DE102015117116A1

DE102015117116A1 - Berührungsloses Fahrzeugaufladesystem

Info

Publication number: DE102015117116A1
Application number: DE102015117116.3A
Authority: DE
Inventors: Bo Wu; Brittany Conolly; Chris W. Bell; Ray C. Siciak
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2016-04-14
Also published as: CN105515085B; CN105515085A; US10099566B2; US20160101701A1

Abstract

Ein Fahrzeugaufladesystem kann ein Antriebssystem, das an einem Fahrgestell montiert ist, eine positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe, einen Positionssensor, einen Näherungssensor und ein Steuermodul enthalten. Das Steuermodul kann dazu programmiert sein, das Antriebssystem zu betreiben, um das Fahrgestell in der Nähe eines elektrischen Fahrzeugverbinders zu platzieren und die positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe zu betreiben, um den elektrischen Fahrzeugverbinder lösbar zu verkoppeln.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Diese Patentanmeldung bezieht sich auf Fahrzeugaufladesysteme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Plug-in-Fahrzeug kann es einem Benutzer des Fahrzeugs ermöglichen, das Fahrzeug mit einer externen Leistungsquelle zu verbinden. Der Benutzer kann zum Beispiel zu Aufladezwecken ein Aufladekabel manuell mit dem Fahrzeug verbinden und abkoppeln. Diese Anordnung kann es dem Benutzer ermöglichen, eine Batterie des Fahrzeugs an einer Vielzahl von Standorten aufzuladen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Fahrzeugaufladesystem enthält ein Fahrgestell, das von der ersten und zweiten Raupenkette gehalten wird, ein Steuermodul, das betriebsfähig mit der ersten und zweiten Raupenkette und einem Positionierungssystem verbunden ist, und einen ersten elektrischen Verbinder, der mit dem Positionierungssystem verknüpft ist. Das Fahrzeugaufladesystem enthält auch einen Positionssensor, der dazu ausgelegt ist, ein Signal bereitzustellen, das eine Position eines zweiten, an einem Fahrzeug montierten elektrischen Verbinders angibt, und eine Leistungsquelle, die am Fahrgestell montiert und mit dem ersten elektrischen Verbinder und dem Steuermodul verknüpft ist. Als Reaktion auf das Signal betreibt das Steuermodul die erste und zweite Raupenkette und das Positionierungssystem, um den ersten elektrischen Verbinder relativ zum zweiten elektrischen Verbinder zu positionieren.
Ein Fahrzeugaufladesystem enthält ein Antriebssystem, das an einem Fahrgestell montiert ist und das dazu ausgelegt ist, das Fahrgestell in Richtung auf das Fahrzeug vorwärts zu bewegen, eine positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe, die am Fahrgestell montiert ist, und Positions- und Näherungssensoren. Das Fahrzeugaufladesystem enthält auch ein Steuermodul, das dazu programmiert ist, das Antriebssystem zu betreiben, um das Fahrgestell in der Nähe eines elektrischen Fahrzeugverbinders zu platzieren, und die positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe zu betreiben, um den elektrischen Fahrzeugverbinder lösbar zu verkoppeln.
Ein Fahrzeugaufladeroboter enthält ein Antriebssystem, eine Ladungsabgabeanordnung, die mit einem Positionierungssystem verknüpft ist und die dazu ausgelegt ist, eine an einem Fahrzeug montierte Ladungsaufnahme lösbar zu verkoppeln, und eine Steuerung, die in Verbindung mit dem Antriebssystem, dem Positionierungssystem und der Ladungsabgabeanordnung steht und die dazu programmiert ist, dem Antriebssystem auf Basis von Positionsdaten des Fahrzeugs zu befehlen, den Aufladeroboter hin zur Ladungsaufnahme zu lenken, und dem Positionierungssystem, die Ladungsabgabeanordnung hin zur Ladungsaufnahme zu bewegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A und 1B sind schematische Darstellungen von beispielhaften Ausführungsformen eines Fahrzeugaufladesystems.
2 ist eine schematische Darstellung eines Plug-in-Fahrzeugs und eines beispielhaften Fahrzeugaufladesystems.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Fahrzeugaufladeroboter.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben; allerdings sollte verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details spezifischer Komponenten zu zeigen. Die hier offenbarten, spezifischen strukturellen und funktionalen Details sollen daher nicht als beschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind.
