CN106536262A - 用于可充电的车辆的充电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电设备，所述充电设备包括可充电的车辆(8)和固定式的充电站，其中为了在车辆(8)和充电站之间建立电流连接，车辆(8)和充电站分别包括至少两个电接触部(21，22，23，24，31，32，33，34)，以便以相互接触的方式在车辆(8)和充电站之间建立电流连接，其中接触部(21，22，23，24，31，32，33，34)分别构成为是长形的，其中所述接触部具有预设的长度，所述预设的长度小于车辆(8)的宽度，其中车辆(8)的接触部(21，22，23，24)固定地设置在车辆侧，并且其中充电站(1)的接触部(31，32，33，34)构成为至少可竖直运动，其中在车辆(8)的预设的充电位置中车辆的和充电站的彼此互补的接触部(21，22，23，24，31，32，33，34)为了建立电流连接而设置为，使得所述接触部彼此横向地伸展。

Description

用于可充电的车辆的充电设备
技术领域
本发明涉及一种可充电的车辆和一种用于对车辆充电的固定式的充电站，其中车辆以及充电站分别具有至少两个电接触部，以便以相互接触的方式在车辆和充电站之间建立电流连接。
背景技术
包括可充电的车辆和用于对车辆充电的固定式的充电站的充电设备在现有技术中已为人知。EP 2 504 190 B1示出一种充电站，所述充电站具有导电轨，所述导电轨具有两个极和相应地两个相互绝缘的电接触部，其中所述导电轨沿停泊在预设的停泊位置上的车辆的横向方向分成两部分，其中所述电接触部位于共同的纵轴线上。两个集电弓以彼此间隔开的方式设置在车辆上，两个集电弓具有两个彼此平行地沿车辆的横向方向伸展的电接触部，所述电接触部以可沿车辆的竖直方向运动的方式设置在车辆的车顶上。为了对车辆的储能器充电，集电弓朝导电轨运动，并且闭合电流连接。
集电弓对此具有机械装置和相应的驱动器，这随之带来车辆的额外的重量负荷并且这导致车辆的装载限界增大。
发明内容
本发明所基于的目的是：提出一种可成本低廉地制造和运行的充电设备。
所述目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的改进形式和设计方案反映在从属权利要求的特征中。
根据本发明的用于车辆的充电站包括至少两个电接触部，以便以与车辆的至少两个互补的电接触部相互接触的方式在车辆和充电站之间建立电连接。类似地，根据本发明的可充电的车辆包括至少两个互补的电接触部，以便以与充电站的至少两个电接触部相互接触的方式在车辆和充电站之间建立电连接。由充电站的电接触部和车辆的与该电接触部互补的电接触部构成的每个接触对尤其建立电连接。尤其是，彼此互补的电接触部接触并进而形成在充电站和车辆之间的电流连接。因此，在每两个彼此互补的电接触部中，建立两个导电的电流连接，经由所述电流连接可以将电能从充电站传输到车辆上。充电站和车辆的各彼此互补的电接触部形成电流连接的连接配对。
此外，充电站根据本发明构成为，使得其电接触部构成为至少可竖直运动，其中所述电接触部的长度小于车辆的宽度，并且其中充电站的至少一个电接触部设置成，使得在车辆的预设的充电位置中所述至少一个电接触部横向于车辆的与这至少一个电接触部互补的电接触部伸展。
相反，车辆的电接触部固定地设置在车辆侧，其中接触部的长度小于车辆的宽度，并且其中车辆的至少一个电接触部设置成，使得在车辆的预设的充电位置中所述至少一个电接触部横向于充电站的与这至少一个电接触部互补的电接触部伸展。
根据本发明的第一改进形式，充电站和车辆的各至少两个电接触部分别设置成，使得在车辆的预设的充电位置中所述至少两个电接触部横向于分别与其互补的电接触部伸展。
