CN113165542B - 用于传导式充电的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传导式充电的设备(1)，其具有固定设置在车辆上的车辆单元(2)和位置固定地、然而在那里可运动地设置的机器人单元(3)，其中车辆单元(2)为了充电能够与机器人单元(3)有效连接，其中两个单元(2，3)分别具有一个壳体(4，10)，附属的触点(5，11)设置在该壳体中，其中在机器人单元(3)中触点(5)凹入地设置在该机器人单元(3)的壳体(4)中，并且触点(11)固定地设置在车辆单元(2)的壳体(10)中，其特征在于：在车辆单元(2)上设置有可相对车辆单元(2)的壳体(10)运动的抓取保护件(12)，车辆单元(2)的触点(11)利用该抓取保护件得到保护或者露出。

Description

用于传导式充电的设备和方法
技术领域
本发明涉及如独立权利要求的相应前序部分的特征所述的用于(特别是在固定站对电动车辆)传导式充电的一种设备和一种方法。
背景技术
为了传导式充电，已经由WO 2016/119001 A1已知一种用于对特别是电线进行连接的插塞连接，其包括至少一个凹形连接元件和一个凸形连接元件，其中凹形连接元件形锁合地接纳凸形连接元件并且两个连接元件在形锁合地接触时能够力锁合地、可拆开地连接，并且凸形连接元件的连接区域构造为同轴锥形的和包括至少一个可滑移的接触体，该接触体在第一位置中设置在凸形连接元件内部并且在第二位置中从凸形连接元件中突出。利用在这个国际专利申请中说明的设备能够在固定站对特别是电动车辆进行传导式充电。其中一个连接元件设置在自主行驶的车辆上，而另一个连接元件则位置固定地设置，然而在那里可一定限度地运动。如果车辆以其连接元件朝向固定的连接元件运动的话，那么这两个连接元件通过如下方式相互有效连接：两个连接元件的相应的接触体为了电触点接通而相互连接，从而充电电流能够流动。
然而在这个现有技术中，凸形连接元件的接触元件(接触体)可运动地设置在这个凸形连接元件中。接触元件在第一位置中完全设置在凸形连接元件内部，从而这些接触体获得接触保护和防污。只有当两个连接元件聚拢到一起时，至此一直位于连接元件内的接触体才从凸形连接元件中移出，使得这些接触体能够与凹形连接元件的附属的接触体进行触点接通。
发明内容
本发明的目的是，提供用于传导式充电的一种改进的设备和一种相应改进的方法。传导式充电是指将提供充电能量的固定站的电气触点与自主行驶车辆的电气触点有效连接，使得这些触点相互接触以进行充电。这个传导式充电与同样众所周知的、非接触式进行的感应式充电相比具有能量传输高得多的优点，从而自主行驶车辆快得多地充电并可以重新投入使用。
根据本发明，为用于传导式充电的整个设备设置车辆单元，该车辆单元设置在车辆上、特别是电动车辆上。独立地和在任意其他的位置上设置机器人单元，该机器人单元为了充电过程可以由车辆操控。机器人单元因此是位置固定的，然而在应当进行充电的位置处可一定限度地运动。其目的在于：当车辆为了充电而停车时，车辆不必操控成以其车辆单元百分之百地重叠机器人单元，而是机器人单元搜寻车辆单元。
