用于车辆电池充电系统的地面接触单元和用于切换地面接触单元的接触区域的方法与流程

在电驱动的车辆如插电式混合动力车辆和纯电动车的情况下，车辆的电池必须定期地、最好在每次行驶之后进行充电。为此，所述车辆借助于车辆耦合系统与电流源连接，例如与本地电网连接。在此，能够使用插接器，如2型插接器，所述插接器必须由人手动地插入到车辆的相应的插座中。

背景技术：

已知的是例如用于车辆电池充电系统的车辆耦合系统，所述车辆电池充电系统具有设置在地面上的电流端子的接触单元。设置在地面上的所述地面接触单元借助于可移动的车辆接触单元物理接触，所述可移动的车辆接触单元能够从车辆的车底向下运动。以这种方式，能够实现所述车辆与本地电网的电连接。

在此需要的是，设置在车辆接触单元上的电极与地面接触单元的接触面物理接触。为此，所述车辆接触单元不仅在停放车辆时必须定位于地面接触单元上方，而且所述车辆接触单元的正确的电极也必须位于地面接触单元的相应的接触面上并且相应地进行切换，因为所述电极或接触面具有不同的功能。在此重要的是，仅将在地面接触单元的位于车辆接触单元的区域中的接触面通电，使得不存在露出的、通电的接触面。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，提供一种用于自动车辆电池充电系统的简单构造的并且低成本的地面接触单元以及一种用于切换地面接触单元的接触区域的方法，通过所述地面接触单元，能够以自动方式实现在车辆接触单元与地面接触单元之间的物理的电连接，并且排除了错误接触。

所述目的通过一种用于车辆电池充电系统的地面接触单元来实现，所述地面接触单元用于地面接触单元和车辆接触单元的自动的、传导的连接，所述地面接触单元具有：板状的基体；至少一个电位势；设置在基体的露出的加载面上并且与至少一个电位势相关联的多个接触区域；多个开关单元；和多个开关线路，借助于所述开关线路能够操纵所述开关单元，其中在每个开关线路上设有多个开关单元，

其中所述开关线路被分为至少两组，这两组分别具有多个开关线路，并且每个所述开关单元在至少两个不同的组中的至少两个开关线路处提供，尤其在每个组的各一个开关线路处提供，使得所述开关单元的开关状态与在关联于其的开关线路处的信号状态相关，

其中每个开关单元与接触区域中的至少一个耦合，使得所述开关单元能够将相应的至少一个接触区域和关联于该接触区域的至少一个电位势电连接和断开。

基体的露出的加载区域在此构成为用于，使得所述车辆接触单元能够贴靠或贴靠所述加载面。

由于开关线路被分为数组，并且所述开关单元与不同组的开关线路连接，能够放弃：对于每个开关单元设有自身的电操控开关或控制单元(微控制器)的至少一个自身的输出端，具有自身的直接的电缆铺设的地面接触单元。更确切地说，现在仅对于每个开关线路需要一个电操控开关，由此能够显着减少所需的电操控开关和电缆铺设的数量，而不必承受地面接触单元的功能损失。换言之，通过本发明并非对于每个开关单元都需要两个线路和地面接触单元的微控制器的至少一个输出端。因此，所述地面接触单元可简单且低成本地制造。

所述开关单元能够包括机电开关--如继电器--、电子开关--如场效应晶体管(例如mosfet)或triac(用于交流电的三极管)--和/或其它逻辑开关。

如果所述开关单元包括电子开关，例如triac或场效应晶体管，那么所述开关单元还能够具有各一个前置电路，所述电子开关经由所述前置电路与开关线路连接。

所述前置电路基于所述开关线路的信号例如在电子开关处产生输出信号，其中所述输出信号切换相应的电子开关。所述前置电路例如是与门或与非门。

为了灵活地使用接触区域，能够将至少一个电位势与接地电位，中性导体，外部导体或电流源尤其是本地电网的相、正极或负极连接，尤其其中对于接地电位而言，所述中性导体，外部导体或电流源的相、正极和/或负极分别具有自身的电位势。

在本发明的上下文中，为了简化，将过时的术语“相”用于外部导体。

此外，为了简化起见，将与外部导体或相连接的位势称为电位势，尽管所述位势不具有恒定的电位，而是其电位随着相应的外部导体的电位周期性地变化。

优选的是，所述开关线路能够彼此分开地加载有电压和/或电流，由此能够有针对性地并且有效地切换所述开关单元。

例如，所述地面接触单元具有至少一个pe位势，其中所述开关单元设立为，使得所述开关单元能够将与其相关联的接触区域与关联于其的电位势或者至少一个pe位势电连接。以这种方式确保：如果不使用相应的接触区域或整个地面接触单元，那么没有带电流和/或带电压的接触区域。尤其，pe位势处于接地电位上。

替选地或附加地，所述地面接触单元能够具有与至少一个pe位势持久连接的pe接触区域。

优选的是，为每个接触区域，尤其为不是pe接触区域的接触区域设有刚好一个开关单元，由此实现特别灵活和低成本的结构。

为了以简单的方式改变接触区域的电位，如果与所述开关单元相关联的开关线路被合适地切换，尤其是在共同的电回路中以正确极性切换，那么所述开关单元的开关元件能够将相应的至少一个接触区域与关联于其的电位势电连接。

