CN107406008A - 数据传输装置和用于传导式地传输电能的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据传输装置，包括：长形的空心型材(9)，该空心型材包括沿空心型材(9)的纵向(L)延伸的空腔(10)和沿纵向(L)延伸的纵向缝隙(8)；以及发送和/或接收单元(16)，此外本发明还涉及一种用于在充电站(3)与相对于充电站(3)可动的负载(AGV)之间传导式地传输电能的装置(1)，其中装置(1)具有包括接触元件(14、14')的充电头(2)用于在负载(AGV)与充电站(3)之间建立电连接。本发明解决如下任务，通过空心型材(9)和/或发送和/或接收单元(16)可以借助于进给装置(11)沿至少一个进给方向(Z)相对彼此运动，用于使发送和/或接收单元(16)移入空心型材(9)的纵向缝隙(9)中和从空心型材(9)的纵向缝隙(9)中移出，以及通过一种具有这种数据传输装置的上述装置(1)，能实现在充电站与负载之间少维护、相对于外部环境影响鲁棒的并且同时简单和安全的、高度可靠的并且尽可能低干扰或无干扰的数据传输。

Description

数据传输装置和用于传导式地传输电能的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的数据传输装置和一种根据权利要求12的前序部分所述的用于在充电站与相对于充电站可动的负载之间传导式地传输电能的装置。
背景技术
文献WO 2015/018888 A1公开一种用于电动车辆、如电动公共汽车的快速充电系统的接触装置和充电接触单元。接触装置用于构成在车辆与具有充电接触单元的静止的充电站之间的导电连接，其中接触装置设置在车辆上并且具有用于接触充电接触单元的接触机构。在此，接触装置或充电接触单元包括具有伸缩臂或摇臂的定位装置，借助于定位装置可使接触机构沿竖直方向相对于充电接触单元定位。在此接触机构还具有接触元件，该接触元件可以与充电接触单元的充电接触元件接触用于构成接触对。定位装置此外还具有设置在伸缩臂或摇臂的远端部上的横向引导件，接触元件支架借助于该横向引导件可以横向相对于充电接触单元定位。其中在充电接触单元上还设有用于控制线路的导体条，该导体条可与接触机构的控制接触元件传导式地连接。
文献DE 10 2013 007 646 B3公开一种具有可沿轨道线路运动的轨道车辆的设备，其中开槽波导/缝隙空心导体设定在轨道线路上。在此在轨道车辆的支架上设置U形腿部件，该腿部件的腿部包围开槽波导的侧壁，其中腿部之一连同安装在该腿部上的天线接合到开槽波导中。在此腿部件虽然相对于开槽波导弹性支承，但是天线仅仅可以在侧面通过自身对此设定的穿入区域被引入到开槽波导中。
这种传导式连接具有的缺点在于，可以非常快速地导致接触面的氧化和污染。特别是在具有高度空气湿度的应用区域中，例如在港口的转运点或者在具有污染风险的区域中，非常快速地污染和氧化接触面。接触面必须定期费事地清洁和维护。如果不是这种情况，干扰在数据传输中相对快速地累积，这显著降低系统的可靠性。因为这样的单元也用于自动驾驶的车辆，所以清洁人员必须定期地巡查充电站和车辆的接触机构(充电站和接触机构部分地设置在开阔的区域上或长的行驶路线上)并且清洁触点。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种数据传输装置和一种用于在充电站与相对于充电站可动的负载之间传导式地传输电能的装置，该装置克服上述缺点并且能实现在充电站与负载之间的少维护、相对于外部环境影响鲁棒的并且同时简单和安全的、高度可靠的并且尽可能低干扰或无干扰的数据传输。
本发明通过一种具有权利要求1的特征的数据传输装置和一种具有权利要求12的特征的用于传在充电站与相对于充电站可动的负载之间导式地传输电能的装置解决上述任务。
