CN117984823A - 运行充电站的方法、充电站和具有充电站的建筑物部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行设置和设计成为机动车辆(2)的动力电池充电的充电站(3)的方法，其中，充电站(3)具有充电电缆(6)，该充电电缆被充电站(3)的充电臂(8)保持。在此提出，通过至少一个传感器(11)探测充电电缆(6)的移位和/或充电站(3)的使用充电电缆(6)的用户的位置，并且使充电臂(8)朝向充电电缆(6)移位的方向和/或朝向用户位置的方向以马达驱动的方式移位。本发明还涉及一种用于为机动车辆(2)的动力电池充电的充电站(3)以及一种具有充电站(3)的建筑物部件(1)。

Description

运行充电站的方法、充电站和具有充电站的建筑物部件
技术领域
本发明涉及用于运行设置并设计成为机动车辆的动力电池充电的充电站的方法，其中，充电站具有充电电缆，该充电电缆由充电站的充电臂保持。本发明还涉及用于为机动车辆的动力电池充电的充电站以及建筑物部件。
背景技术
在现有技术中例如已知文献DE 2018 004 919A1。该文献说明了车辆充电站，其用于对车辆的能量存储器充电，该车辆充电站包括机器人臂，借助于该机器人臂可使充电站侧的电接触元件与车辆侧的电接触元件相连接，以建立在车辆充电站和车辆之间的电能传输连接。在此，规定车辆充电站具有用于机器人臂的多个可替换的联接头，其中，多个可替换的联接头包括充电站侧的电接触元件和至少一个清洁功能元件。
此外，文献US2013/0257373 A1公开了电缆操纵装置，其具有：可摆动地固定在基部处的长臂，使得臂可在充电联接部附近运动；以及固定在臂处的电缆，其中，电缆具有充电连接器，该充电连接器可与充电联接部接合。电缆具有：固定区段，该固定区段基本上平行于长臂固定；和自由区段，该自由区段从长臂的远端开始延伸。充电联接部布置在自由区段的端部处。悬臂支撑部将长臂保持在向上的位置，从而悬臂支撑部减小了使臂摆动所需的外力，并且臂的摆动区域将充电连接器布置在地面上方，使得在充电连接器和充电联接部的接合期间避免自由区段接触地面。
发明内容
本发明的目的是，提出用于运行设置和设计成用为机动车辆的动力电池充电的充电站的方法，该方法相对于已知的方法具有的优点是，尤其能够舒适地使用充电站，并且能够实现充电电缆与机动车辆的容易的联接。
根据本发明，这通过具有权利要求1所述的特征的用于运行设置和设计成为机动车辆的动力电池充电的充电站的方法来实现。在此规定，借助于至少一个传感器探测充电电缆的移位和/或充电站的使用充电电缆的用户的位置，并且以马达驱动的方式使充电臂朝充电电缆移位的方向和/或朝用户位置的方向移位。
在从属权利要求中给出了本发明的有利的设计方案和适宜的改进方案。要指出的是，在说明书中阐述的实施例不是限制性的；是可实现在说明书、权利要求以及附图中公开的特征的任何变型。
本说明书范围内阐述的方法用于运行充电站。充电站设置和设计成为机动车辆的动力电池充电。为此，充电站具有用于建立在充电站与动力电池之间的电连接的器件。该器件以充电电缆的形式提供，充电电缆设置和设计成用于传导式传输电能。充电电缆优选地在一侧与充电站的基座装置联接、尤其是永久联接。
充电电缆在另一侧具有充电连接器，该充电连接器可与机动车辆的充电联接部电连接。充电连接器优选地呈插头或插座的形式，充电联接部相应颠倒地呈插座或插头的形式。为了对动力电池进行充电，充电站的用户将充电连接器与机动车辆电联接。在完成联接之后，电流从充电站的基座装置经由充电电缆提供或者传输给机动车辆，以对动力电池进行充电。
优选地，充电站包括用于机动车辆的停车位，充电站的用户将机动车辆定位在该停车位上。在机动车辆停放在停车位上之后，建立在充电站与机动车辆之间的传导式电连接，具体而言，使用将充电站与机动车辆或动力电池电连接的充电电缆。
因为通常具有相当大的电流强度的流过充电电缆，所以充电电缆的重量很大。因此，用户需要耗费很大的力气才能将充电电缆从充电站带到机动车辆处并且与机动车辆联接。在此，充电电缆的至少一部分重量必须由用户承担。此外，在某些区域，由于充电电缆放置在地上或路面，充电站的操作可变得很困难，从而用户面临被充电电缆绊倒的风险。此外，充电电缆在其布置在地面时可能会变脏和/或被损坏。
