DE102019004427A1 - Charging device and method for charging an electrical energy store of an electrically operated vehicle - Google Patents
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- Y02T90/12—Electric charging stations
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (3), mit- einem bodenseitigen Ladeanschluss (4), und- einem fahrzeugseitigen Ladestecker (5), wobei mit dem fahrzeugseitigen Ladestecker (5) ein elektrischer Steckkontakt mit dem bodenseitigen Ladeanschluss (4) herstellbar ist, aufweisend:- ein Förderbandsystem (7), mit dem der fahrzeugseitige Ladestecker (5) auf den bodenseitigen Ladeanschluss (4) zu bewegbar ist,- ein Rastelement (15), welches am fahrzeugseitigen Ladestecker (5) ausgebildet ist,- mehrere Fangelemente (14), welche verteilt an einem Förderband (10) des Förderbandsystems (7) angeordnet sind, wobei das Rastelement (15) des fahrzeugseitigen Ladesteckers (5) in eines der Fangelemente (14) einhakbar ist.The invention relates to a charging device (1) for charging an electrical energy store (2) of an electrically operated vehicle (3), with - a bottom-side charging connection (4), and - a vehicle-side charging plug (5), with the vehicle-side charging plug (5) An electrical plug contact can be produced with the bottom-side charging connection (4), comprising: - a conveyor belt system (7), with which the vehicle-side charging plug (5) can be moved towards the bottom-side charging connection (4), - a latching element (15), which on Vehicle-side charging plug (5) is formed, - a plurality of catch elements (14) which are arranged distributed on a conveyor belt (10) of the conveyor belt system (7), the catch element (15) of the vehicle-side charging plug (5) being inserted into one of the catch elements (14) can be hooked on.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist einen bodenseitigen Ladeanschluss und einen fahrzeugseitigen Ladestecker auf, wobei mit dem Ladestecker ein elektrischer Steckkontakt mit dem bodenseitigen Ladeanschluss herstellbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei mit einem fahrzeugseitigen Ladestecker ein Steckkontakt mit dem bodenseitigen Ladeanschluss einer Ladevorrichtung hergestellt wird.The invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of an electrically operated vehicle. The charging device has a charging connection on the bottom and a charging plug on the vehicle, an electrical plug contact with the charging connection on the bottom being able to be produced with the charging plug. Furthermore, the invention relates to a method for charging an electrical energy storage device of an electrically operated vehicle, a plug contact being made with the vehicle-side charging plug to the bottom-side charging connection of a charging device.
Das Dokument
- - Stromabnehmer- und Oberleitungsladeeinheit: Mobil in der Art eines Dachgepäckträgers oder als integrierte Lösung für beide Lösungen sowohl als Stangen- oder Scherenabnehmer mit Schleifleisten oder einer anderen Art von Stromabnehmer.
- - Ladestrecke aus Oberleitungen am Straßenrand: Mit Oberleitungsstrecke, Unterverteilungsstationen, An- und Abmeldestationen, Verkehrslenkungszeichen, Kontrolleinrichtungen gegen Diebstahl und internetgestütztem Abrechnungssystem.
- - Pantograph and overhead line charging unit: Mobile in the manner of a roof rack or as an integrated solution for both solutions as a rod or scissor pantograph with contact strips or another type of pantograph.
- - Loading route from overhead lines at the roadside: With overhead line route, sub-distribution stations, registration and deregistration stations, traffic control signs, anti-theft control devices and internet-based billing system.