开头所述的数据传输装置按照本发明的特征在于，空心型材和/或发送和/或接收单元沿至少一个进给方向借助于进给装置可相对彼此运动，用于使发送和/或接收单元移入空心型材的纵向缝隙中以及从空心型材的纵向缝隙中移出。由此可以确保，发送和/或接收单元为了充电过程可以快速移入纵向缝隙中。有利地，发送和/或接收单元可以穿过纵向缝隙伸入空心型材的空腔中。在此进给方向可以优选通过纵向缝隙延伸到空心型材的空腔中，发送和/或接收单元那么可以首先运动到纵向缝隙中，随后继续朝空腔的方向运动。优选地，纵向方向可以在穿过纵向缝隙延伸的平面中从纵向缝隙延伸到空腔中，纵向方向特别是垂直于在纵向缝隙。在此有利地，发送和/或接收单元可以至少部分地运动至空腔中。
在此在一优选实施方案中，长形的空心型材是开槽波导，并且发送和/或接收单元是用于向或由开槽波导进行数据传输的天线。备选地，在空心型材上并且特别是在空心型材的空腔中也可以设置另一发送和/或接收单元，其为了数据传输可与移入纵向缝隙和/或空腔中的发送和/或接收单元耦合。数据传输可以有利地通过光学路径实现。
优选地，进给装置可以具有驱动装置，特别是直线驱动装置，用于使发送和/或接收单元和/或空心型材沿进给方向运动。
在一有利的设计方案中，导入漏斗的相对彼此靠近地延伸的引导壁可以通入空心型材的纵向缝隙中。由此可以改善将发送和/或接收单元引入到纵向缝隙中。
有利地可以设有复位装置，该复位装置在发送和/或接收单元从预定的静止位置开始沿进给方向偏离于纵向缝隙的情况下朝纵向缝隙的方向给发送和/或接收单元施加复位力。由此发送和/或接收单元可以为了避免损坏略微向后移位。在此发送和/或接收单元可以借助于支承件沿进给方向可动地支承在支架、特别是充电头的触点支架上，其中在发送和/或接收单元与支架之间设置复位装置的至少一个复位元件，特别是复位弹簧。在此有利地，支承件可以具有在支架上设置的滑动支承件和在该滑动支承件中移动的、在发送和/或接收单元上设置的引导件。
优选地，发送和/或接收单元和空心型材可以沿横向于进给方向延伸的横向方向相对彼此可动地设置，以便可以沿横向方向调整在发送和/或接收单元与空心型材之间的侧面偏差。为此有利地可以设有复位机构，该复位机构在发送和/或接收单元和/或空心型材沿横向方向偏离于预定中间位置的情况下朝中间位置的方向给发送和/或接收单元和/或空心型材施加复位力。
在一有利的实施方案中，发送和/或接收单元可以至少在其设定用于接合到纵向缝隙中的区域中被保护罩、特别是电绝缘的保护罩包围。由此可以减少或完全避免发送和/或接收单元的损坏。为了预防数据传输的变差，保护罩可以是电绝缘的。在一有利的设计方案中，纵向缝隙可以比发送和/或接收单元的沿纵向缝隙的纵向延伸走向的宽度更长，优选是至少两倍的长度。由此可以有利地调整发送和/或接收单元相对于纵向缝隙的确定的偏差。
开头所述的用于在充电站与相对于充电站可动的负载之间传导式地传输电能的装置按照本发明的特征在于，应用上述和以下所述的数据传输装置。
优选地，充电头可以设置在充电站上，而空心型材可以设置在负载上，或者相反，这取决于应用的需要。在自动化、无人驾驶车辆、所谓的AGV的领域中，其自主驾驶并且仅仅为了对蓄电池再荷电而驶向充电站，空心型材可以有利地设置在AGV上，优选设置在对于充电头从外部可进入的充电室中。如果可能充电室可以有利地通过保护盖封闭以对抗外部影响、特别是天气影响和机械影响。优选地，空心型材的纵向缝隙可以基本上沿竖直或水平方向延伸。
在一有利设计方案中，发送和/或接收单元可以设置在充电头的触点支架上。优选地，发送和/或接收单元在此可以设置在触点支架的沿进给方向指向空心型材的导入尖端上。为了降低在发送和/或接收单元的移入过程中的损坏风险，发送和/或接收单元可以至少部分可没入到导入尖端中。优选地，触点支架可以具有楔形横截面，以便可能情况下可以移入相应成形的导入漏斗中。
附图说明
以下根据参照附图的详细实施例描述本发明。其中：
图1示出具有内置的按照本发明的数据传输装置的按照本发明的装置在分离的第一位置中的上俯视图；
图2示出具有数据传输装置的按照图1的装置在连接的第二位置中的上俯视图；
图3示出来自图1和图2的装置的导入装置的示意性三维视图；
图4从斜上方示出来自图1和图2的装置的充电头的示意性三维视图；