优选地，在其上设有开关单元之一的开关线路与在其上设有开关单元中的另一开关单元的开关线路在至少一个开关线路方面有所不同。以这种方式能够明确地操控所述开关单元。

换言之，对各个开关单元的操控借助至少两个开关线路的组合来进行，其中每个开关单元能够通过开关线路的特定的组合来操纵，或者开关单元的每个组合与仅一个开关单元相关联。

例如，对于每个开关单元而言，每组仅设置一个开关线路并且与所述开关线路耦合。

在本发明的一个设计方案中，一组的开关线路基本上沿相同的方向，尤其平行地伸展，和/或所述开关线路形成网格，不同组的开关线路在网格的交叉点处相交，其中在所述交叉点处分别设置有开关单元，优选其中，所述开关单元仅在不同的电位下可以在其开关线路上进行切换。由此能够实现底板的接触区域的紧凑布置。

优选地，不同组的方向相互形成角度，尤其其中在不同组之间的角度为90°和/或是相同大小的，由此概览的结构是可行的。

例如，不同组的开关线路彼此垂直地伸展，使得所述组中的一组的开关线路形成数行，而另一组的开关线路形成数列。在此，尤其由特定的行和特定的列构成的每个组合与刚好一个开关单元相关联。

所述组中的至少一个组的开关线路能够锯齿形地伸展，以便能够实现更复杂的几何形状。

在一个实施方案变型形式中，所述开关单元分别具有两个开关接触部，所述开关接触部与开关线路连接，由此能够将开关单元简单地集成到电回路中。

例如，所述开关接触部之一经由至少一个二极管与一组的开关线路连接，而开关接触部中的另一开关接触部与另一组的开关线路连接，由此能够提高运行安全性。

为了可靠地切换所述接触区域，能够将开关单元设立为，使得如果在开关接触部之间存在至少一个预定的电压差，那么所述开关单元将与其相关联的接触区域与关联于其的电位势电连接。

在本发明的另一设计方案中，所述地面接触单元具有至少一个控制线路，并且所述开关单元具有双路开关作为开关元件，尤其是继电器，其中所述双路开关构成为，使得只有当所述接触区域也与特定的电位势连接时，所述控制线路才与特定的电位势，尤其是pe位势电连接。以这种方式，能够确定与pe位势连接的接触区域的数量。

对数量的查询能够经由在所有控制线路上的电压测量或者借助于多路复用器交替地在各个控制线路上进行。

例如，双路开关构成为，使得双路开关中的开关之一能够将控制线路与接触区域电连接，而只有当所述控制线路也与接触区域电连接时，所述双路开关的另一开关才能够将接触区域与特定的电位势，尤其是pe位势电连接。由此能够识别：如果控制线路也处于接地电位上，那么所述接触区域处于接地电位上。

在此能够强制性引导双路开关，使得所述接触区域与控制线路和pe位势连接，或者所述接触区域仅与关联于其的电位势连接。

例如，在加载面上的接触区域和/或其接触面设置成二维布拉维网格形式的网格。该网格也称为主网格。

在本发明的一个设计方案中，所述地面接触单元具有第一电位势、第二电位势和第三电位势。与第一电位势相关联的接触区域形成第一接触区域，与第二电位势相关联的接触区域形成第二接触区域，而与第三电位势相关联的接触区域形成第三接触区域。所述第一接触区域设置成二维布拉维网格的形式的第一子网格，第二接触区域设置成二维布拉维网格的形式的第二子网格，而第三接触区域设置成二维布拉维网格的形式的第三子网格。第一子网格、第二子网格和第三子网格在此彼此嵌套，并且在通过接触区域形成的主网格的基础向量中的至少一个基础向量的方向上，所述第一接触区域、第二接触区域和第三接触区域交替地出现。以这种方式，能够实现具有能够切换到不同电位上的接触区域的高性能地面接触单元。通过设置在网格中，具有不同电位的接触区域相对于彼此的位势始终是已知的并且是固定的，使得加载面的子区域具有带有不同电位的不同的接触区域。

此外，所述目的通过一种用于将根据本发明的地面接触单元的接触区域切换到期望电位上的方法来实现，所述方法具有下述步骤：

a)将具有预定极性的预定电压施加到所述开关线路上，与要切换的接触区域相关联的开关单元贴靠在所述开关线路上，由此，操纵所述开关单元，使得所述接触区域与关联于其的至少一个电位势电连接，和

b)将期望的电位施加在与要切换的接触区域相关联的至少一个电位势上，尤其经由主断路开关或设置在基体中和/或接触区域的上游的断路开关施加。

以这种方式能够非常简单且有效地将接触区域的电位置于期望的电位上。预定的电压在此是用于操纵所述开关单元所需的电压。

所述主断路开关和/或所述断路开关例如是充电保护器。

例如，正电压，尤其+12v或+6v，被施加到所述组之一的开关线路上，而负电压，尤其-12v或-6v，被施加到另一组中的开关线路上，由此在尤其刚好一个开关单元处产生限定的电压降。

为了检查多个开关单元的开关状态和/或多个接触区域的电位，能够在控制线路上确定电压，其中能够根据电压的大小推断出已切换和/或未切换的接触区域的数量。

在一种实施方案变型形式中，将流经开关线路中的已施加有电压的开关线路的电流限制为，使得仅特定数量的开关单元能够经由该开关线路进行切换。以这种方式能够防止不经意的错误切换。

此外，所述目的能够通过一种车辆电池充电系统来实现，所述车辆电池充电系统用于将地面接触单元和车辆接触单元与地面接触单元以及用于电流源或电网的主电端子自动传导地连接，

其中所述地面接触单元具有板状的基体、多个电位势和多个接触区域，所述地面接触单元设置在基体的露出的加载面上，所述车辆接触单元能够贴靠在所述加载面上并且与至少一个电位势相关联，

