QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 61/829,601, eingereicht am 31. Mai 2013, die hierdurch durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 829,601, filed on May 31, 2013, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektrofahrzeug-Ladestation für mehrere Elektrofahrzeuge.The present disclosure relates to an electric vehicle charging station for a plurality of electric vehicles.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Verschiedene Arten von Kraftfahrzeugen, etwa Elektrofahrzeuge (EV), Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite (EREV) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV), sind mit einem Energiespeichersystem ausgestattet, das ein regelmäßiges Laden erfordert. Typischerweise kann dieses Energiespeichersystem durch Verbinden desselben mit einer Energiequelle, etwa einer Wechselstromversorgungsleitung, geladen werden. Während es vorteilhaft sein mag, das Energiespeichersystem des Fahrzeugs vor oder nach jeder Fahrzeugnutzung wiederaufzuladen, erfordern es aktuelle Systeme, dass der Fahrer des Fahrzeugs die Versorgungsleitung manuell in das Fahrzeug einsteckt. Ein solcher manueller Vorgang ist für den Fahrer des Fahrzeugs möglicherweise nicht immer praktisch, was zu Fällen versäumten Ladens und/oder anschließend verschlechterter Fahrzeugleistung führen kann.Different types of motor vehicles, such as electric vehicles (EV), extended range electric vehicles (EREV) and hybrid electric vehicles (HEV), are equipped with an energy storage system that requires regular charging. Typically, this energy storage system can be charged by connecting it to a power source, such as an AC power line. While it may be advantageous to recharge the vehicle's energy storage system before or after each vehicle use, current systems require the driver of the vehicle to manually plug the utility into the vehicle. Such a manual operation may not always be practical for the driver of the vehicle, which may result in cases of missed loading and / or subsequently deteriorated vehicle performance.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Eine Fahrzeugladestation umfasst eine Spur, die ausgelegt ist, um sich über mehrere Fahrzeugstellplätze zu erstrecken, und eine bewegliche Ladevorrichtung, die von der Spur gelagert wird. Die bewegliche Ladevorrichtung kann entlang der Spur zwischen den mehreren Fahrzeugstellplätzen umsetzen bzw. verschoben werden, um ein oder mehrere Fahrzeuge zu laden. Die bewegliche Ladevorrichtung umfasst ein Unterteil, das gleitend mit der Spur gekoppelt ist, einen Endeffektor, der mit dem Unterteil in mechanischer Verbindung steht und ausgelegt ist, um mit einem Elektrofahrzeug, das in einem der mehreren Fahrzeugstellplätze angeordnet ist, elektrisch zu koppeln, und einen Energiezufuhrkreis, der ausgelegt ist, um von einer Energiequelle eine elektrische Ladung aufzunehmen und die elektrische Ladung dem Elektrofahrzeug steuerbar zu liefern.A vehicle charging station includes a lane configured to extend over a plurality of vehicle parking spaces and a movable charging device supported by the lane. The mobile loader may be moved along the track between the plurality of vehicle locations to load one or more vehicles. The movable charging device includes a base slidably coupled to the track, an end effector in mechanical communication with the base and configured to electrically couple with an electric vehicle disposed in one of the plurality of vehicle locations, and a vehicle body A power supply circuit configured to receive an electrical charge from an energy source and to controllably supply the electric charge to the electric vehicle.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.The above features and advantages and other features and advantages of the present invention will be readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrofahrzeug-Ladestation, die eine auf dem Boden montierte bewegliche Ladevorrichtung nutzt. 1 is a schematic plan view of an electric vehicle charging station, which uses a mounted on the ground moving charging device.
2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrofahrzeug-Ladestation, die eine über Kopf montierte bewegliche Ladevorrichtung nutzt. 2 FIG. 12 is a schematic plan view of an electric vehicle charging station using an overhead mounted mobile charging device. FIG.
3 ist eine schematische Seitenansicht einer auf dem Boden montierten beweglichen Ladevorrichtung. 3 is a schematic side view of a mounted on the floor movable charging device.
4 ist eine schematische Seitenansicht einer über Kopf montierten beweglichen Ladevorrichtung. 4 is a schematic side view of an overhead mounted mobile loading device.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm auf Systemebene eines Ladealgorithmus. 5 Figure 3 is a schematic system level flowchart of a load algorithm.
6 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren des Vorhandenseins und der Identität eines Elektrofahrzeugs, das ein Wiederaufladen benötigt. 6 FIG. 10 is a schematic flowchart of a method for detecting the presence and identity of an electric vehicle that requires recharging.
7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bewegen einer Ladevorrichtung und eines Endeffektors zu einem Fahrzeug, das ein Aufladen benötigt. 7 FIG. 10 is a schematic flow diagram of a method of moving a loader and an end effector to a vehicle that requires charging.
8 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Koppeln eines Endeffektors mit einer Ladebuchse eines Fahrzeugs, bei Bedarf einschließlich Öffnen einer Klappe, die die Buchse verdeckt. 8th Figure 12 is a schematic flow diagram of a method of coupling an end effector to a charging socket of a vehicle, including, if necessary, opening a flap which obscures the socket.
9 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ladebuchse, wie sie an einem Elektrofahrzeug angeordnet sein kann. 9 is a schematic perspective view of a charging socket, as it can be arranged on an electric vehicle.
10 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Endeffektors für eine Robotikladestation. 10 FIG. 12 is a schematic perspective view of one embodiment of an end effector for a robotic loading station. FIG.
11 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Endeffektors zum Koppeln mit einem Elektrofahrzeug. 11 Figure 3 is a schematic perspective view of one embodiment of an end effector for coupling with an electric vehicle.
12 ist eine vergrößerte schematische Perspektivansicht eines Teils des in 11 vorgesehenen Endeffektors. 12 FIG. 10 is an enlarged schematic perspective view of a part of FIG 11 provided end effector.
13 ist eine schematische Querschnittansicht, teils in Explosionsdarstellung, des in 11 vorgesehenen Endeffektors entlang der Linie 13-13, mit der einfahrbaren Führung in einem ausgefahrenen Zustand gezeigt. 13 is a schematic cross-sectional view, partly in exploded view, of the in 11 provided end effector along the line 13-13, shown with the retractable guide in an extended state.
14 ist eine schematische Querschnittansicht eines Endeffektors, wie er in 11 vorgesehen ist, entlang der Linie 13-13, mit der einfahrbaren Führung in einem eingeklappten Zustand gezeigt. 14 is a schematic cross-sectional view of an end effector as shown in FIG 11 is provided, along the line 13-13, shown with the retractable guide in a folded state.
15 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Endeffektors, der Krafterfassungsmittel umfasst. 15 Figure 11 is a schematic side view of one embodiment of an end effector that includes force sensing means.
16 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrofahrzeug-Ladestation, die zwei auf dem Boden montierte bewegliche Ladevorrichtungen nutzt. 16 FIG. 12 is a schematic plan view of an electric vehicle charging station utilizing two ground mounted mobile charging devices. FIG.
17 ist eine schematische Draufsicht auf eine Elektrofahrzeug-Ladestation, die zwei über Kopf montierte bewegliche Ladevorrichtungen nutzt. 17 is a schematic plan view of an electric vehicle charging station that uses two overhead mounted mobile charging devices.
18 ist eine schematische Draufsicht auf zwei benachbarte und miteinander verbundene Elektrofahrzeug-Ladestationen, die jeweils eine jeweilige auf dem Boden montierte bewegliche Ladevorrichtung nutzen. 18 Figure 3 is a schematic plan view of two adjacent and interconnected electric vehicle charging stations, each utilizing a respective ground-mounted mobile charging device.
19 ist Schaubild von zwei benachbarten und miteinander verbundenen Elektrofahrzeug-Ladestationen, die jeweils eine jeweilige über Kopf montierte bewegliche Ladevorrichtung nutzen. 19 Figure 12 is a diagram of two adjacent and interconnected electric vehicle charging stations, each using a respective overhead mounted mobile charging device.
EINGEHENDE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen genutzt werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten kenntlich zu machen, veranschaulicht 1 schematisch eine Elektrofahrzeug-Ladestation 10 zum Laden oder Wiederaufladen der primären Energiespeichervorrichtung von mehreren Elektrofahrzeugen 12. Wie hierin verwendet kann ein Elektrofahrzeug 12 ein beliebiges Fahrzeug einschließen, das einen Elektromotor als Energiequelle für Fahrzeugantrieb nutzt. Während für den Zweck dieser Beschreibung ein Kraftfahrzeug als beispielhaftes Fahrzeug verwendet wird, können andere Fahrzeuge in ähnlicher Weise verwendet werden. Einige Beispiele von Elektrofahrzeugen umfassen Reinelektro-Elektrofahrzeuge (EV), Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), Elektrofahrzeuge mit vergrößerter Reichweite (EREV), sind aber nicht darauf beschränkt. Diese Fahrzeuge können Personenfahrzeuge, Crossover-Fahrzeuge, SUV-Fahrzeuge, Wohnmobile, Lastwägen, Busse, Nutzfahrzeuge, etc. umfassen.With reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to identify identical or identical components in the several views, there is illustrated 1 schematically an electric vehicle charging station 10 for charging or recharging the primary energy storage device of a plurality of electric vehicles 12 , As used herein, an electric vehicle 12 Include any vehicle that uses an electric motor as a power source for vehicle propulsion. While a motor vehicle is used as an exemplary vehicle for the purpose of this description, other vehicles may be used in a similar manner. Some examples of electric vehicles include, but are not limited to, pure electric electric vehicles (EV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), extended range electric vehicles (EREV). These vehicles may include passenger vehicles, crossover vehicles, SUV vehicles, campers, trucks, buses, utility vehicles, etc.