充电站和/或车辆的电接触部优选分别构成为是长形的，其中所述电接触部分别具有预设的且有限的长度，所述长度小于车辆的宽度。每个电接触部具有一定的长度和宽度。所述电接触部具有相对于宽度更大的长度。因此，所述电接触部视作为是长形的。所述电接触部的长度沿着纵轴线延伸。因此，每个长形地构成的接触部分别具有可识别出的纵轴线。因此，所述电接触部沿着其纵轴线长形地构成。不仅所述电接触部的长度而且其宽度限制到预设的尺寸上。该尺寸尤其小于车辆在其电接触部的区域中的宽度。根据一个实施方式，车辆的电接触部的长度小于车辆的宽度的80％，尤其小于50％。根据另一设计方案，充电站的电接触部的长度同样小于车辆的宽度的80％、尤其小于50％。例如，充电站的和/或车辆的全部电接触部具有相同的长度。但是，长度根据定向也可以变化。
改进地，每个电接触部具有接触面。彼此互补的电接触部尤其具有彼此互补的接触面。有利地，每个接触面平坦地成形。每个接触面于是位于预设的平面中并且具有一定的长度和宽度。
为了在彼此互补的电接触部之间建立电流连接，所述电接触部相互接触。理论上，例如当电接触部成形为线且具有圆形横截面时，相互接触能够以点的方式进行。此外，如果彼此互补的电接触部位于两个彼此平行的平面中并且其纵轴线到同样平行的第三平面中的投影相交，那么彼此互补的电接触部在仅一个点中接触。然而，技术上，彼此互补的电接触部面状地接触。在此，相应的接触面处于相互接触。
因此，在下文中也以面接触为出发点，或者借助平面的接触面来详细阐述本发明，而本发明不应限制于此。
为了补偿车辆沿其纵轴线和/或其横轴线的方向从预设的、理想的充电位置中的偏离，在车辆的预设的充电位置中充电站的至少一个电接触部横向于车辆的与这至少一个电接触部互补的电接触部伸展。尤其是，全部彼此互补的电接触部彼此横向地伸展。在车辆的预设的充电位置中，车辆以及充电站的用于构成各一个电流连接的各彼此互补的电接触部设置成，使得其纵轴线到平行于纵轴线的投影平面中的投影交叉或分别垂直地相交。车辆的水平的车顶例如可以是如下投影平面，所述投影平面尤其平行于电接触部的相应的纵轴线。
根据本发明的另一改进形式，充电站的至少两个电接触部和/或车辆的至少两个电接触部总是位于共同的平面中。该共同的平面尤其水平地伸展，或者以小的斜度伸展。
车辆和充电站的彼此互补的接触面尤其分别位于彼此平行的平面中，该平面以改进的方式水平地定向，使得车辆和充电站的接触面分别水平地伸展。因此，能够在彼此互补的接触面之间建立大面积的电流连接。
车辆为电运行的车辆、尤其为电驱动的车辆。例如，其为公共客运交通的车辆，即例如电动巴士。相反，充电站位置固定地与其环境连接。例如，所述充电站设置在电动巴士的交通线路网的车站处。充电站和车辆之间的电流连接主要用于对车辆的储能器进行充电。
充电站的至少两个接触部和/或车辆的至少两个电接触部根据其长度可以分别彼此垂直或彼此平行地伸展。
根据本发明的一个实施方式，充电站和/或车辆的接触面位于共同的平面中并且根据其长度彼此垂直或平行地伸展。
改进的车辆和/或改进的充电站也可以分别包括四个电接触部，所述四个电接触部分别位于共同的平面中并且根据其长度以矩形形状或以十字形形状或平行地设置。
如果两个电接触部根据其长度彼此平行地伸展，那么其纵轴线彼此平行地伸展。同样地，当所述电接触部根据其长度彼此垂直地伸展时，所述电接触部的纵轴线垂直地相交。在此，电接触部本身不必一定相交。改进地，车辆的电接触部和/或充电站的电接触部分别相互绝缘。因此，所述电接触部没有重叠。
四个以矩形形状设置的电接触部具有两个分别彼此平行的纵轴线，所述纵轴线垂直于另外的电接触部的两个纵轴线，其中所述纵轴线在四个点中相交，使得所述电接触部围成矩形并且形成矩形的边。尤其是，电接触部设置成，使得其围成正方形。如果四个电接触部以十字形形状设置，那么各两个纵轴线与两个电接触部重合，所述纵轴线仅在一个点中相交。具有共同纵轴线的电接触部本身于是位于其纵轴线的交点的不同的侧上。
根据本发明的充电设备包括根据本发明的固定式的充电站和至少一个根据本发明的可充电的车辆。在车辆的预设的充电位置中，车辆的至少一个电接触部和充电站的为建立电流连接而互补的至少一个电接触部设置成，使得其彼此横向地伸展。尤其是，为了在车辆的预设的充电位置中建立电连接，车辆的和充电站的全部彼此互补的接触部设置为，使得彼此横向地伸展。