Eine Herausforderung bei einem automatisierten Ladevorgang eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ist die Herstellung eines Steckkontakts, womit eine Energieübertragung über eine Kabelverbindung stattfinden kann. Hierbei stellen vor allem die Toleranzen in der Fahrzeugpositionierung und der Vorgang des Positionierens der beiden Stecker ein Problem dar.A challenge in an automated charging process of an electrically operated vehicle is the production of a plug contact, which enables energy to be transferred via a cable connection. Above all, the tolerances in vehicle positioning and the process of positioning the two connectors pose a problem.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein automatisierter konduktiver Ladevorgang eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs verbessert werden und effizienter gestaltet werden kann.The object of the present invention is to provide a charging device and a method with which an automated conductive charging process of an electrically operated vehicle can be improved and made more efficient.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a loading device and a method according to the independent claims. Useful further training results from the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, mit einem bodenseitigen Ladeanschluss und einem fahrzeugseitigen Ladestecker, wobei mit dem Ladestecker ein elektrischer Steckkontakt mit dem bodenseitigen Ladeanschluss herstellbar ist. Die Ladevorrichtung umfasst ein Förderbandsystem, mit dem der fahrzeugseitige Ladestecker auf den bodenseitigen Ladeanschluss hinzu bewegbar ist, und ein Rastelement, welches am Ladestecker ausgebildet ist. Mehrere Fangelemente sind an einem Förderband des Förderbandsystems verteilt angeordnet, wobei das Rastelement des Ladesteckers in eines der Fangelemente einhakbar ist. Durch die vorgeschlagene Ladevorrichtung kann insbesondere ein konduktiver automatisierter Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs effizienter und einfacherer durchgeführt werden. Durch das Einhaken des Rastelements des Ladesteckers in eines der Fangelemente kann insbesondere eine große Positionstoleranz des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs bei einem Parken oberhalb der Ladevorrichtung ausgeglichen werden. Insbesondere kann durch den Fangmechanismus des Ladesteckers das elektrisch betreibbare Fahrzeug auch leicht versetzt beziehungsweise schräg oberhalb der Ladevorrichtung parken. Dadurch kann eine Positionierung des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs oberhalb der Ladevorrichtung einfacher durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Ladevorrichtung ist, dass auch unterschiedliche Fahrzeugtypen dieselbe Ladevorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers verwenden können, da mithilfe des Förderbandsystems der Ladevorrichtung und des Fangmechanismus jedes beliebige Ladekabel beziehungsweise Ladestecker eingefangen werden kann.One aspect of the invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of an electrically operable vehicle, with a bottom-side charging connection and a vehicle-side charging plug, an electrical plug contact with the bottom-side charging connection being able to be produced with the charging plug. The charging device comprises a conveyor belt system with which the vehicle-side charging plug can be moved towards the bottom-side charging connection, and a latching element which is formed on the charging plug. Several catch elements are distributed on a conveyor belt of the conveyor belt system, the latching element of the charging plug being able to be hooked into one of the catch elements. The proposed charging device in particular enables a conductive, automated charging process for the electrically operated vehicle to be carried out more efficiently and more simply. By hooking the latching element of the charging plug into one of the catch elements, in particular a large position tolerance of the electrically operable vehicle can be compensated for when parking above the charging device. In particular, the catch mechanism of the charging plug allows the electrically operable vehicle to be parked slightly offset or at an angle above the charging device. As a result, the electrically operable vehicle can be positioned more easily above the charging device. Another advantage of the proposed charging device is that different types of vehicles can also use the same charging device for charging the electrical energy store, since any charging cable or charging plug can be captured using the conveyor belt system of the charging device and the catching mechanism.
Insbesondere ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, einen automatisierten konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs durchführen zu können. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder um eine Traktionsbatterie des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs handeln. Bei dem bodenseitigen Ladeanschluss der Ladevorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Ladeanschluss beziehungsweise um eine Ladedose handeln. Insbesondere ist der bodenseitige Ladeanschluss derart ausgebildet, dass er einen Steckkontakt mit dem fahrzeugseitigen Ladestecker durchführen kann. Der bodenseitige Ladeanschluss und der fahrzeugseitige Ladestecker besitzen eine ineinandersteckende Geometrie. Insbesondere ist der Ladestecker an einem Ladekabel befestigt, und das Ladekabel kann insbesondere an einem Fahrzeugunterboden des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs montiert sein. Insbesondere kann bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang das Ladekabel und somit der Ladestecker von einer Verstauposition am Fahrzeugunterboden automatisch in Richtung des bodenseitigen Ladeanschlusses herabgelassen werden.In particular, the charging device is designed to be able to carry out an automated conductive charging process for the electrical energy store of the electrically operated vehicle. The electrical energy store can be, for example, a vehicle battery or a traction battery of the electrically operated vehicle. The bottom-side charging connection of the charging device can be, for example, a charging connection or a charging socket. In particular, the base-side charging connection is designed such that it can make a plug contact with the vehicle-side charging connector. The base-side charging connection and the vehicle-side charging plug have an interlocking geometry. In particular, the charging plug is attached to a charging cable, and the charging cable can in particular be mounted on a vehicle underbody of the electrically operated vehicle. In particular, in the case of an upcoming conductive charging process, the charging cable and thus the charging plug can are automatically lowered from a stowage position on the vehicle underbody in the direction of the bottom-side charging connection.