其中所述车辆电池充电系统具有：主断路开关，例如主充电保护器；以及多个断路开关，例如充电保护器或继电器，其中所述主断路开关设立为，将多个，尤其是所有电位势与主端子电流断开，

其中多个断路开关中的每个断路开关与多个电位势中的各一个电位势相关联，并且所述断路开关设立为，将与其相关联的电位势与主端子电流断开。以这种方式，接触面的双重电流断开是可行的—通过主断路开关或主充电保护器和多个断路开关或充电保护器--，并且同时能够经由相应的断路开关将电位势有针对性地置于期望的电位上。通过多个断路开关的这种双重功能能够节省构件。此外，接触区域的开关单元在通电状态下不必进行切换。

在一种实施方案变型形式中，多个断路开关构成为，将与其相关联的电位势选择性地与至少两个，尤其至少三个地面端子之一连接。由此能够有针对性地选择相应的电位势的电位。

例如，所述车辆电池充电系统具有开关柜，所述开关柜具有主端子、主断路开关(例如主充电保护器)和/或多个断路开关(例如充电保护器)。由此，能够在无需多个构件的情况下低成本地构成地面接触单元。

主断路开关和/或多个断路开关也能够设置在地面接触单元中。例如，所述主断路开关位于开关柜中，而多个断路开关位于地面接触单元中。以这种方式，所述车辆充电系统能够适配于提供不同空间的不同情况。

显然，上述根据本发明的地面接触单元的所有特征也能够在车辆电池充电系统中提供，并且反之亦然。

附图说明

从下面的说明以及所附的附图中得到本发明的其它特征和优点。在附图中示出：

图1示意性地示出具有车辆接触单元和根据本发明的地面接触单元的车辆耦合系统；

图2a示出根据本发明的地面接触单元的第一实施形式的俯视图；

图2b示意性地示出根据图2a的地面接触单元的一部分的简化的剖视图；

图3示意性地示出根据图2a的地面接触单元的不同的接触区域的布置；

图4示出用于根据图2a的地面接触单元的四个接触区域的电气布置的等效电路图；

图5示出用于根据图2a的地面接触单元的四个接触区域的电气布置的等效电路图；

图6示出根据本发明的地面接触单元的一个简化的实施形式；

图7示出根据图2a的地面接触单元的一部分与所示出的车辆接触单元的俯视图；

图8示出根据本发明的地面接触单元的第二实施形式的一部分与所示出的车辆接触单元的俯视图；

图9示出根据本发明的地面接触单元的第三实施形式的一部分与所示出的车辆接触单元的俯视图；

图10示出根据图9的地面接触单元的等效电路图的一部分；

图11示出根据本发明的车辆电池充电系统的地面侧的部分的示意性结构；

图12示出用于根据图2a的地面接触单元的两个控制线路的电气布置的等效电路图；

图13示出用于另一根据本发明的实施形式的地面接触单元的接触区域的电气布置的等效电路图。

具体实施方式

在图1中示出车辆10，例如电池驱动的车辆或插电式混合动力车辆，其停放在地面接触单元12上或上方，以用于为电池进行充电。

具有车辆接触单元14的车辆连接装置固定在车辆10的车底上，所述车辆接触单元能够将车辆10与地面接触单元12电连接。

所述地面接触单元12和所述车辆连接装置14是自动车辆耦合系统15的一部分，所述车辆耦合系统又是车辆电池充电系统的一部分。

在图2中以俯视图示出地面接触单元12。

所述地面接触单元12具有板状的基体16，在所述基体的上侧上设有加载面18。

所述加载面18在地面接触单元12的上侧上露出，意即在朝向车辆10和车辆接触单元14的一侧上露出。

在加载面18中设有多个不同的接触区域20，所述接触区域分别具有至少一个接触面。

所述接触区域20分别是具有六边形的、尤其是规则六边形的轮廓的闭合面。必要时，六边形的角部能够具有半径。

所述接触区域20和/或所述接触面能够位于一个平面中，例如，所述加载面18是该平面。

所述接触区域20以主图案设置。在所示出的实施形式中，所述主图案是二维布拉维网格，更确切地说是六边形网格。因此，所述主图案是具有两个相同长度的基础向量h1、h2的主网格gh，这两个基础向量相互形成120°的角度。

所述主图案或主网格gh在整个加载面18上延伸。

此外，所述地面接触单元12具有多个地面端子22，在所示出的实施例中为三个地面端子，即第一地面端子22.1、第二地面端子22.2和第三地面端子22.3，所述地面端子经由主端子23在地面接触单元12的位置处与本地电网(未示出)的相应的端子连接。每个所述地面端子22提供不同的电位。

如在图2b中示出，在地面接触单元12中为地面端子22的每个电位提供至少一个电位势24。因此，在所示出的实施例中，存在第一电位势24.1、第二电位势24.2和第三电位势24.3。

然而，例如存在三个电位势24，其中还有其它数量的电位势24也是可行的。在所示出的实施例中，所述电位势24是在由导电材料制成的地面接触单元12中的基本上连续的或整面的层。所述电位势24至少在加载面18的整个区域中延伸。不同的电位势24相互绝缘。

例如，所述电位势24是印刷电路板的导电层。

显然，所述电位势24不必是完整的或平坦的层。此外，所述电位势24也能够由相应的电缆铺设构成。

例如，第一地面端子22.1经由主端子23与本地电网的相或外部导体电连接，第二地面端子22.2经由主端子23与本地电网的中性导体电连接，而第三地面端子22.3经由主端子23与本地电网的保护导体电连接。

