CN116691378A - 多部件补充能量装置 - Google Patents

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Abstract

在用于为可移动车辆的电气驱动电池(A)或流体箱(B)补充能量的多部件补充能量装置中，达成简化的可再现补充能量。达成目标的原因在于携载在所述车辆上的所述车辆侧耦合装置具有被设计为至少一个充电线圈、充电触点或装载嘴(230)的连接构件(230)，并且还具有用于将接触板(23)降低到地面上的下降机构(24)、用于使所述接触板(23)在地面平面中移位到静止地面耦合装置的中心的移位机构(25)和用于将所述连接构件(230)或将具有所述连接构件(230)的接触板(23)整体地降低到所述充电线圈(30)、所述充电触点(30)或箱嘴(30)上的降低机构(26)，其中将所述接触板(23)定位在所述静止地面装置上可通过计算机和控制单元(21)以自动受控方式来实现。

Description

多部件补充能量装置
技术领域
本发明描述一种用于为可移动车辆的电气驱动电池或流体箱补充能量的多部件补充能量(multi-part refueling)装置，所述多部件补充能量装置包括：车辆侧耦合装置，所述车辆侧耦合装置具有补给连接件、计算机和控制单元、接触板连接件和具有连接构件的可移动接触板；以及地面耦合装置，所述地面耦合装置被布置成静止且固定在地面上，具有至少一个充电线圈，具有与选定连接构件兼容的充电触点或箱嘴。本发明还描述一种使用多部件补充能量装置来为可移动车辆的电气驱动电池或流体箱补充能量的补充能量方法。
背景技术
各种变体中已知用于给车辆(诸如，具有电气驱动器的电动车辆或混合动力车辆)的驱动电池充电的装置和对应方法。首先，简单性和用户友好性是亟待发展出的主要特性。最好，仅将车辆导航到特定位置并在所述特定位置处通过手动操作多部件补充能量装置来对所述车辆进行补给。通常，用户仍必须手动调整各种设定。然后，在用户方面进行或不进行其它动作的情况下从电力供应网络为驱动电池充电。从DE102014221998已知一种多部件补充能量装置，所述多部件补充能量装置聚焦于对驱动电池进行无线电感充电。具有充电线圈的发动机侧或车辆侧耦合装置耦合到静止地面耦合装置，所述充电线圈耦合到作为支撑在地面上的地面耦合装置的一部分的充电线圈。充电线圈或初级线圈通常安装在车库的地面上且连接到补给电子器件，以使得可生成电磁充电场。一旦充电线圈或次级线圈位于充电线圈的电磁充电场中，可立即以电感方式给驱动电池充电。充电线圈的移动发生在地平面处。两个线圈均用作根据感应电流或磁场而彼此吸引并朝向彼此推进的电磁体。根据DE102014221998，应无需大量操控力即可达成与次级线圈与初级线圈最优地对准对应的足够高效的电感充电。
通过线性移位、旋转和/或倾斜移动作为地面耦合装置的一部分的初级线圈来达成位置优化。应在定位期间获取定位信号以相对于次级线圈达成对初级线圈的调整。基于所述定位信号，需要初级线圈的调整构件来优化电磁耦合，以使得在能量的量不断增加的情况下会影响周围环境的能量损耗较低且可能的电磁发射最低。
来自DE102014221998的解决方案不仅需要传感器和致动构件而且需要用于获取传感器数据和初级线圈在地面侧上的对应反馈定位的控制电子器件。当然，此定位也可加以训练并自动化，但这需要更大且更复杂的电子构件和软件，这会使得定位更昂贵且也更容易出错。复杂的机电器件必须嵌置在地面中并在地面中被安装成使得所述复杂的机电器件可移动。
发明内容
在本文，必须提供车辆侧耦合装置相对于地面耦合装置的简化、可再现且牢固的定位，这一目标是通过相对简单的构件达成并且能够充分自动地、免维护地且更不易出错地为驱动电池而且为流体箱补充能量。
可在图中所示和随附专利权利要求书中所包括的详细描述中找到特征组合的变化或对本发明的微小修改。
附图说明
下文结合附图描述本发明主题的优选实施方案。
确切来说
图1a示出多部件补充能量装置与车辆的示意性俯视图，在存放状态中，车辆的前轴已部分地移动到静止地面耦合装置上，车辆侧耦合装置仍附接到车辆的底侧。
图1b示出来自图1a的车辆的前端的示意图，车辆侧耦合装置2的接触板降低到地面上并朝向地面耦合装置的中心移动。
图2示出多部件补充能量装置的示意性剖面图，利用移位机构将接触板降低到地面上并对其进行移动，并且借助降低机构将接触板的连接构件置于静止地面耦合装置上的补充能量位置中。
具体实施方式