Das Förderbandsystem kann insbesondere an einem Boden einer Parkfläche oder eines Parkplatzes montiert sein. Insbesondere ist das Förderbandsystem senkrecht zu einer Parkrichtung des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ausgerichtet. Beispielsweise kann das Förderbandsystem ebenso an die Geometrien des Parkplatzes angepasst und dementsprechend ausgerichtet sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Förderbandsystem um ein System mit einem umlaufenden Förderband. Das Förderbandsystem weist eine Antriebseinheit auf, mit welcher insbesondere das Förderband des Förderbandsystems in einer Rotationsrichtung bewegbar ist. Das Förderbandsystem weist zumindest zwei Umlenkrollen auf, mit welchen das Förderband zwischen den Umlenkrollen aufgespannt und jeweils an den Umlenkrollen umlaufend bewegt werden kann.The conveyor belt system can in particular be mounted on a floor of a parking area or a parking lot. In particular, the conveyor belt system is oriented perpendicular to a parking direction of the electrically operated vehicle. For example, the conveyor belt system can also be adapted to the geometries of the parking lot and aligned accordingly. In particular, the conveyor belt system is a system with a rotating conveyor belt. The conveyor belt system has a drive unit with which, in particular, the conveyor belt of the conveyor belt system can be moved in one direction of rotation. The conveyor belt system has at least two deflection rollers, with which the conveyor belt can be stretched between the deflection rollers and can be moved all around the deflection rollers.
Beispielsweise handelt es sich bei der Antriebseinheit um einen antreibbaren Rotationszylinder. Das Förderband, welches beispielsweise auch als Seil beziehungsweise als dünnes oder dickes Förderband ausgebildet sein kann, umfasst an seiner Oberfläche mehrere Fangelemente beziehungsweise Fanghaken. Bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang werden das Ladekabel und der Ladestecker in Richtung des bodenseitigen Ladeanschlusses herabgelassen und mithilfe der Antriebseinheit läuft das Förderband umlaufend zwischen den Umlenkrollen herum. Durch die umbewegenden mehreren Fangelemente wird der Ladestecker mithilfe des Rastelements des Ladesteckers eingefangen, sodass sich das Rastelement und zumindest ein Fangelement ineinander einhaken. Durch die Rotationsbewegung des Förderbands wird der Ladestecker somit in Richtung des bodenseitigen Ladeanschlusses bewegt. Dadurch kann ein konduktiver Ladevorgang mithilfe eines Steckkontaktes des Ladesteckers und des bodenseitigen Ladeanschlusses durchgeführt werden.For example, the drive unit is a drivable rotary cylinder. The conveyor belt, which can for example also be designed as a rope or as a thin or thick conveyor belt, comprises a plurality of catch elements or catch hooks on its surface. In the case of an upcoming conductive charging process, the charging cable and the charging plug are lowered in the direction of the bottom-side charging connection and, with the aid of the drive unit, the conveyor belt runs around between the deflection rollers. The moving plug catches the charging plug with the aid of the latching element of the charging plug, so that the latching element and at least one catching element hook into one another. The charging plug is thus moved in the direction of the bottom-side charging connection by the rotational movement of the conveyor belt. As a result, a conductive charging process can be carried out with the aid of a plug contact of the charging plug and the bottom-side charging connection.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei mit einem fahrzeugseitigen Ladestecker ein Steckkontakt mit einem bodenseitigen Ladeanschluss einer Ladevorrichtung hergestellt wird. Zumindest ein Fangelement eines Förderbands wird in ein Rastelement des fahrzeugseitigen Ladesteckers eingehakt, und durch das in das zumindest eine Fangelement eingehakte Rastelement des fahrzeugseitigen Ladesteckers wird der fahrzeugseitige Ladestecker zu dem bodenseitigen Ladeanschluss geführt. Insbesondere kann das Verfahren mit der Ladevorrichtung nach dem soeben geschilderten Aspekt oder einer Ausgestaltung davon ausgeführt beziehungsweise durchgeführt werden. Durch das beschriebene Verfahren kann insbesondere ein konduktiver automatisierter Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs effizienter durchgeführt werden. Insbesondere ist der fahrzeugseitige