本發(fā)明涉及一種用于將充電站與車輛的充電插口電連接的裝置和方法和帶有這種裝置的充電站。

背景技術(shù)：

文獻(xiàn)de102009001080a1公開了一種充電裝置，該充電裝置用于具有類似于電池的電流存儲(chǔ)裝置的陸基機(jī)動(dòng)車。能夠通過接觸臂建立在電流存儲(chǔ)裝置與充電裝置之間的電連接。在此，接觸臂可運(yùn)動(dòng)地安裝在充電裝置處。

就電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛而言，為了對(duì)牽引電池進(jìn)行充電，感應(yīng)充電方法和傳導(dǎo)充電方法是已知的。感應(yīng)充電方法基于發(fā)送線圈與接收線圈系統(tǒng)的組合。相反，傳導(dǎo)充電方法需要在充電站和電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛之間插入充電電纜。對(duì)于未來的電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的接受性，對(duì)于電能量存儲(chǔ)器充電的舒適度起著決定性的作用。

因此，需要一種用于將充電站與電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的充電插口自動(dòng)電連接的裝置和方法，它們使得充電站能夠舒適、可靠和高效地連接到車輛的充電插口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于將充電站與車輛的充電插口電連接的裝置。該裝置包括接觸頭，所述接觸頭與充電站的電壓源電連接。此外，用于將充電站與車輛的充電插口電連接的裝置具有插入裝置，所述插入裝置設(shè)計(jì)用于將所述接觸頭插入所述車輛的所述充電插口。所述接觸頭在此包括校準(zhǔn)部，所述校準(zhǔn)部設(shè)計(jì)用于在插入所述充電插口期間自動(dòng)定向所述接觸頭。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種用于將充電站與車輛的充電插口電連接的方法。該方法包括以下步驟：提供與所述充電站的電壓源電連接的接觸頭;將所述接觸頭定位在關(guān)于所述車輛的所述充電插口的預(yù)定位置處;將所述接觸頭插入所述車輛的所述充電插口中;并且在將所述接觸頭插入所述充電插口期間，借助在所述接觸頭處的校準(zhǔn)部使所述接觸頭自動(dòng)定向。

發(fā)明優(yōu)點(diǎn)

傳導(dǎo)充電方法能夠相對(duì)低損耗地傳輸大量能量。在此，本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：對(duì)于在充電站與待充電的能量存儲(chǔ)器（例如電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的牽引電池）的充電插口之間的自動(dòng)連接來說，將插頭完全自動(dòng)插入充電插口是非常困難的。對(duì)于這種車輛的駕駛員來說，將車輛始終如此精準(zhǔn)地停放在預(yù)定位置處，使得在車輛處的充電插口分別精確地處于關(guān)于充電插口的、相同的空間位置上，是難以苦難的甚至幾乎不可能的。然而，如果電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的充電插口關(guān)于充電站的位置變化，則對(duì)于現(xiàn)有的常規(guī)系統(tǒng)來說，不可能在充電站和車輛的充電插口之間在沒有額外的傳感機(jī)構(gòu)的情況下自動(dòng)建立起可靠的連接。

因此，本發(fā)明基于下述構(gòu)思：即便在充電插口關(guān)于充電站的位置發(fā)生變化的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)充電站與車輛的充電插口的簡(jiǎn)單但安全且可靠的接觸。為此，首先借助定位裝置對(duì)接觸頭（例如充電電纜的插頭或者類似物）執(zhí)行粗略的定位。定位裝置設(shè)計(jì)用于，將接觸頭定位在關(guān)于車輛的充電插口的預(yù)定位置處。在此，充電裝置的接觸頭根據(jù)本發(fā)明地設(shè)計(jì)用于，使得在將接觸頭插入車輛的充電插口期間自動(dòng)進(jìn)行接觸頭的精細(xì)校準(zhǔn)。接觸頭因此在插入充電插口期間自動(dòng)定向，使得充電插口的觸點(diǎn)與接觸頭的觸點(diǎn)安全和可靠地接觸。

由于接觸頭的特殊設(shè)計(jì)，接觸頭能夠在預(yù)定的公差范圍內(nèi)獨(dú)立地自動(dòng)定向。因此，在通過定位裝置進(jìn)行定位期間便已經(jīng)不再要求對(duì)接觸頭進(jìn)行高精度的定向。由此能夠省去花費(fèi)高的并且昂貴的傳感機(jī)構(gòu)，該傳感機(jī)構(gòu)用于在車輛上的充電插口的精確的位置確定。節(jié)省這種傳感機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化了自動(dòng)充電站的結(jié)構(gòu)。因此，充電站的復(fù)雜性降低。因此，充電站不太容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。此外，也能夠明顯成本低廉地實(shí)現(xiàn)這樣的充電站。

因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的、用于充電站與充電插口的電連接的裝置對(duì)在車輛上的充電插口的位置的精度沒有提出高要求，所以車輛也不必為了充電過程而停放在充電站處的非常精確的預(yù)定位置處。因此能夠由用戶在常規(guī)停車過程中手動(dòng)來執(zhí)行車輛的停車，以在自動(dòng)充電站處進(jìn)行充電。在此，通過其他技術(shù)輔助器件（所述輔助器件用于在精確預(yù)定的位置處精準(zhǔn)停放車輛）來進(jìn)行額外的支持不是強(qiáng)制必要的。