本文中描述多部件补充能量装置1，所述多部件补充能量装置1包括车辆侧耦合装置2和静止地面耦合装置3。车辆侧耦合装置2附接到车辆的底侧并且可由车辆携载。本文仅示出两个车轮、车轮悬架、驱动电池A和流体箱B。多部件补充能量装置1旨在自动地利用电为驱动电池A或利用流体(例如燃烧气体)为流体箱B补充能量。
车辆侧耦合装置2经由由至少一个电缆形成的补给连接件20连接到驱动电池A，或经由由软管形成的补给连接件20连接到流体箱B，并且具有计算机和控制单元21以及接触板23，所述接触板23可从车辆朝向地面降低。接触板连接件22可在图1b中看到并且可相应地由至少一个电缆或一个流体软管形成。
借助由计算机和控制单元21控制的下降机构24，可为了补充能量而从车辆朝向地面降低接触板23，直到所述接触板23与地面接触为止。借助接触板23上的移位机构25，在箭头方向上尽可能在接触板连接件22允许的程度上将接触板23移位到静止地面耦合装置3的中心中。电流传输或流体软管的嘴连接在中心处是最优的。
在已借助移位机构25降低并在平面中移动接触板23之后，借助降低机构26将接触板23整体地或将接触板23中的连接构件230降低成与地面齐平。
充电线圈30、充电触点30或箱嘴30布置在地面耦合装置3的中心中，借助供应线路31被供应电或流体并且可借助静止地面耦合装置3的补给电子器件32以受控方式被操作。
在图1b中，示出呈卷筒形式的下降机构24，所述卷筒具有可缠绕起来和解开的电缆或流体软管22，其中接触板23布置在接触板连接件22的自由端处，所述接触板可在已将车辆停放在地面耦合装置3附近之后在马达控制下从卷筒朝向地面降低。还可使用接触板23附接到的臂来替代作为下降机构24的卷筒。在计算机和控制单元21的控制下电驱动、机电驱动或气动驱动所述卷筒和臂。
本文提供具有至少两个移动滚轮25和滚轮马达25的滚轮构造来作为在已降低接触板23之后位于地面上的所述接触板23上的移动机构25。移位机构25由计算机和控制单元21控制。借助移动滚轮25和滚轮马达25，可使接触板23平行于地面移动并且可以可控方式将接触板23移动到最优补充能量区域。还可将用于使接触板23平行于地面移动的移位机构25设计为具有空气压缩器的气垫机构，所述气垫机构使得接触板23能够与地面间隔开地滑动。
为了将控制自动化，将至少一个传感器S布置在接触板23上，在此情形中布置在接触板23的中心中。传感器S的各种实施方案是可能的，诸如电磁或磁性传感器以及在可见光范围中或在红外线范围中的光学传感器或纯机械接触传感器。选定传感器S的对应配对件可附接到地面耦合装置3以用于支撑。移位机构25使接触板23在平行于地面的平面中进行的可能移动在图1b中由黑色双箭头指示。
图2部分地示出上面布置有车辆侧耦合装置2的车辆底部，其中计算机和控制单元21允许借助降低机构24来降低接触板23，如竖直双箭头所指示。
当通过下降机构24将接触板23降低在地面上时，可使用传感器S将移位机构25(在本文被示出为具有移动滚轮25和滚轮马达25)移动到具有最优的电力或流体传输的位置，如黑色水平双箭头所指示。这允许接触板23在平行于地面表面的平面中移动并移动到静止地面耦合装置3。
在静止地面耦合装置3的中心处，交替电磁场、电流或流体可最优地从充电线圈30、充电触点30或箱嘴30流动到接触板23中或流动到呈至少一个充电线圈230、两个充电触点230或至少一个装载嘴230形式的连接构件230中，同时开始补充能量过程。电缆231或装载软管231从连接构件230通向接触板连接件22，且因此间接地经由补给连接件20通向驱动电池A或流体箱B。
为了允许充分自动地补充能量，必须利用至少一个传感器S通过充电线圈30、充电触点30或箱嘴30找到接触板23的最优位置，并且必须将移位机构25移动到所述最优位置。
为了优化接触，借助降低机构26来降低整个接触板23或降低接触板23中的充电线圈、充电触点或装载嘴230。
在图2中，降低机构26被设计为马达，借助所述马达可朝向地面降低连接构件230。降低机构26的移动方向由竖直双箭头指示。降低机构26还由计算机和控制单元21控制。还可将连接构件230可移动地附接到转动臂，因此可以受控方式朝向地面耦合装置3降低连接构件230。替代地，降低机构26使移动滚轮及滚动马达25的悬架在接触板23的内部空间的方向上移动，其中连接构件230也被降低。
至关重要的是，静止地面耦合装置3中不使用可移动组件并且以稳定的方式固定供应线路31以及充电线圈、充电触点或箱嘴30。如果总是向供应线路31供应电或流体，则补充能量甚至可在无补给电子器件32的情况下发挥功能。