Ein Elektrofahrzeug 12 kann durch Nutzen elektrischer Energie von einer Energiespeichervorrichtung, etwa einer Fahrzeugbatterie, um während eines Antriebszeitraums einen Elektromotor anzutreiben, arbeiten. Nach einem längeren Zeitraum des Energieverbrauchs kann die Fahrzeugbatterie ein Wiederaufladen erfordern, bevor ein fortgesetzter Antrieb wieder einsetzen kann. Ein solches Wiederaufladen kann durch Koppeln der Fahrzeugbatterie mit einer Quelle elektrischer Energie entweder direkt oder durch ein oder mehrere Zwischenkomponenten erfolgen.An electric vehicle 12 can operate by utilizing electrical energy from an energy storage device, such as a vehicle battery, to drive an electric motor during a drive period. After a prolonged period of power consumption, the vehicle battery may require recharging before a continued drive can re-use. Such recharging may be accomplished by coupling the vehicle battery to a source of electrical energy either directly or through one or more intermediate components.
Im Allgemeinen kann die Elektrofahrzeug-Ladestation 10 eine feststehende Vorrichtung sein, die in einem Parkplatz oder einer anderen Fahrzeugabstellfläche angeordnet sein kann, die mehrere Abstellplätze 14 umfasst (z. B. Parkgarage, Valet-Parkfläche, Flottenfahrzeugabstellfläche, etc...). Wie hierin verwendet ist ein Abstellplatz 14 eine Fläche, die dazu gedacht ist, ein Fahrzeug einen Zeitraum lang aufzunehmen. Abstellplätze 14 können durch optische Markierungen 16, die auf dem Boden vorgesehen sind (wie z. B. bei einem Parkplatz), oder durch greifbare Gegenstände (wie es bei einer herkömmlichen Tankstelle der Fall ist, wo mehrere Benzinpumpen grob die jeweiligen Abstellplätze abgrenzen, die ein Fahrzeug zum Wiederauftanken aufnehmen sollen) abgegrenzt sein.In general, the electric vehicle charging station 10 be a fixed device that can be located in a parking lot or other vehicle storage area, the multiple parking spaces 14 includes (eg parking garage, valet parking area, fleet vehicle storage area, etc ...). As used herein is a storage space 14 an area intended to accommodate a vehicle for a period of time. parking 14 can by optical markers 16 provided on the ground (such as in a parking lot), or by tangible objects (as is the case at a conventional gas station where several gasoline pumps roughly demarcate the respective parking spaces intended to accommodate a vehicle for refueling) be delimited.
1 und 2 veranschaulichen jeweils eine Wiederaufladefläche, die acht Abstellplätze 14, gegliedert in zwei Reihen 18, 20 zu vier Flächen 14, umfasst. Jede Ladestation 10 kann eine jeweilige Spur 24, 26 umfassen, die sich über mehrere der Abstellplätze 14 erstreckt (z. B. entlang jeder Reihe 18, 20), und einer beweglichen Ladevorrichtung 28, 30 Zugang zu jedem Fahrzeug 12 gewährt, um ein selektives Wiederaufladen der Batterie des Fahrzeugs zu erleichtern. 1 and 2 each illustrate a Wiederaufladefläche, the eight parking spaces 14 , divided into two rows 18 . 20 to four surfaces 14 , includes. Each charging station 10 can a respective track 24 . 26 include, spread over several of the parking spaces 14 extends (eg along each row 18 . 20 ), and a moving loader 28 . 30 Access to every vehicle 12 granted to facilitate a selective recharging of the battery of the vehicle.
Im Allgemeinen kann die Spur 24, 26 zwei allgemeine Konfigurationen aufweisen, nämlich eine Spur 24 auf Bodenhöhe (wie in 1 gezeigt) und eine Überkopfspur 26 (wie in 2 gezeigt). Unabhängig von der spezifischen Konfiguration kann jede Spur 24, 26 ihre jeweilige bewegliche Ladevorrichtung 28, 30 lagern und es der Ladevorrichtung 28, 30 ermöglichen, für Zugang zu jedem Fahrzeug 12 in der Station 10 entlang der Spur 24, 26 umzusetzen. Wie nachstehend näher beschrieben wird, kann die Ladevorrichtung 28, 30 mit einem Energiezufuhrkreis 32 und einem Ladesteuergerät 34 gekoppelt sein, die jeweils von der Ladevorrichtung 28, 30 genutzt werden können, um eine Batterie eines oder mehrerer der geparkten Elektrofahrzeuge 12 wiederaufzuladen.In general, the track can 24 . 26 have two general configurations, namely a track 24 at ground level (as in 1 shown) and an overhead track 26 (as in 2 shown). Regardless of the specific configuration, each track can 24 . 26 their respective mobile charging device 28 . 30 store it and load it 28 . 30 allow for access to any vehicle 12 In the station 10 along the track 24 . 26 implement. As will be described in more detail below, the loading device 28 . 30 with an energy supply circuit 32 and a charging controller 34 be coupled, each from the charging device 28 . 30 can be used to charge a battery of one or more of the parked electric vehicles 12 recharge.
3 und 4 veranschaulichen (jeweils) schematische Beispiele einer Spur 24 auf Bodenhöhe und einer Überkopfspur 26, die genutzt werden, um eine jeweilige bewegliche Ladevorrichtung 28, 30 zu lagern. Wie in 3 gezeigt kann die Spur 24 auf Bodenhöhe auf dem Boden 40 oder im Wesentlichen auf dem Boden 40 angeordnet sein, so dass die bewegliche Ladevorrichtung 28 im Allgemeinen über der Spur 24 angeordnet ist. Die bewegliche Ladevorrichtung 28 kann entlang der Spur 24 umsetzen, zum Beispiel unter Verwenden eines oder mehrerer Räder 42, die ausgelegt sind, um auf oder in einem Teil der Spur 24 zu gleiten. Die Spur 24 auf Bodenhöhe kann es der Ladevorrichtung 28 ermöglichen, zwischen den jeweiligen Fahrzeugen 12 körperlich umzusetzen, kann aber einen Mindestfreiraum zwischen den Reihen 18, 20 erfordern, der der Breite der Spur 24/Ladevorrichtung 28 entspricht. 3 and 4 illustrate (respectively) schematic examples of a track 24 at ground level and an overhead track 26 that are used to make a respective moving loader 28 . 30 to store. As in 3 the track can be shown 24 at ground level on the ground 40 or im Essentially on the ground 40 be arranged so that the moving loader 28 generally above the track 24 is arranged. The mobile loader 28 can along the track 24 implement, for example, using one or more wheels 42 that are designed to be on or in part of the track 24 to glide. The track 24 At ground level it may be the loader 28 allow between the respective vehicles 12 physically, but can a minimum space between the rows 18 . 20 require the width of the track 24 / Loader 28 equivalent.
Unter Bezugnahme auf 4 kann die Überkopfspur 26 eine Strecke 44 über dem Boden 40 angeordnet sein, die zum Beispiel zwischen 5 und 12 Fuß (= 1,52 und 3,66 m) beträgt. Die Ladevorrichtung 30 kann im Allgemeinen von der Spur 26 hängen, so dass sich die Ladevorrichtung 30 im Allgemeinen zwischen der Spur 26 und dem Boden 40 befindet. Während die Überkopfspur 26 aus Sicht der Flächennutzung vorteilhaft sein kann, indem sie das engere Beabstanden der Reihen 18, 20 ermöglicht, könnte die Spur 24 auf Bodenhöhe weniger zu implementierende Infrastruktur erfordern. Bei einer Konfiguration kann die Überkopfspur 26 von mehreren bestehenden Lichtmasten in dem Parkplatz hängen.With reference to 4 can the overhead track 26 a distance 44 above the ground 40 be arranged, for example, between 5 and 12 feet (= 1.52 and 3.66 m). The loading device 30 can in general from the track 26 hang, leaving the charger 30 generally between the track 26 and the floor 40 located. While the overhead track 26 From the point of view of land use, it may be advantageous by keeping tighter spacing of the rows 18 . 20 allows, could the track 24 at ground level require less infrastructure to implement. In one configuration, the overhead track 26 hanging from several existing light poles in the parking lot.