根據(jù)一種實(shí)施方式，定位裝置設(shè)計(jì)用于：將接觸頭定位在關(guān)于車輛的充電插口的、預(yù)定的空間公差范圍內(nèi)。為了將充電站與車輛的充電插口自動(dòng)連接，將接觸頭粗略定位在充電插口的附近就足夠了。在此，充電頭應(yīng)當(dāng)如此定向，使得其能夠在隨后的步驟中通過簡(jiǎn)單的、朝著充電插口的方向的運(yùn)動(dòng)而插入到車輛的充電插口中。由于接觸頭的設(shè)計(jì)，對(duì)接觸頭的定位的精度提出沒有高要求。因此，能夠相對(duì)大地選擇接公差范圍，在該公差范圍中，接觸頭必須定位在車輛的充電插口處。例如，接觸頭能夠在約5厘米、10厘米或15厘米的范圍中偏離接觸頭的最佳定位。也就是說，通過定位裝置的粗略定位能夠如此定位接觸頭，使得接觸頭能夠以前面所描述的大小垂直下述線地偏離該線，所述線產(chǎn)生于在插入充電插口期間最佳定位的充電頭的運(yùn)動(dòng)方向。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，接觸頭包括補(bǔ)償元件。補(bǔ)償元件設(shè)計(jì)用于，在插入充電插口期間調(diào)節(jié)接觸頭的運(yùn)動(dòng)。在此，接觸頭在插入充電插口期間的這種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生于接觸頭的側(cè)向運(yùn)動(dòng)（該側(cè)向運(yùn)動(dòng)是由于在插入充電插口期間的精細(xì)校準(zhǔn)導(dǎo)致的）。通過柔性的補(bǔ)償元件（所述補(bǔ)償元件在作用于接觸頭的側(cè)向力作用時(shí)能夠彎曲），接觸頭能夠關(guān)于充電插口自動(dòng)最佳地定向。

根據(jù)一種特別的實(shí)施方式，補(bǔ)償元件包括關(guān)節(jié)、尤其是獨(dú)立恢復(fù)的關(guān)節(jié)、彈簧元件和/或彈性體。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，校準(zhǔn)部包括旋轉(zhuǎn)裝置。這種旋轉(zhuǎn)裝置能夠設(shè)計(jì)用于，使接觸頭圍繞預(yù)定軸線旋轉(zhuǎn)。尤其是，預(yù)定軸線能夠是一種軸線，該軸線產(chǎn)生于下述方向：接觸頭在插入充電插口期間沿所述方向運(yùn)動(dòng)。通過這種旋轉(zhuǎn)裝置，接觸頭能夠至少近似如此定向，使得接觸頭的觸點(diǎn)與在充電插口中的觸點(diǎn)一致地進(jìn)行定向。為此，旋轉(zhuǎn)裝置能夠借助驅(qū)動(dòng)器主動(dòng)地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)過程。替代地，也能夠是沒有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置能夠基于外力使接觸頭旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，校準(zhǔn)部包括凹部，所述凹部延伸到接觸頭內(nèi)部，并且在此朝著接觸頭內(nèi)部的方向逐漸變窄。由于這種在直徑或?qū)挾壬舷騼?nèi)減小的凹部，能夠?qū)崿F(xiàn)接觸頭在插入充電插口期間的特別簡(jiǎn)單和高效的定向。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，校準(zhǔn)部包括球輪、滾子，軌道、銷、槽和/或其它導(dǎo)引元件。通過這樣的導(dǎo)引元件，能夠?qū)崿F(xiàn)接觸頭在插入充電插口期間特別簡(jiǎn)單的定向。

根據(jù)一種實(shí)施方式，接觸頭具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外部幾何形狀。尤其是，接觸頭能夠具有錐形的外部幾何形狀。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀對(duì)定向提出了特別低的要求，因此特別適合于自動(dòng)插入充電插口。