图5从斜下方示出来自图4的充电头的示意性三维视图；
图6示出数据传输装置的一部分的示意性三维细节图；
图7示出按照本发明的装置在自动的、无人驾驶的车辆的应用中的示意性三维视图，其中数据传输装置位于按照图1的分离的第一位置中；
图8示出来自图7的示意性三维视图，其中数据传输装置位于按照图2的连接的第二位置中。
具体实施方式
图1示出按照本发明的装置1，用于在图7和图8中示出的自动的、无人驾驶的车辆AGV形式的可动的电气负载的充电头2与简略示出的位置固定的充电站3之间传导式地传输电能。代替AGV，装置1也可以用于其他车辆中。
车辆AGV为此具有如在图3、7和8中可容易看到的导入漏斗4，该导入漏斗4具有两个基本上垂直的引导壁5、5'。引导壁5、5'相同、但是对称地构成。
为了向充电头2传导式地传输能量，引导壁5、5'具有沿竖直方向延伸的、导电良好的、充电接触条6、6'形式的第一接触元件和同样沿竖直方向延伸的、接地接触条7、7'形式的接地接触面。
两个引导壁5、5'漏斗形地相对彼此靠近地延伸并且在其在图3中的后端部上通到开槽波导9的纵向缝隙8中。开槽波导9在此具有特别是在图1和图2中可容易看到的横截面形状，该横截面形状原则上是已知的。在此纵向缝隙8同样沿竖直方向在导入漏斗4的总高度上延伸。纵向缝隙8以已知的方式扩展到T形开槽波导9的空腔10中。开槽波导9也可以具有其他横截面，以便在微小的向外辐射的情况下同时提供尽可能好的数据传输。
充电头2以可主动地沿进给方向Z运动的方式安装在充电站3上，并可以通过在图7和图8中示出的直线进给装置11沿进给方向Z在回缩的、分离的位置(图7)与伸出的、连接的位置(图8)之间往复运动。进给装置11及其功能方式随后详细阐明。进给方向Z在此穿过纵向缝隙8朝开槽波导9的空腔10的方向延伸，优选在穿过纵向缝隙8延伸的平面中从纵向缝隙8延伸到空腔10。
在此具有竖直侧壁13、13'的触点支架12具有对应于导入漏斗4的横截面构成的楔形横截面，其中侧壁13、13'的形状匹配于引导壁5、5'的形状。在侧壁13、13'上设有多个用于电功率传输的接触元件14、14'和用于将车辆AGV的接地点与充电头2连接的接地触点15、15'。
充电接触条6、6'、接地接触条7、7'、接触元件14、14'以及接地触点15、15'的数量、空间设置和宽度也可以根据应用方式和存在的空间不同地选择。
在此相同地构成的三个接触元件14、14'沿竖直方向上下相叠地如此安装在侧壁13和13'上，使得这些接触元件14、14'在图2中示出的充电头2与导入漏斗4的连接状态下导电接触充电接触条6、6'或接地接触条7、7'。在此，可以容易地如此调整在充电头2的触点支架12与车辆AGV的导入漏斗4之间的竖直偏差，使得导入漏斗4具有比触点支架12更大的高度，其中对于数据传输原则上足够的是，纵向缝隙8比天线16沿纵向缝隙的纵向延伸的宽度(在此沿竖直方向测量)更长。这样的竖直偏差也可能由于车辆的不同的装载或轮胎压力等造成。
在触点支架12的在图4中的前部的、楔形变窄走向的导入尖端上伸出天线16。在此天线16被保护罩包围，该保护罩在附图中没有另外画出。该保护罩可以有利地是电绝缘的，以便阻止天线16与开槽波导9的壁导电接触，以便避免在开槽波导9与天线16之间产生对于无接触的数据传输不利的短路。优选地，在此如此确定纵向缝隙8的宽度的大小，使得天线9在准确的中央定位的情况下即使连同包围其的保护罩也不接触纵向缝隙8的侧壁。即在准确定位的情况下天线16不接触纵向缝隙8的壁。
为了建立与开槽波导9的信号传输，天线16可以被引入纵向缝隙8中。在此天线16借助于充电头2的在图7和图8中示出的进给装置11从在图1中示出的分离位置沿进给方向Z运动到在图2中示出的连接位置中。为此进给装置11具有可以在位置固定的引导件23上沿进给方向Z移动的滑座24，充电头2设置在该滑座的在图7和图8中的右端部上。
设在天线16的后侧上的天线连接端25以及接触元件14、14'和接地触点15、15'通过在图1、2、7和8中良好可见的电缆26与位置固定的能源和信号传输单元27以自身已知的方式连接。为了能实现电缆26对滑座24的跟随，电缆26局部地导入以自身已知的方式可动的电缆引导件28中。