Unabhängig von der Form der Spur kann die bewegliche Ladevorrichtung 28, 30 im Allgemeinen ein Unterteil 50, das gleitend mit der Spur gekoppelt ist, und einen Endeffektor 52, der mit dem Unterteil 50 mechanisch gekoppelt ist, umfassen. Der Endeffektor 52 kann ausgelegt sein, um mit einem der Fahrzeuge 12, die in einem benachbarten Abstellplatz 14 angeordnet sind, elektrisch zu koppeln. Eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen eines Endeffektors 52 lässt sich nachstehend unter Bezugnahme auf 9–15 finden.Regardless of the shape of the track, the moving loader 28 . 30 generally a lower part 50 , which is slidably coupled to the track, and an end effector 52 , with the lower part 50 mechanically coupled. The end effector 52 Can be designed to work with any of the vehicles 12 in an adjacent parking space 14 are arranged to couple electrically. A description of various embodiments of an end effector 52 can be found below with reference to 9 - 15 Find.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 und 4 kann der Endeffektor 52 in einer Konfiguration mit dem Unterteil 50 durch mehrere steife Armelemente 54 in mechanischer Verbindung stehen, die relativ zueinander ein Gelenk ausbilden und/oder umsetzen können. Bei anderen Konfigurationen kann der Endeffektor 52 aber durch ein biegsames Stromkabel mechanisch mit dem Unterteil 50 gekoppelt sein.With further reference to 3 and 4 can the end effector 52 in a configuration with the base 50 through several stiff arm elements 54 be in mechanical connection, which form a joint relative to each other and / or can implement. In other configurations, the end effector 52 but by a flexible power cable mechanically with the lower part 50 be coupled.
Bei einer einfachen Umsetzung der vorliegenden Ladestation 10 kann der Endeffektor 52 von einem Nutzer manuell in elektrische Verbindung mit einem Fahrzeug 12 positioniert/gebracht werden. Wenn zum Beispiel ein Nutzer sein Fahrzeug 12 laden möchte, kann er die Ladevorrichtung 28, 30 zu einer Fläche nahe seinem Fahrzeug 12 schieben und den Endeffektor manuell in elektrische Verbindung mit einer an seinem Fahrzeug angeordneten geeigneten Ladebuchse versetzen (d. h. wobei eine Ladebuchse im Allgemeinen einen Stromanschluss/Stromstecker bezeichnen soll, der an dem Fahrzeug angeordnet ist und mit einer Stromspeichervorrichtung, wie etwa einer Batterie, in elektrischer Verbindung steht). Bei dieser Umsetzung können alle zwischen den Armelementen 54 vorgesehenen Gelenke rein passiv sein und können einem Nutzer das freie Manipulieren des Endeffektors 52 ermöglichen.In a simple implementation of the present charging station 10 can the end effector 52 manually by a user into electrical connection with a vehicle 12 be positioned / brought. For example, if a user uses his vehicle 12 he wants to load, he can load the charger 28 . 30 to an area near his vehicle 12 and manually place the end effector in electrical communication with a suitable charging socket located on its vehicle (ie, where a charging socket is generally intended to designate a power connector / power connector located on the vehicle and in electrical communication with a power storage device, such as a battery stands). In this implementation, all between the arm elements 54 provided joints can be purely passive and can allow a user to freely manipulate the end effector 52 enable.
Bei einer anderen Konfiguration kann die Fahrzeugladestation 10 vollautomatisch sein und kann ausgelegt sein, um ein Fahrzeug 12 eines Nutzers mit minimaler Interaktion seitens des Nutzers robotisch zu laden. Bei einer Konfiguration kann die Einbindung des Nutzers beim Ladeprozess auf das Vorsehen eines Hinweises auf eine erwünschte Ladung und/oder das Ermöglichen der Ladevorrichtung 28, 30, Zugriff auf eine Ladebuchse zu erhalten, beschränkt sein.In another configuration, the vehicle charging station 10 be fully automatic and can be designed to be a vehicle 12 of a user to load robotically with minimal interaction on the part of the user. In one configuration, the user's involvement in the charging process may be to provide an indication of a desired charge and / or enable the charging device 28 . 30 Restrict access to a charging socket.
Bei einer Robotikumsetzung kann die Position und Ausrichtung des Endeffektors 52 durch die selektive Betätigung eines oder mehrerer Gelenkaktoren, die zwischen einem oder mehreren Armelementen 54 angeordnet sind, in 5 oder mehr Freiheitsgraden (zum Beispiel 3 Umsetzungsgraden und 2 oder mehr Drehungsgraden) robotisch gesteuert werden. Die Gelenkaktoren und die resultierende Bewegung des Endeffektors 52 kann durch ein Robotiksteuergerät 56 gesteuert werden, wie es in 1 und 2 schematisch gezeigt ist. Während die folgende Beschreibung im Allgemeinen eine Robotikumsetzung des vorliegenden Systems 10 betrifft, können bestimmte Ausgestaltungen in ähnlicher Weise in einer manuellen Version des Systems 10 verwendet werden (insbesondere solche, die durch das Ladesteuergerät 34 implementiert werden).In a robotic setup, the position and orientation of the end effector may be increased 52 by the selective actuation of one or more joint actuators connected between one or more arm elements 54 are robotically controlled in 5 or more degrees of freedom (for example, 3 degrees of conversion and 2 or more degrees of rotation). The joint actuators and the resulting movement of the end effector 52 can by a robotic control unit 56 be controlled as it is in 1 and 2 is shown schematically. While the following description will generally describe a robotic composition of the present system 10 For example, certain embodiments may be similar in a manual version of the system 10 be used (especially those through the charge controller 34 be implemented).
Das Robotiksteuergerät 56 sowie das Ladesteuergerät 34 können als ein oder mehrere digitale Computer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen verkörpert sein, die ein oder mehrere Mikrosteuergeräte oder Zentralrechner (CPU), einen schreibgeschützten Speicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital(A/D)-Schaltungsanordnung, eine Digital/Analog(D/A)-Schaltungsanordnung, eine Eingangs-/Ausgangs(I/O)-Schaltungsanordnung und/oder Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik umfassen. Das Robotiksteuergerät 56 und das Ladesteuergerät 34 können in einer einzigen Rechenvorrichtung als verschiedene Softwaremodule verkörpert sein oder können als körperlich getrennte Hardwaremodule verkörpert sein.The robotics control unit 56 as well as the charge control unit 34 may be embodied as one or more digital computers or data processing devices including one or more microcontrollers or central processing units (CPU), read only memory (ROM), random access memory (RAM), electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), high speed clock, Analog / digital (A / D) circuitry, digital / analog (D / A) circuitry, input / output (I / O) circuitry, and / or signal conditioning and buffer electronics. The robotics control unit 56 and the charge controller 34 may be embodied in a single computing device as distinct software modules or may be embodied as physically separate hardware modules.
Das Ladesteuergerät 34 kann ausgelegt sein, um einen oder mehrere Ladesteuerungsalgorithmen automatisch durchzuführen, um einen Ladevorgang auszuführen, wenn das Steuergerät 34 ermittelt, dass ein Fahrzeug eine elektrische Ladung benötigt. In ähnlicher Weise kann das Robotiksteuergerät 56 ausgelegt sein, um automatisch ein oder mehrere Bewegungssteueralgorithmen durchzuführen, um die resultierende Bewegung des Endeffektors 52 mittels des einen oder der mehreren Gelenkmotoren zu steuern, um den Ladeprozess zu bewirken. Jede Steuer-/Verarbeitungsroutine kann als Software oder Firmware umgesetzt sein und kann entweder lokal auf dem jeweiligen Steuergerät 56, 34 gespeichert sein oder kann von dem Steuergerät 56, 34 mühelos beurteilbar sein.The charging controller 34 may be configured to automatically perform one or more charging control algorithms to perform a charging operation when the controller 34 determines that a vehicle needs an electric charge. Similarly, the robotic control device 56 be designed to automatically perform one or more motion control algorithms to the resulting movement of the end effector 52 by means of the one or more articulated motors to effect the charging process. Each control / processing routine may be implemented as software or firmware and may be either local to the respective controller 56 . 34 be stored or can by the control unit 56 . 34 be easily judged.