根據(jù)一種實(shí)施方式，接觸頭具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的接觸布局。這種非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的接觸布置導(dǎo)致在接觸頭與充電插口之間的觸點(diǎn)的、明確的配屬。尤其是，充電頭的單個(gè)觸點(diǎn)在此不必完全設(shè)計(jì)為圓形。因此，也能夠在具有相對(duì)小的面積的接觸頭上布置大量觸點(diǎn)。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述裝置包括通信裝置。通信裝置設(shè)計(jì)用于接收來自車輛的數(shù)據(jù)。此外，通信裝置還能夠設(shè)計(jì)用于向車輛發(fā)送數(shù)據(jù)。通過這樣的通信裝置，能夠從待充電的車輛獲得對(duì)于充電過程重要的信息。例如能夠由車輛告知在該車輛上的充電插口的位置。此外，還能夠傳輸充電參數(shù)、例如電壓、最大允許的電流強(qiáng)度、電池容量、待傳輸?shù)哪芰?、鑒權(quán)參數(shù)或者結(jié)算數(shù)據(jù)等。以這種方式，能夠最佳地準(zhǔn)備和執(zhí)行用于電動(dòng)車輛的充電過程。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，定位裝置包括第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)。第一定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)用于沿豎直的空間方向運(yùn)動(dòng)接觸頭。第二定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)用于沿與第一定位方向的運(yùn)動(dòng)方向正交的空間方向運(yùn)動(dòng)接觸頭。通過接觸頭借助于兩軸的定位裝置產(chǎn)生的這種運(yùn)動(dòng)，接觸頭能夠沿兩個(gè)空間方向首先粗略調(diào)整到在待充電的車輛處的充電插口的位置上。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，用于將充電站與車輛的充電插口電連接的方法包括下述步驟，該步驟用于確定預(yù)定位置，該預(yù)定位置用于接觸頭關(guān)于車輛的充電插口的定位。通過單獨(dú)地確定接觸頭首先應(yīng)當(dāng)粗略定位的位置，定位能夠單獨(dú)地適配于不同的車輛類型，或者必要時(shí)適配于每個(gè)單個(gè)車輛。因此，在將充電站連接到待充電的車輛時(shí)，大的靈活性是可能的。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，該方法包括下述步驟，該步驟用于在接觸頭插入充電插口之前釋放車輛的充電插口。充電插口的釋放能夠例如包括翻開在充電插口處的蓋子。此外，釋放也能夠包括由停放位置翻出充電插口。由此，充電插口能夠在充電前免受污染或其他環(huán)境影響。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種帶有具有根據(jù)本發(fā)明的、用于將充電站與車輛的充電插口電連接的裝置的充電站。

本發(fā)明的其他的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生于參考附圖的以下描述。

附圖說明

在此示出：

圖1根據(jù)一種實(shí)施方式的、用于將充電站與充電插口電連接的裝置的俯視示意圖；

圖2根據(jù)另一種實(shí)施方式的、用于將充電站與充電插口電連接的裝置的側(cè)視示意圖；

圖3根據(jù)一種實(shí)施方式的、對(duì)于接觸頭與充電插口的配合的示意圖；

圖4a、4b根據(jù)其他實(shí)施方式的、對(duì)于接觸頭與充電插口的配合的示意圖；

圖5a-d根據(jù)其他實(shí)施方式的、用于將充電站與充電插口電連接的裝置的接觸頭的示意圖；

圖6根據(jù)另一種實(shí)施方式的、對(duì)于接觸頭與車輛的充電插口的配合的示意圖；

圖7基于根據(jù)另一種實(shí)施方式的方法的流程圖的示意圖。

實(shí)施方式的說明

圖1示出了充電站1的示意圖，所述充電站1具有用于將充電站1與車輛5的充電插口51電連接的裝置2。車輛5能夠例如是混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛。尤其是，車輛5能夠是完全或部分電驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車，例如轎車（pkw）或貨車（lkw）。充電站包括定位裝置10和帶有接觸頭21的插入裝置20。借助定位裝置10，插入裝置20能夠沿預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，以及布置在插入裝置20上的接觸頭21由此也能夠沿預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)。因此，接觸頭21能夠定位在關(guān)于車輛50的充電插口51的預(yù)定位置處。例如，定位裝置10能夠具有第一定位機(jī)構(gòu)11和第二定位機(jī)構(gòu)12。第一定位機(jī)構(gòu)11在此例如能夠執(zhí)行水平運(yùn)動(dòng)，并且因此使帶有接觸頭21的插入裝置20水平地運(yùn)動(dòng)，也就是說平行或至少近似平行于用于車輛5的放置區(qū)地運(yùn)動(dòng)。第二定位機(jī)構(gòu)12能夠與第一定位機(jī)構(gòu)11機(jī)械地連接，并且能夠執(zhí)行沿?cái)?shù)值的空間方向的運(yùn)動(dòng)。因此，第二定位機(jī)構(gòu)12的運(yùn)動(dòng)方向垂直于第一定位機(jī)構(gòu)11的運(yùn)動(dòng)方向。以這種方式，帶有接觸頭21的插入裝置20能夠通過第一定位機(jī)構(gòu)11例如側(cè)向地運(yùn)動(dòng)。由此能夠操控并排停放的多個(gè)車輛5。例如在三個(gè)放置區(qū)i、ii和iii上能夠并排停放三個(gè)車輛5，所述車輛能夠通過借助定位裝置10的第一定位機(jī)構(gòu)11進(jìn)行帶有接觸頭21的插入裝置20的側(cè)向運(yùn)動(dòng)來關(guān)于定位裝置的自由度被操控。此外，插入裝置20的接觸頭21在此也能夠被帶到與相應(yīng)的車輛5的充電插口51的位置相對(duì)應(yīng)的位置處。在此，就這個(gè)定位而言，首先充電插口51的高度以及接觸頭21的高度被忽略。分開地借助第二定位機(jī)構(gòu)12，在與相應(yīng)車輛5的充電插口51的高度相同或至少近似相同的高度上進(jìn)行接觸頭21的定位。