机器人单元的接触元件沉入地设置在一个壳体中，并且以此防止外部接触或者污染，然而对于车辆单元的接触元件来说是可以接近的。车辆单元的接触元件同样必须得到保护以防止接触或者污染。为了这个目的，根据本发明，车辆单元的接触元件由抓取保护件遮盖，使得在不充电时和在车辆单元没有已经与机器人单元有效连接时，车辆单元的接触元件是不能接近的。只有当机器人单元朝向车辆单元运动时，通过机器人单元使该抓取保护件相对于车辆单元的壳体运动，从而能够使固定地设置在车辆单元的壳体中的车辆单元接触元件露出和插入机器人单元内的相应的自由空间中，以便与机器人单元的位于那里的接触元件接触并且因此进行触点接通。为了这个目的，抓取保护件经由弹簧支撑在车辆单元的壳体上。这个构造设计具有以下主要优点：抓取保护件作为机械构件相对于车辆单元的壳体运动，而车辆单元的接触元件则固定地设置在该车辆单元中，因为在实际中可运动的机械构件(无电气功能)能够比导电构件(该构件在现有技术的情况中不仅用于电触点接通，而且同时还必须运动)好得多地实现。因此本发明实现了传导式充电设备的一个简单得多和可靠得多的构造。触点同样固定地设置在机器人单元的壳体中。例如机器人单元和车辆单元中的触点为了固定在相应的壳体中局部由一种塑料材料注塑包封，其中在注塑包封过程之后触点的一个部分区域为了触点接通或为了连接输入线路而保持裸露。
附图说明
以下对本发明设备的一个实施例和一种运行这个设备的方法进行说明并且借助图1至7进行阐述。
具体实施方式
图1示出了本发明的传导式充电设备1的基本结构。示出了一个车辆单元2，该车辆单元具有一个壳体，(此处未示出的)接触元件和可选地另外的功能构件设置在该壳体中。这个车辆单元2设置在电动车辆、优选自主运动的电动车辆的适当的位置上、特别是底部上。此外，还存在所谓的机器人单元3，该机器人单元同样具有一个壳体，在该壳体中具有(此处同样未示出的)接触元件以及可选地另外的功能构件。当车辆到达一个充电站(在该充电站处存在机器人单元3)时，这两个单元2、3近乎重叠地处于有效连接。
在图1中示出了机器人单元3已经与车辆单元2嵌接或者是接合。还存在另外的对于使机器人单元3或者车辆单元2的运动和位置检测所需要的机构，其然而未示出。
图2示出了机器人单元3指向车辆单元2的一侧。可以看到，机器人单元3具有一个(优选由塑料构成的)壳体4。在这个塑料壳体4中存在导体环5(示出了多个导体环5)，所述导体环与一个未示出的能量源连接，以便为车辆充电。每个导体环5在端部具有一个接触片6，该接触片例如用于与一个未示出的插塞连接器进行触点接通。
一个导体环5例如在图3中示出。优选一个这样的导体环5构成为深冲钢板，该深冲钢板将电流传输给车辆并且在适当的位置和以适当的尺寸设置在机器人单元3的壳体4中。在这个构造设计中，多个导体环5同心地嵌套设置。每个导体环5具有一个基座，该基座设置在一个圆筒部段8的环绕的端部上并且从这个端部上突出。以此导体环5能够很好地设置、特别是固定在壳体4中。这一点特别是当圆筒部段8的一个部分区域与基座7一起由构成壳体4的塑料材料包围时适用。在圆筒部段8的外周上具有至少一个缺口9。在这个实施例中存在正好三个缺口9。
图4示出了车辆单元2，该车辆单元以其下侧面(在观察图4时)优选设置在车辆(未示出)的下侧面上。车辆单元2也具有一个壳体10，该壳体优选由塑料构成。一个优选板状的抓取保护件12面朝车辆单元2的上侧面(在观察图4时)，该抓取保护件设置成能够相对于车辆单元2的壳体10的上侧面而言大致平面平行地运动。车辆单元2中存在的、但是此处还不能完全看见的触点11固定地设置在车辆单元2的壳体10中。为了车辆单元2中的相应的触点11，在抓取保护件12中具有切口，从而当机器人单元3将抓取保护件12朝向车辆单元2的上侧面挤压时，触点11能够穿过这些切口并且因此露出，以便能够贴靠在机器人单元3中的触点5上。
在图5中示出了设计为面状的抓取保护件12的一个示例性的构造设计，该抓取保护件具有用于触点11(弹簧触点)的相应切口。一个这样的抓取保护件12同样可以如两个单元2、3的壳体4、10一样例如利用注塑法制成。重要之处是：抓取保护件12能够相对于车辆单元2运动，用以要么保护车辆单元2的壳体10中的触点11，要么使该触点露出，其中触点11固定地设置在车辆单元2的壳体10中。
