充电载具和对电动车辆充电的方法与流程

本发明涉及一种具有根据权利要求1的特征的用于对电动车辆充电的充电载具以及一种具有根据权利要求8的特征的用于对电动车辆充电的方法。

背景技术：

纯电动行驶的车辆日益广受青睐。这类车辆的蓄电池必须充电，这占用一些时间。为此，电动车辆与充电站连接。电动车辆充满电后，即可驶离充电站。通常情况并非如此，因为电动车辆例如整晚保持联接。由此，充电桩对于其他的电动车辆来说是封锁的。

de102013204906a1揭示了一种用于将车辆定位于初级线圈上方以对车辆的可充电电池进行感应充电的设备。在此，借助于摄像机和控制设备来控制车辆，使其在初级线圈上方停止以进行感应充电。

技术实现要素：

从现有技术出发，本发明的目的是提出一种改进的对电动车辆充电的可行方案。在此情形下，电动车辆可以不依赖于其停车位置地进行充电。

从上述目的出发，本发明提出一种具有根据权利要求1的特征的用于对电动车辆充电的充电载具以及一种具有根据权利要求8的特征的用于对电动车辆充电的方法。更多有利的设计方案和改进方案参阅从属权利要求。

用于对电动车辆充电的充电载具具有充电系统、充电调节器、控制装置和接触系统。充电系统与充电调节器且与接触系统连接，其中，接触系统用于向充电载具供应电能。充电系统为非接触式充电系统。充电载具能借助控制装置在纵向和横向上受控制并能借助控制装置定位于充电位置。电动车辆例如是轿车、商用车、电动滑板车、电动摩托车或电动自行车。

充电载具的尺寸设计为并形成为使其能够行驶到电动车辆下方。换而言之，充电载具极矮地形成。停车载具的高度不应超过约110mm的最大尺寸。充电载具可以例如具有三个以上的轮或履带移行机构。为此，充电载具为电驱动的并为此目的具有电驱动系。例如，这能够借助各轮独立的电动机、例如借助轮毂电动机来构成。充电载具的充电系统具有用于电能的蓄能器，例如，一个或多个蓄电池。该充电系统形成为使其能够执行对电动车辆的非接触式充电。为此，充电系统例如具有感应线圈，借助该感应线圈，电动车辆能够以非接触方式来进行充电。

充电载具的充电调节器与充电系统连接。充电调节器监控充电系统的充电水平，即电能蓄能器中尚存多少能量。充电调节器调节从充电系统的蓄能器取出多少能量以及将多少能量充入其中。另外，当借助充电载具对电动车辆进行充电时，充电调节器监控该电动车辆的充电过程。充电调节器能够以无线或有线方式与控制装置连接。

接触系统同样与充电系统连接。接触系统用于为充电载具供应电能。接触系统可以例如为插塞系统，借助该插塞系统能够将充电载具与插座连接。该插塞系统的可以形成为能够自动化地与电能供应部连接，或确切而言与插座连接。也就是说，借助接触系统，将电能充入到充电载具的充电系统中，其中，借助充电调节器来调节馈能。接触系统例如能够以无线或有线方式与控制装置连接并能够由控制装置来操控，以便在充电载具定位于充电位置时与插座连接。作为替代，当充电载具定位于充电位置时，接触系统能够自行与插座连接。

充电载具的控制装置用于在纵向和横向上控制车辆。纵向是充电载具的纵轴线所限定的方向。横向是充电载具的横轴线所限定的方向。换而言之，载具可以在路面上沿不同的方向行驶。控制装置于是操控充电载具的轮或履带并能够使它们定向，例如调整转向角。另外，控制装置能够控制充电载具的加速度并能够操控充电载具的电驱动器。换而言之，控制装置形成为充电载具能够借助其自动化或自主地行驶。

在此，自主行驶是指停车载具执行它自有的寻路，具体方式是，例如借助传感器感知并监控其周围环境，并根据传感器数据来规定其行车路线。与之相比，自动化行驶能与遥控行驶相当。在此，停车载具借助其通信设备例如从中央装置接收行车路线规划并驶过该行车路线。另外，中央装置能够将控制命令传递至停车载具并操控该停车载具的控制装置。

充电载具能借助控制装置定位于充电位置。这样就能控制充电载具，使其运动到充电位置并在充电位置停止。充电位置在此是电动车辆下方的进行或能够进行非接触式(即感应式)充电过程的位置。换而言之，充电系统布置于电动车辆的蓄电池下方，使得电动车辆的蓄电池能够以非接触方式来充电。电动车辆在此处于固定位置并优选地驻停。例如，电动车辆能够位于停车场或停车楼中并停于此处。