在通過定位裝置10進(jìn)行定位期間，在此，接觸頭21關(guān)于充電插口51的水平和垂直定向不必與相應(yīng)車輛5的充電插口51的位置精確地一致。更確切地說，下述情況就足夠了：將接觸頭21定位在關(guān)于車輛5的充電插口51的、預(yù)定的公差范圍內(nèi)。在此，在將接觸頭21插入充電插口51期間進(jìn)行充電頭21關(guān)于充電插口51的精確定向，并且在下文中對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)地描述。

圖2示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的充電站1的側(cè)視示意圖，所述充電站具有用于將充電站1與車輛5的充電插口51電連接的裝置2。所述裝置2在此能夠包括接收來自車輛的數(shù)據(jù)的通信裝置40。在此能夠在通信裝置40的方向中從車輛5單向地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。替代地，在車輛5和通信裝置40之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸也是可能的。通信裝置40能夠例如包括無線電接口41。借助這個(gè)無線電接口41，在通信裝置40和車輛5之間能夠進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。無線電接口41例如能夠建立與車輛5的wlan-連接。替代地，經(jīng)由移動(dòng)通信網(wǎng)路、例如gsm，umts或lte的連接也是可能的。此外，也能夠借助于近場(chǎng)通信（nfc/rf1d）進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換。此外，其他的無線通信方法也是可能的。額外地或替代地，通信裝置40還能夠包括光學(xué)傳感器42或光學(xué)接口。光學(xué)傳感器42例如能夠是攝像機(jī)、條形碼掃描器或qr碼掃描器。此外，用于接收來自車輛5的數(shù)據(jù)或用于在車輛5和用于自動(dòng)連接的裝置2之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的其他裝置也是可能的。

通信裝置40能夠從車輛5接收車輛特定的數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)在車輛5中的能量存儲(chǔ)器50的充電而言重要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠包括例如鑒權(quán)數(shù)據(jù)、結(jié)算參數(shù)、充電電壓、充電電流、電池容量和其他的充電參數(shù)。此外，在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中也能夠包含關(guān)于在車輛5處的充電插口51的位置的信息。此外，通信裝置40還能夠接收關(guān)于車輛5相對(duì)于充電站1的停放位置的數(shù)據(jù)。例如，能夠從車輛5將gps坐標(biāo)等類似信息傳輸給通信裝置40。同樣可能的是，通信裝置40借助合適的傳感器來確定車輛5關(guān)于充電站1的位置。例如能夠借助于攝像機(jī)42、超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器或其他傳感器來確定車輛5的位置。

在用于將充電站1與車輛5的充電插口51自動(dòng)連接的裝置2的插入裝置20處的接觸頭21能夠包括多個(gè)電觸點(diǎn)。這些電觸點(diǎn)與電壓源30電連接。電壓源30例如能夠是電壓轉(zhuǎn)換器或者說充電控制器，所述電壓轉(zhuǎn)換器或者說充電控制器調(diào)節(jié)由能量供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)3或另一外部的能量源提供的、用于為車輛5中的能量存儲(chǔ)器50充電的電能。替代地也可能的是，接觸頭21的觸點(diǎn)也直接與能量供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)3或另一個(gè)電壓源連接。在這種情況下，僅需要借助合適的開關(guān)元件將在能量供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)3或另外的電壓源（一方面）與接觸頭21的觸點(diǎn)（另一方面）之間的電連接閉合或打開，以便開始或結(jié)束充電過程。在這種情況下，通過在車輛5中的充電調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)用于為在車輛5中的能量存儲(chǔ)器50充電的電流和電壓。

為了對(duì)車輛5的能量存儲(chǔ)器50進(jìn)行充電，接觸頭21必須插入進(jìn)車輛的充電插口51中。在此，接觸頭21的觸點(diǎn)與充電插口51的觸點(diǎn)電連接。以這種方式，在電壓源30和車輛5之間建立了電連接。隨后，能夠?qū)囕v5的能量存儲(chǔ)器50進(jìn)行充電。在充電過程完成之后，在充電站1和車輛5之間的電壓供應(yīng)被中斷，并且將接觸頭21再次從充電插口51中取出。

對(duì)于自動(dòng)充電過程，因此也必須使接觸頭21自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)到車輛的充電插口51中的插入。為此，用于將充電站1與車輛5的充電插口51電連接的裝置2首先將帶有充電頭21的插入裝置20定位在充電插口51的前面。為此，裝置2確定充電插口51的水平位置和垂直位置。隨后，通過定位裝置10將帶有充電頭21的插入裝置20定位在充電插口51的前面。在此，車輛5應(yīng)該如此停放在充電站1處，使得充電插口51向著用于將充電站1與充電插口51連接的裝置2的方向定向。在此，對(duì)帶有接觸頭21的插入裝置20的定位精度沒有很高的要求。更確切地說，下述情況就足夠了：充電頭21在預(yù)定的公差范圍內(nèi)位于充電插口51前面。在此，充電頭21例如能夠位于具有5、10、15cm的偏差的區(qū)域中，或者更多地偏離最佳位置。在此，該最佳位置被認(rèn)為是下述位置，在該位置時(shí)，接觸頭21能夠以直線插入充電插口51。