原则上通过触点支架12和导入漏斗4的相互匹配的楔形或漏斗形的构造实现天线16在纵向缝隙8中尽可能准确的定位，或者说充电接触条6、6'和接地接触条7、7'中在接触元件14、14'或接地触点15、15'上尽可能准确的定位。
优选地，在此利用已经准确朝向纵向缝隙8取向的天线16实现定位，从而不需要沿横向于进给方向Z的横向方向Q的运动。
因为在实践中由于不准确的定位不能总是确保上述情况，所以充电头2通过沿横向方向Q延伸的直线引导件29沿横向方向Q可动地设置在进给装置11的滑座24的前端部上，以便在将触点支架12引入导入漏斗4中的情况下附加地水平调整在导入漏斗4与触点支架12之间沿横向方向Q延伸的偏差。在此在图5中可良好看到的定心弹簧30、31一方面确保：充电头2在从在图1中示出的、相对于横向方向Q位于中央的静止位置处偏离的情况下又回到该静止位置。另一方面，定心弹簧30、31允许，将触点支架12从偏心位置移动到按照图2的中间位置中。在此定心弹簧30、31反向地设置，从而其中之一将充电头2沿平行于横向方向Q延伸的方向拉动，而其中另一个沿相反方向拉动。这在图5中通过在弹簧中描绘的箭头示意地标明。
为了避免：在将充电头2沿进给方向Z进给到导入漏斗4上时触点支架12偏心定位时天线16在可能接触引导壁5、5'之一的情况下被损坏，以沿进给方向Z可移动到触点支架12内部的方式设置天线16。
如在图6中详细示出的那样，为此在天线16的背向开槽波导9的后侧上在滑动支承件18、18'中沿进给方向Z可动地引导两个圆柱形的引导杆17、17'。滑动支承件18、18'在此与充电头2固定连接。此外在天线16上设置两个平行于引导杆17、17'延伸的长形的固定支撑杆19、19'。固定支撑杆19、19'在图6中的右侧的、后端部上具有两个用于复位弹簧21、21'的固定部位20、20'。复位弹簧21、21'在另一端部上通过固定螺栓22、22'固定地紧固在充电头2上，并将天线16保持在图1中示出的预定的静止位置上，亦即在图6中复位弹簧21、21'松弛。如果天线16在将触点支架12引入导入漏斗4中时碰到引导壁5、5'或另外的位置，则使天线16对抗复位弹簧21、21'的弹力沿进给方向Z向后移位。由此可以避免天线16的损坏并且同时确保天线16干脆利落和可靠地被引入纵向缝隙8中。
在上述实施方案中，导入漏斗3连同开槽波导9、触点支架12连同天线16、在进给方向Z上的进给装置11和直线引导件29包括定心弹簧30、31在内构成按照本发明的数据传输装置。但是在权利要求中提出的本发明的另外的具体设计方案也是可能的。特别是纵向缝隙8可以原则上指向任意的方向，例如不是沿如在附图中所示的竖直方向，而是沿水平方向，其中所述布置结构必须转动90°。
附图标记列表：
1 装置
2 充电头
3 充电站
4 导入漏斗
5、5' 引导壁
6、6' 充电接触条
7、7' 接地接触条
8 纵向缝隙
9 开槽波导(空心型材)
10 开槽波导空腔
11 进给装置
12 触点支架
12a 导入尖端
13 侧壁
14、14' 功率传输的接触元件
15、15' 接地触点
16 天线(发送和/或接收单元)
17、17' 引导杆
18、18' 用于引导杆的滑动支承件
19、19' 固定支撑杆
20、20' 用于复位弹簧的天线端的固定螺栓
21、21' 复位弹簧
22、22' 用于复位弹簧的充电头端的固定螺栓
23 滑座
24 滑座引导件
25 天线连接端
26 电缆
27 供能和信号传输单元
28 电缆引导件
29 沿横向方向Q的直线引导件
30 第一定心弹簧
31 第二定心弹簧
AGV 自动化无人驾驶车辆(Automated Guided Vehicle)
Z 充电头的进给方向
Q 垂直于充电头的进给方向的横向方向

Claims (18)

