DE102018010075A1 - Charging device and method for producing an electrical connection between a motor vehicle and a charging device for charging an energy storage of the motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs (2), mit- einer Basis (15) mit einer Armhalterung (10), und- einem über die Armhalterung (10) an der Basis (15) angeordneten Roboterarm (3), an welchem eine erste Verbindungseinheit (8) zum Herstellen der elektrischen Verbindung mit einer fahrzeugseitigen zweiten Verbindungseinheit (9) angeordnet ist, wobei- der Roboterarm (3) als einzigen Freiheitsgrad relativ zu der Armhalterung eine Längenänderung aufweist. Um eine Komplexität der Ladeeinrichtung (1) zu verringern, ist vorgesehen, dass- die Basis zwei Linearantriebe (4, 5), deren jeweils einziger Freiheitsgrad relativ zueinander senkrecht ausgerichtet ist, aufweist,- die Armhalterung (10) durch ein Zusammenspiel der zwei Linearantriebe (4, 5) bezüglich der Freiheitsgrade beider Linearantriebe (4, 5) verschiebbar ist, wobei- der Roboterarm (3) als Teleskoparm mit einem Teleskopauszug ausgeführt ist und der einzige Freiheitsgrad relativ zu der Armhalterung (10) eine Längenänderung längs zu dem Teleskopauszug ist, und- die erste Verbindungseinheit (8) über ein Federelement (14) an dem Roboterarm (3) angeordnet ist.The invention relates to a charging device (1) for charging an electrical energy store of a motor vehicle (2), comprising a base (15) with an arm holder (10), and a robot arm arranged above the arm holder (10) on the base (15) (3) on which a first connection unit (8) for establishing the electrical connection with a vehicle-side second connection unit (9) is arranged, wherein the robot arm (3) as a single degree of freedom relative to the arm holder has a change in length. In order to reduce the complexity of the charging device (1), it is provided that the base has two linear drives (4, 5) whose respective single degrees of freedom are oriented vertically relative to each other, - the arm support (10) by an interaction of the two linear drives (4, 5) with respect to the degrees of freedom of both linear drives (4, 5) is displaceable, wherein the robot arm (3) is designed as a telescopic arm with a telescopic extension and the only degree of freedom relative to the arm support (10) is a change in length along the telescopic extension , And- the first connection unit (8) via a spring element (14) on the robot arm (3) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Basis, an welche eine Armhaltung angeordnet ist, und einem über die Armhalterung an der Basis angeordneten Roboterarm, an dem eine erste Verbindungseinheit zum Herstellen der elektrischen Verbindung mit einer fahrzeugseitigen zweiten Verbindungseinheit angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung.The invention relates to a charging device for producing an electrical connection for charging an electrical energy storage device of a motor vehicle with a base to which an arm posture is arranged, and a robot arm arranged on the base via the arm support to which a first connection unit for establishing the electrical connection with a vehicle-side second connection unit is arranged. Moreover, the invention relates to a method for producing an electrical connection.
Roboterarme zum automatisierten Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Kraftfahrzeug und einer Ladestation weisen üblicherweise zumindest zwei Glieder und zwei Gelenke auf. Dabei ist vorgesehen, dass eines der Gelenke die Glieder untereinander verbindet und das andere der Gelenke eines der Glieder mit einer Basis verbindet. Die Gelenke ermöglichen eine rotatorische Bewegung der Glieder relativ zueinander und relativ zur Basis. Die Basis ist beispielsweise an einer Garagenwand, einer Garagendecke oder einem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug zum Laden abgestellt wird, angeordnet.Robot arms for automatically establishing an electrical connection between a motor vehicle and a charging station usually have at least two links and two joints. It is envisaged that one of the joints connects the links with each other and connects the other of the joints of one of the links with a base. The joints allow for rotational movement of the limbs relative to each other and relative to the base. The base is arranged for example on a garage wall, a garage ceiling or a substrate on which the motor vehicle is parked for loading.
Aus der
Bei der ersten Verbindungseinheit kann es sich insbesondere um einen Ladestecker handeln. Bei der zweiten Verbindungseinheit kann es sich um eine mit dem Ladestecker korrespondierende Ladebuchse des Kraftfahrzeugs handeln. Alternativ kann umgekehrt die erste Verbindungseinheit als Buchse und die zweite Verbindungseinheit als Stecker ausgeführt sein.The first connection unit may in particular be a charging plug. The second connection unit may be a charging socket of the motor vehicle corresponding to the charging plug. Alternatively, conversely, the first connection unit can be designed as a socket and the second connection unit as a plug.