Plug-in-Fahrzeuge, einschließlich Plug-in Hybridelektrofahrzeuge (PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicles) und batterieelektrische Fahrzeuge (BEV, Battery Electric Vehicles) können eine Fahrzeugtraktionsbatterie enthalten, die dazu ausgelegt ist, einem Traktionsmotor elektrische Leistung zuzuführen. Die Traktionsbatterie, der Traktionsmotor und andere Komponenten arbeiten als ein Elektroantriebssystem zusammen. In einem BEV kann das Elektroantriebssystem die einzige Quelle von Antriebsleistung für die Fahrzeugantriebsräder sein, während ein PHEV zusätzlich mit einem Motor mit innerer Verbrennung bereitgestellt werden kann. Solche Fahrzeuge können mit einer externen Leistungsversorgung verbunden werden, um die Traktionsbatterie wiederaufzuladen, wenn das Fahrzeug geparkt ist.
Bei einigen Plug-in-Fahrzeugen kann es sein, dass ein Fahrzeugnutzer das Fahrzeug verlassen muss, um das Fahrzeug mit einer externen Leistungsversorgung zu verbinden und die Traktionsbatterie unter Verwendung eines Aufladekabels aufzuladen. Das Aufladekabel kann schmutzig oder nass sein oder ungünstig im Fahrzeug oder in der Nähe des Fahrzeugs verstaut sein.
Ein berührungsloses Aufladesystem kann bereitgestellt werden, um das Fahrzeug mit der externen Leistungsversorgung zu verbinden. Das berührungslose Fahrzeugaufladesystem kann ein induktives Aufladesystem sein. Das induktive Aufladesystem kann eine Ladungsaufnahmespule und eine Ladungsabgabespule enthalten. Um effiziente Energieübertragung zwischen der induktiven Ladungsaufnahme und der induktiven Ladungsabgabeeinrichtung sicherzustellen, müssen die Einrichtungen exakt zueinander positioniert werden. Verschiedene induktive Aufladesysteme nach dem Stand der Technik können erfordern, dass der Fahrzeugnutzer beträchtliche Zeit mit dem Manövrieren des Fahrzeugs verbringt, um die drahtlose Ladungsaufnahme exakt zur drahtlosen Ladungsabgabeeinrichtung zu positionieren. Ein berührungsloses Fahrzeugaufladesystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein selbstangetriebenes Fahrgestell mit einer positionierbaren Ladungsabgabespule enthalten, die von einer verknüpften Steuerung auf Mikroprozessorbasis gesteuert wird, um die Ladungsabgabespule exakt zur Ladungsaufnahme am Fahrzeug auszurichten, damit das Manövrieren des Fahrzeugs durch den Nutzer reduziert oder abgeschafft wird.
Die induktiven Aufladesysteme weisen derzeit eine auf 3,3 kW begrenzte Leistungsabgabekapazität auf. Obwohl für viele Anwendungen geeignet, wie zum Beispiel für PHEVs, kann die begrenzte Leistungsabgabekapazität eine beträchtliche Zeit zum Aufladen eines batterieelektrischen Langstreckenfahrzeugs erforderlich machen. Von daher beinhalten verschiedene Ausführungsformen ein stromleitendes Fahrzeugaufladesystem. Die Ausführungsformen des stromleitenden Fahrzeugaufladesystems können ein selbstpositionierendes, stromleitendes Aufladegerät einsetzen, das zum Bewegen ausgelegt ist, um eine fahrzeugmontierte Ladungsaufnahmeeinrichtung zu verkoppeln.
Mit Bezug auf 1A wird eine Ausführungsform eines Fahrzeugaufladesystems 10 bereitgestellt. Das Fahrzeugaufladesystem 10 kann einen Fahrzeugaufladeroboter 12 mit einem Fahrgestell 20 enthalten, der mit einem Antriebssystem 22 verbunden ist. Das Antriebssystem 22 kann dazu ausgelegt sein, das Fahrgestell 20 durch ein Aufhängungssystem (nicht dargestellt) oder durch andere konventionelle Haltemittel zu halten.
