CN105098870A - 具有传输器的电缆缠绕装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于充电和/或放电蓄电池的装置(1)，其具有固定部件(4)和可旋转部件(3)，其中所述可旋转部件(3)设置用于缠绕具有充电插接件(2)的充电电缆(9)，并且所述固定部件(4)具有用于与电网连接的连接端(5)。本发明的特征在于，所述固定部件(4)和所述可旋转部件(3)通过电传输器(7)相互电连接，所述固定部件(4)设置用于与交流电网连接，所述充电插接件(2)连同所述可旋转部件(3)的充电电缆(9)设置用于与直流电网连接。

Description

具有传输器的电缆缠绕装置
技术领域
本发明涉及一种用于充电和/或放电蓄电池的装置，所述装置具有固定部件和可旋转部件，其中可旋转部件设置用于缠绕具有充电插接件的充电电缆，其中固定部件具有用于与电网连接的连接端。
背景技术
此外，在电动车辆的充电时使用这种用于充电蓄电池的装置。在电动车辆中的蓄电池的充电时流过非常大的充电电流，以便将用于充电过程的时间段保持在几乎还可忍受的数量级中。为了可以流过所述大的充电电流，必须相应地度量充电装置、充电电缆以及充电插接件。因为在充电过程的结束之后应当安全地收藏具有充电插接件的充电电缆，所以必须缠绕具有充电插接件的充电电缆。这可以通过以下一类电缆盘实现：所述电缆盘具有可旋转部件，以便缠绕具有充电插接件的充电电缆。电缆盘的固定部件具有用于将电缆盘与电流电网连接的电连接端。所述电缆盘大多设计用于230伏特交流电流或者400伏特三相电流。
由专利文献DE4426395C2已知一种具有电网电缆和负载连接端的充电设备。在所述充电设备中，充电电路设置在电缆盘壳体的电缆盘芯中，所述电缆盘壳体具有缠绕弹簧和电缆盘制动器。在此，所述电缆盘具有在轴向上并排的两个用于电网电缆的缠绕空间和用于充电的连接电缆。两个电缆固定地与充电电路和充电设备连接并且通过出口从电缆盘壳体中导出。如此集成电缆盘芯中的充电电子器件，使得所述充电电子器件总是随着电缆盘芯一起旋转。通过这种方式方法，充电电缆和电网电缆可以在没有旋转接触系统或者旋转离合器的情况下固定地连接。所述系统中的不利在于，充电电缆和连接电缆总是同时缠绕和展开。
由公开文献DE102011079870A1已知一种用于电动车辆的移动充电站。所述充电站在其下端部处具有壳体，所述壳体具有用于接收电缆的电缆盘，在所述电缆的端部处设置用于与电动车辆的连接端连接的插接件。在所述移动充电站中设置电子器件模块，在所述电子器件模块中设置有用于在电动车辆的充电时监视或者控制并且中断电的充电过程的不同功能。为此，所述电子器件模块具有用于通过馈入装置和连接装置实现信号传输的信号传输装置，以便建立移动充电站和电动车辆之间的通信连接，所述通信连接用于检查用户的真实性或者用于中断充电过程。
发明内容
本发明的任务在于，创造用于充电和/或放电尤其电动车辆的蓄电池的装置，所述装置能够实现充电电缆的安全、可靠且舒适的操作。
根据本发明，所述任务通过权利要求1来解决，由从属权利要求、说明书和附图得到本发明的有利构型。
根据本发明的用于充电和/或放电蓄电池的装置具有固定部件和可旋转部件，类似于在常规电缆盘中的那样。在此，可旋转部件设置用于缠绕具有充电插接件的充电电缆，而固定部件具有用于与电流电网连接的连接端。在此，固定部件和可旋转部件通过电传输器相互电连接。通过这种方式方法能够实现，电网电流从固定部件借助电传输器传输到可旋转部件上，反之亦然。此外在本发明中设置，固定部件与具有交流电压的标准电流电网连接，而充电插接件连同可旋转部件的充电电缆适于与直流电压电网(Gleichspannungsnetz)连接以便直接充电蓄电池或者车辆电池。这意味着，在本发明中附加地在用于充电电缆的缠绕装置中集成功率电子器件，所述功率电子器件将电流电网的交流电压转换成用于充电蓄电池和车辆电池的直流电压。通过这种方式方法，从电流电网获得交流电压并且向蓄电池传递直流电压。因此，用于充电蓄电池的装置同时包含充电电子器件，所述充电电子器件提供所需要的直流电压以充电蓄电池。因此，创造了一种紧凑的单元，其包含充电电子器件并且同时能够实现充电电缆的舒适缠绕，因为固定部件的电网连接端和可旋转部件上的充电电缆通过电传输器可旋转地相互电连接。通过可旋转部件和静止部件的双向构型，所述装置也可用于放电蓄电池。