与此相应地，与地面端子22.1、22.2和22.3相关联的电位势24.1、24.2和24.3能够置于外部导体、中性导体或保护导体的电位(接地电位；pe)上。因此，第三电位势24.3也被称为pe位势。

为了将地面端子22与相应的电位势24电连接，为每个所述电位势24分别设有断路开关27(图11)，例如充电保护器或继电器。在pe位势的情况下，能够省去断路开关27。

所述断路开关27能够设置在基体16中并且连接在接触区域20的上游，意即设置在地面端子22或主端子23与接触区域20或开关单元26之间。

也能够设想的是，所述断路开关27设置在车辆电池充电系统的在地面接触单元12外部的开关柜70中。

所述断路开关27能够将与其相关联的电位势24例如与关联于电位势24的地面端子22断开，或者将其与地面端子22的pe端子连接。

也可行的是，所述断路开关27将与其相关联的电位势24与地面端子22中的三个(或更多个)之一连接，以便能够改变电位势24的电位。这在图11中通过虚线的线路表示。

在一个替选的实施形式中，没有设置断路开关27，因为所述接触区域20也能够借助于开关单元26与关联于相应的电位势24的地面端子22断开。为此，所述接触区域20与地面端子22的pe端子连接。

此外，设有主断路开关29，所述主断路开关在所示出的实施例中构成为主充电保护器。在所示出的实施例中，所述主断路开关29设置在开关柜70中。

显然，其它开关，例如继电器，能够用作为充电保护器，既能够用作为主断路开关29，也能够用作为断路开关27。

所述主断路开关29设置在主端子23与断路开关27之间。

在直流充电的情况下，所述第一和第二地面端子22.1、22.2与直流电源的正极和负极连接，以进行充电。

每个所述接触区域20与电位势24之一连接或可连接。所述电连接能够是持久的，但是也是可切换的。在可切换的接触区域20的情况下，能够在两个电位势24之间来回切换所述电连接，或者能够中断与电位势的电连接。

当所述接触区域20被车辆接触单元14接触时，每个接触区域20与一个电位势24相关联，所述接触区域20与该电位势电连接。

例如，接触区域20中的三分之二的接触区域是可切换的，而接触区域20中的另三分之一的接触区域是不可切换的。

在第一实施形式中，提供三种不同类型的接触区域20，其中所述第一接触区域20.1与第一电位势24.1相关联，所述第二接触区域20.2与第二电位势24.2相关联，而第三接触区域20.3与第三电位势24.3相关联。

所述第一接触区域20.1和所述第二接触区域20.2是可切换的。所述第一接触区域和第二接触区域借助于在图4中所示出的布置能够可切换地与所述第一电位势24.1或第二电位势24.2连接。

在所示出的实施例中，所述第三接触区域20.2与第三电位势24.3，即pe位势持久地电连接。因此，所述第三接触区域20.3是pe接触区域25。

在图3中局部地示出接触区域20或20.1、20.2、20.3构成的主网格gh。为了简化，所述接触区域20作为圆形示出。

第一接触区域20.1、第二接触区域20.2和第三接触区域20.3或pe接触区域25分别以自身的子图案设置，在此分别以二维布拉维网格的形式，即子网格设置。

所述第一接触区域20.1设置在具有基础向量ui,1、ui,2的第一子网格gu1中。所述第一子网格gu1也是六边形网格，使得两个基础向量ui,1和ui,2具有相同的量值，并且相互形成120°的角度。

同样地，所述第二接触区域20.2设置在具有基础向量u2,1、u2,2的第二子网格gu2中，所述基础向量同样具有相同的量值并且形成120°的角度。

所述第三接触区域20.3或pe接触区域25也位于具有相同长度的基础向量u3,1、u3,2的六边形的第三子网格gu3上，所述基础向量形成120°的角度。

三个子网格gu1、gu2、gu3相互嵌套地设置，使得三个不同的接触区域20.1、20.2、20.3或25沿着主网格gh的基础向量h1、h2之一的方向连续交替出现。

换言之，与任一所考虑的接触区域20.1、20.2、20.3或25邻接最近的接触区域20.1、20.2、20.3或25始终与所考虑的接触区域20.1、20.2、20.3或25本身具有不同的类型。

所述接触区域20.1、20.2、20.3或25或接触面因此围绕垂直于加载面18的转动轴线旋转对称地设置。整个地面接触单元12也能够构成为旋转对称的，意即至少可见的和对于与车辆接触单元14连接所需的部件以旋转对称的方式设置。

在图4中示出地面接触单元12的等效电路图中的局部，所述局部示出用于可切换的接触区域20的电气布置。

借助于所述电气布置，可切换的接触区域20能够与不同的电位势24连接。

所述接触区域20位于图4的中心，并且与所述接触区域20相关联的电位势24作为最上方的线路在图4中示出。

此外，对于每个可切换的接触区域20设有开关单元26、控制线路28以及接地30。

所述接地30能够构成为与处于接地电位上的电位势24持久连接，即与pe位势持久连接。

所述开关单元26具有操纵元件32和开关元件34并且在所示出的实施例中构成为机电开关，在此构成为继电器，其中所述继电器开关作为开关元件34，而继电器线圈作为操纵元件32。