Ladestecker über ein Ladekabel am elektrisch betreibbaren Fahrzeug, insbesondere am Fahrzeugunterboden, befestigt und wird bei einem bevorstehenden Ladevorgang vom Fahrzeugunterboden in Richtung des bodenseitigen Ladeanschlusses herabgelassen. Dabei wird das Förderband mithilfe eines Förderbandsystems um mehrere Umlenkrollen herum bewegt, sodass die Fangelemente beziehungsweise die Fanghaken des Förderbandes das Rastelement des Ladesteckers einfangen beziehungsweise einhaken können, und dadurch der Ladestecker in Richtung des bodenseitigen Ladeanschlusses bewegt werden kann. Dadurch kann ein konduktiver Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Förderbandsystem kann mithilfe einer Antriebseinheit beziehungsweise mit einem angetriebenen Rotationszylinder umlaufend bewegt werden. Insbesondere wird das elektrisch betreibbare Fahrzeug bei einem bevorstehenden Ladevorgang in einer Parkrichtung oberhalb des Förderbandes geparkt. Mithilfe der Antriebseinheit wird das Förderband in einer Rotationsrichtung bewegt.A further aspect of the invention relates to a method for charging an electrical energy store of an electrically operated vehicle, a plug contact with a base-side charging connection of a charging device being produced using a charging plug on the vehicle. At least one catch element of a conveyor belt is hooked into a latching element of the vehicle-side charging plug, and the vehicle-side charging plug is guided to the bottom-side charging connection by the latching element of the vehicle-side charging plug hooked into the at least one catching element. In particular, the method can be carried out or carried out with the loading device according to the aspect just described or an embodiment thereof. In particular, a conductive, automated charging process for the electrical energy store of the electrically operated vehicle can be carried out more efficiently by the described method. In particular, the vehicle-side charging plug is fastened to the electrically operable vehicle, in particular to the vehicle underbody, via a charging cable and is lowered from the vehicle underbody in the direction of the base-side charging connection during an upcoming charging process. The conveyor belt is moved around several deflection rollers with the aid of a conveyor belt system, so that the catch elements or the catch hooks of the conveyor belt can catch or hook in the latching element of the charging plug, and the charging plug can thereby be moved in the direction of the bottom-side charging connection. A conductive charging process of the electrically operated vehicle can thereby be carried out. The conveyor belt system can be moved in a rotating manner with the aid of a drive unit or with a driven rotary cylinder. In particular, the electrically operable vehicle is parked in a parking direction above the conveyor belt in the event of an upcoming charging process. The conveyor belt is moved in one direction of rotation with the aid of the drive unit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the single figure can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame to leave the invention.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.The single figure shows a schematic representation of the charging device according to the invention.
Die Fig. zeigt eine Ladevorrichtung
Insbesondere kann das elektrisch betreibbare Fahrzeug
Das Förderbandsystem
Das Förderband
Bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs
Insbesondere kann eine Breite des Förderbandsystems
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ladevorrichtungloader
- 22
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 33
- elektrisch betreibbare Fahrzeugelectrically operated vehicle
- 44
- bodenseitige Ladeanschlussbottom charging connection
- 55
- fahrzeugseitiger Ladesteckervehicle-side charging plug
- 66
- Ladekabelcharge cable
- 77
- FörderbandsystemConveyor belt system
- 88th
- ParkrichtungPark direction
- 99
- Parkflächeparking Lot
- 1010
- Förderbandconveyor belt
- 1111
- Antriebseinheitdrive unit
- 1212
- Rotationsrichtungdirection of rotation
- 1313
- Umlenkrollenguide rollers
- 1414
- Fangelementecatchers
- 1515
- Rastelementlocking element
- 1616
- Förderrichtungconveying direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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Claims (5)
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|
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