CN114555412A - 用于对机动车传导充电的系统 - Google Patents

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CN114555412A CN202080070241.7A CN202080070241A CN114555412A CN 114555412 A CN114555412 A CN 114555412A CN 202080070241 A CN202080070241 A CN 202080070241A CN 114555412 A CN114555412 A CN 114555412A
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克里斯蒂安·伦肯霍夫
克劳斯·赫尔施菲尔德
格奥尔格·施罗德
罗宾·波尔力克
赫尔维希·黎灵
乌韦·皮茨乌尔
克里斯蒂娜·柯尼希
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Abstract

描述一种用于对机动车传导充电的系统，具有：充电设备，所述充电设备具有构成为剪式工作台的能够以电机驱动的方式移置的提升装置，所述提升装置能够将电接触单元垂直定位；和在机动车处设置的用于接触单元的容纳设备，其中接触单元圆柱形地或截锥形地构成；和在其外侧面环绕的多个接触环，容纳设备具有用于接触单元的容纳腔，并且其中容纳设备环绕容纳腔具有多个可径向定位的接触体，所述接触体在一个位置中电接触插入容纳腔中的接触单元的接触环并且同时将在容纳腔之内的接触单元机械地固定在容纳设备处，其中接触体的该位置由车辆侧的控制设备控制，并且其中充电设备具有如下机构，通过所述机构，所述充电设备能够将在容纳设备中固定的接触单元沿轴向方向机械预紧。

Description

用于对机动车传导充电的系统
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车传导充电的系统，具有：充电设备，所述充电设备具有构成为剪式工作台的能够以电机驱动的方式移置的提升装置，所述提升装置可以将电接触单元垂直地定位；和在机动车处设置的用于接触单元的容纳设备。
背景技术
专家自若干年前已经致力于对电驱动的机动车的自动充电的主题，因为在手动操作笨重的且脏的线缆时的用户舒适度不是特别高的。从多个高校方面自若干年前已经得到解决所述问题的建议，其方式为：将包括插头在内的商业上通用的充电桩与多轴机器人组合，所述机器人承担插接充电插头的任务。所述解决方案但是在大多数时候对于大的车队是有利的，这对于终端用户简直是过于复杂和过于昂贵的。
此外，自若干年前存在感应地实施能量传递的方式；这但是由于安全考虑或高的耗费和高的成本迄今为止未贯彻。总的来说，似乎趋于传导充电。
从德国公开文献DE 10 2019 000 151 A1中已知一种充电设备，所述充电设备具有接触元件，所述接触元件设置在能够以电机驱动的方式移置的剪式工作台的可运动的平台上并且可以通过剪式工作台垂直地定位。
所述之前已知的充电设备的缺点是，接触元件敞开地设置，从而相对于环境影响和尤其污物是敏感的。由此，电接触元件的功能性会损坏。
附加的问题可能在停电的情况下出现。充电设备的和机动车的通过充电设备彼此连接的接触元件在停电之后也此外保持机械连接。在该情况下，机动车的驶离是不可能的或者至少加难的，因为在此存在损坏电接触元件的风险。
发明内容
提出如下目的，实现这种传导的充电设备，所述充电设备不具有上述缺点。
所述目的根据本发明通过权利要求1的表征性的特征的组合来实现。
根据本发明，设有基本上圆柱形的或截锥形的接触单元，所述接触单元由在机动车下方的构成为剪式工作台的能够以电机驱动的方式移置的提升装置提升，直至接触单元移入到容纳设备的容纳腔中，所述容纳设备设置在机动车的下侧处。
此外提出，容纳设备环绕容纳腔具有多个可径向定位的接触体，所述接触体在一个定位位置中电接触插入到容纳腔中的接触单元的接触环并且将在容纳腔之内的接触单元机械地固定在容纳设备处。接触体的该位置通过机动车侧的控制设备控制，使得容纳设备在机械和电连接和分离时起积极作用。
在此提出，接触单元的电接触元件构造成接触环并且垂直地上下相叠地设置。通过接触环的旋转对称的设置，在与机动车的配合接触元件引导到一起时，在接触单元和机动车之间的任意相对转动位置适合于建立电连接，使得不需要在充电设备和机动车之间的尤其旋转的定向。
此外提出，充电设备具有机构，通过所述机构，所述充电设备可以将在容纳设备中固定的接触单元沿轴向方向机械地预紧。由此在干扰或停电的情况下，也可以将容纳设备与充电设备分开。
对此，接触单元可以有利地经由至少一个弹性元件、如例如一个或多个弹簧与提升装置连接。
同样有利地，机械预紧可以通过剪式杠杆与使剪式工作台运动的滑座的机械分离产生。