充电过程借助充电调节器来监控。一旦确认充电过程完成，即可使充电载具运动离开。在此，控制装置控制充电载具驶离充电位置。作为替代，电动车辆能够发出表明充电过程已经完成的信号。控制装置又控制充电载具驶离充电位置。当电动车辆的蓄电池已经达到预定充电水平时，电动车辆的充电过程完成。该充电水平例如能够对应于完全充电或部分充电的蓄电池。例如，蓄电池可以只充电至3/4、2/3、1/2等。

有利的是，充电载具能够用于对各种电动车辆的非接触式充电。一旦电动车辆的充电过程完成，充电载具便运动离开该电动车辆的充电位置而运动向仍需充电的另外一个电动车辆，并在那里定位于该另外一个电动车辆的充电位置。这样，由于充电载具表现为运动式充电站，所以待充电的电动车辆不必长时间与充电站保持联接。这就防止已充电的电动车辆堵塞充电站。

还有利的是，充电载具因其非接触式充电系统而不必具有目前用于将电动车辆与充电站连接以进行充电的各种不同的插头标准。此外，停车场或停车楼中可以使用常规插座，充电载具能借助其接触系统与之连接。

还有利的是，待充电的车辆不必自具智能，来使其向充电站运动并且在其充电过程完成时运动离开充电站。这样就能使电动车辆的制造成本保持低于具备智能的电动车辆的制造成本。

根据一种实施方式，充电载具还具有用于发送和接收数据的通信设备，该通信设备与控制装置连接。该通信设备用于使充电载具与外部系统、例如与电动车辆并与中央装置(例如可能是监控停车场的控制中心或云)进行通信。通信设备优选地使用无线电标准来进行通信。借助通信设备，就能在充电载具与外部系统之间完成交换数据。通信设备与控制装置连接。该连接能够为无线或有线。借助该连接，能够在通信设备与控制装置之间进行数据交换。

例如，中央装置能够借助通信设备将待充电的电动车辆所处的以及充电载具能朝向其运动的位置数据发送到充电载具。此外，中央装置能够遥控充电载具，具体方式是，将关于充电载具须如何从其起始位置运动到待充电的电动车辆的数据发送到控制装置。在此，控制装置仍接管对充电载具的沿纵向和横向的控制以及加速度，但中央装置接管行车路线确定。例如，中央装置能够将控制命令发送到控制装置，例如当必须绕弯道行驶时。

例如，电动车辆能够借助通信设备将应执行充电过程或已完成充电过程的数据发送到充电载具。例如，充电载具能够将要执行、正执行或已完成充电过程的数据发送到中央装置和/或电动车辆。如果充电载具出现故障，则同样能够借助通信设备将其通知给中央装置。另外，充电载具能够借助通信设备例如将其位置数据发送到中央装置。该位置数据借助充电载具可能具有的位置确定设备来测定。位置确定设备可以例如是室内导航系统、导航系统或gps系统。

根据另一种实施方式，控制装置根据通过通信设备接收到的数据来控制充电载具。在此，通信设备从中央装置接收有关待充电的电动车辆以及有关行车路线的数据。换而言之，充电载具接收待充电的电动车辆的位置数据，即，待充电的电动车辆所处的位置。另外，充电载具接收关于如下行车路线的行车路线数据，充电载具必须行经该行车路线以便朝向待充电的电动车辆直至到达充电位置。充电载具能够借助通信设备将其位置数据发送到中央装置。

控制装置沿着由中央装置预定的行车路线在纵向和横向上控制充电载具并使充电载具加速。换而言之，在中央装置进行对充电载具的导航。

根据另一种实施方式，充电载具还具有用于环境识别的传感器系统，该传感器系统与控制装置连接。传感器系统用于确定充电载具的环境数据。传感器系统可以例如是雷达系统、摄像机系统或激光雷达系统或这些系统的组合。不言而喻，传感器系统也可以是另一种适用于环境识别的传感器系统。环境数据就是有关车辆周围环境的数据，例如被识别为障碍物、标线、无法通行的线路等的数据。在此，传感器系统类似于自主驾驶的轿车为了进行环境识别所具有的传感器系统那样地形成。传感器系统与控制装置以无线或有线方式连接，以便能够在传感器系统与控制装置之间进行交换数据。

传感器系统或者能够具有自己的评估设备来评估所测定的环境数据，以便仅将经评估的环境数据发送到控制装置，或者控制装置能够接管对所测定的环境数据的评估，其中，传感器系统将所测定的(原始)数据转发到控制装置。

根据另一种实施方式，控制装置根据由传感器系统测定以进行环境识别的环境数据来控制充电载具。传感器系统识别充电载具的紧邻的周围环境。它确认障碍物和不平坦处的位置、是否存在道路标线以及它们的位置。它还确认行车路线上是否存在无法通行的路段(例如楼梯、棱边、台阶)。