连接构件230一连接到充电线圈30、充电触点30或箱嘴30，可立刻开始补充能量。
可通过两个充电触点230与充电触点30之间的接触借助引线接合充电或通过充电线圈230与充电线圈30之间的接触借助无线充电来达成对驱动电池A的充电。
如果在车辆中为流体箱B补充能量，则必须达成接触板23上的补给端口230与静止地面耦合装置3上的箱嘴30之间的紧密接触。
接触板23优选地被设计为多层壳体并且具有内部空间，所述内部空间中可布置有连接构件230、传感器S，而且还布置有移位机构25的组件和/或下降机构24的组件。
补充能量程序：
为了实行补充能量方法，在第一步骤中，车辆驾驶员必须将车辆停放在静止地面耦合装置3的区域中。在本文，车辆侧耦合装置2布置在车辆的前轴的区域中，并且静止地面耦合装置3大致定位在前车轮之间。由于地面耦合装置3是固定的，因此必须相应地对车辆进行定位。
一旦车辆就位，则可启动计算机和控制单元21并且开始所需的补充能量过程。因此，应在车辆的仪表板上设置计算机和控制单元21的操作选项。由计算机和控制单元21控制，利用下降机构24将接触板23从车辆降低直到所述接触板与地面接触为止。
然后，借助移位机构25将接触板23设定成在静止地面耦合装置3的最优补充能量点的方向上运动。由至少一个传感器S控制，移位机构25为接触板23找到最佳位置，以使得将连接构件230置于距充电线圈30、充电触点30或箱嘴30最小距离处。
接下来，在计算机和控制单元21的控制下自动地致动降低机构26，因此将连接构件230或将接触板23与连接构件230一起耦合到充电线圈30、充电触点30或箱嘴30。
如果向供应线路31持续供应电或流体，则可立即开始补充能量过程。计算机和控制单元21还可用于监测补充能量。
如果静止地面耦合装置3包括补给电子器件32，则补充能量过程可相应地由补给电子器件32开始并且在完成之后再由补给电子器件32结束。在此情形中，补给电子器件32确保自动补充能量以及终止所述过程。
在补充能量之后，再次从静止地面耦合装置3释放连接构件230(即借助降低机构26移除)，借助移位机构25在平面中移走接触板23并借助下降机构24再次将接触板23紧固到车辆底板。
当使用补给电子器件32时，可确保只有在补充能量过程已开始时才发生电力供应和流体供应，这是出于安全和环境原因而优选的。
参考编号列表
A 驱动电池(电动车辆/混合动力车辆)
B 流体箱
1 多部件补充能量装置
2 车辆侧耦合装置
20 补给连接件
a) 电气(从接触板到驱动电池、缆线或无线)
b) 液体连接件(到接触板的软管)
21 计算机和控制单元(用于定位且作为补给控制器)
22 接触板连接件(流体软管或电缆)
23 接触板
230 连接构件＝充电线圈/充电触点/装载嘴
231 电缆/装载软管
S 传感器(电磁/磁性/光学(可见光光谱/红外线)、接触传感器)
24 下降机构
卷筒(具有电缆/流体软管)
臂
25 接触板上的移位机构(在平面中)
移动滚轮
滚轮马达
26 降低机构
用于连接构件的马达或降低臂
用于滚轮的线性马达
3 静止地面耦合装置
30 充电线圈/充电触点/箱嘴
31 供应线路(电流/流体)
32 补给电子器件。

Claims (12)

1.一种用于为可移动车辆的电气驱动电池(A)或流体箱(B)补充能量的多部件补充能量装置(1)，所述多部件补充能量装置(1)包括：
车辆侧耦合装置(2)，所述车辆侧耦合装置(2)具有补给连接件(20)、计算机和控制单元(21)、接触板连接件(22)和具有连接构件(230)的可移动接触板(23)，以及
地面耦合装置(3)，所述地面耦合装置(3)以静止且固定的方式布置在地面上，具有至少一个充电线圈(30)，具有与选定连接构件(230)兼容的充电触点(30)或箱嘴(30)，
其特征在于
携载在所述车辆上的所述车辆侧耦合装置(2)具有：
连接构件(230)，所述连接构件(230)被设计为至少一个充电线圈、充电触点形式或装载嘴(230)，
下降机构(24)，所述下降机构(24)用于将所述接触板(23)降低到所述地面，
移位机构(25)，所述移位机构(25)用于使所述接触板(23)在地面平面中移位到所述静止地面耦合装置(3)的中心，以及
降低机构(26)，所述降低机构(26)用于将所述连接构件(230)或将具有所述连接构件(230)的接触板(23)整体地降低到所述充电线圈(30)、所述充电触点(30)或箱嘴(30)上，