尤其有利的是，接触单元通过与提升装置的剪式杠杆联接的枢转杆可相对于提升装置移动。由此，在剪式工作台向下移动时，接触单元能够以简单的方式拉入到剪式工作台的平台中。由此，在充电系统未使用时，接触单元以抵御有损坏的环境影响的方式设置。同一枢转杆与弹性元件协作地在提升剪式工作台时能够实现将接触元件提前移出进而实现在地面安置的系统的扁平的构造方式。
本发明的其他有利的设计方案和改进方案在从属权利要求和下面对实施例的描述中得出。
附图说明
下面应根据附图示出和阐述本发明的实施例。附图示出：
图1示出处于其静止位置中的充电设备的部分剖开示出的俯视图，
图2示出根据图1的充电设备的横剖面图，
图3示出接触单元部分移出的充电设备的部分剖开示出的俯视图，
图4示出根据图3的充电设备的横剖面图，
图5示出具有完全移出的剪式工作台的充电设备，
图6示出根据图5的充电设备的横剖面图，
图7示出充电设备连同与其连接的车辆侧的容纳设备的俯视图，
图8示出与接触单元连接的容纳设备，
图9示出车辆侧的容纳设备的横剖面图，
图10示出车辆侧的容纳设备的纵剖面，
图11示出贯穿接触单元和容纳设备的横剖面。
具体实施方式
充电设备100的构造特别清楚地在图5和图6中可见。充电设备100由构成为剪式工作台101的提升装置和在剪式工作台101处设置的并且相对于剪式工作台101可定位的接触单元200构成。接触单元200具有电接触元件201。
在此示出的剪式工作台101具有圆形的底部框架110和同样圆形的上部框架111，所述上部框架形成平坦的平台112。在底部框架110和上部框架111处分别存在两个同样长的剪式杠杆113、114的两个支承件。在两个剪式杠杆纵向延伸部的中间，两个剪式杠杆113、114分别在共同的轴线119上可相对于彼此转动地设置。
剪式杠杆113、114不仅在底部框架110处、而且也在上部框架111处分别在固定支承件115、116和浮动支承件117、118中支承。在浮动支承件117、118之内分别水平可运动地引导剪式杠杆113、114中的一个。在此，在底部框架110的浮动支承件117中支承的剪式杠杆113可以经由电机驱动的丝杠120水平移动。对此，下部的浮动支承件117具有滑座122，螺纹引入到所述滑座中。所述螺纹在丝杠120上延伸，所述丝杠由在此未示出的电动机驱动从而以高的力移动滑座122，由此电动机的尺寸可以相对小地设计。
剪式杠杆113、114的相对于彼此的由此引起的运动也传递到剪式杠杆113、114在上部框架111处的支承部位116、118上，由此具有平台112的上部框架111可以平行于下部框架110地被提升或被下降。
平台112具有圆形的凹部121，接触单元200可以从所述凹部中移出。接触单元200具有由绝缘材料构成的基本上圆柱形的体部，在其外侧面处上下相叠地设置有多个接触环201。接触环201设为用于，建立与电驱动的车辆处的配合接触元件的电连接，以便将电能、优选为了对牵引电池充电的电能传递到机动车上。
基体204具有盖状的阳台(Balkon)203，所述阳台侧向突出地设置在接触环201之上，并且所述阳台保护接触环201免受污染，当所述接触环已经从充电设备100的受保护的区域中移出，但是尚未插入机动车侧的容纳设备300中(在图7至11中示出)。掉落的物体、雨、雪或灰尘因此不落到接触环201上，而是最多落到接触单元200上或接触单元200处，在那里其不干扰充电过程。
基体204如在图11中示出的那样经由多个弹簧212与充电设备的上部框架111连接。接触单元200相对于平台112的位置经由可运动地设置的枢转杆208控制，所述枢转杆有时与剪式杠杆机械装置共同作用。枢转杆208对此可枢转地在充电设备100的上部框架111处支承。枢转杆208的较长的杆臂210经由可运动地铰接的联接杆211与接触单元200的基体204连接。枢转杆208尤其引起，在剪式工作台101从其在充电设备100的静止位置中的初始位置提升时，，接触单元200提前从平台112中移出，并且附加地，简化平台112从剪式工作台101的力作用不利的初始位置中的提升。
有利地可以提出，充电设备100的底部框架110装入到建筑物的地面中或室外的土地中。由此，充电设备100也能够集成在公共空间中。
为了开始能量传递，将充电设备100的接触单元200首先引向在机动车处设置的容纳单元300(在图7至图11中示出)，并且随后与其机械地并且电地连接。由于在扁平的起始端结构高度和最大可实现的工作高度之间的有利的关系，接触单元200垂直地接近机动车的底面处的容纳设备300主要通过剪式工作台101的运动引起。
充电设备100的和特别是剪式工作台101和接触单元200的不同的调整位置在图1至图6中示出。
图1和图2在两个视图中示出处于其静止位置中的充电设备100。剪式工作台101的平台112和上部框架111紧密地贴靠在底部框架110处，并且接触单元200移入到充电设备100的上部框架111中。充电设备100的组件因此抵御污染和损坏。