为此，充电站具有优选刚性地设计的充电臂。充电臂保持或承载充电电缆。充电臂尤其是设计和布置成使得其至少在局部区域中使充电电缆与地面隔开。就此而言，充电臂用于将充电电缆与地面间隔开地从基座装置引导至机动车辆。为此，充电臂至少在局部区域中布置成与地面隔开，例如布置在大于机动车辆高度和/或大于用户身高的高度处。
充电电缆具有自由端部，该自由端部在机动车辆的侧部超出于充电臂，尤其是从充电臂处垂下，即，朝地面的方向垂下。在此，将充电电缆的自由端部理解成充电电缆的超出于充电臂的部分，因此该自由端部是充电电缆的从充电臂延伸到充电连接器的部分。充电电缆和/或充电臂优选地如此布置和设计，即，充电臂将充电电缆的整个自由端部与地面隔开。因此，在充电电缆从充电臂处自由下垂时，充电电缆的充电连接器仍还与地面隔开。由此明显改善了安全性和用户使用充电站的舒适性。
例如已知的是，充电臂设计成具有复位机构，该复位机构为充电臂持续加载复位力，该复位力将充电臂推向初始位置。在此，为了使充电电缆与机动车辆联接，用户必须向充电电缆施加操纵力，使得充电臂克服复位力从其初始位置开始偏离。在对动力电池进行充电之后，可将充电电缆的充电连接器与机动车辆分开，并且释放充电电缆。由于作用于充电臂的复位力，充电臂朝其初始位置的方向移位，优选地直至移位到初始位置中，并且同时带动充电电缆，使得随后还将其安全收起。
然而，即使对于充电臂的这种设计，用户也必须施加相当大的致动力，以便能够将充电电缆电联接到机动车辆。因此，现在设置成通过马达来使充电臂移位。为此，首先借助于至少一个传感器探测充电电缆的移位和/或用户的位置。也就是说，例如，确定用户是否抓住充电电缆并向其施加致动力，以便朝机动车辆的方向使充电电缆或其充电连接器移位。附加地或替代地，可确定用户自己的位置。
无论如何，以马达驱动的方式使充电臂朝充电电缆移位的方向或朝用户位置的方向移位，或者朝该方向取向。这尤其应理解为，充电臂的一端部取向成使得其指向充电电缆的预期移位的方向，或指向用户位置的方向。以马达驱动的方式移位优选地借助于充电站的驱动器来实现，该驱动器例如具有电机或设计为电机。通过所阐述的方法，对于用户来说，实现了极高水平的操作舒适度，这是因为不需要致动力或至多需要比以前显着更低的致动力来使充电电缆朝机动车辆的方向移位或移位至机动车辆处。
本发明的改进方案提出，使充电臂沿着至少一个移位轴线直线地移动和/或围绕至少一个转动轴线旋转。将直线移动理解成充电臂沿着移位轴线的移位。移位轴线是假想的直线。例如，充电臂可沿着恰好一个移位轴线直线移动，或沿着该移位轴线移动。然而，还可规定，存在多个彼此不同的移位轴线，充电臂至少暂时地分别沿着这些移位轴线移动。在此，多个移位轴线优选地彼此成角度，即彼此相交并且彼此围成大于0°且小于180°的角度。优选地，移位轴线彼此垂直，因此所提及的角度为90°。
附加地或替代地，充电臂在以马达驱动的方式移动的情况下围绕至少一个转动轴线旋转。同样，可进行围绕恰好一个唯一的转动轴线旋转，或提供不同的转动轴线，充电臂可分别围绕这些转动轴线旋转，或至少暂时围绕这些转动轴线旋转。多个转动轴线优选地彼此相交并且彼此围成大于0°且小于180°的角度。转动轴线特别优选地彼此垂直，因此在这里所述角度也是90°。借助于直线移动和/或旋转，可特别精确地将充电臂的位置与用户的期望相匹配。
本发明的改进方案提出，进行相对于充电站的基座装置的移位，充电电缆与该基座装置电联接。将基座装置理解成充电站的位置固定的装置。充电臂相对于基座装置的移位意味着，基座装置本身静止，并且充电臂至少暂时地相对于基座装置运动。充电电缆在其背离机动车辆的一侧与基座装置电联接。
基座装置例如具有显示装置和/或操作装置。显示装置设置并设计成用于显示信息，操作装置设置并设计成用于接收用户的手动输入。因此，借助于显示装置，充电站至少暂时地向用户显示信息。该信息例如是充电站的状态信息。显示装置以文本形式和/或图形方式显示信息。显示装置优选具有屏幕或者被设计为屏幕。屏幕优选为LCD、LED或OLED屏幕。
用户通过操作装置对充电站进行操作，例如设置充电站开始充电过程或结束充电过程。用户尤其是向充电站指定在充电过程期间要使用的一个或多个充电参数，例如要用于充电的充电电流、要供应到动力电池的电流量和/或充电后动力电池应具有的目标荷电水平。附加地或替代地，用户经由操作装置发起和/或执行支付过程。