Das Antriebssystem 22 kann eine Raupenkettenbaugruppe 30 mit einer ersten angetriebenen, flexiblen Raupenkette 32 und einer zweiten angetriebenen, flexiblen Raupenkette 34 aufweisen. Die erste angetriebene, flexible Raupenkette 32 kann über ein erstes Antriebsrad oder Antriebskettenrad 36 geführt werden. Die zweite angetriebene, flexible Raupenkette 34 kann über ein zweites Antriebsrad oder Antriebskettenrad 38 geführt werden. Das erste und das zweite Antriebskettenrad 36, 38 können über Antriebsachsen 42 funktionsfähig mit einem Antriebsmodul 40 verbunden sein und von einem Antriebsmotor 44 angetrieben werden.
Mit Bezug auf 1B wird eine alternative Ausführungsform eines Fahrzeugaufladesystems 10 bereitgestellt. Das Antriebssystem 22 kann eine Radbaugruppe mit einem ersten Antriebsrad 50 und einem zweiten Antriebsrad 52 enthalten. Das erste Antriebsrad 50 und das zweite Antriebsrad 52 können funktionsfähig mit dem Antriebsmodul 40 über die Antriebsachsen 42 verbunden sein. Das Antriebssystem 22 kann weiterhin ein Lenksystem mit einer Achse 60 enthalten, die funktionsfähig mit einem ersten lenkbaren Rad 54 und einem zweiten lenkbaren Rad 56 und mit einem Lenkmotor 58 verbunden ist. Der Lenkmotor 58 kann dazu ausgelegt sein, das erste lenkbare Rad 54 und das zweite lenkbare Rad 56 über eine Achsschenkel-Drehachse oder einen Achsschenkelbolzen (nicht dargestellt) gelenkig zu verbinden oder zu drehen, um den Fahrzeugaufladeroboter 12 zu lenken.
Das Antriebsmodul 40 des Antriebssystems 22 kann in Verbindung mit einem Steuermodul 70 stehen. Das Antriebsmodul 40 kann im Steuermodul 70 integriert sein, oder es kann als eine separate Komponente innerhalb des Antriebssystems 22 bereitgestellt werden. Das Steuermodul 70 kann in Verbindung mit dem Antriebssystem 22, einem Positionssensor 72, einem Näherungssensor 74, einem Ausrichtungsmechanismus 76, einer Ladungsabgabeeinrichtung 78 und einer Leistungsversorgung oder Leistungsquelle 90 stehen.
Mit Bezug auf die 2 und 3: Der Fahrzeugaufladeroboter 12 kann dazu ausgelegt sein, sich als Reaktion auf vom Positionssensor 72 und dem Näherungssensor 74 bereitgestellte Signale hin zu einer im Fahrzeug 110 angeordneten Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 zu bewegen. Der Positionssensor 72 kann dazu ausgelegt sein, ein Signal für das Steuermodul 70 bereitzustellen, das eine Position einer im Fahrzeug 110 angeordneten Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 zum Fahrgestell 20 des Fahrzeugaufladeroboters 12 angibt. Der Positionssensor 72 kann dazu ausgelegt sein, die Position eines in oder in der Nähe der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 angeordneten Positionsmerkmals 114 zu überwachen oder zu detektieren.
Das Positionsmerkmal 114 kann eine Emissionsquelle sein, die dazu ausgelegt ist, ein Magnetfeld, Infrarotwellen, optische Wellen oder eine Funkfrequenz bereitzustellen oder auszustrahlen, die dazu ausgelegt ist, vom Positionssensor 72 detektiert oder aufgenommen zu werden. Der Positionssensor 72 kann mit einem Magnetfeldsensor, einem Infrarotempfänger, einem Fotodetektor-Array oder einem Funkempfänger bereitgestellt werden, der dazu ausgelegt ist, das Magnetfeld, die Infrarotwellen, die optischen Wellen oder die Funkfrequenz, die vom Positionsmerkmal 114 ausgesendet wird bzw. werden, zu empfangen.
Der Näherungssensor 74 kann dazu ausgelegt sein, ein Signal für das Steuermodul 70 bereitzustellen, das eine Annäherung des Fahrgestells 20 des Fahrzeugaufladeroboters 12 an ein potentielles Hindernis, jedoch ohne Berührung, angibt. Der Näherungssensor 74 kann eine Anordnung zur Infraroterfassung oder eine Sonareinrichtung enthalten.