5 veranschaulicht ein schematisches Flussdiagramm – auf Systemebene – eines Ladealgorithmus 60, der von dem Ladesteuergerät 34 in überwachender Weise ausgeführt werden kann. Der Algorithmus setzt bei 62 ein, wenn das System 10 eingeschaltet und/oder initialisiert wird. Bei 64 kann das Ladesteuergerät 34 das Vorhandensein und/oder die Identität von ein oder mehreren Fahrzeugen 12 erkennen, die einer Ladung bedürfen und sind innerhalb einer vorab festgelegten Anzahl von Abstellplätzen 14 befinden. Bei 66 kann das Ladesteuergerät 34 das Robotiksteuergerät 56 anweisen, die Ladevorrichtung 28, 30/den Endeffektor 52 zu dem ein Laden benötigenden Fahrzeug zu bewegen. Das Robotiksteuergerät 56 kann dann den Endeffektor 52 bei 68 mit einer Ladebuchse des Fahrzeugs 12 koppeln. Nach dem Koppeln kann das Ladesteuergerät 34 das Fahrzeug bei 70 laden, bis das Fahrzeug einen Ladezustand (SoC) oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts meldet. Schließlich kann das Ladesteuergerät 34 bei 72 das Robotiksteuergerät 56 anweisen, sich von dem Fahrzeug 12 zu trennen und zu einer Ausgangsposition zurückzukehren, bevor es einen folgenden Ladevorgang aufnimmt. 6–8 liefern ein zusätzliches Detail zu verschiedenen Ausführungsformen der Schritte 64–68. 5 illustrates a schematic flow diagram - at system level - of a load algorithm 60 from the charging controller 34 can be carried out in a supervisory manner. The algorithm starts 62 one, if the system 10 switched on and / or initialized. at 64 can the charge controller 34 the presence and / or identity of one or more vehicles 12 which require cargo and are within a predetermined number of parking spaces 14 are located. at 66 can the charge controller 34 the robotic control unit 56 instruct the loader 28 . 30 / the end effector 52 to move to the store requiring a vehicle. The robotics control unit 56 then can the end effector 52 at 68 with a charging socket of the vehicle 12 couple. After docking, the charge controller 34 the vehicle at 70 until the vehicle reports a state of charge (SoC) above a certain threshold. Finally, the charging controller 34 at 72 the robotic control unit 56 instruct yourself from the vehicle 12 to disconnect and return to a home position before accepting a subsequent load. 6 - 8th provide additional detail on different embodiments of the steps 64 - 68 ,
Nach dem Initialisieren kann der Ladealgorithmus 60 wirklich beginnen, sobald ein Elektrofahrzeug 12 in einem Abstellplatz 14 detektiert und/oder identifiziert wird und ermittelt wird, dass dieses bestimmte Fahrzeug Laden benötigt (Schritt 64). Wie in 6 weiter erläutert wird, kann Schritt 64 drei allgemeine Komponenten umfassen: Anwesenheitsdetektion 80; Ladungsermittlung 82; und Nutzeridentifizierung 84. Schritt 64 kann bei 80 einsetzen, wenn das Ladesteuergerät 34 einen Sensorhinweis erhält, dass ein Fahrzeug 12 in einen Abstellplatz 14 gefahren ist. Der Sensorhinweis kann zum Beispiel von einer Druckmatte, die in dem Boden des Abstellplatzes 14 eingebettet ist, von einem Ultraschall-, Laser- oder Radarannäherungsdetektor, von einer digitalen Kamera, die der Ladestation 10 zugeordnet ist, oder von einer von einem Nutzer durchgeführten Handlung (z. B. Drücken einer Taste, um eine Ladeforderung anzuzeigen) stammen.After initializing, the loading algorithm can 60 really start as soon as an electric vehicle 12 in a parking space 14 is detected and / or identified and it is determined that this particular vehicle requires loading (step 64 ). As in 6 can be further explained, step 64 Three general components include: presence detection 80 ; charge detecting 82 ; and user identification 84 , step 64 can at 80 use when the charge controller 34 receives a sensor indication that a vehicle 12 in a parking space 14 drove. For example, the sensor reference may be from a pressure mat placed in the bottom of the parking space 14 embedded from an ultrasonic, laser or radar proximity detector, from a digital camera, to the charging station 10 or from an action performed by a user (eg, pressing a button to display a charge request).
Sobald das Vorhandensein eines Fahrzeugs 12 bei 80 detektiert wird, kann das Ladesteuergerät 34 bei 86 eine Kommunikation mit dem Fahrzeug 12 einleiten. Die Kommunikation kann mittels einer Datenverbindung, wie etwa zum Beispiel einer satellitenbasierten Kommunikationsverbindung, einer drahtlosen Verbindung entsprechend einem 802.11- oder Bluetooth-Standard, einer Punkt-zu-Punkt-Datenverbindung, einer RFID-Datenverbindung oder einer anderen transponderbasierten Datenverbindung, erfolgen. Sobald bei 86 eine Kommunikationsverbindung hergestellt ist, kann das Ladesteuergerät 34 bei 88 Fahrzeugbatterieinformationen und Ladezustand lesen, den Ladezustand bei 90 mit einem Schwellenwert vergleichen und bei 92 ein erforderliches Wiederaufladen anzeigen, wenn der Ladezustand unter einem Schwellenwert liegt. In einer anderen Ausführungsform kann ein Nutzer manuell ein Wiederaufladen durch eine manuelle Eingabe zu dem System 10 fordern (einschließlich Smartphone-Eingabe oder Tastatureingabe an einem Endgerät).Once the presence of a vehicle 12 at 80 is detected, the charge controller 34 at 86 a communication with the vehicle 12 initiate. The communication may be by means of a data connection, such as, for example, a satellite-based communication link, a wireless connection according to an 802.11 or Bluetooth standard, a point-to-point data connection, an RFID data connection, or other transponder-based data connection. Once at 86 a communication connection is established, the charging controller 34 at 88 Read vehicle battery information and charge state, the charge state 90 compare with a threshold and at 92 indicate a required recharge when the state of charge is below a threshold. In another embodiment, a user may manually recharge by manual input to the system 10 request (including smartphone input or keyboard input to a terminal).
Im Anschluss an die Detektion eines Fahrzeugs bei 80 und die Identifizierung einer erforderlichen Wiederaufladung bei 82 kann das Ladesteuergerät 34 bei 84 die Identifizierung eines Nutzers ermitteln, der dem Fahrzeug 12 zugeordnet ist, es fährt oder besitzt. Der Nutzer-Id-Schritt kann es dem System 10 ermöglichen, individuellen Energieverbrauch zu berücksichtigen und falls zutreffend eine Rechnung zu erzeugen. Der Nutzer-Identifizierungsschritt 84 kann das drahtlose Empfangen eines Nutzeridentifikators mittels der hergestellten Kommunikationsverbindung oder durch manuelles Auffordern des Nutzers, Abrechnungsinformationen einzugeben, etwa eine persönliche Identifizierungsnummer oder eine Kreditkartennummer, umfassen. Sobald der Nutzer ordnungsgemäß identifiziert ist, kann das Fahrzeug 12 bei 94 zum Laden in eine Warteschlange aufgenommen werden.Following the detection of a vehicle at 80 and identifying a required recharge 82 can the charge controller 34 at 84 Identify a user identifying the vehicle 12 is assigned, it drives or owns. The user id step can do it to the system 10 allow individual energy consumption to be taken into account and, if applicable, generate an invoice. The user identification step 84 For example, wirelessly receiving a user identifier via the established communication link or by manually prompting the user to enter accounting information, such as a personal identification number or a credit card number. Once the user is properly identified, the vehicle can 12 at 94 be queued for loading.
Sobald das Fahrzeug die Spitze der Ladewarteschlange erreicht, kann das Ladesteuergerät 34 das Robotiksteuergerät 56 anweisen, die Ladevorrichtung 28, 30/den Endeffektor 52 zu dem ein Laden benötigenden Fahrzeug zu bewegen (Schritt 66 von 5). Wie in 7 gezeigt kann Schritt 66 im Allgemeinen zwei allgemeine Komponenten umfassen: Umsetzen der beweglichen Ladevorrichtung 28, 30 zu einer geeigneten Stelle entlang der Spur 24, 26 (bei 100); und Positionieren des Endeffektors 52 nahe einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 12 (bei 102).Once the vehicle reaches the top of the charge queue, the charge controller 34 the robotic control unit 56 instruct the loader 28 . 30 / the end effector 52 to move to the vehicle requiring a load (step 66 from 5 ). As in 7 can be shown step 66 In general, two general components include: Moving the moving loader 28 . 30 to a suitable location along the track 24 . 26 (at 100 ); and positioning the end effector 52 near a charging socket on the vehicle 12 (at 102 ).
Um die Ladevorrichtung 28, 30 an einer geeigneten Stelle entlang der Spur 24, 26 100 zu positionieren, kann das Robotiksteuergerät ein oder mehrere Antriebsräder betätigen, die es der Ladevorrichtung 28, 30 ermöglichen, sich entlang der Spur 24, 26 selbst fortzubewegen. In einer anderen Ausführungsform kann die Ladevorrichtung 24, 26 mit einer Antriebskette gekoppelt sein, die sich über die Länge der Spur erstrecken und die Ladevorrichtung auf Forderung eines feststehenden Antriebsmotors zu der geeigneten Stelle ziehen kann. Wie ferner in 2 und 4 dargestellt ist, kann die Ladevorrichtung 30 in einer anderen Ausführungsform zu einem Grad seitlicher Bewegung relativ zu der Spur 26 imstande sein. Diese seitliche Bewegung kann aufgrund des im Allgemeinen niedrigen typischen Motorhaubenfreiraums zulässig sein, der es der Ladevorrichtung 30 ermöglichen kann, sich über einen Teil des Fahrzeugs zu erstrecken. Auf diese Weise kann es die seitliche Bewegung dem Endeffektor gestatten, ohne Notwendigkeit von langen Verlängerungsarmen einfacheren Zugriff auf die Ladebuchse zu haben.To the charging device 28 . 30 at a suitable location along the track 24 . 26 100 To position, the robotics control unit can actuate one or more drive wheels, which is the charging device 28 . 30 allow yourself along the track 24 . 26 to move on my own. In another embodiment, the loading device 24 . 26 With coupled to a drive chain, which extend over the length of the track and can pull the loading device on demand of a fixed drive motor to the appropriate location. As further in 2 and 4 is shown, the charging device 30 in another embodiment, to a degree of lateral movement relative to the track 26 to be able to. This lateral movement may be tolerable due to the generally low typical bonnet clearance of the loader 30 allow it to extend over part of the vehicle. In this way, lateral movement can allow the end effector to have easier access to the charging socket without the need for long extension arms.