因为在缠绕时固定部件不随着电网连接端一起运动，所以在缠绕充电电缆期间所述装置可以没有问题地保持与电网连接。这与专利DE4426395C2中的现有技术相比是显著有利的，在所述专利中充电电缆和电网连接电缆缠绕在一个共同的电缆盘芯上，从而两者可以仅仅同时缠绕和展开。这因此导致，在现有技术中在缠绕或者展开充电电缆之前必须移开至电网的连接电缆，因为一起缠绕或者展开所述连接电缆。在根据本发明的用于充电蓄电池的装置中所述不利不再存在，因为在此可以与电网连接端不相关地缠绕并且展开充电电缆。
在第一构型中设置，电传输器是无接触的、尤其感应式的旋转传输器。通过实施为无接触的旋转传输器能够实现无磨损地构型电传输器。通过这种方式方法，通过在缠绕或者展开充电电缆时的旋转运动不产生磨损现象，如其在接触的旋转传输器中可能出现的那样。尤其感应式的旋转传输器突出地适于根据本发明的用于充电蓄电池的装置，因为所述感应式的旋转传输器可以与变压器类似地传输大的电功率和电流，如其车辆电池的快速充电时所需要的那样。
在本发明一种特别有利的构型中设置，传输器由两个、三个或更多个并行工作的传输器构造。当在充电电流大时传输器的功率不足够时，可以根据本发明安装两个、三个或更多个并行工作的传输器。由此能够实现，两倍、三倍或更多倍地增大充电功率。旋转传输器尤其可以设置在具有充电电缆的电缆盘的两侧上，从而可以从两侧以电能供给电缆盘上的充电电子器件。此外，可以将通过多个并行的传输器的馈给用于在交叉运行(Interleave-Betrieb)中相位错开地传输电流。因为降低了波动性，所以通过所述相位错开能够实现在旋转件上特别有效的整流。
在本发明的一种特别有利的构型中设置，可以通过电机驱动用于接收具有充电插接件的充电电缆的可旋转部件以收回或者拉出充电电缆。通过电机的设置，可以在没有肌肉力的情况下收回或者拉出具有充电插接件的充电电缆。这在缠绕或者展开相当厚并且因此重的充电电缆时减轻操作舒适性。同时通过这种方式方法能够实现，自动地控制充电电缆的收回或者拉出。当根据本发明的用于充电蓄电池的装置位于在公共空间中时，如其通常在用于电动车辆的充电装置处的情形那样，这是特别重要的。在公共空间中总是存在故意毁坏的危险，因此可能损害充电电缆。通过自动控制的收回以及拉出充电电缆能够实现，充电电缆在充电过程以外总是安全地保存在所述装置的内部中并且因此保护其免受故意毁坏或者其他损害以及环境影响。
因此，在本发明的另一种有利的构型中设置，所述装置具有用于收回并且拉出充电电缆的电的驱动电机，并且随着与充电插接件连接的对象的充电过程的结束电的驱动电机自动将具有充电插接件的充电电缆收回到所述装置的壳体中。在此，由所述装置的内部中的充电电子器件检测充电过程并且在充电过程的结束时尤其在拔下充电电缆的充电插接件时自动地控制电的驱动电机并且将所拔下的充电电缆自动收回到所述装置的内部中，在所述装置的内部中保存所述充电电缆直至下一个充电过程。
此外，在本发明的一种有利的构型中设置，传输器是感应式的旋转传输器并且电机和感应式的旋转传输器在结构上彼此集成。通过这种方式方法可以实现特别紧凑的结构单元，因为需要仅仅一个电组件，其不仅充当电机而且充当感应式的旋转传输器。在这种情形中，旋转传输器和电机在所述装置的内部中位于一个轴线上并且在结构上彼此集成，其方式是，感应式的旋转传输器和电机的转子和定子是各一个部件。因此，感应式的旋转传输器的两个转子和电机的两个转子相连并且感应式的旋转传输器的两个定子和电机的两个定子相连。
在本发明的另一种构型中，所述装置的充电插接件、充电电缆和可旋转部件具有通信装置，所述通信装置能够实现数字数据从充电插接件通过可旋转部件传输到固定部件上的电子元件。借助本发明的这种构型能够实现，数字数据从充电插接件并且因此从所连接的电动车辆通过可旋转部件传输到固定部件上的电子元件。借此，尤其可以从所述装置的固定部件出发控制充电过程。此外能够实现，在所述装置的固定部件上设置显示屏，所述显示屏针对用户显示充电过程并且尤其显示充电过程进行了多少。为了将数字数据从可旋转部件传输到固定部件上，同样可以使用旋转传输器，所述旋转传输器优选实施为容性的旋转传输器，以便能够实现高频的数据传输。光学的旋转传输器也是可能的。此外也可能的是，将数据从可旋转部件无线地、例如通过数据无线电——如蓝牙或者无线局域网传输到固定部件上。