Der Positionierungsmechanismus 76 kann ein Positionierungsmechanismussystem (z. B. eine Scherenhubvorrichtung, ein Gelenkarm, ein Roboterarm usw.) sein, das dazu ausgelegt ist, die Ladungsabgabeeinrichtung 78 anzuheben und abzusenken und das Gieren oder die Neigung der Ladungsabgabeeinrichtung 78 einzustellen. Der Positionierungsmechanismus 76 kann dazu ausgelegt sein, die Ladungsabgabeeinrichtung 78 entlang mehrerer Achsen auszurichten.
Der Positionierungsmechanismus 76 kann ein Gelenkarm sein oder eine Kombination aus einem Scherenhubmechanismus 100 und einer am Fahrgestell 20 angebrachten Raupenkette 102 sein. Der Scherenhubmechanismus 100 kann eine Bewegung auf die Raupenkette 102 übertragen, um die Ladungsabgabeeinrichtung 78 in Längsrichtung oder seitlich zu positionieren. Die Kombination aus dem Positionierungsmechanismus 76 und der Ladungsabgabeeinrichtung 78 kann als eine positionierbare, elektrische Verbinderbaugruppe bezeichnet werden. Bei Ausführungsformen von stromleitenden Aufladesystemen kann die Ladungsabgabeeinrichtung 78 einen Standardsteckverbinder oder elektrischen Verbinder enthalten, wie nachstehend beschrieben wird. Bei Ausführungsformen von induktiven Aufladesystemen kann die Ladungsabgabeeinrichtung 78 eine primärseitige oder aufladende Spule enthalten.
Die Ladungsabgabeeinrichtung 78 kann eine Ladungsabgabeanordnung sein, wie zum Beispiel ein mit dem Positionierungsmechanismus 76 verknüpfter, erster elektrischer Verbinder. Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann eine Ladungsaufnahme sein, wie zum Beispiel ein mit dem Fahrzeug 110 verknüpfter, zweiter elektrischer Verbinder. Der erste und der zweite elektrische Verbinder können dazu ausgelegt sein, miteinander lösbar zu verkoppeln.
Der erste und der zweite elektrische Verbinder können irgendeine Kombination von elektrischen Verbindern sein, die dazu ausgelegt ist, Leistung aus einer Leistungsquelle zu einer Fahrzeugladungsspeichereinrichtung zu übertragen (z. B. J1772-Verbinder, TEPCO-Verbinder, IEC-62196-Verbinder, CHAdeMO-Verbinder, VED-AR-E2623-Verbinder, G105-Verbinder usw.). Bei Ausführungsformen von induktiven Aufladesystemen kann die Ladungsabgabeeinrichtung 78 eine primärseitige induktive Spule enthalten, während die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 eine sekundärseitige induktive Spule enthalten kann.
Die Ladungsabgabeeinrichtung 78 kann mit der Leistungsquelle 90 über eines oder mehrere Elektrokabel 92 verbunden sein, die zwischen dem Steuermodul 70, der Ladungsabgabeeinrichtung 78 und der Leistungsquelle 90 verlaufen.
In wenigstens einer Ausführungsform kann die Leistungsquelle 90 mit der Ladungsabgabeeinrichtung 78 verknüpft sein, und die Leistungsquelle 90 kann am Fahrgestell 20 montiert sein. Die Leistungsquelle 90 kann eine Hochspannungsbatterie mit der Kapazität sein, wenigstens eine Teilladung für eine im Fahrzeug 110 angeordnete Traktionsbatterie 116 bereitzustellen.
In wenigstens einer Ausführungsform kann die Leistungsquelle 90 eine externe Leistungsquelle sein. Die externe Leistungsquelle kann eine Hochspannungs-Leistungsquelle sein, wie zum Beispiel eine Plug-in-Fahrzeug-Aufladestation 120 oder Ähnliches.
In Ausführungsformen, bei denen der Fahrzeugaufladeroboter 12 mit einer externen Leistungsquelle 90 verbunden ist, kann eine Kabelausgabe 94 bereitgestellt werden. Die Kabelausgabe 94 kann dazu ausgelegt sein, das Elektrokabel 92 aufzunehmen, das die Ladungsabgabeeinrichtung 78 mit der Leistungsquelle 90 über das Steuermodul 70 verbinden kann. Die Kabelausgabe 94 kann eine federgespannte oder -betätigte Rolle oder Spule sein.