Sobald die Ladevorrichtung 28, 30 in einer geeigneten Position entlang der Spur (100) allgemein positioniert ist, um es dem Endeffektor 52 zu ermöglichen, sich hin zu der Fahrzeugladebuchse zu bewegen, kann dann das Robotiksteuergerät 56 den einen oder die mehreren Gelenkaktoren (102) steuern, die dem einen oder den mehreren Armelementen 54 zugeordnet sind, um den Endeffektor nahe der Ladebuchse zu positionieren. In einer Ausführungsform kann das Positionieren des Endeffektors 52 bei 102 das Verfeinern der Position der Ladevorrichtung entlang der Spur umfassen.Once the charger 28 . 30 in a suitable position along the track ( 100 ) is positioned generally to the end effector 52 to allow it to move to the vehicle charging socket, then the robotic control unit 56 the one or more joint actuators ( 102 ) control the one or more arm elements 54 are assigned to position the end effector near the charging socket. In one embodiment, the positioning of the end effector 52 at 102 refining the position of the loader along the track.
Um den Endeffektor 52 bei 102 zu positionieren, kann das Robotiksteuergerät 56 durch Ermitteln der Position der Ladebuchse an dem Fahrzeug 12 bei 104 beginnen. Dies kann im Allgemeinen mittels visueller Identifizierung, durch Empfangen eines Signals von dem Fahrzeug mittels der Kommunikationsverbindung oder durch einen separaten Transponder oder eine separate RFID-Vorrichtung, die nahe der Ladebuchse platziert ist, erfolgen. In einer Ausführungsform kann die Ladebuchse durch eine Klappe oder eine andere selektiv abnehmbare Platte bedeckt sein. Ein RFID-Chip oder ein anderer Transponder kann an der Klappe befestigt oder benachbart zu der Buchse platziert sein, um eine Positionsangabe vorzusehen.To the end effector 52 at 102 can position the robotics control unit 56 by determining the position of the charging socket on the vehicle 12 at 104 kick off. This can generally be done by visual identification, by receiving a signal from the vehicle via the communication link, or by a separate transponder or separate RFID device placed near the charging socket. In one embodiment, the charging socket may be covered by a flap or other selectively removable plate. An RFID chip or other transponder may be attached to the flap or placed adjacent to the jack to provide a location indication.
Sobald die Buchse bei 104 an dem Fahrzeug lokalisiert ist, kann das Robotiksteuergerät 56 bei 106 den Abstand des Fahrzeugs 12 relativ zu benachbarten Fahrzeugen prüfen. Wenn der Abstand unter zulässigen Toleranzen liegt, kann die Laderoutine bei 108 enden und der Nutzer kann bei 110 benachrichtigt werden. Wenn die Freiräume für ein Fortfahren des Prozesses ausreichend sind, kann das Robotiksteuergerät 56 den Endeffektor 52 bei 112 durch Steuern eines oder mehrerer Gelenkmotoren zu einem Bereich nahe der Buchse bewegen. Wenn sich der Endeffektor 52 hin zu der Ladebuchse fortbewegt, kann das Robotiksteuergerät 56 kontinuierlich eine Sensorrückmeldung als Nachweis einer Berührung zwischen dem Arm und einem Fahrzeug oder einem anderen Hindernis überwachen. Wenn eine Berührung detektiert wird, kann der Ladeprozess abbrechen.As soon as the socket is attached 104 is located on the vehicle, the robotics control device 56 at 106 the distance of the vehicle 12 relative to neighboring vehicles. If the distance is below allowable tolerances, the loader routine may be at 108 ends and the user can join 110 be notified. If the clearance is sufficient to continue the process, the robotics controller may 56 the end effector 52 at 112 by moving one or more articulated motors to an area near the bushing. When the end effector 52 moved to the charging socket, the robotics control unit 56 continuously monitor sensor feedback as evidence of contact between the arm and a vehicle or other obstacle. If a touch is detected, the charging process may abort.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 kann, sobald der Endeffektor 52 bei 66 allgemein mit der Ladebuchse ausgerichtet ist, das Robotiksteuergerät 56 den Endeffektor 52 bei 68 mit einer Ladebuchse des Fahrzeugs 12 koppeln. Vor dem Vornehmen einer solchen Verbindung kann es aber erforderlich sein, eine Klappe zu öffnen, die die Buchse bedeckt. Wie allgemein in 8 gezeigt ist, kann Schritt 68 durch Ermitteln, ob die Ladeklappe offen ist (bei 120), beginnen. Wenn die Klappe bereits offen ist, kann das Robotiksteuergerät 56 bei 122 den geeigneten Endeffektor wählen, den Endeffektor 52 bei 124 hin zu der Ladebuchse führen und den Endeffektor 52 bei 126 mit der Ladebuchse mechanisch und/oder elektrisch koppeln.Referring again to 5 can, as soon as the end effector 52 at 66 generally aligned with the charging socket, the robotics control unit 56 the end effector 52 at 68 with a charging socket of the vehicle 12 couple. However, prior to making such a connection, it may be necessary to open a flap which covers the socket. As generally in 8th shown can be step 68 by determining if the tailgate is open (at 120 ), kick off. If the flap is already open, the robotics control unit can 56 at 122 choose the appropriate end effector, the end effector 52 at 124 lead to the charging socket and the end effector 52 at 126 mechanically and / or electrically couple with the charging socket.
In einer Konfiguration kann der Endeffektor 52 bei 124 unter Verwenden eines oder mehrerer Anhaltspunkte, die von der Buchse wahrgenommen werden können, hin zu der Ladebuchse geführt werden. Der Endeffektor 52 kann zum Beispiel einen Sensor umfassen, der von der Buchse bei 140 eine elektromagnetische Strahlung und/oder Schalldruckwellen empfangen kann. Das Robotiksteuergerät 56 kann bei 142 ein oder mehrere Anhaltspunkte der Ladebuchse von der empfangene Strahlung/den empfangenen Wellen identifizieren und kann während der Endannäherung bei 144 die Positionierung der Anhaltspunkte als Rückmeldung nutzen. In einer Konfiguration kann die empfangene elektromagnetische Strahlung sichtbares Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 750 nm sein. Analog können die Schalldruckwellen eine Frequenz von über 30 kHz (d. h. Ultraschall) aufweisen.In one configuration, the end effector 52 at 124 Using one or more clues that can be perceived by the jack, are led to the charging socket. The end effector 52 For example, it may include a sensor coming in from the socket 140 can receive electromagnetic radiation and / or sound pressure waves. The robotics control unit 56 can at 142 Identify one or more clues of the charge socket from the received radiation / waves and may assist in the final approach 144 use the positioning of the clues as feedback. In one configuration, the received electromagnetic radiation may be visible light having a wavelength between 400 nm and 750 nm. Analogously, the sound pressure waves can have a frequency of more than 30 kHz (ie ultrasound).