有利地，车辆的四个电接触部以矩形形状设置，并且充电站的四个电接触部以十字形形状设置。相反地，车辆的四个电接触部可以以十字形形状设置并且充电站的四个电接触部可以以矩形形状设置。
因此，为了即使在车辆偏离其理想的预设的充电位置的情况下也建立电流连接，各互补的接触部或其接触面重叠。充电位置也可以称作为停泊位置，因为车辆进行停泊充电。
借助于四个电接触部可以形成四个电极。接触部或至少其接触面由导电材料制成，例如，所述接触部由铜或石墨制造。
充电站的一个改进形式提出：所述充电站包括支架，充电站的电接触部借助所述支架构成为可竖直运动。于是，电接触部尤其以可从下方自由接近的方式设置在支架的指向地的端部处。支架就其而言可以是位置固定的框架并且可以包括悬臂或多节臂，借助所述悬臂或多节臂可行的是：沿至少竖直方向使电接触部运动。在另一设计方案中，接触部可以固定在绳索上，所述绳索通过两个或更多个可控的绞盘来定位。在车辆的预设的充电位置或停泊位置中，车辆的竖轴线竖直地伸展。
此外，支架也可以构成为，使得电接触部沿车辆的纵轴线的方向和/或沿车辆的横轴线的方向运动。然而，本发明的优点在于：通过电接触部或者其接触面的形状和布置，在车辆从其预设的充电或停泊位置中沿横向方向和/或纵向方向的偏离在特定的容差之内的情况下，并不一定需要将电接触部或其接触面沿车辆的纵轴线的方向和/或沿车辆的横轴线的方向定向。因此，充电站可以简单地且成本低廉地制造和运行。
根据另一改进形式提出：车辆的电接触部以可从上方自由接近的方式设置在车辆的车顶上。
为了借助于根据本发明的充电站对根据本发明的车辆充电，执行如下方法步骤：
-车辆运动到充电站的预设的区域中，
-充电站的电接触部沿竖直方向朝车辆运动，
-在充电站和车辆的彼此互补的电接触部之间建立电流连接。
在充电过程结束之后，接触充电站和车辆的彼此互补的电接触部之间的电流接触脱开，充电站的电接触部沿竖直方向运动远离车辆，并且车辆运动远离充电站的预设的区域。
在充电站和车辆的彼此互补的电接触部之间建立电流接触尤其在施加预设的接触力的情况下进行。所述接触力尤其垂直地作用于接触面。
附图说明
本发明允许有众多实施方式。所述实施方式借助下面的附图予以详细阐述，在所述附图中分别示出一个设计实例。附图中的相同的元件设有相同的附图标记。
图1示意地示出根据本发明的充电设备，
图2示出贯穿与根据本发明的车辆接触的根据本发明的充电站的部分剖视图。
具体实施方式
在图1中示意地从侧向示出根据本发明的充电站1并且从前方示出根据本发明的车辆8。
车辆8在此为公共客运交通的电动巴士，所述电动巴士包括电驱动器和用于给驱动器提供电能的储能器。储能器是可充电的。所述储能器例如包括蓄电池和/或电容器。
为了对车辆8的储能器进行充电，设有充电站1。除了巴士之外，也可以在充电站对其他车辆、例如载重车或有轨电车进行充电并且根据本发明进行设计。
充电站1在此构成为是支架形的并且包括位置固定的框架2，所述框架具有悬臂3，作为充电站1的可移动的部件，所述部件在行车道11之上终止。位置固定的框架2刚性地锚固在地面10上。悬臂在此是可围绕x和y轴线运动的单节臂或多节臂。所述悬臂在其远离框架2的端部处具有经由铰链4连接的支柱5，所述支柱在其朝向车辆的端侧6处具有多个电接触部，以便车辆8的互补的电接触部在车辆的朝向支柱5的端侧6的车顶上接触。在此，当车辆8相对于充电站1处于预设的、理想的充电位置中时，x轴线平行于车辆8的纵轴线伸展。随后，z轴线垂直于行车道11并进而也垂直于x轴线。Y轴线水平地沿车辆8的横轴线的方向在预设的充电位置中伸展。
充电站1的电接触部在上部的静止位置H1和下部的工作位置H2之间竖直地运动，并进而可以以一个方向分量平行于车辆8的竖轴线运动。为了建立与车辆8的电流连接并且为了对车辆8充电，所述电接触部从上部的静止位置H1下降到下部的工作位置H2中。所述电接触部可以朝车辆8运动并且还又可以运动远离车辆8。车辆8的互补的电接触部在预设的区域7中安装在车辆车顶上。