Das Elektrokabel 92 kann um die Kabelausgabe 94 aufgewickelt werden, und das Elektrokabel 92 kann von der Kabelausgabe 94 geführt werden, so dass die Kabelausgabe als eine Winde fungiert. Die Kabelausgabe 94 kann funktionsfähig mit dem Antriebssystem 22 verbunden sein, so dass der Betrieb des Antriebssystems 22 die Kabelausgabe 94 betätigen kann, um das Elektrokabel 92 auszulegen oder zurückzuholen.
In wenigstens einer Ausführungsform kann die Raupenkettenbaugruppe 30 ein Elektrokabelgehäuse 96 enthalten, das zur Aufnahme der Kabelausgabe 94 ausgelegt ist. Der Betrieb der Raupenkettenbaugruppe 30 kann zur Drehung eines Laufrades der Raupenkettenbaugruppe 30 oder des ersten und zweiten Kettenrades 36, 38 führen, die jeweils zum Betätigen der Kabelausgabe 94 mit der Kabelausgabe 94 zusammenwirken können.
Die Betätigung der Kabelausgabe 94 durch das Laufrad oder das erste und zweite Kettenrad 36, 38 kann dazu führen, dass die Kabelausgabe 94 das Elektrokabel 92 ausgibt, wenn der Fahrzeugaufladeroboter 12 von der Aufladestation 120 weg und zum Fahrzeug hin fährt. Die Betätigung der Raupenkettenbaugruppe 30 kann die Kabelausgabe 30 so betätigen, dass sie das Elektrokabel 92 einzieht oder zurückzieht, damit das Elektrokabel 92 um die Kabelausgabe aufgewickelt wird, wenn der Fahrzeugaufladeroboter 12 zur Aufladestation 120 hin und vom Fahrzeug weg fährt.
Ein Leistungswandler 98 kann bereitgestellt werden und am Fahrgestell 20 angeordnet sein. Der Leistungswandler 98 kann im Steuermodul 70 integriert sein, oder er kann als eine separate, am Fahrgestell 20 angeordnete Komponente bereitgestellt werden. Der Leistungswandler 98 kann ein Abwärts- oder Aufwärtswandler oder -transformator sein.
Der Leistungswandler 98 kann dazu ausgelegt sein, Hochspannungsleistung (z. B. 120 V Wechselspannung) aus der Leistungsquelle 90 aufzunehmen und Hochspannungsleistung (z. B. 120 V Wechselspannung) für die Ladungsabgabeeinrichtung 78 bereitzustellen. Der Leistungswandler 98 kann dazu ausgelegt sein, Hochspannungsleistung (z. B. 120 V Wechselspannung) aus der Leistungsquelle 90 aufzunehmen und heruntergesetzte Leistung (z. B. 12 V Gleichspannung) für das Antriebssystem 22, das Antriebsmodul 40, den Positionssensor 72 und den Näherungssensor 74 bereitzustellen. Der Leistungswandler 98 kann einen Wechselspannungs-Abwärtstransformator zum Heruntersetzen der Spannung und einen Gleichrichter zum Umwandeln von Wechsel- in Gleichspannung enthalten.
Das Steuermodul 70 kann eine Anforderung des Nutzers von einer Nutzerschnittstelle 130 aufnehmen, wenn sich das Fahrzeug in einem spezifischen Bereich des Fahrzeugaufladesystems 10 befindet. Die Nutzerschnittstelle 130 kann eine Anwendung auf einer Fernbedienungseinrichtung des Fahrzeugnutzers sein, die dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug 110 und den Fahrzeugaufladeroboter 12 zu verkoppeln. Die Nutzerschnittstelle 130 kann eine im Fahrzeug angeordnete Mensch-Maschine-Schnittstelle sein.
Die Anforderung von der Nutzerschnittstelle 130 kann anfordern, dass der Fahrzeugaufladeroboter 12 zum Initialisieren eines Fahrzeugaufladeprozesses eingesetzt wird. Mit dem Einsetzen des Fahrzeugaufladeroboters 12 kann das Steuermodul 70 mehrere Signale aufnehmen, um den Fahrzeugaufladeroboter 12 zum Fahrzeug 110 hin zu lenken oder zu manövrieren.