Wenn die Ladeklappe bei 120 noch nicht bereits offen ist, dann kann das Robotiksteuergerät 56 bei 128 ermitteln, ob das Fahrzeug 12 mit Klappenfernöffnungsfähigkeiten ausgestattet ist. Wenn ja, kann das Robotiksteuergerät 56 bei 130 ein Signal senden, um das Fahrzeug anzuweisen, die Klappe zu öffnen, und kann dann sich bei 122 daran machen, den geeigneten Endeffektor zu wählen. Wenn das Fahrzeug nicht mit Klappenfernöffnungsfähigkeiten ausgestattet ist, dann kann das Robotiksteuergerät 56 bei 132 den Endeffektor 52 manipulieren, um die Klappe durch Aufziehen der Klappe oder durch Schieben der Klappe nach innen, um ein Klick-Verriegelungsmerkmal zu lösen, gefolgt von deren Ziehen zu einem vollständig offenen Zustand, manuell zu öffnen.If the tailgate at 120 not yet open, then the robotic control unit 56 at 128 determine if the vehicle 12 equipped with flap remote opening capabilities. If so, the robotics control unit can 56 at 130 send a signal to instruct the vehicle to open the flap, and then join 122 to choose the appropriate end effector. If the vehicle is not equipped with flap remote opening capabilities, then the robotic controller may 56 at 132 the end effector 52 Manipulate the flap by pulling the flap or by sliding the flap inward to release a click-lock feature followed by pulling it to a fully open condition, manually opening it.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 kann, sobald der Endeffektor 52 mit der Ladebuchse gekoppelt ist, das Ladesteuergerät 34 das Fahrzeug bei 70 laden, bis das Fahrzeug einen Ladezustand (SoC) oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts meldet. Schließlich kann das Ladesteuergerät 34 bei 72 das Robotiksteuergerät 56 anweisen, sich von dem Fahrzeug 12 zu trennen und zu einer Ausgangsposition zurückzukehren. Das Ladesteuergerät 32 kann die dem Fahrzeug 12 während des Ladeschritts 70 gelieferte Gesamtenergie überwachen und kann anschließend eine Rechnung an den identifizierten Nutzer ausstellen oder ein Konto desselben belasten.Referring again to 5 can, as soon as the end effector 52 is coupled to the charging socket, the charge controller 34 the vehicle at 70 until the vehicle reports a state of charge (SoC) above a certain threshold. Finally, the charging controller 34 at 72 the robotic control unit 56 instruct yourself from the vehicle 12 to separate and return to a starting position. The charging controller 32 can the the vehicle 12 during the loading step 70 monitor and then may issue an invoice to the identified user or debit an account of the same.
9 veranschaulicht ein Beispiel eines Fahrzeugladesteckers/einer Fahrzeugladebuchse 160, der/die bei einem Elektrofahrzeug 12 enthalten sein kann. Wie gezeigt kann die Buchse 160 mehrere elektrische Kontakte 162 und eine mechanische Führung 164 umfassen, um die ordnungsgemäße Ausrichtung/Kopplung zwischen dem Endeffektor 52 und der Buchse 160 zu unterstützen. Die mechanische Führung 164 kann zum Beispiel die mehreren elektrischen Kontakte 162 umgeben und kann ein oder mehrere Positionierungsmerkmale 166 aufweisen, um eine ordnungsgemäße axiale Ausrichtung zu fördern. 9 illustrates an example of a vehicle charging plug / plug 160 who is looking for an electric vehicle 12 may be included. As shown, the socket 160 several electrical contacts 162 and a mechanical guide 164 To ensure proper alignment / coupling between the end effector 52 and the socket 160 to support. The mechanical guidance 164 For example, the multiple electrical contacts 162 surrounded and can have one or more positioning features 166 to promote proper axial alignment.
10 veranschaulicht eine erste Ausführungsform eines Endeffektors 170, der dem vorstehend beschriebenen Endeffektor 52 ähnlich sein kann und verwendet werden kann, um mit der Fahrzeugladebuchse 160 von 9 zu koppeln. Wie gezeigt kann der Endeffektor 170 mehrere elektrische Kontakte 172 umfassen, die jeweils ausgelegt sind, um mit einem jeweiligen elektrischen Kontakt 162 der Buchse 160 in Passung zu treten. Der Endeffektor 170 kann weiterhin eine mechanische Führung 174 umfassen, die ausgelegt ist, um in oder über die mechanische Führung 164 der Buchse 160 zu passen. Ein Positionierungsmerkmal 176 des Endeffektors 170 kann mit einem ähnlichen Positionierungsmerkmal 166 der Buchse 160 in Passung/Eingriff treten, um das Vorsehen einer ordnungsgemäßen Ausrichtung/Orientierung zu unterstützen. 10 illustrates a first embodiment of an end effector 170 , the end effector described above 52 may be similar and can be used to with the vehicle charging socket 160 from 9 to pair. As shown, the end effector 170 several electrical contacts 172 each configured to communicate with a respective electrical contact 162 the socket 160 to fit in. The end effector 170 can still have a mechanical guide 174 include, which is designed to be in or over the mechanical guide 164 the socket 160 to fit. A positioning feature 176 of the end effector 170 can with a similar positioning feature 166 the socket 160 Fit / Engage to assist in providing proper alignment / orientation.
Wie in 9–10 gezeigt kann das Positionierungsmerkmal 176 ein Keilabschnitt der mechanischen Führung 172 sein, der verhindern kann, dass der Endeffektor mit der Buchse in einer anderen Weise als der ordnungsgemäßen Orientierung gekoppelt wird. Der Endeffektor 170 kann weiterhin eine selektiv einrückbare Befestigungslasche 178 umfassen, die den Endeffektor 170 mit der Buchse 160 koppeln kann. Die Lasche 178 kann sowohl eine ordnungsgemäße Verbindung/Kopplung sicherstellen (d. h. sicherstellen, dass der Endeffektor 170 ordnungsgemäß an der Buchse 160 sitzt) als auch die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein leichter, unbeabsichtigter Stoß den Endeffektor 170 aus seinem Sitz lösen kann.As in 9 - 10 the positioning feature can be shown 176 a wedge portion of the mechanical guide 172 which may prevent the end effector from being coupled to the socket in a manner other than proper orientation. The end effector 170 can also be a selectively engageable mounting strap 178 include the end effector 170 with the socket 160 can couple. The tab 178 can ensure both proper connection / coupling (ie, make sure the end effector 170 properly on the socket 160 sitting) as well as lessen the likelihood that a light, unintentional shock will hit the end effector 170 from his seat can solve.
11 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines Endeffektors 180, der dem vorstehend beschriebenen Endeffektor 52 ähnlich sein kann und verwendet werden kann, um mit der Fahrzeugladebuchse 160 des Fahrzeugs 12 selektiv zu koppeln. Wie gezeigt kann der Endeffektor 180 mehrere elektrische Kontakte 182 umfassen, die jeweils ausgelegt sind, um mit einem jeweiligen elektrischen Kontakt 162 der Buchse 160 in Passung zu treten. 11 illustrates another embodiment of an end effector 180 , the end effector described above 52 may be similar and can be used to with the vehicle charging socket 160 of the vehicle 12 to couple selectively. As shown, the end effector 180 several electrical contacts 182 each configured to communicate with a respective electrical contact 162 the socket 160 to fit in.
Der Endeffektor 180 kann eine mechanische Führung 184 umfassen, die ausgelegt ist, um die elektrischen Kontakte 182 allgemein zu umgeben, und die ausgelegt ist, um in oder über die mechanische Führung 164 der Buchse 160 zu passen.The end effector 180 can be a mechanical guide 184 include, which is adapted to the electrical contacts 182 Generally surrounded, and which is designed to be in or above the mechanical guide 164 the socket 160 to fit.
Die mechanische Führung 184 kann ein Positionierungsmerkmal 186 umfassen, das ausgelegt ist, um mit einem ähnlichen Merkmal 166 der Buchse 160 in Passung/Eingriff zu treten, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung/Orientierung zu unterstützen. Wie in 9–11 gezeigt kann das Positionierungsmerkmal 186 ein Keilabschnitt der mechanischen Führung 184 sein, der verhindern kann, dass der Endeffektor 180 mit der Buchse 160 in einer anderen Weise als der ordnungsgemäßen Orientierung gekoppelt wird. Der Endeffektor 180 kann weiterhin eine selektiv einrückbare Befestigungslasche 188 umfassen, die mit einem an der Buchse 160 vorgesehenen Vorsprung verriegelt werden kann. Die Befestigungslasche 188 kann sicherstellen, dass eine ordnungsgemäße elektrische Verbindung/Kopplung hergestellt und während des gesamten Ladeprozesses gehalten wird (d. h. sicherstellen, dass der Endeffektor 180 ordnungsgemäß an der Buchse 160 sitzt). Auf diese Weise kann die Lasche 188 die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein leichter, unbeabsichtigter Stoß gegen den Verbinder/Effektor 180 oder das Fahrzeug 12 den Endeffektor 180 aus dem Sitz löst.The mechanical guidance 184 can be a positioning feature 186 include, which is designed to be with a similar feature 166 the socket 160 Fit / Engage to aid proper alignment / orientation. As in 9 - 11 the positioning feature can be shown 186 a wedge portion of the mechanical guide 184 that can prevent the end effector 180 with the socket 160 is coupled in a different way than the proper orientation. The end effector 180 can also be a selectively engageable mounting strap 188 include with one at the socket 160 provided projection can be locked. The fastening strap 188 can ensure that a proper electrical connection / coupling is made and maintained throughout the charging process (ie, make sure the end effector 180 properly on the socket 160 sitting). That way, the tab can 188 reduce the likelihood that a light, unintentional shock will hit the connector / effector 180 or the vehicle 12 the end effector 180 detached from the seat.