图3和图4示出准备好用于对机动车充电的充电设备100。剪式工作台101的剪式杠杆113、114远离其静止位置运动一定的距离，使得剪式工作台101的平台112提升一定的距离。在剪式工作台101的所述位置中，接触单元200已经完全地从充电设备100的框架中移出，其中枢转杆208的较短的杆臂209刚好还平放在剪式工作台101的剪式杠杆113上。
在该状态中，在接触单元200的重力和弹簧212的弹簧力之间存在平衡。在设计时要注意的是，当剪式工作台101最优地移出(这就是说，还具有对于接触单元200的随后的运动的向上和向下的余量)，那么弹簧力尽可能刚好地达到所述平衡。如果剪式工作台101现在继续向上移动，那么枢转杆208的较短的杆臂209失去与配合支承件的接触并且简单地一起移动；如果剪式工作台101相反地现在向下移动，那么较短的杆臂209接触剪式杠杆113的支承面，并且运动通过杠杆比从在枢转杆208的左侧处的具有小的路径和大的力的运动转换成具有大的路径和小的力的运动。以所述方式，接触单元200通过枢转杆208和联接杆211在相对短的路段上沿垂直方向完全拉回到充电设备100的框架110、111中。
在图5和图6的视图中，系统完全地、即直至最大高度地移出并且枢转杆208的较短的杆臂209简单地自由地在左端部处悬挂。剪式工作台101的平台112和接触单元200在该区域中平行移动。
图7、图8和图11分别示出贯穿接触单元200和在其上接合的容纳设备300的剖视图，所述容纳设备属于在此未示出的机动车。
图7示出在以部分剖面示出的充电设备100处的所述布置。可见的是，剪式工作台101被正好地提升，使得从剪式工作台101中移出的接触单元200接合到以固定的高度在机动车处设置的容纳设备300中。
为此提出的用于提升接触单元200的机械的功能方式通过图11中的剖面图图解说明。接触单元200在多个弹簧212上支承从而能够实现补偿公差和机动车尤其沿Z方向、但是也沿X/Y方向和在围绕三个空间轴线转动时的附加的运动。借助所述结构方式，实现总高度需求和调整区域的突出的比。结构高度的5至6的因数在此可在高度处实现。
弹簧212引起，接触单元200在少量提升剪式工作台101时已经提前被压出。运动由枢转杆208阻止，所述枢转杆以其较短的杆臂209平放在剪式杠杆113的区域上从而在移到一起时将接触单元200在最后阶段拉入到剪式工作台101的框架中，以便将其节约空间地并且尤其保护地保管。
在移出期间，接触单元200通过弹簧212的力压出，直至建立在重力和弹簧力之间的平衡。从该时刻起，接触单元200移动至距剪式工作台101的平台112恒定的间距。较短的杆臂209在此“自由地”在空气中悬挂，直至再次低于特定的高度并且较短的杆臂209平放进而接触单元200经由联接杆211向下拉入到平台112中。
接触单元200的另一主要构件是保护套(Schutzmanschette)205，所述保护套一方面抵御污染并且另一方面为用于弹簧212的中间平面。
接触单元200的电接合在此未示出。有利的是，在此简单地设有线缆，所述线缆的绞合线连接到接触环201上，更确切地说优选地均匀地在其环周上分布。对于接触单元200的自动的X和Y定位，不同的方式是可行的和已知的，其细节然而不是本说明书的主题。例如能够提出利用传感器控制的自动的以电机驱动的方式的移置。
在接触单元200和机动车侧的容纳设备300之间的电的和机械的连接通过图8图解说明。在图9和图10中示出容纳设备300的细节。
机动车侧的容纳设备300具有圆柱形的壳体305，所述壳体的上侧是闭合的并且其下侧具有可接近的容纳腔301。环绕容纳腔301对称地设置有至少三个接触体302(图10)。每个接触体302具有多个上下相叠设置的接触销303，所述接触销可以建立与接触单元200的全部电占用的接触环201的电连接。
接触体302从上部、从下部或在两侧引导到导轨306上(图9)并且在此示例性地通过有弹性的金属条304运动。有弹性的金属条304成形为环，其在其无应力状态中的直径远大于机动车侧的接触单元200的直径。
有弹性的金属条304因此在松弛状态中将接触体302向外拉。如果金属条304现在例如通过未示出的电动机驱动地类似于圈拉到一起，那么随着金属条304的运动，接触体302也沿着其轨道306向内运动。由此，接触体302靠近插入到容纳腔301中的接触单元200。接触销303因此设置在接触体302处，使得其从外部移动到接触单元200的接触环201上(图8)。接触环201本身通过塑料肋202彼此分开并且在此也接触保护地向内移位。
在每个接触体302处，全部处于线缆中的导体分别与接触销303连接。接触销303在接触体302上分别上下相叠地设置并且有弹性地支承，以便确保在全部接触环201处的均匀的压紧力。此外，接触体302分别具有切斜角的支承面，所述支承面用于，接触单元200沿其垂直的Z位置均匀地陷入和保持。