如果现在借助通信设备将待充电的电动车辆的位置通知给充电载具，则充电载具能够借助其传感器系统在空间中定向并根据由传感器系统测定的环境数据来自行规定其朝向待充电的电动车辆直至到达充电位置的行车路线。借此，充电载具能够沿着该行车路线自动化或自主地行驶到待充电的电动车辆。例如，行车路线还能够由中央装置指定，前文已对此作出描述。在此情况下，充电载具利用传感器系统的环境数据来安全且无碰撞地驶过这个行车路线。也就是说，充电载具或者能自行找到其行车路线，或者能由中央装置借助通信设备通知其行车路线并借助传感器系统的环境数据对行车路线进行可信度检验。

根据另外一种实施方式，控制装置与充电系统连接并操控充电系统。该连接可以是无线或有线的。控制系统例如能够启用或停用充电系统。当控制系统已使充电载具定位于充电位置时，控制系统能够随后操控充电系统并启动待充电的电动车辆的充电过程。另外，当充电调节器与控制装置连接并且报告已达到待充电的电动车辆的预定充电水平时，控制装置能够根据充电调节器的数据来切断充电过程。

根据另一种实施方式，充电载具的尺寸设计为使其能行驶到待充电的电动车辆下方。也就是说，充电载具极矮地形成，即扁平地形成。在此，充电载具的高度尺寸能够遵循电动车辆的最小离地间隙。该最小离地间隙可以例如约为110mm。

在前文已经描述的借助充电载具对电动车辆充电的方法中，根据环境数据和/或通过通信设备接收到的数据，借助控制装置控制充电载具驶向充电位置。充电载具在此沿着行车路线自动化或自主地行驶。充电载具或者能自行测定其行车路线并在此仅根据其所测定和评估的环境数据来预定其行车路线，或者能由中央装置借助通信设备预定其行车路线，其中，充电载具还能利用环境数据对行车路线进行可信度检验或确保行车路线的安全。换而言之，充电载具朝向待充电的电动车辆和充电位置行驶。控制装置就此在纵向和横向上控制充电载具并促使充电载具加速或减速。

借助控制装置，根据环境数据和/或通过通信设备接收到的数据，将充电载具在充电位置处定位于待充电的电动车辆下方。在充电位置，能够对电动车辆的蓄电池进行非接触式充电。借助接触系统，充电载具与电能供应部建立接触并被供应电能。在此，接触系统或者能自动地与电能供应部连接，或者一旦充电载具处于充电位置，就能够由控制装置操控该接触系统，以与电能供应部连接。如果充电载具与电能供应部连接，则为与接触系统连接的充电系统的蓄能器充入电能。该电能一方面用于为充电载具本身供电，另一方面用于为电动车辆的蓄电池充电。在此，借助充电调节器监控充电系统的充电水平。充电调节器调节将多少能量充入到充电系统的蓄能器中以及从中取出多少能量。

然后，充电系统以非接触方式、例如借助感应将电能转移到电动车辆中并对其进行充电。充电调节器监控对电动车辆的充电。在此，由充电调节器根据充电系统的蓄能器释放的能量来间接监控电动车辆的充电水平。一旦电动车辆已达到预定充电水平，便结束对其充电。在此，充电调节器或者能在达到预定充电水平时自行结束对电动车辆的充电，或者能将已达到电动车辆的预定充电水平的数据转发到控制装置，而控制装置结束对电动车辆的充电。作为替代，电动车辆能够借助通信设备向充电载具报告其已达到预定充电水平，随后结束充电过程。

如果达到电动车辆的预定充电水平，则充电载具的接触系统与电能供应部之间的接触切断。也就是说，充电载具与电能供应部分开。这例如能够自动化地完成。最后，根据环境数据和/或通过通信设备接收到的数据，借助控制装置控制充电载具离开充电位置。这以与占据充电位置相同的方式和方法进行。

随后，充电载具能够运动到要对其蓄电池进行充电的另外一个电动车辆。这种方法在此提供了与充电载所具有的同样的优势。

根据一种实施方式，根据借助通信设备接收到的数据由控制装置启动将充电载具定位于充电位置的动作。例如，待充电的电动车辆能够借助通信设备通知充电载具应当执行充电过程。作为替代，电动车辆能够向中央装置通知应当执行充电过程，其中，该中央装置借助通信设备向充电载具转发应当执行充电过程。同样作为替代，中央装置又能够借助通信设备直接通知充电载具应当对待充电的电动车辆执行充电过程。由此发出，启动充电载具并使其运动到充电位置。