Wie allgemein in 11–14 gezeigt kann der Endeffektor 180 weiterhin eine einfahrbare Führung 200 umfassen, die die feststehende mechanische Führung 184 allgemein umgibt oder sich von dieser erstreckt, und kann ausgelegt sein, um das Ausrichten und Orientieren des Verbinders/Effektors 180 mit der Buchse 160 weiter zu unterstützen. Die einfahrbare Führung 200 kann zum Beispiel eine nach innen weisende Fase 202 umfassen, die sich allgemein von dem vorderen Rand 204 erstreckt. Die Fase 202 kann dazu dienen, einen fehlausgerichteten Verbinder/Effektor 180 zur Buchse 160 zu lenken/umzusetzen. Zusätzlich kann die einfahrbare Führung 200 eine geschlitzte Öffnung 206 umfassen oder ausbilden, die sich von dem vorderen Rand 204 der Führung 200 hin zu der Befestigungslasche 188 erstrecken kann. Die geschlitzte Öffnung 206 kann den Vorsprung der Buchse 160 ungehindert hin zum Unterteil 208 des Verbinders/Effektors 180 durchlassen, wo sie von der Lasche 188 ergriffen werden kann. Die einfahrbare Führung 200 kann eine sekundäre Fase 210 an jeder Seite der geschlitzten Öffnung 206 umfassen, um den Vorsprung hin zu der Lasche 188 zu lenken. Dabei kann die sekundäre Fase 210 geringfügige axiale Orientierungsunterschiede zwischen der Buchse 160 und dem Verbinder/Effektor 180 korrigieren.As generally in 11 - 14 the end effector can be shown 180 furthermore a retractable guide 200 include the fixed mechanical guide 184 generally surrounds or extends from, and may be configured to align and orient the connector / effector 180 with the socket 160 continue to support. The retractable guide 200 can, for example, have an inward facing bevel 202 include, generally from the front edge 204 extends. The chamfer 202 can serve a misaligned connector / effector 180 to the socket 160 to steer / implement. In addition, the retractable leadership 200 a slotted opening 206 include or form, extending from the front edge 204 the leadership 200 towards the fastening strap 188 can extend. The slotted opening 206 can the projection of the socket 160 unhindered to the lower part 208 of the connector / effector 180 let pass where they go from the tab 188 can be taken. The retractable guide 200 can be a secondary chamfer 210 on each side of the slotted opening 206 include the projection to the tab 188 to steer. In doing so, the secondary chamfer can 210 slight axial orientation differences between the bush 160 and the connector / effector 180 correct.
Wie allgemein in 13–14 gezeigt ist, kann die einfahrbare Führung zwischen einem ausgefahrenen Zustand 211, der allgemein in 13 gezeigt ist, und einem eingeklappten Zustand 212, der allgemein in 14 gezeigt ist, wechseln. Wenn sie sich in einem ausgefahrenen Zustand 211 befindet, kann die einfahrbare Führung 200 daher genutzt werden, um die relativen Positionen des Verbinders/Effektors 180 und der Buchse 160 fein abzustimmen, bevor die elektrischen Kontakte 162, 182 miteinander in Eingriff treten. Auf diese Weise können die jeweiligen elektrischen Kontakte 162, 182 in geeigneter Weise ohne Festklemmen/Knicken verbinden. Sobald der Endeffektor 180 ordnungsgemäß in eine ordnungsgemäße relative Position gegenüber der Buchse 160 geführt wurde, kann die einfahrbare Führung 200 zu einem an das Verbinderunterteil 208 geklappten Zustand 212 wechseln, um es dem Endeffektor 180 zu ermöglichen, ohne Behinderung vollständiger mit der Buchse 160 zu greifen.As generally in 13 - 14 is shown, the retractable guide between an extended state 211 who is in general 13 is shown, and a folded state 212 who is in general 14 shown, switch. When she is in an extended state 211 located, the retractable guide 200 therefore, be used to determine the relative positions of the connector / effector 180 and the socket 160 Fine tune before the electrical contacts 162 . 182 engage each other. In this way, the respective electrical contacts 162 . 182 connect properly without jamming / kinking. Once the end effector 180 properly in a proper relative position relative to the socket 160 guided, can the retractable leadership 200 to one to the connector base 208 folded state 212 Switch to the end effector 180 to allow, without obstruction more complete with the socket 160 to grab.
Bei einer Konfiguration kann die einfahrbare Führung 200 entlang einer oder mehreren Führungsstangen 213 gleiten, die es ihr ermöglichen können, an das Unterteil 208 zu klappen. Um die Führungsstangen 213 können mehrere ausreichend steife, vorgespannte Federn 214 angeordnet sein und können eine gewisse Nachgiebigkeit gegenüber der Einklappbewegung bieten und/oder können es der einfahrbaren Führung 200 ermöglichen, auszufahren, wenn der Verbinder/Effektor 180 von der Buchse 160 entfernt wird. Während der Einklapp-/Einfahrbewegung können die Federn 214 zwischen der einfahrbaren Führung 200 und dem Unterteil 208 des Verbinders/Effektors 180 zusammengedrückt werden. Bei einer Konfiguration können die Federn 214 die einfahrbare Führung 200 in einem ausgefahrenen Zustand 211 und mit ausreichender Nachgiebigkeit/Lagerung halten, um es der Führung 200 zu ermöglichen, ihre Führungsfunktion vor dem Einklappen zu verwirklichen. Sobald der Endeffektor 180 ordnungsgemäß ausgerichtet ist, kann das Vorbewegen des Verbinders/Effektors 180 eine ausreichend große Kraft auf die einfahrbare Führung 200 ausüben, um der Last entgegenzuwirken, die von den Federn ausgeübt wird, und kann ein elastisches Zusammendrücken der Federn hervorrufen.In one configuration, the retractable guide 200 along one or more guide rods 213 slide, which can make it possible to the lower part 208 to fold. Around the guide rods 213 can have several sufficiently stiff, preloaded springs 214 can be arranged and can provide some flexibility against the Einklappbewegung and / or it can be the retractable leadership 200 allow to extend if the connector / effector 180 from the socket 160 Will get removed. During the retracting / retracting movement, the springs can 214 between the retractable guide 200 and the lower part 208 of the connector / effector 180 be compressed. In one configuration, the springs can 214 the retractable guide 200 in an extended state 211 and with sufficient compliance / storage, keep it to the guidance 200 to enable their guiding function to be realized before collapsing. Once the end effector 180 properly aligned, can advancing the connector / effector 180 a sufficiently large force on the retractable leadership 200 To counteract the load exerted by the springs and can cause an elastic compression of the springs.
Bei einer anderen Konfiguration, wie sie allgemein in 11–14 gezeigt ist, kann die einfahrbare Führung 200 unter Verwenden von Stützschenkeln 216, 218, die bis zur aktiven Freigabe ortsfest bleiben können, in einer ausgefahrenen Position 211 gelagert und/oder verriegelt werden (wie in 14 gezeigt). In einer Ausführungsform können die Schenkel 216, 218 schwenkbar mit der einfahrbaren Führung 200 verbunden sein. Die Stützschenkel 216, 218 können zwischen einer ersten Position (in 13 gezeigt) und einer zweiten Position (in 14 gezeigt) schwenkbar sein. Die Stützschenkel 216, 218 können ausgelegt sein, um die einfahrbare Führung 200 in dem ausgefahrenen Zustand 211 zu halten, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und können ausgelegt sein, um ein Wechseln der einfahrbaren Führung 200 zu dem eingeklappten Zustand 212 zu ermöglichen, wenn sie zu der zweiten Position geschwenkt werden. Wie allgemein in 13 gezeigt ist, können sich die Schenkel 216, 218 im Einzelnen für gewöhnlich zwischen der einfahrbaren Führung 200 und dem Unterteil 208 erstrecken und können verhindern, dass die einfahrbare Führung 200 entlang der Führungsstangen 213 einklappt/einfährt. Sobald der Endeffektor 180 auf die Buchse 160 gleitet, kann die Buchse 160 einen Vorsprung 218, 202 berühren, der sich von jedem jeweiligen Schenkel 216, 218 erstreckt, und kann ein Schwenken der Schenkel 216, 218 nach außen hervorrufen. Sobald sie aus einer Lagerungsposition geschwenkt sind, kann die einfahrbare Führung 200 an das Unterteil 208 klappen.In another configuration, as generally in 11 - 14 Shown is the retractable guide 200 using support legs 216 . 218 , which can remain stationary until active release, in an extended position 211 stored and / or locked (as in 14 shown). In one embodiment, the legs 216 . 218 swiveling with the retractable guide 200 be connected. The support legs 216 . 218 can be between a first position (in 13 shown) and a second position (in 14 be shown) pivotable. The support legs 216 . 218 can be designed to the retractable leadership 200 in the extended state 211 to hold when they are in the first position, and may be designed to change the retractable guide 200 to the folded state 212 when they are pivoted to the second position. As generally in 13 shown, the thighs can 216 . 218 in particular, usually between the retractable guide 200 and the lower part 208 extend and can prevent the retractable guide 200 along the guide rods 213 collapses / retracts. Once the end effector 180 on the socket 160 slides, the bush can 160 a lead 218 . 202 touch, extending from each respective thigh 216 . 218 extends, and may be a pivoting of the legs 216 . 218 evoke to the outside. Once they are pivoted from a storage position, the retractable guide 200 to the lower part 208 fold.