因此，只要至少三个机动车侧的接触体302已经固定接触单元200，那么总系统可以置于如下位置中，在所述位置中，接触单元200在固定松开之后简单地向下掉落。以所述方式确保，在机动车方面，在任何时候可以发生分离并且机动车从不由充电系统妨碍驶离。
为了支持这种紧急释放，在充电设备100处设有两个机构，通过所述机构，所述充电设备能够将在容纳设备300中固定的接触单元200沿轴向方向机械地预紧。所述机构可以分别单独地或如在此示出地也彼此组合地使用。
弹簧212用作为第一机构。作为第二机构，在图6中可见的，在滑座122中设有长孔123，所述滑座用于驱动剪式工作台101。长孔123能够实现，释放剪式杠杆113、114的布置，由此剪式工作台101的重力将在容纳设备300中固定的接触单元200轴向预紧。如果接触单元200因此移动到位置中并且由机动车抓住，那么剪式工作台101已经再次向下移动一定的距离。在此，弹簧212变长；接触单元200然而可靠地保持在位置中。如果现在在机动车处的容纳设备300方面自由释放接触单元200，那么剪式工作台101在长孔123(在图6的视图中)中从右向左滑动并且接触单元200向下掉落一定的距离到弹簧211中。由此，容纳腔301空出并且机动车可以驶离。
附图标记列表：
100 充电设备
101 剪式工作台(提升设备)
110 底部框架
111 上部框架
112 平台
113，114 剪式杠杆
115，116 固定支承件
117，118 浮动支承件
119 轴
120 丝杠
121 凹部
122 滑座
123 长孔
200 接触单元
201 接触环
202 塑料肋
203 阳台
204 基体
205 保护套
208 枢转杆
209 较短的杆臂
210 较长的杆臂
211 联接杆
212 弹性元件，(多个)弹簧
300 容纳设备
301 容纳腔
302 接触体
303 接触销
304 有弹性的金属条
305 壳体
306 轨道

Claims (9)

1.一种用于对机动车传导充电的系统，具有：
充电设备(100)，所述充电设备具有构成为剪式工作台(101)的能够以电机驱动的方式移置的提升装置，所述提升装置能够将电接触单元(200)垂直定位，和
在机动车处设置的用于所述接触单元(200)的容纳设备(300)，
其特征在于，
所述接触单元(200)圆柱形地或截锥形地构成，并且在其外侧面环绕的有多个接触环(201)，
所述容纳设备(300)具有用于所述接触单元(200)的容纳腔(301)，并且
所述容纳设备(300)环绕所述容纳腔(301)具有多个可径向定位的接触体(302)，所述接触体在一个位置中电接触插入所述容纳腔(301)中的接触单元(200)的接触环(201)并且同时将在所述容纳腔(301)之内的所述接触单元(200)机械地固定在所述容纳设备(300)处，
所述接触体(302)的所述位置由车辆侧的控制设备控制，并且
所述充电设备(100)具有如下机构，通过所述机构，所述充电设备能够将在所述容纳设备(300)中固定的接触单元(200)沿轴向方向机械预紧。
2.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
作为用于产生预紧的机构设有至少一个弹性元件(212)。
3.根据权利要求2所述的系统，
其特征在于，
所述弹性元件(212)通过至少一个弹簧(212)构成。
4.根据权利要求2所述的系统，
其特征在于，
所述弹性元件(212)通过所述剪式工作台(101)的移置运动被预紧。
5.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述机械预紧通过剪式杠杆(113)与使所述剪式工作台(101)运动的滑座(122)的分离产生。
6.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述容纳设备(300)具有至少两个和优选三个接触体(302)。
7.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述接触体(302)机械地与弹性圈彼此连接，所述弹性圈优选地通过有弹性的金属条(304)构成，所述弹性圈可以通过驱动器打开和闭合。
8.根据权利要求5所述的系统，
其特征在于，
所述滑座(122)具有长孔(123)，所述剪式杠杆(113)在所述长孔中支承。
9.根据权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述接触单元(200)通过至少有时与所述提升设备(101)的所述剪式杠杆(113，114)联接的枢转杆(210)结合所述弹性元件(212)可以提前相对于所述提升装置(101)移动。
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