简化的多部件补充能量装置的制作方法

1.本发明描述一种用于为可移动车辆的电气驱动电池或流体箱补充能量的多部件补充能量(multi-part refueling)装置，所述多部件补充能量装置包括：车辆侧耦合装置，所述车辆侧耦合装置具有补给连接件、计算机和控制单元、接触板连接件和具有连接构件的可移动接触板；以及地面耦合装置，所述地面耦合装置被布置成静止且固定在地面上，具有至少一个充电线圈，具有与选定连接构件兼容的充电触点或箱嘴。本发明还描述一种使用多部件补充能量装置来为可移动车辆的电气驱动电池或流体箱补充能量的补充能量方法。


背景技术：

2.各种变体中已知用于给车辆(诸如，具有电气驱动器的电动车辆或混合动力车辆)的驱动电池充电的装置和对应方法。首先，简单性和用户友好性是亟待发展出的主要特性。最好，仅将车辆导航到特定位置并在所述特定位置处通过手动操作多部件补充能量装置来对所述车辆进行补给。通常，用户仍必须手动调整各种设定。然后，在用户方面进行或不进行其它动作的情况下从电力供应网络为驱动电池充电。
3.从de102014221998已知一种多部件补充能量装置，所述多部件补充能量装置聚焦于对驱动电池进行无线电感充电。具有充电线圈的发动机侧或车辆侧耦合装置耦合到静止地面耦合装置，所述充电线圈耦合到作为支撑在地面上的地面耦合装置的一部分的充电线圈。充电线圈或初级线圈通常安装在车库的地面上且连接到补给电子器件，以使得可生成电磁充电场。一旦充电线圈或次级线圈位于充电线圈的电磁充电场中，可立即以电感方式给驱动电池充电。充电线圈的移动发生在地平面处。两个线圈均用作根据感应电流或磁场而彼此吸引并朝向彼此推进的电磁体。根据de102014221998，应无需大量操控力即可达成与次级线圈与初级线圈最优地对准对应的足够高效的电感充电。
4.通过线性移位、旋转和/或倾斜移动作为地面耦合装置的一部分的初级线圈来达成位置优化。应在定位期间获取定位信号以相对于次级线圈达成对初级线圈的调整。基于所述定位信号，需要初级线圈的调整构件来优化电磁耦合，以使得在能量的量不断增加的情况下会影响周围环境的能量损耗较低且可能的电磁发射最低。
5.来自de102014221998的解决方案不仅需要传感器和致动构件而且需要用于获取传感器数据和初级线圈在地面侧上的对应反馈定位的控制电子器件。当然，此定位也可加以训练并自动化，但这需要更大且更复杂的电子构件和软件，这会使得定位更昂贵且也更易出错。复杂的机电器件必须嵌置在地面中并在地面中被安装成使得所述复杂的机电器件可移动。


