DE102019000355A1

DE102019000355A1 - Laderoboter mit einer Wallboxeinrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrische betriebenen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019000355A1
Application number: DE102019000355.1A
Authority: DE
Inventors: Simon Klumpp; Ulf Müller; Eberhard Zeeb
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Laderoboter (3) mit einer Wallboxeinrichtung (4), wobei ein Roboterarm (5), in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung (4) angeordnet ist, eine gemeinsame Rechnereinheit (9) für den Roboterarm (5) und die Wallboxeinrichtung (4), wobei der Roboterarm (5) zum automatisierten Kontaktieren eines Ladekabels (6) an eine Ladeeinheit (2) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1) ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei ein Roboterarm (5) und eine Wallboxeinrichtung (4) mittels einer gemeinsamen Rechnereinheit (9) gesteuert werden, wobei der Roboterarm (5) in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung (4) angeordnet ist, und eine Position einer Ladeeinheit (2) des elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1) ermittelt wird und über den Roboterarm (5) ein Ladekabel (6) an die Ladeeinheit (2) automatisch kontaktiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laderoboter mit einer Wallboxeinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
Beim konduktiven Laden handelt es sich meist um eine Steckkontaktierung. Eine Wallbox kann mit einem Ladekabel vorgesehen sein, während das elektrisch betriebene Fahrzeug eine Ladebuchse aufweist. Um das elektrisch betriebene Fahrzeug laden zu können muss ein Nutzer das Ladekabel an der Ladebuchse kontaktieren und den konduktiven Ladevorgang starten. Gängiger sind Laderoboter, welche neben der Wallbox eine externe Einheit bilden, und das Ladekabel nach Aufforderung des Nutzers an die Ladebuchse kontaktieren.
Die US 2013 0020993 A1 offenbart eine kompakte Multimodus-Elektrofahrzeug-Ladestation, welche es einem Benutzer ermöglicht, zwischen einem AC und einem DC Ausgang zu wählen.
Die 10 2014 226 357 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug. Hierzu wird zunächst basierend auf fahrzeugspezifischen Daten die Position einer Ladebuchse an einem Fahrzeug ermittelt. Anschließend fährt ein Laderoboter auf dem Boden in die Nähe der Ladebuchse. Daraufhin stellt der Laderoboter eine galvanische Verbindung zwischen Ladestation und Ladebuchse her. Hierzu führt der Laderoboter einen mit der Ladestation verbundenen Kontaktkopf in die Ladebuchse des Fahrzeuges ein. Nach Abschluss des Ladevorgangs wird der Kontaktkopf aus der Ladebuchse herausgezogen und somit das Fahrzeug freigegeben.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Roboter und eine Bodeneinheit zwei voneinander getrennte und eigenständige Vorrichtungen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Laden eines Fahrzeugs zu schaffen, deren Montage und logistische Handhabung vereinfacht ist.
Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Laderoboter mit einer Wallboxeinrichtung und einem Roboterarm, welcher in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung angeordnet ist. Zudem ist eine gemeinsame Rechnereinheit für den Roboterarm und die Wallboxeinrichtung beansprucht. Der Roboterarm ist zum automatisierten Kontaktieren eines Ladekabels an eine Ladeeinheit eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausgebildet. Die Wallboxeinrichtung kann beispielsweise an einer Wand einer Garage befestigt sein. Der Roboterarm kann beispielsweise auch mehrere Armabschnitte aufweisen, welche durch Gelenke miteinander verbunden sind. Die Wallboxeinrichtung und der Laderoboter sind durch eine gemeinsame Rechnereinheit miteinander verknüpft. Die Rechnereinheit kann Daten, wie beispielsweise Positionsdaten eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, empfangen, verwalten und versenden.
Durch die gemeinsame Rechnereinheit im Laderoboter, in dem die Wallboxeinrichtung und der Roboterarm integriert sind, kann eine einfachere Ausführung erzielt werden. Zudem ist der Laderoboter platzsparend, da keine externe Einheit für den Roboterarm benötigt wird.
Aufgrund der Einteiligkeit der Roboterarmes und der Wallboxeinrichtung wird die Montage und die logistische Handhabung des Ladroboters vereinfacht.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs beschrieben. Ein Roboterarm und eine Wallboxeinrichtung werden mittels einer gemeinsamen Rechnereinheit gesteuert, wobei der Roboterarm in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung angeordnet ist. Weiterhin wird eine Position einer Ladeeinheit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs ermittelt. Ein Ladekabel wird über den Roboterarm an die Ladeeinheit automatisch kontaktiert.
Anhand der gemeinsamen Rechnereinheit können der Roboterarm und die Wallboxeinrichtung gemeinsam interagieren. Die Rechnereinheit kann die von einem Sensor ermittelte Position der Ladeeinheit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs erhalten und kann eine Positionsinformation an den Roboterarm weiterleiten. Ein Sensor kann beispielsweise als eine Kamera ausgebildet sein. Sobald anhand der Positionsinformation der Roboterarm das Ladekabel automatisch an die Ladeeinheit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs kontaktiert hat, kann ein konduktiver Ladevorgang gestartet werden. Das Ladekabel kann solange kontaktiert bleiben, bis das elektrisch betriebene Fahrzeug gegebenenfalls voll aufgeladen ist oder der konduktive Ladevorgang unterbrochen werden soll.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in:

1 eine Darstellung des Verfahrens zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs und
2 eine vorteilhafte Ausgestaltungsform des Laderoboters.

In einem ersten Schritt S1 werden ein Roboterarm 5 (vgl. 2) und eine Wallboxeinrichtung 4, zum Beispiel eine Platine zur Stromwandlung, von einer gemeinsamen Rechnereinheit 9 gesteuert. Der Roboterarm 5 kann horizontal und/oder vertikal und/oder diagonal ausgerichtet sein und ist durch eine Steuereinheit, welche in die Rechnereinheit 9 integriert sein kann, automatisch bewegbar.
Durch die Variation an Bewegungsabläufen und Bewegungsrichtungen kann zusätzlich ein präziseres Kontaktieren ermöglicht werden. Die Rechnereinheit 9 kann Daten empfangen, verwalten und versenden. Die Wallboxeinrichtung 4 ist unter anderem für die Sicherheit der Stromübertragung während des konduktiven Ladevorgangs zuständig. Der Roboterarm 5 führt zum Beispiel ein Ladekabel 6, um es an eine Ladeeinheit 2 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1 zu kontaktieren.
In einem zweiten Schritt S2 wird eine Position der Ladeeinheit 2 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1 ermittelt. Die Position wird beispielsweise anhand einer Sensoreinheit 7 ermittelt. Die Sensoreinheit 7 kann beispielsweise mit einer Kamera ausgebildet sein. Die Sensoreinheit 7 kann die Position einer Ladeeinheit 2 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1 ermitteln. Anhand der Position kann sich der Roboterarm 5 dementsprechend ausrichten, das Ladekabel 6 führen und an die Ladeeinheit 2 kontaktieren.
Sobald die Position ermittelt wurde, wird diese an die Rechnereinheit 9 weitergegeben. Der Roboterarm 5 kontaktiert sodann automatisch in einem dritten Schritt S3 das Labekabel 6 an die Ladeeinheit 2 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1.
Das Kontaktieren kann beispielhaft über eine Steckkontaktierung erfolgen. Sobald das Ladekabel 6 automatisch an die Ladeeinheit 2 kontaktiert wurde, kann ein konduktiver Ladevorgang gestartet werden. Sobald der Ladevorgang beendet werden soll oder das elektrisch betriebene Fahrzeug 1 vollgeladen ist, kann das Ladekabel 6 in einem vierten Schritt S4 entfernt und in seine Ausgangsposition gebracht werden.
Das Ladekabel 6 kann sich in einer Variante außerhalb des Laderoboters 5 befinden und in der Umgebung des Laderoboters 3 angebracht sein. Vor dem Kontaktieren greift der Roboterarm 5 das Ladekabel 6 und kontaktiert es an der Ladeeinheit 2 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1. Sobald der Ladevorgang beendet wurde, wird das Ladekabel 6 beispielsweise zurück in eine Halterung positioniert. Ein außerhalb angeordnetes Ladekabel 6 ist weder in 1 noch in 2 zu erkennen. Dieses Merkmal kann jedoch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein.
In 2 ist der Laderoboter 3 mit dem elektrisch betriebenen Fahrzeug dargestellt. Das elektrisch betriebene Fahrzeug 1 kann eine Ladeeinheit 2 aufweisen, welche vorzugsweise an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Der Laderoboter 3 kann ein Gehäuse 10 aufweisen. In dem Gehäuse 10 befindet sich die Wallboxeinrichtung 4 mit dem Roboterarm 5. Der Roboterarm 5 und die Wallboxeinrichtung 4 werden über eine gemeinsame Rechnereinheit 9 gesteuert. Die Rechnereinheit 9 kann Daten, beispielsweise Positionsdaten, empfangen, verwalten und versenden. Die Sensoreinheit 7 kann beispielsweise als eine Kamera ausgebildet sind und ermittelt die Positionsdaten der Ladeeinheit 2 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1.
In einer anderen Variante kann das Ladekabel 6 im Roboterarm 5 verlegt sein und kann beispielsweise über einen Mechanismus ausgefahren werden, wenn der Roboterarm 5 das Ladekabel 6 an die Ladeeinheit kontaktiert. Sobald der Ladevorgang beendet ist, kann das Ladekabel 6 über den Mechanismus wieder zurück in den Roboterarm 5 eingefahren werden. Das Ladekabel 6 bleibt hierbei vor Schmutz und Beschädigungen geschützt.
Der Laderoboter 3 weist gegebenenfalls zusätzlich zu dem Ladekabel 6 eine Ladebuchse 8 zum Laden eines weiteren elektrisch betriebenen Fahrzeugs über ein weiteres Ladekabel auf. Dies gilt insbesondere für elektrisch betriebene Fahrzeuge, welche beispielsweise ein Ladekabel mit sich führen und mit dem Laderoboter 3 nicht kompatibel sind. Ein Nutzer kann das elektrisch betriebene Fahrzeug an dem Laderoboter 9 konduktiv aufladen, indem der Nutzer das Ladekabel des elektrisch betriebenen Fahrzeugs an die Ladebuchse 8, welche beispielsweise an der Wallboxeinrichtung 4 angeordnet ist, kontaktiert.
Bezugszeichenliste