在充電頭21在預(yù)定的公差范圍內(nèi)定位在充電插口51前面之后，觸點(diǎn)頭21隨后借助插入裝置20插入充電插口51。為此，接觸頭21借助插入裝置20向著充電插口51的方向運(yùn)動(dòng)。充電頭21和充電插口51在此被設(shè)計(jì)用于，在將充電頭21插入充電插口51期間，接觸頭21獨(dú)立地進(jìn)行定向。為此，接觸頭21能夠具有校準(zhǔn)部，所述校準(zhǔn)部在插入充電插口51期間自動(dòng)定向接觸頭21。對(duì)于接觸頭21的這種自動(dòng)定向，接觸頭21在此能夠旋轉(zhuǎn)、傾斜、側(cè)傾或以另一方式進(jìn)行變化，從而使得接觸頭21的觸點(diǎn)相應(yīng)于充電插口51的觸點(diǎn)進(jìn)行定向。

為了將接觸頭21插入充電插口51，插入裝置20在此能夠具有使接觸頭21向著充電插口51的方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。插入裝置20例如在此能夠具有剪叉機(jī)構(gòu)。替代地，下述其他機(jī)械裝置也是可能的，所述機(jī)械裝置借助電驅(qū)動(dòng)器、液壓裝置或氣動(dòng)裝置將接觸頭21運(yùn)動(dòng)到充電插口51中。

此外，插入裝置20還能夠具有旋轉(zhuǎn)裝置23。通過該旋轉(zhuǎn)裝置23，接觸頭21能夠圍繞預(yù)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)軸線在此例如能夠平行于下述方向延伸：在插入充電插口51期間接觸頭21沿該方向運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)裝置23在此能夠直接布置在接觸頭21上。通過借助旋轉(zhuǎn)裝置23使接觸頭21旋轉(zhuǎn)，能夠使接觸頭21的觸點(diǎn)關(guān)于車輛5的充電插口51的觸點(diǎn)進(jìn)行定向。在此，例如能夠基于下述預(yù)定參數(shù)來調(diào)節(jié)接觸頭21通過旋轉(zhuǎn)裝置23導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)：所述參數(shù)由從車輛5傳輸?shù)酵ㄐ叛b置40處的數(shù)據(jù)得到。替代地，也能夠?qū)鞲袡C(jī)構(gòu)（此處未示出）布置在接觸頭21處、插入裝置20處或布置在用于將充電站與充電插口連接的裝置的另一位置處，以便確定在車輛5處的充電插口51的觸點(diǎn)的定向。因此，接觸頭21能夠與在充電插口51處的觸點(diǎn)的定向相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行定向。同樣，也能夠基于下述預(yù)定參數(shù)來確定接觸頭21的旋轉(zhuǎn)，以及接觸頭21進(jìn)到充電插口51中的插入：所述預(yù)定參數(shù)從由通信裝置40接收的數(shù)據(jù)得到。在此，接觸頭21能夠借助在旋轉(zhuǎn)裝置23中的驅(qū)動(dòng)器主動(dòng)旋轉(zhuǎn)到期望的位置中。替代地也可能的是，旋轉(zhuǎn)裝置23是下述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)能夠通過外力的作用進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

此外，插入裝置20能夠包括補(bǔ)償元件24。在將接觸頭21插入充電插口51期間，該補(bǔ)償元件24實(shí)現(xiàn)了接觸頭21的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。尤其是，在將接觸頭21插入充電插口51時(shí)，這種補(bǔ)償元件24實(shí)現(xiàn)的是：接觸頭21能夠執(zhí)行一種運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)在將接觸頭21插入充電插口51期間關(guān)于接觸頭21的運(yùn)動(dòng)方向垂直或者至少大致垂直。該補(bǔ)償元件24例如能夠是彈簧元件、具有預(yù)定恢復(fù)力的關(guān)節(jié)、由彈性體或者類似物制成的部件。當(dāng)施加在接觸頭21上的力超過預(yù)定臨界值時(shí)，補(bǔ)償元件例如能夠?qū)崿F(xiàn)接觸頭21的運(yùn)動(dòng)。如果在補(bǔ)償元件24上施加低于預(yù)定臨界值的力，則補(bǔ)償元件24至少近似剛性地保持不變。相反，如果施加的力超過預(yù)定臨界值，則補(bǔ)償元件24變形，并因此實(shí)現(xiàn)在將接觸頭21插入充電插口51期間偏離由插入裝置20施加的運(yùn)動(dòng)方向。

圖3示出了通過接觸頭21和相應(yīng)的充電插口51的橫截面的示意圖。接觸頭21在此具有校準(zhǔn)部201。該校準(zhǔn)部201能夠例如是滾子、球輪、銷或另一突出部。此外也能夠設(shè)置凹部作為校準(zhǔn)部201，例如凹槽或類似物。在此，在車輛5的充電插口51處添加了對(duì)應(yīng)于接觸頭21的校準(zhǔn)部201的導(dǎo)引部501。由此，當(dāng)接觸頭21插入充電插口51時(shí)，接觸頭21能夠通過校準(zhǔn)部201與在充電插口51中對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引部501的配合關(guān)于充電插口51定向。以這種方式，能夠使接觸頭21的觸點(diǎn)如此定向，使得所述接觸頭的觸點(diǎn)與充電插口51的觸點(diǎn)合適地連接。此外，為了改善在接觸頭21插入充電插口51期間的滑動(dòng)特性，接觸頭21的表面和/或充電插口51的表面也能夠涂覆有具有滑動(dòng)能力材料。例如由聚四氟乙烯（ptfe）或者類似物制成的涂層適用于此。