技术实现要素：

6.本文中应提供车辆侧耦合装置相对于地面耦合装置的简化、可再现且牢固的定位，这一目标是通过相对简单的构件达成并且能够充分自动地、免维护地且更不易出错地
为驱动电池以及为流体箱补充能量。
7.特征组合的变化或对本发明的微小修改可在详细描述中找到、在图中示出并且包括在随附权利要求书中。
附图说明
8.下文结合附图描述本发明主题的优选实施方案。
9.确切来说
10.图1a示出多部件补充能量装置与车辆的示意性俯视图，在存放状态中，车辆的前轴已部分地移动到静止地面耦合装置上，车辆侧耦合装置仍附接到车辆的底侧。
11.图1b示出来自图1a的车辆的前端的示意图，车辆侧耦合装置2的接触板降低到地面上并朝向地面耦合装置的中心移动。
12.图2示出多部件补充能量装置的剖面图，利用移位机构将接触板降低到地面上并对其进行移动，并且借助降低机构将接触板的连接构件置于静止地面耦合装置上的补充能量位置中。
13.图3示出多部件补充能量装置的另一实施方案的示意性局部剖面图。
具体实施方式
14.本文中描述多部件补充能量装置1，所述多部件补充能量装置1包括车辆侧耦合装置2和静止地面耦合装置3。车辆侧耦合装置2附接到车辆的底侧并且可由车辆携载。本文仅示出两个车轮、车轮悬架、驱动电池a和流体箱b。多部件补充能量装置1旨在最简单地可充分自动地利用电为驱动电池a或利用流体(例如燃烧气体)为流体箱b补充能量。
15.充电线圈30、充电触点30或箱嘴30布置在地面耦合装置3的中心中，借助供应线路31被供应电或流体并且可借助静止地面耦合装置3的补给电子器件32以受控方式被操作。
16.车辆侧耦合装置2经由由至少一个电缆形成的补给连接件20连接到驱动电池a，或经由由软管形成的补给连接件20连接到流体箱b，并且具有计算机和控制单元21以及接触板23，所述接触板23可从车辆朝向地面降低。接触板连接件22可在图1b中看到并且可相应地由至少一个电缆或一个流体软管形成。
17.借助图1b中所指示的由计算机和控制单元21控制的操控器臂24，可为了补充能量将接触板23从车辆朝向地面降低，直到降低到下方的地面为止。还可借助适合配置的操控器臂24将接触板23在箭头方向上在操控器臂24或接触板连接件22所允许的接近程度上移位到静止地面耦合装置3的中心。电流的传输或流体软管的嘴连接在中心处是最优的。
18.在已同时地或有时间延迟地降低并移动接触板23之后，将上面布置有连接构件230的接触板23整体地降低到与地面齐平。
19.在已将车辆停放在地面耦合装置3的附近之后，将上面或里面定位有连接构件230的接触板23尽可能地放置在静止地面耦合装置3的中心中，使得与充电线圈30、充电触点30或箱嘴30接触。操控器臂24足以达到此目的，所述操控器臂24可在计算机和控制单元21的机电控制或气动控制下以自动方式移动。
20.为了自动控制操控器臂24，将至少一个传感器s布置在接触板23上，在本文所述至少一个传感器布置在接触板23的中心中。传感器s的各种实施方案是可能的，诸如电磁传感
器或磁性传感器以及在可见光范围中或在红外线范围中的光学传感器或纯机械接触传感器。选定传感器s的对应配对件可附接到地面耦合装置3以用于支撑。
21.图2部分地示出车辆底部，车辆侧耦合2布置在所述车辆底部上，其中计算机和控制单元21允许接触板23下降且允许接触板23选择性地移动成紧邻充电线圈30、充电触点30或箱嘴30。
22.操控器臂24和附接到所述操控器臂24的接触板23由计算机和控制单元21自动释放、降低并横向地控制到地面。实质上，本文的操控器臂24包括可枢转且可旋转地安装在车辆侧上的上部臂区段240。上部臂区段240的附接是由车辆的底侧上的接头241达成。
23.另一接头241’布置在上部臂区段240的背离车辆侧的末端处。下部臂区段242可枢转地附接到接头241。接触板23经由另一接头241”附接到下部臂区段242的自由端，并且在此处也应存在一定程度的转动移动以能够将接触板23平行地放置在地面耦合装置3上。借助计算机和控制单元21，可使操控器24在车辆的底侧与地面之间的空间中移动以此方式使接触板23达到最大范围。
24.操控器臂24可由计算机和控制单元21电控制、机电控制或气动控制。
25.在操控器臂24的下降和移动期间，基于传感器s将接触板23移动到地面耦合装置3上具有最优的电流或流体传输的位置。
26.在静止地面耦合装置3的中心处，交替电磁场、电流或流体可最优地从充电线圈30、充电触点30或箱嘴30流动到接触板23中或流动到呈至少一个充电线圈230、两个充电触点230或至少一个装载嘴230形式的连接构件230中，同时开始补充能量过程。电缆231或装载软管231从连接构件230通向接触板连接件22，且因此间接地经由补给连接件20通向驱动电池a或流体箱b。
27.为了允许充分自动地补充能量，必须利用至少一个传感器s通过充电线圈30、充电触点30或箱嘴30找到接触板23的最优位置，并且必须将操控器臂24移动到所述最优位置。