Die erste Verbindungseinheit kann an einer der basisabgewandten Seite des Roboterarms angeordnet sein. Durch entsprechende Bewegung des Roboterarms kann die erste Verbindungseinheit zum Herstellen elektrischen Verbindung in Richtung der zweiten Verbindungseinheit bewegt werden.The first connection unit may be arranged on one of the base-remote side of the robot arm. By corresponding movement of the robot arm, the first connection unit for establishing electrical connection can be moved in the direction of the second connection unit.
Nachteilig ist, dass eine solche Ladeeinrichtung sehr aufwendig ausgeführt ist.The disadvantage is that such a charging device is designed very expensive.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weniger komplizierte Ladeeinrichtung zum automatisierten Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Kraftfahrzeug zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a less complicated charging device for automatically establishing an electrical connection with a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subject independent claims. Advantageous embodiments with expedient developments are the subject of the dependent claims.
Um nun eine Ladeeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, dass eine geringere Komplexität der Ladeeinrichtung ermöglicht wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- - die Basis zwei Linearantriebe, deren jeweils einziger Freiheitsgrad relativ zueinander senkrecht ausgerichtet ist, aufweist, wobei
- - die Armhalterung durch ein Zusammenspiel der zwei Linearantriebe bezüglich der Freiheitsgrade beider Linearantriebe verschiebbar ist, wobei
- - der Roboterarm als Teleskoparm mit einem Teleskopauszug ausgeführt ist und der einzige Freiheitsgrad relativ zu der Armhalterung eine Längenänderung längs zu dem Teleskopauszug ist, und wobei
- - die erste Verbindungseinheit über ein Federelement an dem Roboterarm angeordnet ist.
- - The base two linear actuators, each having a single degree of freedom is oriented perpendicular to each other, wherein
- - The arm holder is displaceable by an interaction of the two linear drives with respect to the degrees of freedom of both linear drives, wherein
- - The robot arm is designed as a telescopic arm with a telescopic extension and the only degree of freedom relative to the arm holder is a change in length along the telescopic extension, and wherein
- - The first connection unit is arranged via a spring element on the robot arm.
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung weist somit insgesamt drei unabhängig voneinander steuerbare, lineare Freiheitsgrade auf. Auf diese Weise ist einerseits eine besonders einfache Steuerung der Bewegung der ersten Verbindungseinheit relativ zu der Basis ermöglicht und andererseits eine geringe mechanische Komplexität ermöglicht. Der Roboterarm kann zusätzlich einen Aktor zum Steuern einer Bewegung des Teleskoparms aufweisen.The charging device according to the invention thus has a total of three independently controllable, linear degrees of freedom. In this way, on the one hand, a particularly simple control of the movement of the first connection unit relative to the base is made possible and, on the other hand, a low mechanical complexity is made possible. The robotic arm may additionally include an actuator for controlling movement of the telescoping arm.
Durch das Federelement kann eine ausreichende Flexibilität zwischen der Ladeeinrichtung und dem Kraftfahrzeug ermöglicht werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die erste und/oder die zweite Verbindungseinheit Mittel zum Verriegeln der elektrischen Verbindung, insbesondere der ersten und der zweiten Verbindungseinheit miteinander, aufweisen. Eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in einem derart verriegelten Zustand könnte ansonsten eine Beschädigung der Ladeeinrichtung, insbesondere der erst Verbindungseinheit, und/oder der zweiten Verbindungseinheit nach sich ziehen. Bei dem Federelement kann es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder oder ein einen elastischen Gummi handeln.By the spring element, a sufficient flexibility between the charging device and the motor vehicle can be made possible. This applies in particular when the first and / or the second connection unit have means for locking the electrical connection, in particular of the first and the second connection unit with one another. A movement of the motor vehicle in such a locked state could otherwise result in damage to the charging device, in particular the first connection unit, and / or the second connection unit. The spring element may be, for example, a helical spring or an elastic rubber.
