具有多段式操纵器的车辆充电站的制作方法

本发明总体上涉及电动车辆的技术领域，尤其涉及车辆充电站和用于充电的方法以及电池驱动的非轨道上行驶的车辆。

背景技术：

长久以来，在公共短途交通内已知电池驱动的运输系统，例如由DE 24 05 198已知。新技术是使用全电动公交车，其所有的能源需求通过附带的电池系统供给。如今例如在维也纳的城区内运行这种全电动公交车，该公交车的驱动功率完全由多个附带的具有大约100kWh的总电量的锂铁电池获得。电池被部分安置在车顶或车尾。电池在运行过程中分别在公交线路的终点站内在大约15分钟内被充电，并且当全电动公交车没有运行时则被彻夜充电。为了充电，按下按钮驶出设在电动公交车的车顶上的集电器并且与电动公交车上面的滑接线网接触。在开始行驶之前，再通过接触件的手动开关操作与滑接线网分离。

在此的缺点是，集电器连同车顶上的升降装置被一同携带。这要求附加的驱动能量并降低了车辆的有效负荷。此外，升降装置由多个运动件构成。这些部件连同车顶上的驱动器件要承受天气气候和故障。驶出的集电器的结构要求在车顶上的结构空间，这减少了电动公交车的穿行高度。为了充电过程要求手动的开关操作。希望的是自动进行充电过程。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，避免前述的缺点并且提供一种附件，借此为了对电池驱动的车辆的蓄电器进行充电，尽可能地不需要车辆侧的接触装置的活动部件，并且可以最大程度地自动进行充电过程。

所述技术问题按照本发明通过根据权利要求1的车辆充电站和根据权利要求10的用于充电的方法以及根据权利要求13的车辆解决。

所述与装置相关的技术问题通过一种车辆充电站解决，所述车辆充电站设有：

a)基座，所述基座靠近预先定义的泊车位置安置；

b)多段式操纵器，其具有第一分段，所述第一分段通过它的一个在转动关节内的端部支承在基座上并且借助旋转驱动器被旋转驱动，并且所述第一分段通过它的另一个端部借助第二转动关节与第二分段的第一端部相连，其中，所述第二转动关节同样借助第二旋转驱动器被旋转驱动，其中，第二分段的另一个端部与馈电接触装置相连，从而通过第一分段和/或第二分段的转动能够在馈电接触装置的接触件和接收接触装置的对应的接触件之间建立电接触，所述接收接触装置的接触件与车辆的车顶或侧壁固定相连。

当在充电过程中通过充电站侧的操纵器建立电连接时，不需要车辆侧的具有活动部件的集电器。弯折臂机器人形式设计的操纵器承担接触的工作，从而可以自动进行充电过程。车辆侧的接触装置通过位置固定的接触件构成，这些接触件或者固定在车辆的车顶上或者侧壁上。

本质的优点首先是，在车辆侧不再需要活动的接触件。

另外的优点在于，操纵器的至少两段式的结构可以补偿车辆的泊车位置。即使车辆没有准确地处于预先定义的泊车位置，馈电接触装置也可以对接在车辆上。当在充电过程中公交车移动时(例如由于人员上下车)，作为竖向弯折臂的两段式的结构也可保留接触面之间的压力。

有利的是，接收接触装置的接触件设计为长形的接触条，这些接触条布置在车辆的车顶或侧壁的平面内或与之平行的平面内。这些接触条的接触面能够相对较小地保持其尺寸，使得车辆侧的接触装置在车顶或侧壁上仅需要较小的空间。此外具有的优点是，车辆侧的接触装置可以安置在车顶的两个半部上，使得公交车可以在两个侧面被充电，例如也在反向于规定的行驶方向驶入泊车位置时。

特别有利的是，所述馈电接触装置由四个接触条构成，它们十字形地布置并且设计用于能够与接收接触装置的四个对应的、方形或矩形布置的接触条建立电接触。

在另外特别优选的实施方式中恰好反之，即，所述馈电接触装置由四个接触条构成，它们矩形地布置，并且接收接触装置的对应的接触条十字形布置。

两个特别优选的实施方式的优点在于，在车辆的在泊车位置的位置精度方面可以减少对精度的要求。换句话说，通过十字形/方形的接触布置，既沿行驶方向也在车辆相当于基座的侧面距离方面，提供了在接触时对于位置精度的有利的公差范围。