附图说明

结合下述附图详细说明本发明的各种实施例和细节。图中：

图1示出根据一个实施例的执行充电过程的充电载具的示意图；以及

图2示出根据图1的实施例的充电载具的示意图。

具体实施方式

图1示出根据一个实施例的执行充电过程的充电载具1的示意图。充电载具1具有充电系统3、充电调节器4、控制装置5、接触系统6、传感器系统(在此未示出)和通信设备(在此未示出)。充电系统3与接触系统6并且与充电调节器4连接。控制装置5与充电调节器4、与充电系统3、与接触系统6以及与通信设备和传感器系统连接。这在图2中更详细示出。充电载具1还具有轮，以便可以沿着路面运动。充电载具1还具有电动驱动系。它与充电系统3连接。充电载具1极矮地形成，使其能行驶到在此示出的电动车辆2下方。

如在此所示，充电载具1处于充电位置7。在该充电位置7，充电载具1可以对电动车辆2的蓄电池进行充电。为此，充电系统3形成为使其可以执行对电动车辆2的非接触式充电。也就是说，充电系统3具有感应线圈。

充电载具1借助接触系统6与电能供应部10连接。这可以例如是插头-插座系统。在此，接触系统6例如构造为插头，该插头可以与能够提供电能的插座连接。接触系统6与电能供应部10的这种连接可以例如以全自动化方式完成。一旦充电载具1到达充电位置7并定位于此，接触系统6便自动化地与电能供应部10连接。通过电能供应部10向充电载具1供应电能。该电能被缓存在充电系统3的电能蓄能器中。电能一方面用于为充电载具1供电，另一方面用于为电动车辆2充电。

这里，充电调节器4监控对电动车辆2的充电以及对充电系统3的充电。也就是说，充电调节器4调节将多少能量馈入到充电系统3的电能蓄能器中以及将多少能量从该充电系统3释放至电动车辆2。借此，充电调节器4也监控电动车辆2的蓄电池的充电水平。一旦电动车辆2的充电水平达到充电调节器4所确认的预定值，电动车辆2的充电过程便结束。

充电载具1的控制装置5用于在纵向和横向上控制充电载具1并且对充电载具1的加速度施加影响。也就是说，控制装置5能对充电载具1的轮设定转向角。另外，控制装置5可以操控充电载具1的驱动系。此外，控制装置5可以操控接触系统6，使其建立或断开与电能供应部10的连接。

如果此时在此所示的电动车辆2借助充电载具1来进行充电，则根据传感器系统的数据或通信设备的数据，借助控制装置5控制充电载具1驶向充电位置7并定位在那里。充电载具1在此自主或自动化地行驶。充电载具1的行车路线在此可以由中央装置指定并借助通信设备传递至充电载具1的控制装置5。作为替代，充电载具1可以自行确定其行车路线，具体方式是，其追溯传感器系统的环境数据，其中，该环境数据被传递到充电载具1的控制装置5。这两种可行方案的组合也是可行的。一旦充电载具1定位于充电位置7，充电载具1的控制装置5便启动接触系统6与电能供应部10的连接。如果发生这种情况，则控制装置5开启借助充电系统3对电动车辆2的非接触式充电。这借助充电调节器4来监控。一旦达到预定充电水平并由充电调节器4确认这一点，电动车辆2的充电过程便结束。此后，充电载具1可以借助控制装置5运动离开充电位置7和电动车辆2。随后，充电载具1可以运动到另外一个电动车辆并可以以相同的方式和方法对其进行充电。

图2示出根据图1的实施例的充电载具1的示意图。在此再次详细示出充电载具1的各个部件如何彼此相连。控制装置5与传感器系统9、与通信设备8、与充电系统3、与充电调节器4且与接触系统6连接。另外，充电系统3与接触系统6且与充电调节器4连接。

控制装置5与传感器系统9、通信设备8、充电调节器4、充电系统3和接触系统6之间的连接可以为有线的或无线的。接触系统6与充电系统3之间的连接为有线的。确切而言，接触系统6与充电系统3的电能蓄能器连接。在控制装置5、传感器系统9、通信设备8、充电调节器4、充电系统3与接触系统6之间进行数据交换。控制装置5可以操控所有这些与其连接的系统。

在此所示的充电载具1和在此所示的方法例如可以在停车楼内或停车场上使用。在此，可以相继对多个电动车辆2进行充电，从而不必设置全部电动车辆2都能够或都必须与之联接的充电站。也就是说，充电载具1可以从已充电的电动车辆2行驶到待充电的电动车辆2。这样，停车楼内或停车场处的基础设施可以采用降低成本的设计。还有利的是，电动车辆2不必自带智能就能自行联接至充电站。不言而喻的是，每个停车楼或停车场可以设置多个充电载具1，以便能够同时对多个电动车辆2进行充电。

本图所示的示例仅选作示范。例如，充电载具可以不具有传感器系统。此外，控制装置可以与比图2所示更少的系统连接，并且因此也可以操控比图2所示更少的系统。

附图标记

1充电载具

2电动车辆

3充电系统

4充电调节器

5控制装置

6接触系统

7充电位置

8通信设备

9传感器系统

10电能供应部