Das Steuermodul 70 kann ein Signal aus dem Positionssensor 72 aufnehmen, das eine Position des Fahrzeugs angibt, auf dem die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 angeordnet ist. Das Steuermodul 70 kann ein Signal aus dem Näherungssensor 74 aufnehmen, das potentielle Hindernisse auf dem Weg des Fahrzeugaufladeroboters 12 angibt. Auf Basis der Signale kann das Steuermodul 70 eine anfängliche Richtung oder einen Verfahrweg zum Fahrzeug hin bestimmen.
Das Steuermodul 70 kann Signale aus dem Positionssensor 72 und aus dem Näherungssensor 74 während des Betriebs kontinuierlich oder periodisch aufnehmen, um eine korrigierte Richtung oder einen korrigierten Verfahrweg des Fahrzeugaufladeroboters 12 zu erhalten oder bereitzustellen. Als Reaktion auf die Signale kann das Steuermodul befehlen, dass das Antriebssystem 22 den Fahrzeugaufladeroboter 12 zur Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 hin lenkt.
Mit dem Befehlen, dass das Antriebssystem 22 den Fahrzeugaufladeroboter lenkt, kann das Antriebsmodul 40 die Antriebskettenräder 36, 38 oder die Antriebsräder 50, 52 betreiben. Der Betrieb der Antriebskettenräder 36, 38 kann die erste und die zweite angetriebene, flexible Raupenkette 32, 34 betreiben.
Als Reaktion auf das Signal, das ein potentielles Hindernis in der Nähe des Fahrgestell 20 angibt, kann das Steuermodul 70 dem Fahrzeugaufladeroboter 12 befehlen, zu manövrieren, um solche Hindernisse durch Nutzung des Antriebsmoduls 40 zum Betrieb des Lenkmotors 58, um die Räder oder die erste und die zweite angetriebene, flexible Raupenkette 32, 34 zu lenken, zu vermeiden oder zu umfahren.
Wenn sich der Fahrzeugaufladeroboter 12 dem Fahrzeug 110 nähert und als Reaktion auf das Signal, das die Position der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 angibt, kann das Steuermodul 70 dem Positionierungsmechanismus 76 befehlen, die Fahrzeugladungsabgabeeinrichtung 78 zur Fahrzeugladungsaufnahmeeinrichtung 112 hin zu positionieren oder zu bewegen.
Als Reaktion auf die annähernde Ausrichtung der Ladungsabgabeeinrichtung 78 zur Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann das Steuermodul 70 befehlen, dass der Positionierungsmechanismus 76 die Fahrzeugladungsabgabeeinrichtung 78 mit der Fahrzeugladungsaufnahmeeinrichtung 112 verkoppelt. Die Ladungsabgabeeinrichtung 78 kann annähernd zur Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 ausgerichtet sein, wenn sich die Ladungsabgabeeinrichtung 78 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 befindet. Dieser vorbestimmte Bereich kann ein halbkugelförmiger Bereich sein, in dem der Positionierungsmechanismus 76 die Position der Ladungsabgabeeinrichtung 78 so steuern kann, dass die Ladungsabgabeeinrichtung 78 die Ladungsaufnahmeeinrichtung lösbar verkoppeln kann.
Als Reaktion auf die lösbare Verkopplung der Ladungsabgabeeinrichtung 78 mit der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann das Steuermodul 70 befehlen, dass elektrische Leistung aus der Leistungsquelle 90 einer Fahrzeugtraktionsbatterie zugeführt wird. Die lösbare Verkopplung zwischen der Ladungsabgabeeinrichtung 78 und der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann aufrechterhalten werden, während der Fahrzeugtraktionsbatterie elektrische Leistung zugeführt wird, um die Fahrzeugtraktionsbatterie wenigstens zum Teil aufzuladen.
Der Positionierungsmechanismus 76 kann in den unterschiedlichsten Situationen die Ladungsabgabeeinrichtung 78 von der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 entkoppeln. Falls das Ladesystem zum Beispiel einen Leistungsverlust der Leistungsquelle 90 oder eine Unterbrechung in der Verbindung zwischen der Ladungsabgabeeinrichtung 78 und der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 detektiert, kann das Steuermodul 70 befehlen, dass der Positionierungsmechanismus 76 die Ladungsabgabeeinrichtung 78 von der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 entkoppelt. Der Positionierungsmechanismus 76 kann die Ladungsabgabeeinrichtung 78 als Reaktion auf eine vom Nutzer initiierte Anforderung, den Aufladeprozess zu beenden, von der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 entkoppeln.
Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann mit einer im Fahrzeug angeordneten Traktionsbatterie 116 verbunden sein. Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann dazu ausgelegt sein, elektrische Leistung für die Traktionsbatterie 116 bereitzustellen, wenn das Fahrzeug 110 mit der Leistungsquelle 90 über den Fahrzeugaufladeroboter 12 verbunden ist. Die Traktionsbatterie 116 kann funktionsfähig mit einem Fahrzeugantriebsstrang 118 verbunden sein. Der Fahrzeugantriebsstrang 118 kann einen Verbrennungsmotor, der selektiv mit einer Elektromaschine gekoppelt ist, und ein Getriebe, das funktionsfähig mit der Elektromaschine oder dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, enthalten.
Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann in der Nähe einer Unterseite des Fahrzeugs 110 angeordnet sein. Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann an anderen Stellen angeordnet sein, die Verkopplung der Ladungsabgabeeinrichtung 78 mit der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 ermöglichen können.
Falls die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 an der Unterseite des Fahrzeugs 110 angeordnet ist, kann die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 über einem Einstiegsblech des Fahrzeugs 110 angeordnet sein. Die Positionierung der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 über dem Einstiegsblech kann die Möglichkeit von Beschädigung der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 bei Kontakt zum Boden oder Fremdobjekten verringern.
Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann in einem Gehäuse angeordnet sein, das als ein Wetterschutzkasten umgesetzt ist, der als eine Abdeckhaube ausgelegt ist, um die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 und das Positionsmerkmal 114 vor den Elementen zu schützen. Die Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 kann federgespannt sein, um Versatz oder Auflaufen zwischen der Ladungsabgabeeinrichtung 78 und der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 auszugleichen. Wenn sich die Ladungsabgabeeinrichtung 78 dem Gehäuse nähert, kann das Gehäuse geöffnet werden, um die lösbare Verkopplung der Ladungsabgabeeinrichtung 78 mit der Ladungsaufnahmeeinrichtung 112 zu gestatten.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Spezifikation verwendeten Begriffe eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC-62196-Verbinder [0024]

Claims

Fahrzeugaufladesystem, das Folgendes umfasst: ein Fahrgestell, das von einer ersten und zweiten Raupenkette gehalten wird; ein Steuermodul, das funktionsfähig mit der ersten und zweiten Raupenkette und einem Positionierungssystem verbunden ist; einen ersten elektrischen Verbinder, der mit dem Positionierungssystem verknüpft ist; einen Positionssensor, der dazu ausgelegt ist, ein Signal bereitzustellen, das eine Position eines zweiten, an einem Fahrzeug montierten elektrischen Verbinders angibt; und eine Leistungsquelle, die am Fahrgestell montiert und mit dem ersten elektrischen Verbinder und dem Steuermodul verknüpft ist, wobei das Steuermodul, als Reaktion auf das Signal, die erste und zweite Raupenkette und das Positionierungssystem betreibt, um den ersten elektrischen Verbinder relativ zum zweiten elektrischen Verbinder zu positionieren.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 1, das weiterhin einen Näherungssensor umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Signal bereitzustellen, das ein Hindernis in der Nähe des Fahrgestells angibt.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle eine Batterie mit der Kapazität zum Aufladen einer Fahrzeugtraktionsbatterie ist.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 3, wobei das Steuermodul dazu ausgelegt ist, Leistung aus der Batterie an den ersten elektrischen Verbinder und heruntergesetzte Leistung an einen mit der ersten und zweiten Raupenkette verknüpften Antriebsmotor abzugeben.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ein Antriebsmodul enthält, das in Verbindung mit einem Antriebsmotor steht, der zum Antreiben der ersten und zweiten Raupenkette ausgelegt ist.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 5, wobei das Steuermodul weiterhin dazu ausgelegt ist, als Reaktion auf eine Anforderung des Nutzers, das Fahrgestell zum zweiten elektrischen Verbinder hin zu manövrieren, während es Hindernisse vermeidet, die von einem am Fahrgestell angeordneten Näherungssensor detektiert werden.