另外的实施方式也是有利的，其中，不仅是第一分段与基座之间的关节连接以及第二分段与第一分段之间的关节连接分别通过旋转驱动器驱动，而且馈电接触装置与第二分段之间的关节连接也通过旋转驱动器被驱动。由此，馈电接触装置在对接之前的短时间内可以校正位置，使得即使由于非对称的负载导致车辆的偏斜位置，对应的接触件也能以大约相同的距离对接。

与方法相关的技术问题由一种通过车辆充电站对电池驱动的车辆、尤其电动公交车或混合动力车的蓄能器进行充电的方法解决，其中，所述车辆为了充电在预先定义的泊车位置中停车，所述车辆充电站包括：

i.基座，所述基座靠近预先定义的泊车位置安置；

ii.多段式操纵器，其具有第一分段，所述第一分段通过它的一个在转动关节内的端部支承在基座上并且借助旋转驱动器被旋转驱动，并且所述第一分段通过它的另一个端部借助第二转动关节与第二分段的第一端部相连，其中，所述第二转动关节同样借助第二旋转驱动器被旋转驱动，其中，第二分段的另一个端部与馈电接触装置相连，

iii.通过第一分段和/或第二分段的转动在馈电接触装置的接触件和接收接触装置的对应的接触件之间建立电接触，所述接收接触装置的接触件与车辆的车顶或侧壁固定相连。

在此，操纵器的各个分段在转动平面(y-z平面)内运动，该转动平面基本上横向于停泊车辆的纵向延伸段(x方向)定向。从静止位置出发，以“最短的”行程在车辆上对接。

在一个实施方式中，所述第一分段和/或第二分段的转动由控制装置控制地自动进行。

所述技术问题还通过一种电池驱动的、非轨道上行驶的车辆解决，所述车辆具有具备条形接触件的接收接触装置，这些接触件十字形地或者矩形地布置在车辆的车顶或侧壁上。

为了固定各个接触件，这些接触件可以简单地嵌入板形的电绝缘件中，其中，这些接触件从平板平面突出。

为了导出湿气在此有利的是，板形的绝缘件具有平截头棱锥体的形状并且接触件大约安置在平截头棱锥体的顶面的边棱的区域中。

附图说明

为了进一步阐述本发明，在以下说明书部分中引用了附图，由此结合未限定的实施例进一步阐述本发明的另外的有利的设计方案、细节和改进方案。在附图中：

图1示出具有操纵器的车辆充电站的侧视示意图，该操纵器由两个活动的分段构成；

图2示出根据图1的俯视图；

图3示出两段式操纵器的不同的静止位置；

图4示出操纵器的实施方式，其中第一段被设计为盘；

图5示出接收接触装置的条形的接触件的不同的布置方式；

图6示出对应的接触件的优选的布置，其中星形布置的接触件对应方形或矩形布置的接触件；

图7示出四个方形布置的接触件，其嵌入设计为平截头棱锥体的绝缘体内并且从平截头棱锥体的顶面突起；

图8示出四个接触件的十字形的布置方式。

具体实施方式

图1在侧视示意图中示出充电站1的实施方式。充电站基本上由柱形的基架或基座2和设计为折臂机器人的操纵器23构成。该操纵器由第一分段4和第二分段6构成，这些分段借助关节5相互连接。每个关节3、5与未详细示出的旋转驱动器31和51相连。旋转驱动器31、51的轴线相互平行并且沿x方向、也就是沿停泊在操纵器23的有效距离内的车辆10的纵向定向。

车辆10例如可以是前述的具有锂铁蓄电池的全电动公交车，该蓄电池分别在公交车终点站被充电。

第二臂段6在其外侧端部支承着馈电接触装置8。当围绕关节3和5的轴线转动时(参见图1中的双箭头20)，馈电接触装置8可以向着靠近基座2停泊的车辆10转动并且与安置在车辆10的车顶13上或侧壁21上的接收接触装置9对接。馈电接触装置8的接触件与在附图中未示出的电源、例如供电网(滑接网)相连；接触装置9的车辆侧的接触件与安置在车辆10内的电池22相连，由此可以对电池22充电。

当车辆处于停车位置24的标记线内时，接触装置8、9的接触件具有相应足够的尺寸。

当车辆10的准确位置已知时，接触件的尺寸可以更小。

为了测得车辆10在停车位置24内的准确位置，在基座2内可以设有位置测取装置，借助位置测取装置例如可以得到至车辆的距离12(y方向)和在停车位置24内的准确的x位置。位置的测取例如可以光学地、通过超声波或无线电实现。

驱动器31、51、71是通过控制单元26控制的电气的定位驱动器。控制单元26位于基座2内。当在接触装置8、9之间建立电气连接时，控制单元26完全自动地控制运行。也可以使用液压的或气动的驱动器。