在所示出的实施例中，所述开关元件34是具有第一开关38和第二开关40的双路开关36。

所述第一开关38和所述第二开关40分别形成转换接触部，所述转换接触部始终与接触区域20连接。

在图4中上部示出的第一开关38能够将所述接触区域20与控制线路28或电位势24电连接。

下文示出的第二开关40能够将接触区域20与接地30或电位势24连接。

双路开关36能够由操纵元件32来操纵，其中同时操纵所述第一开关38和所述第二开关40。

所述第一开关38和所述第二开关40，即双路开关36构成为，使得通过所述双路开关将所述接触区域20与接地30和控制线路28连接，或者所述接触区域20仅与电位势24电连接。

换言之，所述开关38和40或双路开关36被强制性引导。

借助于所述开关单元26，所述接触区域20因此能够与相关联的电位势24电连接或者与电位势24断开，即被中断。

为了电操纵或切换所述开关单元26而设有电回路42，所述电回路具有在图4中竖直地(即从上到下)伸展的第一开关线路44和在图4中水平地(即从左到右)伸展的第二开关线路46。

所述第一开关线路44和所述第二开关线路46能够经由相应的电操控开关52彼此分开地被加载电流或电压。所述电操控开关52例如由地面接触单元12的控制单元54操纵。

第一开关线路44和第二开关线路46与开关单元26连接，更确切地说，与操纵元件32连接。

为此，所述开关单元26或操纵元件32具有两个开关接触部48。这两个开关接触部48之一分别经由二极管50、51与两个开关线路44、46电连接。所述二极管50、51的阴极在此例如朝向操纵元件32。

在所述开关接触部48和所述开关线路44之间的二极管50具有切换功能，而在开关接触部48和开关线路46之间的二极管51是保护二极管，所述保护二极管在关断时保护所述操纵元件32免于过电压。

另一开关接触部48仅与在所示出的实施例中为第二开关线路46之一电连接。

在开关单元26的未操纵的状态下，即当在开关接触部48之间未施加电压时，所述双路开关36处于在图4中示出的位置中，即所述接触区域20与接地30和控制线路28电连接。

为了能够切换所述开关单元26并进而将所述接触区域20与相关联的电位势24电连接，必须经由开关接触部48产生电压，例如24v或12v的电压。

为此，例如将正的电压施加到第一开关线路44上，例如+12v或+6v的电压，并且将负的电压施加到第二开关线路46上，例如-12v或-6v的电压。

由于所述第一开关线路44的二极管50现在沿切换方向施加电压，在开关接触部48之间和进而在操纵元件32上施加24v或12v的电压，由此所述开关元件34，即双路开关36被转换。

如果开关线路44、46中的仅一个开关线路加载电压或以相反的极性加载电压，由于二极管50在开关接触部48和操纵元件32处不产生电位差或电压，使得所述双路开关36回到其初始位置中。

因此，所述开关单元26的开关状态与在开关线路44、46上的信号状态相关，即，在开关线路44、46上是否施加有电压以及以何种极性施加电压。

所述接触区域20因此能够与关联于其的电位势24电连接，并进而被激活。

在图4中示出的布置用于所有可切换的接触区域20，即例如用于第一接触区域20.1和第二接触区域20.2。

在图5中示出六个相邻的接触区域20的等效电路图。

所示出的接触区域20在图3中示例性地用虚线包围。因此示出两个第一接触区域20.1、两个第二接触区域20.2和两个第三接触区域20.3或pe接触区域25。

能够清楚地看到的是，所述第一和第二接触区域20.1、20.2是可切换的接触区域20。

显然，代替图3的通常的电位势24，仅示出两个电位势24，更准确地说，示出第一电位势24.1和第二电位势24.2。

所述第三电位势24.3或pe电位势没有连续地示出，而是将与其的电连接作为接地符号表示。

每个可切换的接触区域20.1、20.2具有与其相关联的开关单元26。

所述第一接触区域20.1能够经由与其相关联的开关单元26与第一电位势24.1电连接，而第二接触区域20.2能够经由与其相关联的开关单元26与第二电位势24.2电连接。

在图5中能够清楚地看到，可切换的接触区域20.1和20.2关于其电回路42的电缆铺设以行和列设置。

在图5中，例如部分地示出列(n)和(n+1)以及行(m)和(m+1)。在图5中右上方示出的接触区域20.1例如存在于列(n+1)和行(m)中。

每个行和列具有刚好一个开关线路44、46。换言之，每个列或行通过相应的开关线路44、46限定。

例如，每列通过竖直的第一开关线路44形成，而每行通过水平伸展的第二开关线路46形成。

因此，所述第一开关线路44属于代表列的第一组开关线路，而第二开关线路46属于代表行的第二组开关线路。

在图5中示出第(n)和第(n+1)个第一开关线路46以及第(m)和第(m+1)个第二开关线路46。

第(n)个第一开关线路44与开关单元26连接，更准确地说，与操纵元件32连接，所述操纵元件与第(n)列的接触区域20相关联并且对其进行切换。同样内容适用于第(n+1)个第一开关线路44。

以类似的方式，第(m)个第二开关线路46与开关单元26电连接，更准确地说，与操纵元件32关于第(m)列的接触区域20电连接。相同内容适用于第(m+1)个第二开关线路46。

为了图解说明，在图6中示出另一简化的实施形式的地面接触单元12，其中所述接触区域20或接触面是方形的并且设置在方形的布拉维网格中。

所述第一开关线路44和第二开关线路46通过虚线或虚点线示出。在该实施形式中，可切换的接触区域20的物理几何布置也对应于可切换的接触区域20的电气布置，由此将所述接触区域划分为行和列变得更明显。

