[0001] 本发明涉及一种充电设备，用于借助充电线为电动车充电，所述充电线能够与待充电的电动车上的充电接口相连接。

[0002] 电动车(又称电驱动车辆)正在逐渐取代内燃机汽车。预计未来不仅有驾驶员的电动车数量会增加，自动驾驶电动车的数量也会增加。例如，首批应用案例将是自动驾驶的出租车和公交车。这些自动驾驶车辆的负荷率是服务盈利的决定性因素，因此必须尽可能减少因充电而造成的停机时间。为此，必须使用适当的直流或交流的快速充电站。由于自动驾驶车中不再有驾驶员可以手动地实施充电过程，如插入和拔出充电电缆，因此需要一种自动快速的充电设备。

[0046] 图1示出在按照本发明的充电设备2旁的电动车1的后视示意图。

[0047] 充电设备2设计成为电动车1充电的自动充电站。电动车1例如可以是自动驾驶车辆，其自动驶向充电设备2进行充电。

[0048] 充电设备2、尤其是自动充电站包括拖链装置4，所述拖链装置用于柔性地将一束电缆3(以下简称电缆束3)从邻近的或较远的(未详细示出的)充电站的未示出的供电接头或电源接头、尤其接地接头引导至电动车1的充电接口5，这在图3和图4中根据第一实施例以及在图5至图7中根据第二实施例进行了详细展示和描述。

[0049] 具有拖链装置4的充电设备2被设计为充电机器人，布置在所述拖链装置4上的插头固持件8通过所述充电机器人能够尤其在多个空间方向7.1至7.3上可变地、朝充电接口5的方向移动，和/或可以相对于充电接口5对准。

[0050] 电动车1包括作为充电接口5的例如充电插座。电缆束3在其指向电动车1的端部包括充电插头6，所述充电插头设计用于与充电接口5耦连。

[0051] 拖链装置4(也称为电缆导引装置)尤其设置用于在至少一个空间方向7.1至7.3(也称为输送方向)上朝充电接口5的方向柔性地移动或运输电缆束3，并且使电缆束相对于电动车1的充电接口5对准。

[0052] 通过这种充电设备2可以在沿纵向x的第一空间方向7.1上、沿横向y的第二空间方向7.2上和/或沿高度方向z的第三空间方向7.3上以相应的长度或相应的距离柔性地移动或输送电缆束3直至电动车1的充电接口5，所述电动车已自主行驶至充电设备2处。

[0053] 充电设备2如此设置，使得在端侧布置在电缆束3上的充电插头6自动移动到电动车1的充电接口5的位置处，并且在那里相对于充电接口5对准并且插入充电接口5。在充电过程完成后，充电插头6可以通过充电设备2自动地从充电接口5拔出或移除。

[0054] 因此，充电设备2可以通用地用于各种电动车1，因为具有充电插头6的电缆束3可以被输送到电动车1上的充电接口5的各种非标准化的位置处。

[0055] 例如，充电接口5可以设置在电动车1的前部、侧面或后部。设计为充电机器人的自主充电设备2尤其设置用于例如间接地通过拖链装置4自动地将充电插头6朝着待充电的电动车1的充电接口5的方向移动、相对于该充电接口5对准并且插入充电接口。

[0056] 在简单的实施方式中，充电设备2设置为，使充电插头6仅沿横向y自动地移向充电接口5并插入充电接口。备选地充电设备2可以设置为，沿纵向x自动地移动充电插头 6，以便朝充电接口5的方向调整充电插头6，并且沿横向y移动充电插头6，以便将充电插头6插入充电接口5内。此外，充电设备2还可以设置为，沿高度方向z自动地移动充电插头6。

[0057] 在图1所示的实施例中，充电设备2设置为，朝充电接口5的方向在三个空间方向7.1至7.3上移动充电插头6。此外，充电插头6还可以通过至少一个角度致动器来对准其角度位置。此外，还可以设有附加的致动器，用于将移入、尤其插入到充电接口5中的充电插头
6拔出。

[0058] 为此，拖链装置4包括为每个空间方向7.1至7.3分别配有拖链单元4.1至4.3和用于充电插头6的插头固持件8，用于自动拾取、尤其抓紧、固定和可选地释放或松脱充电插头6。

