbilden, so dass bei einem Zusammenführen von Kontaktträger und Ladekontaktträger mittels der Positioniereinrichtung eine Zentrierung von Kontaktträger und Ladekontaktträger erfolgen kann. Die Mantelflä- chen können bei dem Zusammenführen aneinander entlanggleiten, bis die Kontaktposition erreicht ist. Eine Neigung der Mantelflächen kann vergleichsweise groß sein, so dass die Mantelflächen in Bezug auf die Kontaktebene mit einem stumpfen Winkel ausgebildet sein können.

Der Kontaktträger und/oder der Ladekontaktträger kann Federn aufweisen, die eine Federkraft auf j eweils Kontakte und/oder Ladekontakte bewirken können, derart, dass der j eweilige Kontakt und/oder Ladekontakt in Richtung eines gegenüberliegenden Ladekontakts oder Kontakts gedrückt werden kann. Mittels der Feder kann dann eine Federkraft auf den Kontakt bzw. Ladekontakt bewirkt werden, derart, dass der Kontakt in Richtung zu einem Ladekontakt gedrückt wird oder umgekehrt. Eine federnde Lagerung des Kontakts bzw. Ladekontakts kann durch eine Druckfeder, insbesondere Spiralfeder ausgebildet werden. Infolgedessen kann so ein punktueller Kontakt oder ein Flächenkontakt von Kontakt und Ladekontakt in der Kontaktposition unter einer Federvorspannung ausgebildet werden. Eine Federkraft kann so gewählt werden, dass der Kontakt bzw. Ladekontakt stets in Richtung zu dem Ladekontakt bzw. Kontakt gedrückt und in eine vordere Endlage bewegt wird, wenn keine Kontaktpaarung ausgebildet ist.

Der Kontakt und der Ladekontakt können so ausgebildet sein, dass in der Kontaktposition ein Strom von 500 Ampere bis 1000 Ampere bei einer Spannung von bi s zu 1500 Volt, vorzugsweise 340 Ampere bei einer Spannung von 800 Volt übertragbar ist. So ist eine Leistung von 750 kW bis 1500 kW, vorzugsweise von zumindest 272 kW über das Schnellladesystem übertragbar. Im Fall einer Federvorspannung können zumindest zwei Kontakte bzw. Ladekontakte relativ zu der j eweiligen Anlagefläche in unterschiedlichen Höhen hervorstehen, so dass es dann möglich ist, bei der Ausbildung von zumindest zwei Kontaktpaarungen zwischen j eweils einem Kontakt und einem Ladekontakt eine definierte Reihenfolge bei der Herstellung der Kontaktpaarungen sicherzustellen. Die Kontakte und die Ladekontakte können j eweils aus Leiterplatten ausgebildet sein, wobei die Leiterplatten innerhalb einer Oberfläche eines aus einem dielektrischen Material ausgebildeten Kontaktträgerelements des Kontaktträgers und/oder eines Ladekontaktträgerelements des Ladekontaktträgers angeordnet sein können. Beispielsweise kann das Kontaktträgerelement und/oder das Ladekontaktträgerelement aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Die Leiterplatten können in dem Kunststoffmaterial eingebettet sein oder ein Stück weit eine Oberfläche des Kunststoffmaterials überragen. Die Leiterplatten können im Wesentlichen rund, oval oder streifenförmig ausgebildet sein.

Die Kontaktvorrichtung oder die Ladekontaktvorrichtung können die Positioniereinrichtung aufweisen, wobei die Positioniereinrichtung aus zumindest einem Pantografen, einem Schwenkhebel, einer Schwinge oder einer Teleskopführung ausgebildet sein kann, mittels dem bzw. der der Kontaktträger oder der Ladekontaktträger in zumindest vertikaler Richtung positioniert werden kann. Dabei können auch ein Linearantrieb, ein Pneumatikzylinder, ein Hydraulikzylinder, eine Scheerenhubvorrichtung, eine Gewindespindel oder Kombinationen davon zum Einsatz kommen. So kann die Positioniereinrichtung an den Untergrund oder dem Fahrzeug angeordnet bzw. ausgebildet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, an der Kontaktvorrichtung und der Ladekontaktvorrichtung j eweils eine Positioniereinrichtung zu verwenden. Wesentlich ist, dass die Positioniereinrichtung den Kontaktträger bzw. den Ladekontaktträger in der vertikalen Richtung bewegen kann. Es kann j edoch auch vorgesehen sein, dass, je nach Ausbildung der Positioniereinrichtung, während der Ausführung der vertikalen Bewegung gleichzeitig eine horizontale Bewegung erfolgt.