在用于在车辆车顶上和在充电站1处的接触部的位置需求小的情况下，下面描述的彼此互补的电接触部的实施方案实现在x和y方向上对车辆8的停泊位置进行补偿。在此直观的是：车辆8沿y方向距充电站1的间距12能够在一定范围内改变。因此，围绕车辆8的预设的、理想的停泊位置在x和y方向上存在窗口，在不影响接触质量的情况下车辆8可以停泊在所述窗口中。在静止状态下，车辆8在充电站1进行充电。
现在，图2概略示出充电站和车辆8的电接触部31-34和21-24的布置和形状。如已经详述的那样，充电站具有至少两个电接触部31、32、33和34，以与车辆建立电流连接。类似地，车辆8包括至少两个电接触部21、22、23和24，以便与充电站建立电流连接。在该实施例中，车辆8和充电站分别包括四个电接触部21-24和31-34，所述电接触部成对彼此互补地构成。
电接触部21-24和31-34本身可以采用多种几何形状。在此，所述电接触部分别矩形地成形并且相互绝缘。在这里示出的从上方对车辆车顶的俯视图中，可看到电接触部的相应的接触面。其长度是有限的，然而总是显著大于其宽度。因此，所述电接触部视为是长形的并且所述电接触部分别具有由于概览原因未被绘出的纵轴线。其最小长度尤其总是为车辆8在电接触部21-24的接触面的区域中的宽度的至少大约20％。
沿x方向延伸的电接触部21、23、31和33的接触面的长度确定：在对充电的接触无影响的情况下，车辆8可以沿x方向离开预设的停泊位置多远地停泊到充电站之下。类似地，通过沿y方向延伸的电接触部22、24、32和34的接触面的长度，确定：在对充电的接触无影响的情况下，车辆8可以沿y方向离开预设的停泊位置多远地停泊到充电站之下。
车辆8的电接触部21-24的接触面位于水平平面中并且根据其长度设置成矩形并且彼此电绝缘。所述电接触部相对车辆固定地与车辆连接。充电站的电接触部31-34的接触面同样位于水平平面中并且根据其长度以十字形形状设置并且相互电绝缘。在车辆8上和在充电站处的电接触部21-24和31-34的接触面的布置是可交换的，即颠倒的布置同样是可行的。因为电接触部21-24和31-34的接触面根据其长度以十字形形状或以矩形形状设置，所以其相应的纵轴线在一个或四个点中相交。因为，电接触部21-24和31-34的彼此互补的接触面位于平行的平面中，所以所述接触面面状地接触。
在车辆8的预设的停泊位置中，充电站和车辆8的为建立电流连接分别成对彼此互补的电接触部21和34、22和31、23和32、24和33彼此垂直地定向。所述电接触部的纵轴线在俯视图中交叉。所述电接触部不仅至少在一个点中接触，其接触面在此重叠地叠置。车辆和充电站相对应地构成。电接触部21形成充电站的电接触部34的在车辆侧的接触配对，并且反之亦然；同样地，电接触部22和31、23和32、24和33形成用于在相互接触的情况下建立电流连接的相应的接触配对。
在俯视图中，各彼此互补的电接触部21和34、22和31、23和32、24和33彼此交叉，彼此互补的接触部根据其长度交叉。
借助本发明可行的是：将车辆上的接触设备的大小和重量最小化并且在充电站和车辆之间建立车辆的用于两个或更多个、在此四个极的可靠电接触，并且在车辆上没有可运动的部件。由此产生的车辆的较小重量引起燃料消耗降低并且维护成本降低。不必为车队的车辆配设受电弓，而是仅需要合理数量的充电站。电接触部的大小和其接触面可以保持得相对小，而在此不过分提高对停泊精度的要求，因为实现停泊位置的大的容差。

Claims (13)

1.一种用于车辆(8)的充电站(1)，所述充电站包括至少两个电接触部(31，32，33，34)，以便以与所述车辆(8)的至少两个互补的电接触部(21，22，23，24)相互接触的方式在所述车辆(8)和所述充电站(1)之间建立电连接，其特征在于，所述充电站(1)构成为，使得所述充电站(1)的所述电接触部(31，32，33，34)构成为至少能竖直运动，其中所述电接触部的长度小于所述车辆(8)的宽度，并且其中所述充电站(1)的至少一个电接触部(31，32，33，34)设置成，使得在所述车辆(8)的预设的充电位置中所述至少一个电接触部横向于所述车辆(8)的与这至少一个电接触部互补的电接触部(21，22，23，24)伸展。