此外，可以看到并且示出：抓取保护件12具有一个带有中心孔14的基座13。围绕中心孔14设置有一个相对于基座13倾斜延伸的区域，在该区域中环绕地和此外斜切地设置有多个缺口15。当充电时，车辆单元2的相应的导体弹簧11穿过这些缺口15并露出，或者在不充电时，设置在这些缺口15下方，从而总体上抓取保护件12促成导体弹簧11在最后提到的情况中被遮盖。另外，抓取保护件12还环绕地具有多个开口16，另外的元件能够穿过这些开口，以便例如使车辆单元2和机器人单元3位置正确地相互聚拢。为了能够位置正确地装配抓取保护件12，此外可以设置一个编码凸起17(或者在必要时另外的元件或者一个以上的编码凸起)。
在图6中示出了车辆单元2的一个触点11(导体弹簧)的一个示例性的构造设计。这个示例性示出的触点11也是一个深冲钢板，该深冲钢板同样将电流传输给车辆。可以看到一个位于外侧的环作为基座18，从该基座出发，向外突出地延伸一个接触片(同样用于连接未示出的插塞连接器)并且朝向内部向上延伸折弯的触点20，其中这些触点20要么被抓取保护件12释放(即从抓取保护件中露出)，要么为了接触保护或者防污由抓取保护件遮盖。如果多个这样的导体弹簧11同心地设置在机器人单元或者此处车辆单元2中的话，这些导体弹簧的直径变化。
图7最后示出了用于运行两个单元2、3的方法，如其前述的和在图1至6中示出的那样。
在图7的左侧视图中可以看到，尽管车辆单元2已经进入机器人单元3的区域中，然而还没有发生触点接通。这意味着：机器人单元3首先还必须搜寻其针对车辆单元2的准确位置并进行调节，为此存在用于使机器人单元3运动的相应的传感器和机构，然而未示出。
在图7的中间视图中示出了机器人单元3与车辆单元2在实现必要的重叠之后。在此可以看到，车辆单元中的接触元件11依然设置在车辆单元2的壳体10内并且由抓取保护件12遮盖。机器人单元3克服弹簧力将抓取保护件12压向壳体10的方向，使得车辆单元2中的触点11因此从抓取保护件12中露出，以便这些触点能够与机器人单元3的触点5贴靠。在图7的右侧视图中可以看到这个有效连接和因此两个单元的触点5、11的触点接通，使得现在可以进行充电过程。
为了能够使车辆单元2和机器人单元3在确定的位置中相互组合在一起，机器人单元3的壳体4具有一个拱顶21，该拱顶穿过抓取保护件12的中心孔14。机器人单元3的拱顶21在此通过车辆单元2的侧面上的一个相应的配合元件被引导，该配合元件构造成和适合于与拱顶21接合并且同时在机器人单元朝向车辆单元2运动时引导机器人单元3。
为了说明，在图7的中间视图中还示出：抓取保护件12能够从其初始位置23起沿着一个运动方向22运动，并且反之亦可。抓取保护件12的初始位置23是一个这样的位置，在该位置中抓取保护件12与车辆单元2的壳体10的一个确定的参考点(或者参考面)平面平行地间隔开设置。在这个初始位置23中抓取保护件12与车辆单元2的壳体10之间的间距是确定的，并且例如通过设置在抓取保护件12与车辆单元2的壳体10之间的弹簧、优选多个弹簧得以实现，并且优选在构造为优选正方形的抓取保护件12的每个角点上存在该弹簧。当机器人单元3的壳体4的一个确定点(或者一个确定面)移向车辆单元2时，该至少一个弹簧沿着运动方向22被压缩并且抓取保护件12朝向车辆单元2的壳体10上的确定点移动。随着机器人单元3沿着运动方向22进一步移向车辆单元2，抓取保护件12也进一步朝向车辆单元2的壳体10运动并且同时所述至少一个弹簧被压缩，使得车辆单元2的触点11露出并且能够与机器人单元3的触点5有效连接。如上面已经说明的那样，仅仅在图7的右下侧的视图中示出了车辆单元2与机器人单元3的这个相互位置。