充电过程应理解为充电站向动力电池提供电能以对其进行充电的过程。在充电过程之外，充电站就不为动力电池充电，在充电站与动力电池之间的电连接优选地在充电过程之外被中断。所说明的过程能够为用户带来特别高水平的操作舒适度。
本发明的改进方案提出，使用以下传感器中的至少一种作为所述至少一个传感器：力传感器、转矩传感器、加速度传感器、应变传感器、位置传感器和光学传感器。例如借助于力传感器测量由用户施加到充电电缆上的力，优选地还测量力的取向。例如，使充电臂以马达驱动的方式移位，使得借助于力传感器探测到的力更小。附加地或替代地，在借助于力传感器探测的力取向的方向上执行移位。力传感器例如布置在充电臂处，并且附加地与充电电缆连接。
转矩传感器探测用户经由充电电缆作用于充电臂的转矩，尤其是围绕转动轴线的转矩。在此还可规定，以马达驱动的方式使充电臂移位，使得所探测到的转矩变小。加速度传感器用于探测作用于充电电缆的加速度，例如作用于充电连接器的加速度。为此，加速度传感器优选地布置在充电电缆处，更确切地说布置在充电电缆的充电连接器处。在探测加速度时，还探测加速度方向，并且使充电臂沿加速度方向移位。
应变传感器用于探测充电电缆的应变，其例如由充电电缆的弯曲引起。就此而言，可由应变得出用户使充电电缆移位或想使充电电缆移位的方向。相应地，还使充电臂以马达驱动的方式沿该方向移位。位置传感器优选地用于探测用户和/或充电电缆的充电连接器的位置。位置传感器例如可设计为传感器带、优选地设计为线传感器。位置传感器的功能原理基本上可任意选择，例如其电容式、电感式或以光学方式工作。
光学传感器优选地是摄像机，其例如具有CCD传感器。评估由摄像机拍摄的充电站环境图像，以便探测用户和/或充电连接器的位置。然后，接着使充电臂以马达驱动的方式朝该位置的方向移位和/或朝该位置取向。对于用户来说，以这种方式再次实现操作充电站的高度的舒适性。
本发明的改进方案提出，至少一个传感器布置在充电臂、充电电缆或基座装置上。传感器始终布置在可探测到所期望的参量的位置。例如，力传感器优选地布置在充电臂处，使得力传感器附加地作用在充电电缆处，以便探测作用到充电电缆上的力。转矩传感器尤其是布置在充电臂处，或者布置在充电站的基座装置与充电臂之间。加速度传感器优选地分配给充电臂、充电电缆和/或充电电缆的充电连接器。
应变传感器优选地布置在充电电缆处。位置传感器的布置根据其功能原理来选择。应变传感器还可位于基座装置、充电臂、充电电缆和/或充电电缆的充电连接器处。光学传感器优选固定地布置，光学传感器尤其分配给充电站的基座装置。然而，显然还可实现布置在充电臂处。所说明的方法又用于充电臂的目标精确的移位，以便实现高的操作舒适度。
本发明的改进方案提出，根据充电电缆的移位和/或用户位置改变充电电缆的超出与充电臂的区域的长度。上文已经提到，充电电缆超出于充电臂，从而因此充电电缆的在充电臂与充电电缆的充电连接器之间的长度大于零。除了使充电电缆移位之外，该长度还应进行调整，尤其是通过以马达驱动的方式使充电电缆相对于充电臂移位。
因此，例如可调节充电连接器的高度，以便使充电连接器相对于机动车辆的充电联接部匹配地布置。充电电缆的所述区域的长度例如在用户移动充电电缆之前比在移动之后要小。就此而言，充电电缆在充电电缆移位期间移出充电臂，以便用户有足够的空间将充电电缆的充电连接器联接到机动车辆的充电联接部。如果在对动力电池进行充电之使充电连接器与机动车辆的充电联接部松脱，则可设置成使充电电缆再次缩回，因此超出的区域的长度变小。由此一方面实现高的操作舒适度，另一方面充电电缆的存放方式在没有充电时不会影响用户。
本发明的改进方案提出，充电臂借助于锁定装置保持在初始位置中。锁定装置用于将充电臂固定在初始位置中。因此，如果充电臂处于初始位置，则激活锁定装置，并且相应地锁定充电臂。由此防止充电臂的意外移位。只有当用户使充电电缆移位时或用户自身探测到充电电缆的移位时，停用锁定装置，并且相应释放充电臂，以进行移位。可设置成，为了通过锁定装置释放充电臂，用户必须首先在充电站处进行输入，尤其是通过已经提及的输入装置。所说明的方法可防止充电臂意外移位，以免充电臂可能对用户造成干扰。