2.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于，所述充电站(1)的至少两个所述接触部(31，32，33，34)分别设置成，使得在所述车辆(8)的预设的充电位置中至少两个所述接触部横向于所述车辆(8)的与这至少两个所述接触部分别互补的电接触部(21，22，23，24)伸展。
3.根据权利要求1或2所述的充电站，其特征在于，所述充电站(1)的至少两个所述接触部(31，32，33，34)位于共同的、尤其水平的平面中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电站，其特征在于，所述充电站(1)的至少两个所述接触部(31，32，33，34)根据其长度彼此垂直地或彼此平行地伸展。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的充电站，其特征在于，所述充电站包括四个电接触部(31，32，33，34)，所述四个电接触部位于共同的平面中，并且所述四个电接触部根据其长度以矩形形状或以十字形形状设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电站，其特征在于，所述充电站包括支架(2，3)，所述电接触部(31，32，33，34)借助所述支架构成为能竖直运动。
7.一种可充电的车辆(8)，所述车辆包括至少两个电接触部(21，22，23，24)，以便以与充电站(1)的至少两个互补的电接触部(31，32，33，34)相互接触的方式在所述车辆(8)和所述充电站(1)之间建立电连接，其特征在于，所述接触部(21，22，23，24)固定地设置在车辆侧，其中所述接触部的长度小于所述车辆(8)的宽度，并且其中所述车辆(8)的至少一个电接触部(21，22，23，24)设置成，使得在所述车辆(8)的预设的充电位置中所述至少一个电接触部横向于所述充电站(1)的与这至少一个电接触部互补的电接触部(31，32，33，34)伸展。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述车辆(8)的至少两个所述接触部(21，22，23，24)分别设置成，使得在所述车辆(8)的预设的充电位置中至少两个所述接触部横向于所述充电站(1)的与这至少两个所述接触部分别互补的电接触部(31，32，33，34)伸展。
9.根据权利要求7或8所述的车辆，其特征在于，所述车辆(8)的至少两个所述接触部(21，22，23，24)位于共同的、尤其水平的平面中。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆(8)的至少两个所述接触部(21，22，23，24)根据其长度彼此垂直地或彼此平行地伸展。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括四个电接触部(21，22，23，24)，所述四个电接触部位于共同的平面中，并且所述四个电接触部根据其长度以矩形形状或以十字形形状设置。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的车辆，其特征在于，所述电接触部(21，22，23，24)以能从上方自由接近的方式设置在所述车辆(8)的车顶上。
13.一种充电设备，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的充电站(1)和根据权利要求7至12中任一项所述的车辆(8)。
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