[0059] 第一拖链单元4.1设置用于沿纵向x来回移动电缆束3。第二拖链单元4.2设置用于沿高度方向z上下移动电缆束3。第三拖链单元4.3设置用于沿横向y来回移动电缆束3。

[0060] 第三拖链单元4.3能够可移动地安置在第二拖链单元4.2或第一拖链单元4.1上。第二拖链单元4.2能够可移动地安置在第一拖链单元4.1或第三拖链单元4.3上。

[0061] 各个拖链单元4.1至4.3相对彼此可移动地布置和安装。

[0062] 例如，第二拖链单元4.2联动地固定在第一拖链单元4.1上，以便沿纵向x进行共同调整。第三拖链单元4.3联动地固定在第二拖链单元4.2上，用于沿高度方向z的调节，并且通过第二拖链单元4.2与第一拖链单元4.1联动地耦连，用于沿纵向x的调节。第三拖链单元4.3还相对于第二拖链单元4.2和第一拖链单元4.1可相对移动地布置，用于沿横向y的调节。

[0063] 插头固持件8安置在第三拖链单元4.3上。

[0064] 插头固持件8设置用于将充电插头6相对于充电接口5对准。为此，插头固持件8固定在第三拖链单元4.3上，所述第三拖链单元4.3可以相对于第二拖链单元4.2和第一拖链单元4.1移动，以便沿横向y进行调整。尤其地，第三拖链单元4.3以及与之相连的、尤其刚性或固定的插头固持件8可移动地布置在第二拖链单元4.2上，优选地通过(未示出的)单独的致动器、例如通过线性致动器、角度致动器、铰接关节、球头关节或类似部件。

[0065] 充电插头6还与插头固持件8固定或刚性地连接。为了补偿微小的车辆移动，插头固持件8设置用于释放充电插头6，使得充电插头在一端插入充电接口5中，并且在另一端通过电缆束3与设计为充电站的充电设备2灵活地连接。

[0066] 优选地，插头固持件8通过拖链装置4朝充电接口5的方向移动，并且当到达充电接口5的纵向位置时，相对于该充电接口5对准，以便接下来将充电插头6自动插入充电接口5中，或者将充电插头从充电接口5中松脱或分离。

[0067] 可选地，插头固持件8本身也可以可移动地布置并且相对于充电接口5(如图1所示)对准并且插入充电接口5中，或者再次从充电接口松脱或脱耦。

[0068] 图2示出根据图1的按照本发明的充电设备2的第一实施例的立体示意图。

[0069] 图2示出充电设备2的两个终端位置9.1、9.2，在这两个终端位置之间，充电插头6可以沿第一空间方向7.1在纵向x上移动到任意位置。为此，第二拖链单元4.2可以在两个终端位置9.1和9.2之间沿纵向x相对于第一拖链单元4.1进行调节并且可以调整到任意位置上。

[0070] 此外，图2示出第三拖链单元4.3的两个终端位置9.3和9.4，在这两个终端位置之间，充电插头6可以沿第二空间方向7.2在高度方向z上移动到任意位置。为此，第三拖链单元4.3可以相对于第二拖链单元4.2和第一拖链单元4.1在两个终端位置9.3和9.4之间沿高度方向z移动，并且可以调整到任意位置上。

[0071] 此外还示出第三拖链单元4.3的两个终端位置9.5和9.6，在这两个终端位置之间，充电插头6可以沿第三空间方向7.3在横向y上移动到任意位置。

[0072] 插头固持件8连同可松脱地固持在插头固持件上的充电插头6优选借助拖链装置4朝着充电接口5的方向移动，并且当到达充电接口5的纵向位置时，在所有三个空间方向7.1至7.3上相对于该充电接口5对准，以便将充电插头6沿横向y自动地插入充电接口5中，或者从充电接口中松脱或脱耦。

[0073] 为了将插头固持件8与充电接口5对准以便连接充电插头6，可以设有另外的致动器、尤其具有附加的角度对准功能的角度致动器和线性致动器，用于将充电插头6输入到充电接口5内。