分段4、6的转动在转动平面(y-z平面)内实现，该转动平面大约垂直于停泊的车辆10的纵向(x方向)。

图2示出图1所示的操纵器23的工作位置，其中，车辆10的蓄能器22被充电。如图2所示，车辆10处于定义的泊车位置24内，也就是说，既沿行驶方向(x方向)也以相距基座2的侧面距离12(y方向)位于预设的标记内。

图3在三个不同的位置中示出操纵器23的静止位置。在图3a中两个分段3、4竖直地布置。在图3b中操纵器23的第一分段4是大约水平地，第二分段6以一个角度相对于水平面布置。在图3c所示的操纵器中，第一臂段4相对于竖直方向倾斜，第二臂段6竖直地向下指向(z方向)。由此可以考虑车辆充电站1的安放位置的不同条件。

图4示出操纵器23的另外的设计方式，其中，第一分段设计为转盘25。转盘25也相对于基座2在关节3处旋转驱动地支承，第二分段6与转盘偏心地支承在转动关节5上。图4所示的分段25和6的位置还是相当于工作位置，也就是充电位置。

图5示出在车顶13上的接触件的定向的不同的设计和变形方案。在图5a中接触件沿车辆10的纵向定向，在图5b中横向于车辆10的纵向定向并且在图5c中倾斜于车辆10的纵向定向。在泊车位置的公差方面，根据图5a的设计方案在沿行驶方向的非精确性方面具有较低的要求，图5b的设计方案在公差范围内容许相对于基座2的侧面偏差。根据图5c的设计方案在边界范围内容许车辆10的泊车位置24在相对于基座2的侧面距离11(y方向)和行驶方向(x方向)上的非精确性。

图6、7和8示出接触装置8和9的特别优选的实施方式。特征在于，在车辆充电站1和车辆10之间建立电气连接时实施充电站侧的接触件与车辆侧的接触件的十字形和方形布置地形成接触，所述接触件方形地或十字形地布置。该实施方式的优点是在行驶方向(x方向)和横向于行驶方向(y方向)上泊车位置的公差范围都较大。

图6示出车顶13的俯视图，具有十字形布置的接触件15和方形布置的接触件14。当馈电接触装置8的接触件十字形布置时，则车辆侧的接触装置9的接触件方形地布置，或者反之，即当充电站侧的接触件方形地布置时，则车顶13的接触件十字形地布置。

图7示出四个按照方形安置的接触件的布置方式，所述接触件嵌入设计为平截头棱锥体的绝缘体16中并且从顶面突起。平截头棱锥体在基座面和顶面之间具有一个高度18。当平截头棱锥体通过其基座面安置在车顶13时，倾斜的侧面17有利于落下的雨水。

图8示出四个接触件15的十字形的布置方式，所述接触件同样至少部分地嵌入绝缘件19(接触板)内。在图8中，该绝缘件19同样设计为十字的形状。

本发明的本质的优点在于，在车辆侧不再需要活动的接触件。在车辆的侧面没有较大改变的情况下，接收接触装置9的接触件或者可以与车顶13或侧壁21一同布置，或者位于与之平行的平面内。

在车顶侧的接触装置中可行的是，车顶的两个半部设有接触件，由此车辆10可以沿两个行驶方向(同向或反向于x方向)驶入泊车位置24。如图1所示，操纵器23分别根据旋转方向(双箭头20)可以在基座2的两侧对车辆10操作。

尽管通过前述优选实施例详细示出并阐述了本发明的细节，但是本发明不受公开实施例的限制，并且只要不脱离本发明的保护范围，技术人员由此可以推导出其它变型方案。

由此接触件的数量当然不限于三个(正极、负极、接地极)并且可以包括多个接触件。操纵器可以由多于两个分段构成。

接收接触装置不必安置在车顶或侧壁上，也可设想的是，车辆侧的接触装置处于车辆尾部。

附图标记列表

1 车辆充电站

2 基座

3 第一转动关节

4 第一分段

5 第二转动关节

6 第二分段

7 第三转动关节

8 馈电接触装置

9 接收接触装置

10 车辆

11 车道

12 距离

13 车顶

14 接触件的矩形的布置方式

15 接触件的十字形的布置方式

16 接触板

17 倾斜的侧面

18 接触板16的厚度

19 接触板

20 双箭头

21 侧壁

22 蓄能器

23 操纵器

24 泊车位置

25 转盘

26 控制单元

31 第一旋转驱动器

51 第二旋转驱动器

71 第三旋转驱动器