圖4a和4b示出了將接觸頭21插入車輛5的充電插口51中的示意圖。為了使接觸頭21插入充電插口51的插入過程變得容易，在圖4a中所示出的實(shí)施方式中，在充電插口51前面布置導(dǎo)引元件52。導(dǎo)引元件52例如能夠是板、軌道、桿或多個(gè)桿構(gòu)成的機(jī)構(gòu)或類似物。尤其也可能的是，導(dǎo)引裝置52是在充電插口51前面的蓋子，該蓋子在充電頭21插入之前向外翻起。如果接觸頭21在插入充電插口51的過程期間靠近所述充電插口51，并且在此碰到導(dǎo)引部52，那么接觸頭21能夠在導(dǎo)引部52處沿著充電插口51的方向被導(dǎo)引。因此能夠自動(dòng)校準(zhǔn)接觸頭21的、關(guān)于充電插口51的、可能存在的、水平或豎直的定位偏差。尤其可能的是，布置在接觸頭21處的校準(zhǔn)部201由導(dǎo)引部52如此導(dǎo)引，使得接觸頭21關(guān)于充電插口51正確地定向。在此也可能的是，接觸頭21執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，接觸頭21的觸點(diǎn)能夠關(guān)于充電插口51的觸點(diǎn)正確地定向。

圖4b示出了用于帶有導(dǎo)引部52的充電插口51的、替代的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，導(dǎo)引部52布置在充電插口51的下方。在此所述引導(dǎo)部也能夠例如是充電插口51的蓋子，所述蓋子在接觸頭21插入之前向下翻折。然而，對(duì)于導(dǎo)引部52的其他的實(shí)施方式也是可能的。類似于圖4a所示，在此，接觸頭21在插入充電插口51期間也能夠沿著導(dǎo)引部52被導(dǎo)引，并且在此接觸頭21能夠進(jìn)行自動(dòng)定向。在此，在充電頭21處的校準(zhǔn)部201也能夠與在充電插口51處的導(dǎo)引部52配合，以實(shí)現(xiàn)接觸頭21的定向。

圖5a至5d分別示例性地示出了接觸頭21的俯視圖。在圖5a中，接觸頭21包括多個(gè)漏斗形的凹部21-1。在這些漏斗形的凹部21-1中，能夠分別布置接觸頭21的電觸頭。原則上，沒有電觸頭的凹部也是可能的。這些凹部能夠在將接觸頭21插入充電插口51期間用于更好的導(dǎo)引。通過漏斗形的構(gòu)造(就該構(gòu)造而言，凹部的直徑沿接觸頭21的內(nèi)部的方向連續(xù)地減小)，即使在接觸頭21關(guān)于待充電的車輛5的充電插口51進(jìn)行定位期間出現(xiàn)輕微偏差，插頭仍然能夠可靠地插入充電插口51，并且接觸頭21的觸點(diǎn)與充電插口51的觸點(diǎn)進(jìn)行電接觸。在這種情況下，凹部的漏斗形的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了接觸頭21關(guān)于充電插口51進(jìn)行獨(dú)立定向。

圖5b示出了接觸頭21的實(shí)施方式的另一俯視圖。在這種情況下，接觸頭21具有多個(gè)槽形的凹部21-2。槽形的凹部21在此能夠具有v形的形狀。在此沿接觸頭21的內(nèi)部的方向觀察，間隙21-2的寬度逐漸變小。通過這種方式也可能的是，接觸頭21在插入待充電的車輛5的充電插口51時(shí)在預(yù)定的公差范圍內(nèi)獨(dú)立地定向。間隙形的凹部21-2在此或者能夠沿著在接觸頭21的表面上的方向完整地延伸。替代地，如在圖5b中的接觸頭21的中間所示，間隙21-2也能夠僅跨越一部分延伸，從而使得沿著在接觸頭21的表面上的方向出現(xiàn)多個(gè)縫隙。在此，在所述間隙21-2的內(nèi)部能夠分別布置電觸頭。就該實(shí)施方式和接下來的實(shí)施方式而言，沒有電觸點(diǎn)的凹部也是可能的。

圖5c和5d示出圓形的接觸頭21。在圖5c中，接觸頭21在此具有圓形的凹部21-3，在所述凹部中能夠分別布置電觸點(diǎn)。通過這種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的接觸頭21，能夠?qū)⒔佑|頭21特別簡(jiǎn)單地插入到車輛5的充電插口51中。在這種情況下，接觸頭21不是必須進(jìn)行用于觸點(diǎn)定向的旋轉(zhuǎn)。