[0074] 可选地，插头固持件8本身也可以可移动地布置，并且相对于充电接口5(如图1所示)对准，并且插入充电接口5中，或者再次与充电接口松脱或脱耦。

[0075] 各个拖链单元4.1至4.3包括壳体10.1至10.3。

[0076] 为了对充电插头6进行纵向调节，所述充电插头6通过插头固持件8和相互可移动地耦连的拖链单元4.2和4.3可纵向调节地安置在第一拖链单元 4.1的壳体10.1的纵向缺口11中。在所示的示例中，第二拖链单元4.2可以相对于第一拖链单元4.1沿纵向x调节。

[0077] 为了充电设备2、尤其充电插头6的高度调节，第三拖链单元4.3安置在第二拖链单元4.2的壳体10.2的竖向缺口12中，能够相对于第二拖链单元4.2和第一拖链单元4.1沿高度方向z进行竖向调节。

[0078] 为了充电设备2、尤其充电插头6的横向调节，第三拖链单元4.3还附加地相对于第二拖链单元4.2和/或第一拖链单元4.1沿横向y可移动地布置。为此，壳体10.3可以在朝向第二拖链单元4.2的方向上以未详细示出的方式方法包括横向缺口。

[0079] 每个拖链单元4.1至4.3可以包括配属的调节装置18，例如轨道系统、具有滑块的导引系统或类似装置。调节装置18例如可以包括线性致动器、角度致动器、铰接关节和/或球头关节。通过控制调节装置18、尤其线性致动器、角度致动器、铰接关节和/或球头关节可以在一个或多个空间方向7.1至7.3上以平移或旋转的方式对拖链单元4.1至4.3进行独立或相互依赖的调节，从而又使得与拖链单元4.3固定连接的插头固持件8在充电过程前、充电过程中和/或充电过程后使充电插头6移动和/或跟踪释放和插入的充电插头6的位置和/或使充电插头6相对于充电接口5对准。

[0080] 各个调节装置18例如可以分别包括固定单元13、例如固定的导轨或固定的导引件或固定的关节，以及移动单元14、例如活动的导轨或滑轨或活动的关节。各个调节装置18、尤其调节装置的移动单元14与未详细示出的驱动装置、尤其电机、例如电动机或类似装置运动地耦合。

[0081] 为了横向调节充电设备2、尤其充电插头6，第三拖链单元4.3也可以布置在多件式的壳体10.3中，所述壳体由固定的壳体件和活动的壳体件组成。活动的壳体件与调节装置18的移动单元13相连并且可以沿横向y移动，因此可以沿第三空间方向7.3相对于第二空间方向7.2移动。固定的壳体件与调节装置18的固定单元14相连。此外，壳体10.3与第二拖链装置4.2相连。为此，壳体10.3可以在第二拖链单元4.2的方向上以未示出的方式方法包括横向缺口。

[0082] 其它空间方向7.1和7.3的其它壳体10.1和10.2也可以设计成多件式的，并且与壳体10.3类似地，可以在配属的拖链18.1或18.3移动时部分地随着移动。

[0083] 图3示出处于第一终端位置的根据图1的按照本发明的充电设备2的局部透明的示意图，拖链18.1、18.2和18.3的终端位置为9.1、9.3和9.5。

[0084] 电缆束3包括至少一根充电线15，用于通过直流电或交流电为电动车1充电。充电线15优选用于通过直流电或者可选地通过交流电为电动车1充电，此时充电电流至少为200安培或直至数千安培和/或充电电压至少为125V或直至数千伏特。

[0085] 除了充电线15以外，电缆束3还可以包括充电传输线16(也称为电源线)和/或电气的附加线缆17、例如至少一根控制线、信号线、测量线、功率线、冷却线22、供电线缆或类似电缆。

[0086] 拖链装置4设置用于容纳和导引电缆束3，并且使电缆束沿至少一个或多个或所有空间方向7.1至7.3移动。

[0087] 电缆束3通过多个拖链单元4.1至4.3持续导向。此外，当电缆束3被持续导引时，多个拖链单元4.1至4.3可以彼此间隔地布置。通过这些拖链单元4.1至4.3之间的间距可以局部地中断对于电缆束3的导引。

[0088] 在未详细所示的方式方法中，电缆束3也可以模块化地构造。电缆束3例如可以具有多个电缆段，尤其每个拖链单元4.1至4.3具有一个电缆段。两个拖链单元4.1和4.2或4.2和4.3之间例如可以通过连接件、如插头连接件将两个电缆段相互连接。