本发明还涉及为机动车辆的动力电池进行充电的充电站，该充电站尤其是用于执行根据说明书中的实施方案所述的方法，其中，充电站具有被充电站的充电臂保持的充电电缆。在此，充电站设置和和设计成，借助于至少一个传感器探测充电电缆的移位和/或充电站的使用充电电缆的用户的位置，并且使充电臂朝充电电缆移位的方向和/或朝用户位置的方向马达驱动地移位。
已经指出了充电站的这种设计和这种方法的优点。充电站以及用于运行充电站的方法可根据说明书中的实施方案来改进，因此在这方面可参考说明书。
本发明还涉及一种建筑物部件，其具有墙壁和布置在墙壁处的充电站，该充电站用于为机动车辆的动力电池进行充电，该充电站尤其是根据说明书的实施方案的充电站，其中，充电站具有被充电站的充电臂保持的充电电缆。充电站又设置和设计成，借助于至少一个传感器探测充电电缆的移位和/或充电站的使用充电电缆的用户的位置，并且使充电臂朝向充电电缆移位的方向和/或朝用户位置的方向以马达驱动的方式移位。
关于建筑物部件、充电站和用于运行充电站的方法的可能的有利设计方案，再次参考说明书中的其他实施方案。
本发明的改进方案提出，充电臂在至少一个位置中被接纳在形成于墙壁中的凹部中。墙壁将建筑物部件的内部空间对外进行界定。在此，墙壁具有与内部空间相关联的壁面。凹部穿过壁面，使得可从内部空间进入凹部，或者凹部通过墙壁开口通入内部空间中。充电臂和凹部被设计成，使得凹部足够大，以接纳充电臂。优选地，在至少一个位置中凹部完全接纳充电臂，使得充电臂并不突出于凹部或者说并不伸入到内部空间中。
至少一个位置优选地是初始位置。在该初始位置中，充电臂优选地借助于锁定装置保持或固定。例如，为此，锁定装置与充电站的基座装置间隔开，锁定装置尤其是固定在墙壁处。特别优选地，锁定装置与至少一个转动轴线间隔开地布置，以便可靠地吸收可能由充电臂被驱动时引起的转矩。由此改善充电站的安全性。
在说明书中说明的特征和特征组合，尤其是在下面的附图说明中说明的和/或在附图中示出的特征和特征组合，不仅可以相应给出的组合使用，而且还可以以其他组合或单独使用，而没有脱离本发明的范围。因此，在说明书和/或附图中未明确示出或阐述、但从所阐述的实施例中得出或可以从中推导出的实施方式同样被认为包括在本发明中。
附图说明
下面借助在附图中示出的实施例在对本发明不产生任何限制的情况下进一步阐述本发明。其中：
图1示出了建筑物部件的示意性的图示，该建筑物部件具有墙壁和布置在墙壁处的充电站，该充电站用于为机动车辆的动力电池进行充电，以及
图2示出了建筑物部件的另一示意性的图示。
附图标记列表：
1 建筑物部件
2 机动车辆
3 充电站
4 凹部
5 墙壁
6 充电电缆
7 充电连接器
8 充电臂
9 转动轴线
10 自由端部
11 传感器
12 基座装置
13 锁定装置
14 支架
具体实施方式
图1示出了建筑物部件1以及机动车辆2的示意性的图示。机动车辆2具有未进一步示出的动力电池，该动力电池为机动车辆2的驱动装置供给电能。为了对动力电池进行充电，设置有充电站3，该充电站在此处示出的实施例中是建筑物部件1的组成部分。因此，充电站3至少局部地布置在凹部4中，该凹部形成于墙壁5中。充电站3具有充电电缆6，充电连接器7布置在该充电电缆处。充电连接器7可与机动车辆2的充电联接部连接，以建立在充电站3和机动车辆2之间的电连接。
充电电缆6由充电站3的充电臂8来保持，在此示出充电臂的三个不同的位置。充电臂8可围绕转动轴线9旋转。附加地或替代地，充电臂可沿着移位轴线直线移位。优选地规定，充电臂8布置在头顶高度处，使得充电臂位于用户上方并且可没有问题地越过用户移位。为此，充电臂8优选地处于布置有充电站3的地面之上至少2m、至少2.2m或至少2.4m的高度上。这同样适用于布置在充电臂8上的充电电缆6的区域。
充电电缆6的自由端部10超出于充电臂8，并且从充电臂8延伸至充电连接器7。通常，自由端部10由于作用到自由端部上的重力影响而从充电臂8向下悬垂。然而，用户可抓住自由端部10或抓住充电连接器7，以便使充电电缆6朝机动车辆2的方向移位，并且使充电连接器7与机动车辆2处的充电联接部接合。