圖5d同樣示出了圓形的接觸頭21，然而就該接觸頭而言，在接觸頭21中的凹部21-4被實(shí)施為弓形。以這種方式，能夠在圓周內(nèi)布置多個(gè)觸點(diǎn)。因此，能夠在較小的空間中實(shí)現(xiàn)更大數(shù)量的觸點(diǎn)。為了圓形的接觸頭21時(shí)（例如它在圖5d中所示的那樣）執(zhí)行明確的定向，各個(gè)扇形能夠在此不同大小地實(shí)施。在此，凹部21-4的寬度以及弓形的大小均能夠變化。以這種方式能夠確保，圓形的接觸頭21也能夠僅以預(yù)定取向插入車輛5的充電插口51中。

結(jié)合圖5a至5d所示出的、凹部和觸點(diǎn)的數(shù)量在此僅用于更好的理解，并且并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。偏離于所示出數(shù)量的觸點(diǎn)數(shù)量也是可能的。在圖5a和圖5b所示出的矩形的接觸頭也僅被示例性地理解。與此偏離的幾何形狀，例如方形、多邊形等等也是可能的。接觸頭21優(yōu)選具有錐形的或者圓錐形的或者說圓錐臺(tái)形的外部幾何形狀。在此，基面（其上布置有觸點(diǎn)或者用于所述觸點(diǎn)的凹部）與指向插入裝置20的側(cè)面相比具有較小的基部面積。換句話說，接觸頭21在下述表面的方向上逐漸變窄，在該表面上布置有觸點(diǎn)或者說用于所述觸點(diǎn)的凹部的。以這種方式，在插入充電插口51期間，接觸頭21在預(yù)定的公差范圍內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立定向是可能的。

圖6示出了通過接觸頭21和車輛5的相應(yīng)的充電插口51的橫截面的示意圖。為了使接觸頭21與充電插口51接觸，接觸頭21在此沿著在充電插口51的方向上的箭頭方向被插入。在該示例中，充電插口51具有三個(gè)觸點(diǎn)51-a、51-b和51-c。接觸頭21相應(yīng)地具有三個(gè)帶有觸點(diǎn)21-a、21-b和21-c的凹部。在該示例中，充電插口51的這三個(gè)觸頭51-a、51-b和51-c被設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等的，而接觸頭21的觸點(diǎn)21-a、21-b和21-c在接觸頭21內(nèi)以不同的程度遠(yuǎn)離指向充電插口51方向的外側(cè)。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)，在接觸頭21插入充電插口51時(shí)，接觸頭21的觸點(diǎn)21-a、21-b和21-c在不同的時(shí)間點(diǎn)與充電插口51的相應(yīng)的觸點(diǎn)51-a、51-b和51-c電接觸。因此，例如能夠確保參考電位的電接觸首先發(fā)生。只有在接觸頭21的參考電位經(jīng)由相應(yīng)的觸點(diǎn)連接到充電插口，并且因此連接到待充電的車輛之后，隨后才在將接觸頭21進(jìn)一步插入充電插口51時(shí)進(jìn)行相位接頭的接觸，經(jīng)由所述相位接頭，在車輛5中的能量存儲(chǔ)器50充電期間應(yīng)當(dāng)發(fā)生能量供給。即便在這些觸點(diǎn)均已經(jīng)彼此電連接之后，最終也能夠進(jìn)行在充電期間對(duì)于通信所需的數(shù)據(jù)連接的接觸，通過所述數(shù)據(jù)連接于是才釋放充電過程。以這種方式，能夠增加在接觸期間的安全性，并且能夠滿足可能存在的安全要求。

除了在此示出的實(shí)施例之外，其中充電插口51的觸點(diǎn)51-a、51-b和51-c具有相同的長(zhǎng)度，并且接觸頭21的觸點(diǎn)21-a、21-b和21-c被布置關(guān)于至指向充電插口51方向的外側(cè)的間隔的不同的位置中，替代地還能夠在車輛中布置具有不同長(zhǎng)度的接觸頭51-a、51-b和51-c的充電插口51，并且在此能夠布置接觸頭21的、與指向充電插口51方向的外側(cè)同等距離間隔地布置的觸點(diǎn)21-a、21-b和21-c。