此外有利地设置，可以借助可操作的制动装置来固定可旋转部件。由此防止所拉出的充电电缆无意地继续展开。在此，制动装置可以或者由用户手动地操作或者自动地控制，其方式是，电子地控制制动装置并且因此例如在充电电缆与电动车辆连接之后自动锁合。
在本发明的另一种有利的构型中设置，可以借助通信装置辨识通过充电插接件连接的要充电的对象并且在成功辨识所连接的对象之后才将电能借助充电插接件传输到所连接的对象上。因此一方面可以确保，出于安全原因使不适合的要充电的对象不参与充电过程，其方式是，例如在车辆电池不适合时拒绝充电过程。此外，通过辨识尤其电动车辆的所连接的对象能够实现，在充电过程中减少能量消耗并且将其分配给相应的电动车辆及其运行者。
在本发明的另一种构型中设置，所述装置的可旋转部件和固定部件设置在可携带的壳体中。在所述情形中，根据本发明的装置基本上具有可携带的电缆盘的外形(Aussehen)，从而可以舒适地运输用于充电蓄电池的装置并且也可以将其保存在电动车辆的内部中。如果给电动车辆充电，则将所述装置定位在电网连接端和电动车辆之间，以便所述装置的电网连接端与交流电网连接并且展开充电电缆并且与电动车辆连接。因此，根据本发明的装置可以用于充电与充电插接件匹配并且如果必要由所述装置辨识为适合的对象的任何电动车辆。
附图说明
以下根据多个附图阐述本发明。附图示出：
图1：根据本发明的电缆盘，其具有直流电压连接端和电网电压连接端、集成的旋转传输器和充电电子器件；
图2：根据本发明的电缆盘，其具有两个设置在两侧的旋转传输器；
图3：根据本发明的电缆盘，其具有两个设置在两侧的罐形铁芯旋转传输器；
图4：根据本发明的电缆盘，其具有三个在电缆盘的一个轴线上的环形铁芯旋转传输器。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电缆盘1，其例如可用于充电电动车辆。为此，电缆盘1在其静止部件4上具有电网连接端5，借助所述电网连接端可以将电缆盘1与三相交流电压电网连接。电网连接端5和三相交流电压电网确保，借助电缆盘1可以提供大的充电电流以便快速充电电动车辆。电缆盘1的静止部件4与电缆盘1的壳体固定地连接。在电缆盘1的左侧可以识别到可旋转部件3，在所述可旋转部件上可以缠绕充电电缆9。在充电电缆9的自由端部处设置充电插接件2，所述充电插接件可以与电动车辆连接，以便充电所述电动车辆的蓄电池。在以交流电压馈给静止部件4的电网连接端5期间，用于与直流电压电网连接的充电插接件2设置用于可以直接充电蓄电池。为此，可旋转部件3具有整流器8，所述整流器将交流电压转换成用于充电的直流电压。整流器8与可旋转部件3固定地连接并且因此随之旋转。静止部件4具有变换器6作为交流/交流转换器，其将电流电网的三相交流电压变换成两相交流电压。在此，在变换器6中首先整流电网连接端5的电网电压并且使其用于馈给直流电压中间回路。随后，在逆变器中将直流电压中间回路的电压转换成具有所期望的电压和频率的交流电压以便馈给旋转变压器7。交流电压借助旋转变压器7传输到可旋转部件3并且在那里馈给整流器8。
也可以双向地构型整流器8和变换器6，从而可以在两个方向上传输电能并且可以将多余的电能馈给回电流电网中。此外，借助双向构型也可以有目的地将能量从蓄电池馈给到电网中，因此所连接的电动车辆的蓄电池也作为能量存储器可在时间上以高的电流消耗用于电网稳定。
此外，通过电的驱动电机10驱动可旋转部件3，以便可以电机运行地收回并且拉出具有充电插接件2的充电电缆9。此外，可以借助电操作的固定制动器11来固定可旋转部件3，以便防止可旋转部件3的继续旋转。此外，通过这种方式方法可以防止，未经批准者可以从电缆盘1中拉出充电插接件2与充电电缆9。电缆盘1设置在可携带的壳体中，从而所述电缆盘可以与每一个三相电网连接端连接。除作为能量传输器的功能以外，旋转变压器7同时用作分离转换器，以便将电缆盘1的可旋转部件与电流电网的接地连接端分离。
图2示出根据本发明的电缆盘1的内部，其具有两个旋转变压器7。两个旋转变压器7分别通过变换器6馈给，所述变换器将电网连接端5的三相交流电压转换成两相交流电压。在可旋转部件3上存在两个整流器8，它们将旋转变压器7的交流电压分别转换成直流电压。两个整流器8的能量随后在充电插接件2中馈给到充电电缆9中，从而充电插接件2在此相应地可以传输更多电能，因为所述充电插接件由两个旋转变压器7、两个变换器6和两个整流器8馈给。相应的控制电子器件不仅位于可旋转部件3上而且位于静止部件4上，所述控制电子器件在电动车辆关闭时控制充电过程。两个旋转变压器7分别包含气隙，从而在此也引起可旋转部件3和静止部件4之间的接地的分离。