1: Elektrisch betriebenes Fahrzeug
2: Ladeeinheit
3: Laderoboter
4: Wallboxeinrichtung
5: Roboterarm
6: Ladekabel
7: Sensoreinheit
8: Ladebuchse
9: Rechnereinheit
10: Gehäuse
S1: Erster Schritt
S2: Zweiter Schritt
S3: Dritter Schritt
S4: Vierter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20130020993 A1 [0003]

Claims

Laderoboter (3) mit - einer Wallboxeinrichtung (4), gekennzeichnet, durch - einen Roboterarm (5), welcher in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung (4) angeordnet ist - eine gemeinsame Rechnereinheit (9) für den Roboterarm (5) und die Wallboxeinrichtung (4), wobei - der Roboterarm (5) zum automatisierten Kontaktieren eines Ladekabels (6) an eine Ladeeinheit (2) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1) ausgebildet ist.
Laderoboter (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm (5) horizontal und/oder vertikal und/oder diagonal durch eine Steuereinheit automatisch bewegbar ist.
Laderoboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laderoboter (5) eine Sensoreinheit (7) aufweist, um eine genaue Position der Ladeeinheit (2) zu ermitteln.
Laderoboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laderoboter (3) zusätzlich zu dem Ladekabel (6) eine Ladebuchse (8) zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1) über ein weiteres Ladekabel aufweist.
Laderoboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (6) innerhalb oder außerhalb des Roboterarmes (5) angebracht ist.
Laderoboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren des Ladekabels (6) an der Ladeeinheit (2) über eine Steckkontaktierung erfolgt.
Verfahren zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass - ein Roboterarm (5) und eine Wallboxeinrichtung (4) mittels einer gemeinsamen Rechnereinheit (9) gesteuert werden (S1), wobei der Roboterarm (5) in oder unmittelbar an der Wallboxeinrichtung (4) angeordnet ist, - eine Position einer Ladeeinheit (2) des elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1) ermittelt wird (S2) und - über den Roboterarm (5) ein Ladekabel (6) an die Ladeeinheit (2) automatisch kontaktiert wird (S3).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (6) über eine Steckkontaktierung an die Ladeeinheit (2) kontaktiert wird.