在该简化的实施形式中，所述第一开关线路44彼此平行地设置，然而垂直于所述第二开关线路46，所述第二开关线路同样彼此平行地伸展。

所述开关线路44、46因此形成网格，其中每个交叉点与开关单元26或可切换的接触区域20相关联。

因此，每个可切换的接触区域20或其开关单元26与第一开关线路44和第二开关线路46的刚好一个组合相关联，借助于所述组合对所述开关单元26进行切换。

另一开关单元26与任意的开关单元26的区别在于，至少另一第一或第二开关线路44、46与其电连接。

尤其，对于每个开关单元26，设有每组仅一个开关线路44或46。

为了例如在根据图5的第一实施形式中现在将在列(n+1)和行(m)中的接触区域20.1与电位势24.1连接，如已经关于图4描述的那样，在(n+1)个第一开关线路44上施加正的电压，而在第(n)个第二开关线路46上施加负的电压。其余的第一和第二开关线路44、46保持没有电流或电压。

如果第(n+1)列和第(m+1)行的可切换的接触区域20.2应附加地与关联于其的电位势24.2电连接，那么附加地将负的电压施加到第(m+1)个第二开关线路46上。

因此，在第一组开关线路的开关线路44之一上施加正的电压，而在第二组的两个第二开关线路46上施加负的电压。因此，操纵与列(n+1)和行(m)和(m+1)的接触区域20相关联的开关单元26，并且所述接触区域20.1和20.2与关联于其的电位势24.1和24.2电连接。

同时，限制经由第(n+1)列的第一开关线路44的电流，以便防止：操纵明显多于两个的开关单元26。

为此，将所述电流限制到足以操纵大约两个开关单元26的数值上。虽然在这种情况下，一个或两个开关单元26可能同时过多地切换，但是通过电流限制能够防止：过多地切换明显更多的开关单元，如10或30个开关单元26。

在所示出的实施例中，为每行设有控制线路28，所述控制线路必要时分支，以便能够通过双路开关36进行接触。

在每个控制线路28上，为每行设有电压源62。

为了检查：相应行的所有可切换的接触区域20是否都处于接地电位上，即未激活，测量在所述控制线路28和接地电位或pe电位之间的电压。

所测量到的电压取决于在多少部位处所述控制线路28与接地30连接，使得能够检查：是否所有开关单元26都处于未操纵状态下。

作为示例，图12为此示出等效电路图，其中示出用于一行的两个接触区域20的控制线路28。通过开关单元26实现具有多个臂的可变的分压器，所述分压器对由电压源62产生的电压进行分压。每个开关单元26代表臂。

电压计63经由分压器的臂测量相对于接地电位的电压。越多开关单元26将控制线路28与相应的接地30连接，则由电压计63测量到的电压就越低。根据电压的测量值，能够确定未被操纵的开关单元26的数量—进而也能够确定被操纵的开关单元26的数量。

以这种方式，能够识别停留在被操纵的状态下的开关单元26。这例如能够通过如下方式执行：在将高电位施加在相应的电位势24上期间，已操纵所述开关单元26。然后，在切换过程中会产生电弧，所述电弧将所述开关元件34焊接在相应的配合部位处。尤其，因此能够以高度安全性来监控强制性引导的开关元件34。

还可考虑的是，使用多路复用器72，以便能够随时间交替单独地测量在控制线路28之一与接地电位之间的电压。在图12中以虚线表示多路复用器。

在图7中，根据图2和图4的第一实施形式的地面接触单元12的加载面18的一部分放大地示出，其中附近地还绘出第一开关线路44和第二开关线路46。

此外，所述车辆接触单元14的接触区域通过一个圆表示，所述圆圈出被车辆接触单元14接触的接触区域20。

围绕中央的pe接触区域20设有六个可切换的接触区域20。所述接触区域也被称为第一环。

可以考虑的是，为这六个可切换的接触区域20设有六个电位势24，其中这六个接触区域20中的每个与各一个电位势24相关联。

同样可考虑的是，为这六个可切换的接触区域20设有两个电位势24。所述电位势能够加载有正的电位或负的电位，以用直流电进行充电。在交流电的情况下，所述电位势能够代表中性导体和相。

还可考虑的是，为这六个可切换的接触区域20设有四个电位势24，即在交流电充电时对于相设有三个电位势和对于中性导体设有一个电位势。

还可考虑的是，为这六个可切换的接触区域20设有六个电位势24，即在交流电充电时对于相设有三个电位势和对于中性导体设有三个电位势。

所述pe位势25在此代表第七电位势。

在这种情况下，产生七个子网格，因为所述子网格gu1和gu2于是被分别分为三个子网格。所述子网格具有基础向量，所述基础向量形成例如为120°的角度。一对这样的基础向量u’1和u’2在图3中用虚线表示。

可考虑的是，为这六个可切换的接触区域20设有三个电位势24，这三个电位势代表用于以交流电进行充电的三个相。

如也在根据图6的简化的实施形式中那样，在第一实施形式中，存在在图7中竖直伸展的一组第一开关线路44和在图7中水平伸展的第二组第二开关线路46。

由于接触区域20或接触面的六边形形状，这些列不以直线伸展，而是以锯齿形伸展。然而尽管如此，所述列的方向仍然基本上是竖直的，并且与行形成例如90°的角度。

因此，第一组的第一开关线路44将彼此轻微错开地设置的接触区域20或其开关单元26相互连接，使得能够说：第一开关线路44也以锯齿形伸展。

在图7中同样清楚地看到，所述列伸展为，使得在所述列中不存在pe接触区域25。

在图7中示出的示例中，pe接触区域25和列(n)和(n+1)以及行(m)、(m+1)和(m+1)的接触区域20位于加载面18的被车辆接触单元接触的部分内。

一旦所述可切换的接触区域20以及pe接触区域25被车辆接触单元14的相应的电极(未示出)电接触，相应的可切换的接触区域20就被激活。

为此，如关于图5所描述的那样，列(n)和(n+1)的第一开关线路44和行(m)、(m+1)和(m+2)的第二开关线路46加载有预定的正的或负的电压，以用于切换所述开关单元26，使得六个可切换的接触区域20与关联于其的电位势24.1和24.2连接。