在图3中示出根据本发明的另一个电缆盘1，替代两个具有两个传输器的旋转变压器7所述电缆盘根据罐形铁芯原理工作。在此，也通过传输器7在两侧将电能传输到电缆盘1的可旋转部件3上，从而在此同样在两侧馈给具有充电插接件2的充电电缆9。
由图4得到本发明的另一种实施方式。在此，静止部件4构型为环形铁芯，可旋转部件3围绕所述环形铁芯运动。通过三个环形铁芯传输器7实现从静止部件4到可旋转部件3的能量传输，所述环形铁芯传输器允许从静止部件4到可旋转部件3的三相传输。在此，三个没有示出的整流器8也位于可旋转部件3上，它们分别分配给三个环形铁芯传输器7中的一个。通过这种方式方法，可以同时传输电能的三倍的量，从而进一步增大充电功率。因此，与根据图1的变型方案中的传输器相比，在此可以使用三倍的电功率来充电。
参考标记：
1电缆盘
2充电插接件
3电缆盘的可旋转部件
4电缆盘的静止部件
5电网连接端
6变换器
7旋转变压器
8整流器
9充电电缆
10驱动电机
11固定制动器

Claims (10)

1.一种用于充电和/或放电蓄电池的装置(1)，所述装置具有固定部件(4)和可旋转部件(3)，其中，所述可旋转部件(3)设置用于缠绕具有充电插接件(2)的充电电缆(9)，其中，所述固定部件(4)具有用于与电流电网连接的连接端(5)，
其特征在于，
所述固定部件(4)和所述可旋转部件(3)通过电传输器(7)相互电连接，所述固定部件(4)设置用于与交流电压电网连接，所述充电插接件(2)连同所述可旋转部件(3)的充电电缆(9)设置用于与直流电压电网连接。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述电传输器(7)是无接触的、尤其感应式的旋转传输器。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述传输器(7)由两个、三个或更多个并行工作的传输器构造，其中，尤其在交叉运行中可以由所述固定部件(4)以电压供给所述传输器(7)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述可旋转部件(3)为了接收具有所述充电插接件(2)的充电电缆(9)能够通过电机(10)驱动以便收回或者拉出所述充电电缆(9)。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述传输器(7)是感应式的旋转传输器，并且所述电机(10)和所述感应式的旋转传输器(7)在结构上彼此集成。
6.根据以上权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)的充电插接件(2)、充电电缆(9)和可旋转部件(3)具有通信装置，所述通信装置能够实现将数字数据从所述充电插接件(2)通过所述可旋转部件(3)传输到所述固定部件(4)上的电子元件。
7.根据以上权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，可以借助可操作的制动装置(11)来固定所述可旋转部件(3)。
8.根据权利要求6或7所述的装置(1)，其特征在于，通过所述充电插接件(2)连接的要充电的对象能够借助所述通信装置来辨识，并且电能借助所述充电插接件(2)传输到所连接的对象上在成功辨识所连接的对象之后才进行。
9.根据以上权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)的可旋转部件(3)和固定部件(4)设置在可携带的壳体中。
10.根据以上权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有用于收回并且拉出所述充电电缆(9)的驱动电机(10)，并且随着与所述充电插接件(2)连接的对象的充电过程的结束所述电的驱动电机(10)自动地将具有所述充电插接件(2)的充电电缆(9)收回到所述装置(1)的壳体中。
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