[0089] 各个拖链单元4.1至4.3包括配属的拖链18.1至18.3、尤其用于引导电缆束3。

[0090] 各个拖链18.1至18.3例如可以设计成拖曳空心型材、尤其拖曳通道或类似结构。充电设备2例如可以在每个空间方向7.1至7.3上包括配属的拖链18.1至18.3。在电缆束3的电缆束端部19上可以使该电缆束端部与充电插头6例如通过形状接合和/或摩擦接合相耦连，尤其是夹紧连接、插拔连接或类似连接。充电插头6还可松脱地或固定地或紧固地安置在插头固持件8上。

[0091] 各个拖链18.1至18.3可以设计成柔性和可偏转的。各个拖链18.1至18.3尤其可以沿其各自的纵向轴线灵活地偏转、尤其偏转180°或根据各个拖链18.1至18.3的导向以其它角度偏转。各个拖链18.1至18.3安置在配属的壳体10.1至10.3中。

[0092] 在可行的改进方案中，各个拖链18.1至18.3可以设计成开放式、半开放式或封闭式的柔性的空心型材支架。在电缆束3的无拖链的区段中，可以设有柔性的保护套、尤其柔性的波纹管、柔性的空心管、柔性的波纹软管等，用于保护电缆。电缆束3、尤其充电传输线16、充电线15和/或附加线缆17(也称为辅助线缆)可以容纳在中空型材支架或柔性保护套中，至少在中空型材支架或保护套内容纳电缆束的部分长度和/或部分区段。

[0093] 此外，拖链18.1至18.3在一端或两端上可以分别设有张力消除单元20，用于电缆束3中的相应线缆、尤其相应的充电传输线16、充电线15和/或附加线缆17。

[0094] 在两个空间方向7.1到7.3之间、例如在空间方向7.1和7.2、7.2和7.3或7.3和7.1之间的过渡部21中，拖链装置4没有拖链并且因此没有中空型材支架。通过在柔性波纹管、柔性波纹软管或类似物中导引电缆束3，可以为这些无拖链的过渡部21提供额外的保护。

[0095] 在第一实施例中，电缆束3由多条铜绞合线构成。电缆束3尤其可以包括多个柔性的铜绞合线。铜绞合线尤其可以形成为多个柔性的单独线路。由于在相应的拖链18.1至18.3中使用铜绞合线作为电缆束3，因此可以相应地选择电缆横截面，使得电损耗尽可能地低。因此，一根或多根铜绞合线可以用于电传输。高度柔性的铜绞合线是特别有利的，由此由于弯曲半径小，可以优化安装空间并且因此优化相应的拖链18.1至18.3。

[0096] 由多个柔性的绞合线、尤其铜绞合线构成电缆束3的每个单独的线缆、例如充电线15、尤其每个单独的极性线缆。通过为一根电缆使用多个绞合线，电缆束3的整个横截面可以容易地适应自主的充电设备2的功率级。

[0097] 根据充电设备2的类型、例如高性能充电设备和铜绞合线的横截面，可以附加地设有一个或多个冷却线22，用于冷却电缆束3、充电线和/或充电插头6。

[0098] 插头固持件8例如可以设计为夹持臂、夹持钩或随动钩，用于自动地夹持、固持/固定充电插头6，尤其在行驶状态下或充电过程后，或者可选地在充电过程中释放和松脱。

[0099] 此外，各个拖链18.1至18.3可以通过至少一个驱动装置23被驱动和移动。驱动装置23例如可以分别包括用于每个空间方向7.1至7.3的配属的线性驱动器23.1至23.3。

[0100] 各个线性驱动器23.1至23.3尤其可以包括线性调节单元24.1至24.3和配属的驱动单元25.1至25.3、尤其是电机(未详细示出)。线性调节单元24.1至24.3例如分别包括位置固定的单元13，例如固定的基座单元或固定的轨道，以及可移动的单元14、尤其是滑块或可移动的轨道。替代线性驱动器23.1至23.3地或相对于线性驱动器附加地，可以使用具有其它调节单元的其它驱动类型，尤其具有多维可移动的调节单元、例如角度致动器、铰接关节等，其例如实施额外所需的旋转运动。