不言而喻，充电过程结束后，将两个单元2、3以相反的途径重新相互分离，其中，在机器人单元3从车辆单元2上移离后，固定在车辆单元2的壳体10中的触点11由抓取保护件12重新遮盖。
附图标记列表
1 用于充电的设备
2 车辆单元
3 机器人单元
4 壳体
5 导体环(＝触点或者接触元件)
6 接触片
7 基座
8 圆筒部段
9 缺口
10 壳体
11 导体弹簧(＝触点或者接触元件)
12 抓取保护件
13 基座
14 中心孔
15 缺口
16 开口
17 编码凸起
18 基座
19 接触片
20 接触弹簧
21 拱顶
22 运动方向
23 初始位置

Claims (4)

1.一种用于传导式充电的设备(1)，该设备包括：
固定设置在车辆上的车辆单元(2)，该车辆单元具有第一壳体(10)，第一触点(11)固定地设置在该第一壳体中；
可运动地设置的机器人单元(3)，该机器人单元具有第二壳体(4)，第二触点(5)设置在第二壳体(4)中，该车辆单元(2)能够与机器人单元(3)有效连接以进行充电；
设置在车辆单元(2)上的抓取保护件(12)，该抓取保护件能够相对于车辆单元(2)的第一壳体(10)和第一触点(11)在一个下部位置和一个上部位置之间运动，在所述下部位置中第一触点(11)被保护，并且在所述上部位置中第一触点(11)露出；
设置在车辆单元(2)上的弹簧，抓取保护件(12)经由所述弹簧支撑在车辆单元(2)的第一壳体(10)上并且被所述弹簧压入到所述下部位置中；以及
用于在机器人单元(3)和车辆单元(2)重叠之后将机器人单元(3)朝向车辆单元(2)抬升的机构，该机构使得机器人单元(3)能够克服所述弹簧的弹簧力将抓取保护件(12)压向车辆单元的第一壳体(10)的方向，以使得第一触点(11)露出并且与第二触点(5)进行触点接通。
2.如权利要求1所述的用于传导式充电的设备(1)，其特征在于：机器人单元(3)的第二触点(5)沉入地设置在第二壳体(4)中，以防止外部接触或者污染，然而对于车辆单元(2)的第一触点(11)来说是能接近的。
3.如权利要求1所述的用于传导式充电的设备(1)，其特征在于：车辆单元(2)的第一触点(11)由抓取保护件(12)在下部位置中遮盖，使得在不充电时和在车辆单元(2)未与机器人单元(3)有效连接时车辆单元(2)的第一触点(11)是不能接近的，并且只有当机器人单元(3)朝向车辆单元(2)运动时，才通过机器人单元(3)使该抓取保护件(12)相对于车辆单元(2)的第一壳体(10)运动，使得车辆单元(2)的固定地设置在该车辆单元(2)的第一壳体(10)中的第一触点(11)能够露出并且插入机器人单元(3)内的相应的自由空间中，以便与机器人单元(3)的位于那里的第二触点(5)接触和因此进行触点接通。
4.如权利要求1所述的用于传导式充电的设备(1)，其特征在于：机器人单元(3)中的第二触点(5)和/或车辆单元(2)的第一触点(11)为了固定在机器人单元(3)的和/或车辆单元(2)的相应的壳体中而局部地由塑料材料注塑包封。
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Inventor after: Jagdish W

Inventor before: M. Weiss

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