28.在图2中，以虚线示出了具有接触板23的操控器臂24的缩回状态。由单箭头指示操控器臂24的折叠。操控器臂24的设计必须使得接触板连接件22在移动期间不会被切断。
29.为了进一步增大操控器臂24或接触板23的行进范围，本文将下部臂区段242任选地设计为可线性延伸的伸缩式区段。此伸缩式区段可沿着双箭头缩回和延伸，从而允许接触板23最优地移动到静止地面耦合装置3的中心。伸缩式区段242可由计算机和控制单元21在电控制、机电控制或气动控制下移动。
30.至关重要的是，静止地面耦合装置3中不使用可移动组件并且以稳定的方式固定供应线路31以及充电线圈、充电触点或箱嘴30。如果总是向供应线路31供应电或流体，则补充能量甚至可在无补给电子器件32的情况下运作。
31.一旦连接构件230连接到充电线圈30、充电触点30或箱嘴30，可立刻开始补充能量。
32.可通过两个充电触点230与充电触点30之间的接触借助引线接合充电或通过充电线圈230与充电线圈30之间的接触借助无线充电来达成对驱动电池a的充电。
33.如果在车辆中为流体箱b补充能量，则必须达成接触板23上的补给端口230与静止地面耦合装置3上的箱嘴30之间的紧密接触。
34.接触板23优选地被设计为多层壳体并且具有内部空间，所述内部空间中可布置有
连接构件230、传感器s。
35.为了实行补充能量方法，在第一步骤中，车辆驾驶员必须将车辆停放在静止地面耦合装置3的区域中。在本文，车辆侧耦合装置2布置在车辆的前轴的区域中，并且静止地面耦合装置3大致定位在前车轮之间。由于地面耦合装置3是固定的，因此必须相应地对车辆进行定位。
36.一旦车辆就位，则可启动计算机和控制单元21并且开始所需的补充能量过程。因此，应在车辆的仪表板上设置计算机和控制单元21的操作选项。在计算机和控制单元21的控制下，利用操控器臂24将接触板23从车辆降低直到所述接触板与地面耦合装置3接触为止。
37.然后，借助操控器臂24使接触板23在静止地面耦合装置3的最优补充能量点的方向上移动。在至少一个传感器s的控制下，操控器臂24找到接触板23的最佳位置以使得将连接构件230置于距充电线圈30、充电触点30或箱嘴30最小距离处。
38.最终，在计算机和控制单元21的控制下自动将接触板23与连接构件230一起放下，因此将连接构件230耦合到充电线圈30、充电触点30或箱嘴30。
39.如果向供应线路31持续供应电或流体，则可立即开始补充能量过程。计算机和控制单元21还可用于监测补充能量。
40.如果静止地面耦合装置3包括补给电子器件32，则补充能量过程可相应地由补给电子器件32开始并且在完成之后再由补给电子器件32结束。在此情形中，补给电子器件32确保自动补充能量并终止所述过程。
41.在补充能量已完成之后，再次从静止地面耦合装置3释放连接构件230，并且使操控器臂24与接触板23一起移动回到在车辆底板上的存放状态。
42.当使用补给电子器件32时，可确保只有在补充能量过程已开始时才发生电力供应和流体供应，这是出于安全和环境原因而优选的。
43.在图3中所示的另一实施方案中，车辆上携载的耦合装置2包括本文未示出的连接构件，所述连接构件呈至少一个充电线圈形式、呈充电触点形式或是装载嘴。整个操控器臂24连接到计算机和控制单元21并且可在静止地面耦合装置3的方向上整体地下降。操控器臂24上包括伸缩式下部臂区段242的上部臂区段240被配置成使得其可降低并且绕纵轴旋转360
°
，而下部臂区段242可在平面中移动以使得接触板23可线性移位到靠近静止地面耦合装置3的中心的各个位置。提供与上部臂区段240接合的机构以升高和降低整个操控器臂24并且使操控器臂24绕其纵轴旋转。下部臂区段242被设计成伸缩式的并且包括可按照双箭头在纵向方向上移动的多个部件。接触板23在与上部臂区段240间隔开的一侧上布置在下部臂区段242的末端处，依靠所述机构和伸缩式下部臂区段242可旋转地、可枢转地或可线性移位地移动，所述移动由计算机和控制单元(21)自动控制。
44.参考编号列表
45.a 驱动电池(电动车辆/混合动力车辆)
46.b 流体箱
47.1 多部件补充能量装置
48.2 车辆侧耦合装置
49.20 补给连接件
50.21 计算机和控制单元(用于定位并且部分地作为补给控制器)
51.22 接触板连接件(流体软管或电缆)
52.23 接触板
53.230 连接构件＝充电线圈/充电触点/装载嘴
54.231 电缆/装载软管
55.s 传感器(电磁/磁性/光学(可见光光谱/红外线)、接触传感器)
56.24 操控器臂(至少一个区段)
57.240 上部臂区段
58.241、241’、241
”ꢀ
接头
59.242 下部臂区段(伸缩式区段，可线性延伸)
60.3 静止地面耦合装置
61.30 充电线圈/充电触点/箱嘴
62.31 供应线路(电流/流体)
63.32 补给电子器件。