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

Die Ladekontaktvorrichtung und die Kontaktvorrichtung können derart ausgebildet sein, dass zumindest fünf, bevorzugt sieben Kontaktpaarungen ausbildbar sind, wobei zumindest zwei Kontaktpaarungen Leistungskontakte, zwei Kontaktpaarungen Datenkontakte und eine Kontaktpaarung einen Erdungskontakt, ausbilden können. Zur Übertragung einer besonders hohen Leistung können beispielsweise hier Leistungskontakte vorgesehen sein. Sofern die Kontaktelemente oder die Ladekontaktelemente relativ zu einer Oberfläche des Kontaktträgers bzw. Ladekontaktträgers in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, kann eine definierte Reihenfolge bei der Herstellung der Kontaktpaarungen von Kontaktelementen und Ladekontakten sichergestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zuerst der Erdungskontakt, danach die Leistungskontakte und im Nachfolgenden der Datenkontakt kontaktiert werden.

Die formschlüssige Verbindung des Verbindungsfortsatzes mit dem Riegelelement kann zumindest einen Datenkontakt oder einen Erdungskontakt ausbilden. Es ist dann nicht mehr erforderlich, eigens zur Ausbildung des Datenkontaktes oder des Erdungskontaktes Kontakte und Ladekontakte vorzusehen. Sofern die Haltevorrichtung zumindest zwei Halteeinrichtungen aufweist, können diese Halteeinrichtungen zur Ausbildung der Datenkontakte bzw. des Erdungskontakts genutzt werden. Damit kann dann auch sichergestellt werden, dass erst nach einer formschlüssigen Verbindung der Haltevorrichtung bzw. von Kontaktvorrichtung und Ladekontaktvorrichtung der eigentliche Ladevorgang über Leistungskontakte erfolgt. Gleichfalls ist es möglich, die Ausbildung der formschlüssigen Verbindung dadurch zu prüfen, dass eine mögliche elektrische Verbindung über eine Halteeinrichtung bzw. die Halteeinrichtungen detektiert wird.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand kann ein Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus oder dergleichen sein, welcher ein erfindungsgemäßes Ladesystem umfasst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Fahrzeugs ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden elektrisch angetriebener Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, mit einem Ladesystem, umfasst das Ladesystem eine Kontaktvorrichtung, eine Ladekontaktvorrichtung und eine Positioniereinrichtung, wobei die Ladekontaktvorrichtung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs angeordnet wird und einen Ladekontaktträger umfasst, der Ladekontakte aufweist, wobei die Kontaktvorrichtung auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahrzeugs angeordnet wird und einen Kontaktträger umfasst, der Kontakte aufweist, wobei mit den Kontakten j eweils die Ladekontakte kontaktiert werden und Kontaktpaarungen ausgebildet werden, wobei mittel s der Positioniereinrichtung der Kontaktträger relativ zu dem Ladekontaktträger in einer Kontaktposition positioniert wird, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer stationären Ladestation ausgebildet wird, wobei mittels einer Haltevorrichtung des Ladesystems eine lösbar Verbindung des Kontaktträgers mit dem Ladekontaktträger in der Kontaktposition ausgebildet wird, wobei die Haltevorrichtung zumindest eine Halteeinrichtung aufweist, die einen Verbindungsfortsatz und ein mit dem Verbindungfortsatz formschlüssig verbindbares Riegelelement umfasst. Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Ladesystems verwiesen.