充电站3被设计成，使得充电站借助于至少一个传感器11识别用户对充电电缆6的移位和/或用户的位置，并且使充电臂8朝充电电缆6移位的方向或朝用户位置的方向以马达驱动的方式移位，例如通过围绕转动轴线9的旋转。换言之，识别用户移动充电电缆6的方向，并且使充电臂8以马达驱动的方式朝向与充电电缆6相同的方向移位。由此显著简化用户对充电站3的操作。
锁定装置13与充电站3的基座装置12间隔开，充电臂9可相对于该基座装置移位。锁定装置用于将充电臂8固定在此处示出的位置中的一个位置。就此而言，锁定装置13防止充电臂8无意地离开凹部4。
图2示出了建筑物部件1的另一示意性的图示。可看出，凹部不仅用于接纳基座装置12和充电臂8，而且附加地用于接纳充电电缆6。因此，充电电缆6在充电臂8的至少一个位置中同样完全布置在凹部4中。为了固定充电连接器7，优选地提出，在墙壁5处、尤其是在凹部4中布置有支架14。只要充电站3不是用于对机动车辆2、更确切地说动力电池进行充电，充电电缆6或充电连接器7就悬挂到该支架中。
建筑物部件1或充电站3的所述设计方案具有以下优点：对于用户来说，将显著简化充电电缆6与机动车辆2的连接，即，通过在使用驱动装置、例如电机的情况下使充电臂8机动地移位。

Claims (10)

1.一种用于运行被设置和设计成为机动车辆(2)的动力电池充电的充电站(3)的方法，其中，充电站(3)具有充电电缆(6)，该充电电缆被充电站(3)的充电臂(8)保持，其特征在于，借助于至少一个传感器(11)探测充电电缆(6)的移位和/或充电站(3)的使用充电电缆(6)的用户的位置，并使充电臂(8)朝向充电电缆(6)移位的方向和/或朝向用户位置的方向以马达驱动的方式移位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使充电臂(8)沿着至少一个移位轴线直线地移动和/或围绕至少一个转动轴线(9)转动。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，相对于充电站(3)的基座装置(12)进行移位，充电电缆(6)与该基座装置电联接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将以下传感器中的至少一种用作所述至少一个传感器(11)：力传感器、转矩传感器、加速度传感器、应变传感器，位置传感器以及光学传感器。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器(11)布置在充电臂(8)、充电电缆(6)或基座装置(12)处。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据充电电缆(6)的移位和/或用户的位置改变充电电缆(6)的超出于充电臂(8)的区域的长度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于锁定装置(13)将充电臂(8)保持在初始位置中。
8.一种为机动车辆(2)的动力电池充电的充电站(3)，该充电站尤其是用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，充电站(3)具有充电电缆(6)，该充电电缆由充电站(3)的充电臂(8)保持，其特征在于，充电站(3)被设置和设计成，借助于至少一个传感器(11)探测充电电缆(6)的移位和/或充电站(3)的使用充电电缆(6)的用户的位置，并使充电臂(8)朝向充电电缆(6)移位的方向和/或朝向用户位置的方向以马达驱动的方式移位。
9.一种建筑物部件(1)，其具有墙壁(5)和布置在墙壁(5)处的充电站(3)，该充电站用于为机动车辆(2)的动力电池充电，该充电站尤其是根据权利要求8所述的充电站(3)，其中，充电站(3)具有充电电缆(6)，该充电电缆被充电站(3)的充电臂(8)保持，其特征在于，充电站(3)被设置和设计成，通过至少一个传感器(11)探测充电电缆(6)的移位和/或充电站(3)的使用所述充电电缆(6)的用户的位置，并使充电臂(8)朝向充电电缆(6)移位的方向和/或朝向用户位置的方向以马达驱动的方式移位。
10.根据权利要求9所述的建筑物部件，其特征在于，充电臂(8)在至少一个位置中接纳在形成于墙壁(5)中的凹部(4)中。
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