1.一种数据传输装置，包括：长形的空心型材(9)，该空心型材包括沿空心型材(9)的纵向(L)延伸的空腔(10)和沿纵向(L)延伸的纵向缝隙(8)；以及发送和/或接收单元(16)，其特征在于，为了使发送和/或接收单元(16)移入和移出空心型材(9)的纵向缝隙(9)，借助于进给装置(11)使空心型材(9)和/或所述发送和/或接收单元(16)沿至少一个进给方向(Z)能相对彼此运动。
2.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，长形的空心型材是开槽波导(9)，发送和/或接收单元是用于向或从开槽波导(9)进行数据传输的天线(16)。
3.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，进给装置(11)具有驱动装置、特别是直线驱动装置(23、24)，用以使发送和/或接收单元(16)和/或空心型材(9)沿进给方向(Z)运动。
4.根据权利要求1、2或3所述的数据传输装置，其特征在于，导入漏斗(4)的相对彼此靠近延伸的引导壁(5、5')通入空心型材(9)的纵向缝隙(8)中。
5.根据权利要求4所述的数据传输装置，其特征在于，设有复位装置(21、21')，该复位装置在发送和/或接收单元(16)由预定的静止位置沿进给方向(Z)由纵向缝隙(8)处偏移开的情况下朝纵向缝隙(8)的方向给发送和/或接收单元(16)施加复位力。
6.根据权利要求5所述的数据传输装置，其特征在于，发送和/或接收单元(16)借助于支承件(18、18')沿进给方向(Z)可动地支承在支架(12)上，其中在发送和/或接收单元(16)与支架(12)之间设置复位装置的至少一个复位元件、特别是复位弹簧(21、21')。
7.根据权利要求6所述的数据传输装置，其特征在于，支承件具有在支架(12)上设置的滑动支承件(18、18')和在该滑动支承件中移动的、设置在发送和/或接收单元(16)上的引导件(17、17')。
8.根据上述权利要求之一所述的数据传输装置，其特征在于，发送和/或接收单元(16)和空心型材(9)被设置成沿横向于进给方向(Z)延伸的横向方向(Q)相对彼此可动。
9.根据权利要求8所述的数据传输装置，其特征在于，设有复位机构(30、31)，该复位机构在发送和/或接收单元(16)和/或空心型材(9)沿横向方向(Q)由预定的中间位置处偏离的情况下朝中间位置的方向给发送和/或接收单元(16)和/或空心型材(9)施加复位力。
10.根据上述权利要求之一所述的数据传输装置，其特征在于，发送和/或接收单元(16)至少在其被设置用于接合到纵向缝隙(8)中的区域中由保护罩、特别是电绝缘保护罩包围。
11.根据上述权利要求之一所述的数据传输装置，其特征在于，纵向缝隙(8)比发送和/或接收单元(16)的沿纵向缝隙(8)的纵向延伸走向的宽度更长，优选至少是两倍的长度。
12.一种用于在充电站(3)与相对于充电站(3)可动的负载(AGV)之间传导式地传输电能的装置(1)，其中，所述装置(1)具有包括接触元件(14、14')的充电头(2)，用以在负载(AGV)与充电站(3)之间建立电连接，其特征在于，设有根据上述权利要求之一所述的数据传输装置。
13.根据权利要求12所述的装置(1)，其特征在于，充电头(2)设置在充电站(3)上，而空心型材(9)设置在负载(AGV)上，或反之。
14.根据权利要求12或13所述的装置(1)，其特征在于，空心型材(9)的纵向缝隙(8)基本上沿竖直或水平方向延伸。
15.根据权利要求12、13或14所述的装置(1)，其特征在于，发送和/或接收单元(16)设置在充电头(2)的触点支架(12)上。
16.根据权利要求15所述的装置(1)，其特征在于，发送和/或接收单元(16)设置在触点支架(12)的指向进给方向(Z)的导入尖端(12a)上。
17.根据权利要求16所述的装置(1)，其特征在于，发送和/或接收单元(16)能至少部分地沉入导入尖端(12a)中。
18.根据权利要求15至17之一所述的装置(1)，其特征在于，触点支架(12)具有楔形的横截面。
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