Zwischen dem Verbindungsfortsatz und dem Riegelelement kann eine elektrisch leitende Verbindung ausgebildet werden. Dadurch wird es möglich, die Ausbildung der formschlüssigen Verbindung zwischen Riegelelement und Verbindungsfortsatz zu detektieren bzw. zu überprüfen. Gleichfalls kann dann auch der Verbindungsfortsatz und das Riegelelement als Kontakt bzw. Ladekontakt genutzt werden. Insofern können dann auch der Verbindungsfortsatz und das Riegelelement aus einem elektrisch leitenden Metall ausgebildet sein. Der Verbindungsfortsatz und das Riegelelement können mit stromleitenden Leitungen der Kontaktvorrichtung bzw. der Ladekontaktvorrichtung verbunden sein. Werden mehrere Halteeinrichtungen verwendet, kann ein über die Halteeinrichtungen geleiteter Stromkreis bzw. eine Kontaktschleife ausgebildet werden, mit der die j eweils elektrisch leitende Verbindung sämtlicher Halteeinrichtungen geprüft werden kann.

Folglich kann die Haltevorrichtung zumindest zwei Halteeinrichtungen aufweisen, wobei über die Halteeinrichtungen ein Datenkontakt und/oder ein Erdungskontakt ausgebildet werden kann, wobei eine Steuervorrichtung des Ladesystems die Ausbildung des Datenkontakts und/oder Erdungskontakts prüfen und über Leistungskontakte des Ladesystems ein ladendes Fahrzeug initiieren kann. Demnach kann die Steuervorrichtung über die j eweiligen Halteeinrichtungen die vorgesehene formschlüssige Verbindung der Halteeinrichtungen prüfen, bevor die Steuervorrichtung den eigentlichen Ladevorgang über die Leistungskontakte freigibt. Gleichfalls können auch die Halteeinrichtungen zur Ausbildung des Datenkontaktes und/oder Erdungskontaktes genutzt werden. Da regelmäßig über den Datenkontakt und/oder den Erdungskontakt weniger hohe Ströme als über die j eweiligen Leistungskontakte übertragen werden, kann die Nutzung der Halteeinrichtungen für diesen Zweck ermöglicht und auf die Ausbildung eigens dafür vorgesehener Kontakte und Ladekontakte verzichtet werden.

Die Erfindung ist prinzipiell für jede Art von Elektrofahrzeug nutzbar, welches mit Batterien betrieben wird, die nachgeladen werden müssen. Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kontaktvorrichtung und einer Ladekontaktvorrichtung in einer Kontaktposition;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kontaktvorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Ladekontaktvorrichtung;

Fig. 4 eine weitere perspektivische Ansicht der Ladekontaktvorrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Schnittansicht der Kontaktvorrichtung und der Ladekontaktvorrichtung;

Fig. 6 eine Schnittansicht der Kontaktvorrichtung und der Ladekontaktvorrichtung.

Eine Zusammenschau der Fig. 1 bis 6 zeigt eine Kontaktvorrichtung 10 und eine Ladekontaktvorrichtung 1 1 eines Ladesystems für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse oder dergleichen, wobei das Ladesystem weiter eine Positioniereinrichtung umfasst, die hier nicht näher dargestellt ist. Die Ladekontaktvorrichtung 1 1 ist zur Anordnung an oder in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs ausgebildet. Die Kontaktvorrichtung 10 kann auf oder zumindest teilweise in einem mit dem Fahrzeug befahrbaren Untergrund unterhalb des Fahrzeugs angeordnet werden. Die Kontaktvorrichtung 1 1 umfasst einen Kontaktträger 12, der hier nicht näher dargestellte Kontakte umfasst, die in Öffnungen 13 in einer Anlagefläche 14 eines Korpus 15 des Kontaktträgers 12 angeordnet sind. Die Ladekontaktvorrichtung 1 1 weist ebenfalls nicht dargestellte Ladekontakte auf, die an bzw. in einer Anlagefläche 16 eines Korpus 17 eines Ladekontaktträgers 18 der Ladekontaktvorrichtung 1 1 angeordnet sind.