其中将所述接触板(23)定位在所述静止地面装置(3)上、所述电气驱动电池(A)或所述流体箱(B)的补充能量过程和在所述补充能量过程结束之后将所述接触板(23)收放在所述车辆的底侧上是由所述计算机和控制单元(21)自动控制。
2.根据权利要求1所述的多部件补充能量装置(1)，其中由所述计算机和控制单元(21)控制的所述下降机构(24)被设计为具有接触板连接件(22)的马达控制的卷筒，所述接触板连接件(22)由能够缠绕起来和解开的电缆或流体软管(22)形成。
3.根据权利要求1所述的多部件补充能量装置(1)，其中由所述计算机和控制单元(21)控制的所述下降机构(24)被设计为电控制、机电控制或气动控制的臂，所述接触板(23)被布置在所述臂上以便可朝向所述地面移动并返回。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中连接到所述计算机和控制单元(21)的所述移位机构(25)由至少一个移动滚轮和至少一个滚轮马达(25)形成并且允许平行于所述地面的电控制移动或机电控制移动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中连接到所述计算机和控制单元(21)的所述移位机构(25)被设计为具有空气压缩器的气垫机构形式，所述气垫机构允许所述接触板(23)与所述地面间隔开地滑动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述降低机构(26)连接到所述计算机和控制单元(21)并且呈使所述接触板(23)到所述地面的距离变化的臂的形式。
7.根据权利要求4所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述降低机构(26)连接到所述计算机和控制单元(21)并且被设计为臂，所述臂能够使所述至少一个移动滚轮和所述滚轮马达(25)的悬架在所述接触板(23)的内部空间的方向上移动并返回。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述降低机构(26)连接到所述计算机和控制单元(21)并且由转动臂形成，所述连接构件(230)安装在所述转动臂上以便以受控方式朝向所述地面耦合装置(3)可移动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中至少一个传感器(S)布置在所述接触板(23)上或布置在所述接触板(23)的所述内部空间中，并且连接到所述计算机和控制单元(21)以确定相对于所述地面耦合装置(3)的最优位置，其中所述至少一个传感器(S)是接触传感器、电磁传感器、磁性传感器、光学传感器或红外线传感器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述静止地面耦合装置(3)包括开始和结束所述补充能量过程的补给电子器件(32)，其中以受控方式对应地馈送电流或流体。
11.一种使用多部件补充能量装置(1)来为可移动车辆的电气驱动电池(A)或流体箱(B)补充能量的补充能量方法，所述补充能量方法由以下步骤表征：
-将所述车辆定位在本地固定的不可移动地面耦合装置(3)的邻近区中，
-操作计算机和控制单元(21)以开始补充能量过程，
-借助下降机构(24)将接触板(23)在所述地面耦合装置(3)的方向上降低在所述车辆下方的地面上，然后
-借助移位机构(25)使所述接触板(23)以如下方式平行于所述地面耦合装置(3)移动：将所述接触板(23)的连接构件(230)置于距充电线圈(30)、充电触点(30)或箱嘴(30)的最小距离处，并且随后
-在所述计算机和控制单元(21)的自动控制下借助降低机构(26)将所述连接构件(230)或将所述接触板(23)与所述连接构件(230)一起降低，以及
-通过对所述充电线圈(30)或所述充电触点(30)施加电或通过向所述箱嘴(30)供应流体来开始所述补充能量过程，借此，在所述补充能量之后，
-借助所述降低机构(26)、所述移位机构(25)和所述下降机构(24)将所述接触板(23)转移回到存放状态中。
12.根据权利要求11所述的使用多部件补充能量装置(1)的补充能量方法，其中补充能量装置(1)如权利要求1至10中任一项所述。
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