Dabei ist festzuhalten, dass das Federelement nur optionaler Bestandteil der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung ist. Beispielsweise kann die nötige Flexibilität auch auf andere Weise, beispielsweise durch ein leichtes Spiel in den zwei Linearantrieben und/oder dem Teleskopauszug, gewährleistet sein.It should be noted that the spring element is only optional part of the charging device according to the invention. For example, the necessary flexibility in other ways, for example, by a slight play in the two linear drives and / or the telescopic extension, be ensured.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum, insbesondere automatisierten, Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Kraftfahrzeug und einer Ladeeinrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bewegen einer Armhalterung relativ zu einer Basis einer Ladeeinrichtung durch Ansteuern zweier Linearantriebe der Basis, und anschließend
- - Herstellen der Verbindung durch Bewegen eines als Teleskoparm ausgeführten und an der Armhalterung angeordneten Roboterarms, wobei ein Teleskopauszug des Roboterarms in Richtung einer fahrzeugseitigen zweiten Verbindungseinheit entlang des einzigen Freiheitsgrades des Roboterarms relativ zu der Basis bewegt wird, so dass eine am Roboterarm über ein Federelement angeordnete erste Verbindungseinheit mit der zweiten Verbindungseinheit elektrisch leitend verbunden wird.
- - Moving an arm holder relative to a base of a charging device by driving two linear drives of the base, and then
- Establishing a connection by moving a robot arm designed as a telescopic arm and arranged on the arm support, a telescopic extension of the robot arm being moved in the direction of a vehicle-side second connection unit along the single degree of freedom of the robot arm relative to the base, so that a robot arm is arranged via a spring element first connection unit is electrically conductively connected to the second connection unit.
Insbesondere wird das Verfahren durch die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung durchgeführt. Beispielsweise weist die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung eine Steuereinheit zum Durchführen des Verfahrens auf.In particular, the method is carried out by the charging device according to the invention. For example, the charging device according to the invention has a control unit for carrying out the method.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist in einem zusätzlichen Schritt vorgesehen, dass nach einer Verriegelung der elektrischen Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Verbindungseinheit das Federelement durch eine Bewegung des Roboterarms in Richtung der Basis gespannt wird. Beispielsweise wird hierzu eine den Teleskoparm verkürzende Bewegung durch den Roboterarm ausgeführt. Auf diese Weise wird die Federelement gespannt, was die oben genannte Flexibilität zwischen der Ladeeinrichtung und dem Kraftfahrzeug verbessert.According to a development of the method, it is provided in an additional step that after a locking of the electrical connection between the first and the second connection unit, the spring element is tensioned by a movement of the robot arm in the direction of the base. For example, a telescoping arm shortening movement is performed by the robot arm for this purpose. In this way, the spring element is tensioned, which improves the above-mentioned flexibility between the charging device and the motor vehicle.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing (s). The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigen:
-
1 in einer schematischen Ansicht ein Kraftfahrzeug, welches an einer Ladeeinrichtung steht; -
2 auszugsweise eine schematische Seitenansicht des Kraftfahrzeugs sowie die Ladeeinrichtung; und -
3 eine schematische Perspektivansicht eines Roboterarms der Ladeeinrichtung.
-
1 in a schematic view of a motor vehicle, which is on a charging device; -
2 in extracts a schematic side view of the motor vehicle and the charging device; and -
3 a schematic perspective view of a robot arm of the charger.
Die
Zur Steuerung der Armhalterung
An der Armhalterung
Zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeug
Die erste Verbindungseinheit
Eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Verbindungseinheit
Insbesondere ist vorgesehen, dass nach dem Herstellen der Verbindung zwischen den Verbindungseinheiten
Insgesamt ist durch das Ausführungsbeispiel gezeigt, wie eine weniger komplizierte Ladeeinrichtung zum automatisierten Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Kraftfahrzeug bereitgestellt ist.Overall, the embodiment shows how a less complicated charging device is provided for automatically establishing an electrical connection with a motor vehicle.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ladeeinrichtungloader
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 33
- Roboterarmrobot arm
- 44
- Linearantriebelinear actuators
- 55
- Linearantriebelinear actuators
- 66
- Schienerail
- 77
- Schienerail
- 88th
- erstes Verbindungselementfirst connecting element
- 99
- zweites Verbindungselementsecond connecting element
- 1010
- Armhalterungarm bracket
- 1111
- Spiralkabelspiral cable
- 1212
- Kabelelectric wire
- 1313
- Ladegerätcharger
- 1414
- Federelementspring element
- 1515
- BasisBase
- 1818
- Verstaupositionstowed
- 1919
- Ladepositionloading position
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013011197 A1 [0003]DE 102013011197 A1 [0003]
- US 2013338820 A1 [0003]US 2013338820 A1 [0003]
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DE102018010075.9A DE102018010075A1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Charging device and method for producing an electrical connection between a motor vehicle and a charging device for charging an energy storage of the motor vehicle |
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DE102018010075A1 true DE102018010075A1 (en) | 2019-06-27 |
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- 2018-12-20 DE DE102018010075.9A patent/DE102018010075A1/en active Pending
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