In einer in den Fig. 1 , 5 und 6 dargestellten Kontaktposition 19 gelangt ein an dem Kontaktträger 12 ausgebildeter Vorsprung 20 in eine am Ladekontaktträger 18 ausgebildete Öffnung 21 . Dies erfolgt durch ein Zusammenführen von Kontaktträger 12 und Ladekontaktträger 18 bis die Kontaktposition 19 erreicht ist, in der dann Kontaktpaarungen zwischen Kontakten und Ladekontakten ausgebildet werden, die ein Laden des betreffenden Fahrzeuges bzw. einer Batterie des Fahrzeugs ermöglichen. In der Kontaktposition 19 gelangt dann die Anlagefläche 14 der Kontaktvorrichtung 10 in Kontakt mit der Anlagefläche 16 der Ladekontaktvorrichtung 1 1 . Weiter gelangt eine Mantelfläche 22 des Vorsprungs 20 in Kontakt mit der Anlagefläche 16 der Öffnung 21. Die Mantelfläche 22 ist relativ zu einer parallel zu einem Fahrzeugboden bzw. einem Untergrund verlaufenden Kontaktebene 23 geneigt ausgebildet und kann bei dem Zusammenführen an einer Mantelfläche 24 der Aufnahme 21 entlanggleiten, so dass der Kontaktträger 12 bei dem Zusammenführen zentriert wird und eine lagegenaue Positionierung erfolgt. Dies wird insbesondere auch dadurch möglich, dass die Mantelflächen 22 und 24 zumindest ab schnittswei se oval ausgebildet sind.

Das Ladesystem ist weiter mit einer Haltevorrichtung 25 ausgebildet, die ihrerseits zwei Halteeinrichtungen 26 aufweist, die j eweils einen Verbindungsfortsatz 27 und ein Riegelelement 28 umfassen. In der Kontaktposition 19 ist der Verbindungsfortsatz 27 mit dem Riegelelement 28 formschlüssig verbindbar. Der Verbindungsfortsatz 27 ist hier als ein Stift 29 ausgebildet, der mit seiner Längsachse 30 in einer vertikalen Richtung angeordnet ist. Das Riegelelement 28 ist mit einer exzentrischen Welle 3 1 ausgebildet, die mit ihrer Rotationsachse 32 quer zu der Längsachse 30 drehbar angeordnet i st. Der Stift 29 ist mittels einer durch eine Feder 33 ausgebildete Federeinrichtung 34 federnd gelagert und kann so Hindernissen ausweichen bzw. abschnittsweise bzw. voll- ständig in der Anlagefläche 14 versenkt werden. Das Riegelelement 28 bzw. die Welle 3 1 ist in einer Ausnehmung 35 in der Anlagefläche 16 angeordnet. Der Stift 29 kann bei einem Zusammenführen von Kontaktträger 12 und Ladekontaktträger 18 in die Ausnehmung 35 eingreifen und mit der Welle 3 1 in Kontakt gelangen.

An dem Stift 29 ist ein Fortsatz 36 mit einer Hinterschneidung 37 ausgebildet. Die Welle 3 1 ist mit einer radialen Ausnehmung 38 mit einer V- förmigen Öffnung 39 ausgebildet. In der radialen Ausnehmung 38 ist eine exzentrische Rampe 40 ausgebildet, die den Fortsatz 36 an der Hinterschneidung 37 hintergreifen kann. Dies erfolgt durch eine abschnittsweise Drehung der Welle 3 1. Die Drehung der Welle wird durch einen elektrischen Stellantrieb 41 , der aus einem Motor 42 und einem Getriebe 43 gebildet ist, bewirkt. Dabei wird dann der Stift 29 in Richtung der Längsachse 30 in die Ausnehmung 35 bzw. die Öffnung 21 hineingezogen und die Anlageflächen 14 und 16 aneinandergepresst. Eine Trennung von Verbindungsfortsatz 27 und Riegelelement 28 erfolgt durch eine entgegengesetzte Drehung der Welle 3 1.