Während die vorstehende Beschreibung (bezüglich 9–15) zwei mögliche Konfigurationen eines Endeffektors 52 beschreibt, können auch andere Konfigurationen verwendet werden.While the above description (with respect 9 - 15 ) two possible configurations of an end effector 52 Other configurations can also be used.
Wie allgemein in 15 gezeigt ist, können ein oder mehrere Kraftsensoren 230, 232 an dem Unterteil 208 benachbart zu jedem schwenkenden Schenkel (z. B. Schenkel 216) enthalten sein. Ein Teil des Schenkels 216 (oder eine Verlängerung desselben) kann ausgelegt sein, um die Kraftsensoren 230, 232 zu berühren, wenn der Schenkel in einer Stützposition zwischen dem Unterteil 208 und der Führung 200 angeordnet ist. Auf diese Weise können die Kraftsensoren 230, 232 einen Hinweis auf die an der einfahrbaren Führung 200 angelegten Berührungskräfte zu dem Robotiksteuergerät 56 liefern. Diese Rückmeldung kann verwendet werden, um die ungefähre Größenordnung und Richtung einer mit der einfahrbaren Führung 200 erfolgten Berührung zu schätzen oder um anzuzeigen, dass die Führung geeignet eingefahren ist und eine mechanische Kopplung erreicht wurde. Wenn zum Beispiel die einfahrbare Führung 200 von der Buchse 160 exzentrisch berührt wird, kann die Last dann zu einem oder mehreren der jeweiligen Kraftsensoren 230, 232 übermittelt werden. Diese Rückmeldung kann beim Ermitteln brauchbar sein, ob der Endeffektor 180 ausreichend hin zur Buchse 160 vorbewegt wurde, um die Führung 200 zu veranlassen, einzufahren und eine sichere Kopplung herzustellen. Alternativ kann in einem Robotikkontext die berührungsempfindliche Rückmeldung verwendet werden, um die Endannäherung und Verbindung präziser zu steuern. In einer Ausführungsform können die Kraftsensoren 230, 232 kraftempfindliche Widerstände sein, die abhängig von dem Betrag der ausgeübten Kraft einen variablen Widerstand haben.As generally in 15 shown can be one or more force sensors 230 . 232 on the lower part 208 adjacent each pivoting leg (eg, legs 216 ). Part of the thigh 216 (or an extension thereof) may be designed to be the force sensors 230 . 232 to touch when the leg is in a support position between the base 208 and the leadership 200 is arranged. In this way, the force sensors can 230 . 232 an indication of the retractable guide 200 applied contact forces to the robotics control unit 56 deliver. This feedback can be used to approximate the magnitude and direction of a retractable guide 200 estimated contact or to indicate that the guide has retracted properly and a mechanical coupling has been achieved. If, for example, the retractable guide 200 from the socket 160 is eccentrically touched, then the load to one or more of the respective force sensors 230 . 232 be transmitted. This feedback may be useful in determining if the end effector 180 sufficiently towards the socket 160 was moved to the lead 200 cause it to retract and establish a secure connection. Alternatively, you can in a robotic context, the touch-sensitive feedback may be used to more precisely control the end approach and connection. In one embodiment, the force sensors may 230 . 232 force sensitive resistors having a variable resistance depending on the amount of force applied.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1–2 kann die Fahrzeugladestation 10 im Allgemeinen eine aufbereitete Zufuhr elektrischer Energie von einer Energiequelle wie etwa einem externen Stromnetz oder einer großen Anzahl von Solarzellen zu einem Fahrzeug 12 vorsehen. Um dies zu verwirklichen, kann die Ladestation 10 einen Energiezufuhrkreis 32 umfassen, der entweder ein- oder dreiphasigen Wechselstrom 33 aufnimmt und ausgelegt ist, um entweder elektrische Gleichstromenergie (DC) oder elektrische Wechselstromenergie (AC) auszugeben. Abhängig von der Natur der externen Energieversorgung kann der Energiezufuhrkreis 32 einen Umrichter/Wandler umfassen, um dem Fahrzeug die ordnungsgemäß aufbereitete, gerichtete und/oder gefilterte AC- oder DC-Energiezufuhr zu bieten.Referring again to 1 - 2 can the vehicle charging station 10 generally a conditioned supply of electrical energy from a power source such as an external power grid or a large number of solar cells to a vehicle 12 provide. To make this happen, the charging station can 10 an energy supply circuit 32 include, either single-phase or three-phase alternating current 33 and designed to output either DC electric power (DC) or AC electric power. Depending on the nature of the external energy supply, the energy supply circuit may 32 an inverter / converter to provide the vehicle with the properly conditioned, directional and / or filtered AC or DC power supply.
In einer Konfiguration kann der Energiezufuhrkreis 32 eine elektrische Ladung ausgeben, die eine elektrische Spannung in dem Bereich von 200–500 VAC oder 400–500 VDC und eine Gesamtenergie von weniger als etwa 50 kW aufweist. Ein solches System benötigt ein beträchtlich geringeres Energieleistungsvermögen als eine vergleichbare Ladestation, die dedizierte Ladeterminals an jedem Abstellplatz 14 nutzt. Zum Beispiel kann das vorliegende System 10 50 kW für acht Abstellplätze abziehen, wogegen acht dedizierte Terminals insgesamt 400 kW abziehen kann.In one configuration, the power supply circuit 32 emit an electrical charge having an electrical voltage in the range of 200-500 VAC or 400-500 VDC and a total energy of less than about 50 kW. Such a system requires considerably less energy performance than a comparable charging station, the dedicated charging terminals at each parking bay 14 uses. For example, the present system 10 Deduct 50 kW for eight parking spaces, whereas eight dedicated terminals can deduct a total of 400 kW.
In einer anderen Konfiguration, wie sie allgemein in 16–17 gezeigt ist, können mehrere bewegliche Ladevorrichtungen 28, 30 an jeder jeweiligen Spur 24, 26 angeordnet sein. Auf diese Weise können die zwei Vorrichtungen die Ladeanforderungen verteilen, um große Ladewarteschlangen zu vermeiden, können aber eine einzelne Spur (auch wenn sie einen Energiekreis 32 mit der doppelten Energiekapazität erfordert) nutzen.In another configuration, as generally in 16 - 17 can be shown, several movable charging devices 28 . 30 at each respective track 24 . 26 be arranged. In this way, the two devices can disperse the charging requirements to avoid large load queues, but can use a single track (even if they have a power circuit 32 with twice the energy capacity required).
In einer noch anderen Konfiguration, wie sie allgemein in 18–19 gezeigt ist, können mehrere Ladestationen 10 in benachbarter Weise angeordnet werden, um eine einfache Skalierbarkeit zu bieten. Bei dieser Konfiguration kann jede Ladestation 10 ihre eigene dedizierte bewegliche Ladevorrichtung 28, 30 umfassen. Bei einer anderen Konfiguration können die verschiedenen beweglichen Ladevorrichtungen 28, 30 frei zwischen benachbarten Spuren umsetzbar sein, um eine größere Flexibilität und Skalierbarkeit zu erleichtern.In yet another configuration, as generally in 18 - 19 can be shown, several charging stations 10 be arranged in an adjacent manner to provide easy scalability. In this configuration, each charging station 10 their own dedicated portable loader 28 . 30 include. In another configuration, the various movable charging devices 28 . 30 freely translatable between adjacent tracks for greater flexibility and scalability.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Robotikkonzepten kann die vorliegend beschriebene Elektrofahrzeug-Ladestation 10 jedes der Fahrzeuganwesenheitsdetektionsmittel, Robotiksteuermittel, Ladebuchsen-Identifizierungsmittel, Endeffektor-Führungsmittel und/oder alle anderen Konzepte nutzen, die in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 13/484,345 ( U.S.-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0076902 ) offenbart sein können, die am 31. Mai 2012 eingereicht wurde und den Titel ”ROBOTICALLY OPERATED VEHICLE CHARING STATION” trägt und die durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist.In addition to the aforementioned robotic concepts, the presently described electric vehicle charging station 10 utilize any of the vehicle presence detection means, robotic control means, loading socket identification means, end effector guidance means, and / or all other concepts disclosed in US Patent Application No. 13 / 484,345 (US Pat. U.S. Patent Publication No. 2013/0076902 ), filed May 31, 2012, entitled "ROBOTICALLY OPERATED VEHICLE CHARING STATION", which is incorporated by reference in its entirety.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Alle in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen oder in den Begleitzeichnungen gezeigten Sachverhalte sollen lediglich als veranschaulichend und nicht als einschränkend ausgelegt werden.Although the best modes for carrying out the invention have been described in detail, those familiar with the art to which this invention relates will recognize various alternative constructions and embodiments for practicing the invention within the scope of the appended claims. It is intended that all matter contained in the above description or shown in the accompanying drawings shall be interpreted as illustrative only and not as limiting.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2013/0076902 [0068] US 2013/0076902 [0068]