现在，期望的接触区域20与关联于其的电位势24.1或24.2连接，而电位势24.1和24.2现在就其而言能够与相应的地面端子22电连接，以便能够将期望的电位施加到电位势24.1、24.2上。为此，将电位势24.1和24.2的断路开关27闭合。

还可以考虑的是，用于切换所述接触区域20的断路开关27保持闭合(或者不存在断路开关27)，并且为此所述主断路开关29，在此即主充电保护器断开，以便为了切换将所述接触区域20或电位势24与主端子23直流断开。在这种情况下，现在所述主断路开关29闭合。

然后，将各个期望的电位施加到电位势24上，和进而施加到列(n)和(n+1)以及行(m)、(m+1)和(m+2)的接触区域20上。现在，能够经由车辆接触单元14给所述车辆10进行充电。

在充电过程结束之后，将所述电位势24.1和24.2与关联于其的地面端子22断开。

随后，相应的接触区域20被禁用，其方式为：去除第一和第二开关线路44、46上的电压。

相应的开关单元26切换在其未被操纵的状态中，由此中断在接触区域20与相应的电位势24之间的电连接。同时，相应的接触区域20和控制线路28经由保护电阻器与接地30电连接。

然后，能够经由控制线路28检查：接触区域20是否已经与其所属的电位势24.1或24.2完全断开。

以这种方式，能够实现具有大量机械的开关单元26的功能性地面接触单元12，并进而能够实现具有较少数量的电操控开关52的接触区域20，并且能够在节省线路的情况下实现。

在所讨论的实施例中，例如对于具有x列和y行的接触区域20的布置，即一定量的x-y机械的开关单元26仅需要x+y个电操控开关52。

这引起地面接触单元12的显著简化。

下面描述根据本发明的地面接触单元12的其它实施形式，所述实施形式基本上对应于第一实施形式。因此，仅研究不同之处，并且相同的以及功能相同的部件设有相同的附图标记。

在图8中示出地面接触单元12，所述地面接触单元要与车辆接触单元14连接，所述车辆接触单元大于根据图7的车辆接触单元14。更准确地说，不仅要围绕中央的pe接触区域25(第一环)使用六个可切换的接触区域20，而且还要在围绕中央的pe接触区域25的下一个环中使用可切换的接触区域20。

于是，经由仅两组的开关线路对接触区域的操控就不再可行，因为在这种情况下激活不位于车辆接触单元14下方的可切换的接触区域20。这代表了安全风险并且应避免。为了图解说明，所述可切换的接触区域20附加地设有附图标记64。

为了能够实现对可切换的接触区域20进行更有针对性的操控，使用第三组的开关线路，即第三开关线路66。

除了已经有的行和已经有的列以外，所述第三开关线路66还限定了另一种类型的列。

所述行或两种类型的列分别垂直于六边形接触区域20的侧面伸展，使得在行和列之间或在两个列之间分别形成60°的角度。所述行和两个列在图8中通过线示出。

所述接触区域20的开关单元26因此分别与三个开关线路44、46、66连接，并且只有当所述开关线路44、46、66以特定的方式提供电压时才操纵相应的开关元件。为此，例如形成适宜的逻辑电路(and、nand)和/或晶体管电路。

也在该实施形式中，能够为每行设有控制线路28，借助于所述控制线路能够检查：相应的接触区域20是否被禁用，即处于接地电位上。

在图9和图10中示出地面接触单元12的第三实施形式，所述实施形式与图8的实施形式一样也应适用于较大的车辆接触单元14。

在该第三实施形式中设有四组的开关线路，即第一开关线路44、第二开关线路46、第三开关线路66和第四开关线路68。

如在之前的实施形式中一样，所述第二开关线路46形成所述布置的行。但是，在第三实施形式中仅设有一种类型的列，所述列由其余三组的开关线路，即第一开关线路44、第三开关线路66和第四开关线路68限定。因此，所述列对应于第一实施形式的列。

然而，与第一实施形式不同，并非每个可切换的接触区域20或与其相关联的开关单元26都与第一开关线路44、第三开关线路66和第四开关线路68中的每一个电连接，而是仅各与一个电连接。

例如，一列的第一接触区域20与第一开关线路44电连接，所述列的第二接触区域与第三开关线路66电连接，所述列的第三接触区域20与第四开关线路68电连接，然后所述列的第四接触区域20再次与第一开关线路44电连接等。

换言之，第一列被三组的开关线路44、66、68划分。因此，每列具有三组的开关线路44、66、68。

这在图10中能够特别清楚地看到，其中再次示出等效电路图。

为了例如能够激活在图9中用实心的点标记的可切换的接触区域20，行(m)、(m+1)，(m+2)、(m+3)和(m+4)的第二开关线路46加载有负的电压，其中所述接触区域被车辆接触单元14接触。