Fahrzeugaufladesystem, das Folgendes umfasst: ein Antriebssystem, das an einem Fahrgestell montiert ist und das dazu ausgelegt ist, das Fahrgestell zu einem Fahrzeug hin vorwärts zu bewegen; eine positionierbare, elektrische Verbinderbaugruppe, die am Fahrgestell montiert ist; Positions- und Näherungssensoren; und ein Steuermodul, das dazu programmiert ist, das Antriebssystem zu betreiben, um das Fahrgestell in der Nähe eines elektrischen Fahrzeugverbinders zu platzieren, und die positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe zu betreiben, um den elektrischen Fahrzeugverbinder lösbar zu verkoppeln.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 7, wobei das Antriebssystem eine flexible Raupenkette enthält, die über einem Antriebskettenrad angeordnet ist, das funktionsfähig mit einem Antriebsmotor verbunden ist.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 7, wobei das Antriebssystem ein Antriebsrad enthält, das funktionsfähig mit einem Antriebsmotor verbunden ist.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 7, das weiterhin eine Kabelausgabe umfasst, die am Fahrgestell montiert ist, wobei die Kabelausgabe dazu ausgelegt ist, ein Elektrokabel zur Verbindung zwischen dem positionierbaren elektrischen Verbinder und einer externen Leistungsquelle aufzunehmen.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 7, das weiterhin eine Leistungsversorgung umfasst, die am Fahrgestell angeordnet ist und die mit dem positionierbaren elektrischen Verbinder verknüpft ist, wobei die Leistungsversorgung dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Teilladung für eine Fahrzeugtraktionsbatterie bereitzustellen.
Fahrzeugaufladesystem nach Anspruch 7, wobei das Steuermodul weiterhin dazu programmiert ist, Leistung aus einer Leistungsquelle an die positionierbare elektrische Verbinderbaugruppe und heruntergesetzte Leistung an das Antriebssystem und die Sensoren abzugeben.
Fahrzeugaufladeroboter, der Folgendes umfasst: ein Antriebssystem; eine Ladungsabgabeanordnung, die mit einem Positionierungssystem verknüpft ist und die dazu ausgelegt ist, eine an einem Fahrzeug montierte Ladungsaufnahme zu verkoppeln; und eine Steuerung, die in Verbindung mit dem Antriebssystem, dem Positionierungssystem und der Ladungsabgabeanordnung steht und die dazu programmiert ist, dem Antriebssystem auf Basis von Positionsdaten des Fahrzeugs zu befehlen, den Aufladeroboter hin zur Ladungsaufnahme zu lenken, und dem Positionierungssystem, die Ladungsabgabeanordnung hin zur Ladungsaufnahme zu bewegen.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, der weiterhin eine Kabelausgabe umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein Elektrokabel zur Verbindung zwischen der Ladungsabgabeanordnung und einer externen Leistungsquelle aufzunehmen.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, der weiterhin eine Leistungsversorgung umfasst, die mit der Ladungsabgabeanordnung verknüpft ist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Teilladung für eine Traktionsbatterie bereitzustellen.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass die Ladungsabgabeanordnung annähernd zur Ladungsaufnahme ausgerichtet ist, dem Positionierungssystem zu befehlen, die Ladungsabgabeanordnung mit der Ladungsaufnahme zu verkoppeln.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, dem Positionierungssystem zu befehlen, die Ladungsabgabeanordnung als Reaktion auf einen Leistungsverlust der Leistungsversorgung von der Ladungsaufnahme zu entkoppeln.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, wobei das Antriebssystem einen Antriebsmotor enthält, der antriebsfähig mit einer Raupenkettenbaugruppe verbunden ist.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 13, wobei das Antriebssystem einen Antriebsmotor enthält, der antriebsfähig mit einer Radbaugruppe verbunden ist.
Fahrzeugaufladeroboter nach Anspruch 18, wobei die Raupenkettenbaugruppe ein Elektrokabelgehäuse enthält, das dazu ausgelegt ist, ein Elektrokabel zur Verbindung zwischen der Ladungsabgabeanordnung und einer externen Leistungsquelle aufzunehmen.