先前描述的、用于將充電站1與車輛5的充電插口51自動(dòng)電連接的、充電站1的裝置2實(shí)現(xiàn)了在充電站1和車輛5之間進(jìn)行連接時(shí)的大的靈活性。尤其是，已經(jīng)能夠通過定位裝置10考慮在不同車輛5上的充電插口51的位置的變化，并且在此分別能夠操控合適的位置，用于將接觸頭21插入充電插口51。接觸頭21在插入充電插口51期間的自動(dòng)精細(xì)校準(zhǔn)在此實(shí)現(xiàn)的是：對(duì)定位裝置10的精度僅提出較小的要求。此外，如在圖1中也已經(jīng)示出的那樣，通過定位裝置10的大運(yùn)行半徑，并排停放的多個(gè)車輛5能夠依次被一個(gè)且同一個(gè)充電站1操縱。為此，能夠分別將接觸頭21依次插入到并排停放的多個(gè)車輛5的充電插口51中的一個(gè)充電插口中，并且能夠?qū)ο鄳?yīng)車輛5的相應(yīng)的能量存儲(chǔ)器50進(jìn)行充電。在能量存儲(chǔ)器50已經(jīng)完全充電或滿足了任何其他中止標(biāo)準(zhǔn)之后，接觸頭21能夠再次從相應(yīng)的充電插口51中取出，并隨后插入到下一個(gè)車輛的充電插口51中。隨后，能夠?qū)ο乱粋€(gè)車輛5的能量存儲(chǔ)器50進(jìn)行充電。以這種方式，實(shí)現(xiàn)了借助充電站對(duì)多個(gè)車輛進(jìn)行充電的靈活的充電概念。在此在創(chuàng)建充電概念時(shí)，尤其也能夠考慮從車輛5傳輸?shù)酵ㄐ叛b置40的數(shù)據(jù)。因此，能夠?yàn)樵诔潆娬咎幍亩鄠€(gè)車輛分別計(jì)算和執(zhí)行最佳充電概念。例如也能夠分別首先僅為多個(gè)車輛5的能量存儲(chǔ)器50進(jìn)行部分充電。在所有能量存儲(chǔ)器50分別具有預(yù)定的最低充電狀態(tài)之后，隨后能夠?qū)囕v5的能量存儲(chǔ)器50依次進(jìn)一步充電。由此能夠確保首先所有車輛都準(zhǔn)備好運(yùn)行，并且隨后能夠通過進(jìn)一步充電來增加車輛的航程。除此以外，其他靈活的充電概念也是可能的。通過車輛5的自動(dòng)接觸和去接觸，由單個(gè)充電站1對(duì)多個(gè)電動(dòng)車輛的充電不需要手動(dòng)的用戶干預(yù)。因此，能夠增加充電期間的舒適性和安全性。

圖7示出了一種流程圖的示意圖，該流程圖基于一種方法，該方法用于將充電站1與車輛5的充電插口51電連接。在步驟110中，首先提供接觸頭21。該接觸頭21、并且尤其是該接觸頭21的觸點(diǎn)能夠與充電站1的電壓源30電連接。接觸頭21尤其是能夠布置在插入裝置20上，如該插入裝置之前已經(jīng)被描述的那樣。隨后在步驟120中，接觸頭21定位在關(guān)于車輛5的充電插口51的預(yù)定位置處。該預(yù)定位置是在充電插口51的前面的位置，由該位置，充電頭21能夠插入充電插口51。該預(yù)定位置尤其能夠是一預(yù)定的空間范圍，該范圍尺寸能夠包括在幾厘米至10甚至20cm。此外根據(jù)接觸頭21和充電插口51的設(shè)計(jì)，也能夠是更大的空間范圍。

于是在步驟130中，將接觸頭21插入車輛5的充電插口51中。在這樣將接觸頭21插入充電插口如51期間，在步驟150中進(jìn)行接觸頭21的自動(dòng)定向。為了使接觸頭21關(guān)于充電插口51自動(dòng)定向，接觸頭21能夠包括校準(zhǔn)部201，如該校準(zhǔn)部此前已經(jīng)描述的那樣。

為了使充電站1與車輛5的充電插口51更靈活地連接，此外，該方法還能夠具有下述步驟，該步驟用于確定預(yù)定位置，該預(yù)定位置用于接觸頭關(guān)于充電插口的定位。對(duì)于這樣一個(gè)步驟，能夠接收并評(píng)估尤其是來自車輛5的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠直接指定在車輛5上的充電插口51的位置，或者能夠包括車輛特定的數(shù)據(jù)，由該數(shù)據(jù)出發(fā)能夠確定在車輛5上的充電插口51的位置。為此，例如能夠基于從數(shù)據(jù)庫(kù)接收到的、車輛特定的數(shù)據(jù)來讀出在相應(yīng)車輛5上的充電插口51的位置。

如果車輛5的充電插口51被蓋子保護(hù)，或者必要時(shí)充電插口51首先被翻折進(jìn)車輛內(nèi)部，則此外在另一步驟中，首先能夠通過翻開蓋子或翻轉(zhuǎn)出充電插口來釋放這樣的充電插口51。為此，必要時(shí)能夠在用于將充電站1與充電插口51連接的裝置2處布置其他的器件。例如，能夠機(jī)械地執(zhí)行充電插口51的釋放。替代地，也能夠借助無線電接口或者類似物向車輛5用信號(hào)告知即將發(fā)生的接觸過程，隨后車輛5獨(dú)立地釋放充電插口51。

概括地說，本發(fā)明涉及一種用于將充電站與車輛的充電插口電連接的裝置和方法。為此，與電壓源連接的接觸頭定位在車輛的充電插口的前面，并且隨后插入充電插口中。為了在插入充電插口期間使接觸頭安全且可靠地定向，接觸頭在此具有校準(zhǔn)部，所述校準(zhǔn)部在插入充電插口期間自動(dòng)定向接觸頭。以這種方式，能夠降低對(duì)于在插入之前接觸頭定位的要求，并且能夠提高充電站與待充電的車輛接觸的安全性。