在列(n)中，开关线路44、46、66中的仅一个，在此是第一开关线路44加载有正的电压。在列(n+1)和(n+2)中，所有三个开关线路44、46、66加载有正的电压，并且在列(n+3)中，开关线路44、46、66中的仅一个，在此再次为第一开关线路44加载有正的电压。

也以这种方式实现：只有被车辆接触单元14接触的那些接触区域20被激活并进而与关联于其的电位势24电连接。

在图13中示出地面接触单元12的另一实施形式。

在该实施形式中，所述开关单元26具有电子开关56和前置电路58，其中所述电子开关56用作为开关元件34，而前置电路58用作为操纵元件32。

所述电子开关56例如是mosfet或triac。

所述前置电路58是逻辑电路，例如and门或nand门，其具有开关接触部48作为输入端。因此，所述前置电路58与开关线路44、46和进而必要时还与开关线路66、68电连接。

所述前置电路58还与电子开关56电连接，以便对所述电子开关进行控制。

为此，所述前置电路58向所述电子开关56输出电压，其中当由前置电路58输出的电压超过阈值时，所述电子开关56将所述接触区域20与相关联的电位势24连接。

由前置电路58输出的电压在此与开关线路44、46的信号相关并且例如只有当同时将信号施加到两个开关线路44、46上时，才超过阈值。

因此，由电子开关56和前置电路58构成的开关单元26的作用方式与前述实施形式的开关单元26的作用方式相同。

在该实施形式中，还能够经由控制线路28检查：所述接触区域20是否与相关联的电位势24连接。例如，这是经由电压测量还是以其它方式发生。也能够使用多路复用器。

还可以考虑的是，所述电子开关56切换在相关联的电位势24和pe位势25之间的接触区域20。

然而，也能够弃用控制线路28，因为所述电子开关56不具有可移动的部件。

此外，在该实施形式中能够弃用二极管51。

显然，所描述的实施形式的特征能够任意地相互组合。

换言之，能够如下描述本发明的实施形式：

尤其使用行和列操控来释放通常在基体的上侧露出的接触部(下文：接触区域)。所述原因是：通过这种方法节省了线路，并且同时提高了安全性。

下面阐述对基体上的接触区域的控制。

图4示出用于继电器控制的电路和用于单个接触区域20的感测线路。通过切换所述断路开关27或主断路开关29，在相应的线路上施加l1、l2、l3或n。为了也使相或n导体实际贴靠在接触部上，必须切换所述继电器。将相应的列和行的控制线路(也称为开关线路)用于切换继电器。

优选使用24v或12v的继电器。所述24v或12v通过下述方式实现：将+12v或+6v施加到所述列上，而将-12v或-6v施加到所述行上。同样可以使用其它继电器。决定性的是，通过切换行和列来获得所需的开关电压，并进而提高安全性，因为必须切换两个元素和进而形成“与”链接。

为了检测：继电器是否实际被切换，使用感测线路(也称为控制线路28)。为此，将测试电压施加到感测线路上，并且根据每行所切换的继电器的数量而改变测量值。以这种方式能够确定每行所切换的继电器的数量。如果因此继电器“卡住”(例如通过在高电压下的切换过程以及由于电弧而引起的随后的焊接)，那么这能够借助于感测线路进行检测，每行都有自身的感测线路。

图5示出用于4个可切换的接触部和在其之间的不可切换的pe接触部的电路图。

代替继电器，也能够使用每个任意的开关单元，尤其是triac。

作为进一步的安全功能，每行和每列的可切换的继电器的最大数量受到每行和每列的电流限制而限制。因此确保：每行和每列只能够切换所需的数量。

图7示出用于切换当前所需的6个接触部所需的行和列(以形成网格)。所述行和列通过相应的开关线路形成。黑色的圆包含6个接触部，并且所述接触部能够通过三个蓝色的行和两个红色的列进行切换，而无需切换焊盘上的另一接触部。

控制接触面大

为了切换继电器，需要“与条件”。如果要使用较大的连接器(即车辆接触单元的接口)(如在图8中通过黑色的圆所示出的那样)，那么这能够通过多种可能性实现。一种可能性是还添加第二“与条件”。如在图8中示出的那样，这能够通过下述方式实现：通过另一控制线路添加第二“与条件”并且仅切换三个控制线路相交的那些接触部/继电器。图4中的电路不能够用于该电路。将会提供晶体管电路。

用于用图4中的电路接通较大的连接器的一种可能性是，将每列以两个控制线路进行补充，进而生成每列三个控制线路组，并且将所述列线路交替地与在相应的列中的继电器(参见图9)连接。在图10中示出用于该系统的布线。

在板状基体中，在接触区域下方设有多个电位势，所述电位势也称为层。所述电位势尤其构成为在印刷电路板中的层。

在开关柜中的基体中或基体外部能够设有所谓的充电保护器，然后借助所述充电保护器接通高电流。这表示：通常在接通之前通过充电保护使相应的开关单元预先进入所谓的开关状态，并且随后才经由充电保护器接通高的充电电流。

通常存在七个电位势，借助所述电位势能够经由三相电流、交流电或直流电进行充电。在图7中可见，作为在接触区域上的最小单元，存在pe接触部以及围绕其的六个以六边形设置的接触区域，即，总计七个接触区域包含pe接触区域在内。这些接触区域中的每个具有其自身的电位势。在根据图9的实施形式中，由控制线路形成的行和列也能够互换。所示出的是每列三个开关线路。因为通常为每个开关线路设有一个晶体管，因此能够通过交换行和列来减少电子构件。根据焊盘大小(几何形状)和进而行及列的数量来交换所述行和列以便节省构件会是有意义的。