技术特征：
1.一种用于为可移动车辆的电气驱动电池(a)或流体箱(b)补充能量的多部件补充能量装置(1)，所述多部件补充能量装置(1)包括：车辆侧耦合装置(2)，所述车辆侧耦合装置(2)具有补给连接件(20)、计算机和控制单元(21)、被设计为电缆或流体软管的接触板连接件(22)和具有连接构件(230)的可移动接触板(23)，以及地面耦合装置(3)，所述地面耦合装置(3)以静止且固定的方式布置在地面上，具有至少一个充电线圈(30)，具有与所述选定连接构件(230)兼容的充电触点(30)或箱嘴(30)，其特征在于携载在所述车辆上的所述车辆侧耦合装置(2)具有：连接构件(230)，所述连接构件(230)被设计为至少一个充电线圈、充电触点形式或被设计为装载嘴(230)，以及操控器臂(24)，所述操控器臂(24)用于使所述接触板(23)下降、移位并降低在所述静止地面耦合装置(3)的中心中，其中所述操控器臂(24)被安装成使得其能够上下移动，具有可枢转且可旋转地安装在车辆侧上的至少一个上部臂区段(240)和用于安装所述接触板(23)的一个伸缩式下部臂区段(242)，并且由所述计算机和控制单元(21)自动控制。2.如权利要求1所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述操控器臂(24)包括可枢转且可旋转地安装在所述车辆侧上的所述上部臂区段(240)、接头(241’)、下部臂区段(242)和用于安装所述接触板(23)的另一接头(241”)，并且由所述计算机和控制单元(21)自动控制。3.如权利要求1至2中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述操控器臂(24)的所述上部臂区段(240)可枢转地附接到所述车辆侧上的接头(241)。4.如前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述下部臂区段(242)被设计为伸缩式区段(242)，所述伸缩式区段能够在所述计算机和控制单元(21)的电控制、机电控制和气动控制下移动并且因此能够线性地延伸。5.如前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述操控器臂(24)被设计为由所述计算机和控制单元(21)电控制、机电控制或气动控制。6.如前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中至少一个传感器(s)布置在所述接触板(23)上或布置在所述接触板(23)的内部空间中，并且连接到所述计算机和控制单元(21)以确定相对于所述地面耦合装置(3)的最优位置，其中所述至少一个传感器(s)是接触传感器、电磁传感器、磁性传感器、光学传感器或红外线传感器。7.如前述权利要求中任一项所述的多部件补充能量装置(1)，其中所述静止地面耦合装置(3)包括开始和结束补充能量过程的补给电子器件(32)，其中以受控方式对应地馈送电流或流体。8.一种使用多部件补充能量装置(1)来为可移动车辆的电气驱动电池(a)或流体箱(b)补充能量的补充能量方法，所述补充能量方法由以下步骤表征：-将所述车辆定位在本地固定的不可移动地面耦合装置(3)的附近，-操作计算机和控制单元(21)以开始补充能量过程，-借助由所述计算机和控制单元(21)电控制、机电控制或气动控制的操控器臂(24)将接触板(23)在所述地面耦合装置(3)的方向上降低在所述车辆下方的地面上，以此方式将
所述接触板(23)的连接构件(230)置于距所述地面耦合装置(3)的充电线圈(30)、充电触点(30)或箱嘴(30)的最小距离处，-通过对所述充电线圈(30)或所述充电触点(30)施加电或通过向所述箱嘴(30)供应流体来开始所述补充能量过程，借此，在所述补充能量之后，-借助操控器臂(24)将接触板(23)转移回到存放状态中。9.如权利要求7所述的使用多部件补充能量装置(1)的补充能量方法，其中补充能量装置(1)如权利要求1至6中任一项所述。

技术总结
在用于为可移动车辆的电气驱动电池(A)或流体箱(B)补充能量的多部件补充能量装置(1)中，将达成简化的可再现补充能量。达成目标的原因在于携载在所述车辆上的车辆侧耦合装置具有被设计为至少一个充电线圈、充电触点或装载嘴(230)的连接构件(230)并且还具有用于使接触板(23)下降、移位并降低在静止地面耦合装置(3)的中心中的操控器臂(24)，其中所述操控器臂(24)包括可枢转且可旋转地安装在车辆侧上的上部臂区段(240)、接头(241’)、下部臂区段(242)和用于安装所述接触板(23)的另一接头(241”)并且由计算机和控制单元(21)自动控制。)并且由计算机和控制单元(21)自动控制。)并且由计算机和控制单元(21)自动控制。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：泰科弗洛尔股份公司
技术研发日：2022.06.13
技术公布日：2023/9/7