[0101] 在此，各个电机以未详细示出的方式方法与线性调节单元24.1至24.3耦连，以便根据相应的空间方向7.1至7.3移动。根据驱动器的设计方式，驱动器可以布置在固定单元13或移动单元14上。

[0102] 在另一个实施例中，相应的拖链18.1至18.3平行于相应的线性调节单元24.1至24.3地布置。例如，相应的拖链18.1至18.3在一侧固定在固定单元13上，并且在另一侧随动地固定在移动单元14上。

[0103] 图4示意性地示出按照本发明的充电设备2、尤其在沿纵向x在终端位置9.2处的第一拖链单元4.1和配属的拖链18.1，以及沿高度方向z在终端位置9.4处的第二拖链单元4.2和配属的拖链18.2，以及沿横向y在终端位置9.6处的第三拖链单元4.3和配属的拖链18.3。换言之：各个拖链18.1至18.3分别显示在它们的移出的终端位置9.2、9.4或9.6处。

[0104] 在图3中，沿纵向x和横向y和高度方向z示出处于相应的移入的终端位置9.1至9.3中的按照本发明的充电设备2、尤其拖链18.1至18.3。

[0105] 图5示出根据本发明的充电设备2’的第二实施例的立体示意图。

[0106] 根据图5至图7的充电设备2’与根据图1至图4的充电设备2的不同之处在于，电缆束3由外部的柔性电缆段和内部的电缆段组成，外部的柔性电缆段包括没有拖链的外部的充电线26，并且内部的电缆段引导信号线、电源线、保护线、输电线等。内部的电缆束3在拖链装置4中被导引。

[0107] 内部的电缆段的辅助线、信号线和/或充电传输线16仅部分地或分段地通过前述的拖链单元4.1至4.3的拖链18.1至18.3被引导和移动。如前所述地，其它线路和/或输电线例如设计为绞合线、尤其铜绞合线。

[0108] 输电线在横截面和周长方面可以根据预设的功率要求进行匹配。通过这种构造，电缆束3可以借助拖链装置4被尽可能无冷却和低损耗地引导。仅需要冷却具有较小横截面或周长的外部的充电线26区域和充电插头6。充电线15从哪个空间方向7.1至7.3和/或位置被露出地向外引导，以及相应地在拖链18.1至18.3中导引至哪里位置以及输电线的使用，可以根据要求进行选择。

[0109] 因此，从被导引的充电传输线16(=被导引的输电线)到露出的充电线15的相关的过渡部21可以灵活地选择并相应地适应要求。因此，充电设备2、尤其充电设备的充电传输线16可以针对不同的功率等级进行设计。充电线15、必要时部分露在外面的充电线和充电插头6可以根据功率等级进行选择。

[0110] 两个充电设备2、2’都可以在插头固持件8中分别设有摄像机27。例如，所述摄像机27可以布置在充电插头6上方或其区域中。摄像机27可以指向待充电的电动车1的可能的充电接口5(如图1所示)。

[0111] 在此，摄像机27可以设置为，既在通过前述拖链装置4朝充电接口5的方向输送充电插头6时，也在充电时以及由此在充电插头6插入充电接口5的状态下监测充电插头6与充电接口5的耦连，尤其是找到充电接口5的位置、跟踪充电插头6和/或跟踪电动车1的可能移动(如图1所示)。

[0112] 图6示出根据图5的备选的充电设备2’的俯视示意图，其处于第一终端位置9.1、即移入位置处。

[0113] 图7示出根据图5的备选的充电设备2’的侧视示意图，其具有拖链单元4.1至4.3、插头固持件8以及在插头固持件8和第三拖链单元4.3之间的外部的充电线26。

[0114] 尽管通过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。

[0115] 附图标记清单

[0116] 1电动车

[0117] 2、2’充电设备

[0118] 3电缆的束(电缆束)

[0119] 4拖链装置

[0120] 4.1至4.3拖链单元

[0121] 5充电接口

[0122] 6充电插头

[0123] 7.1至7.3空间方向

[0124] 8插头固持件

[0125] 9.1至9.6终端位置

[0126] 10.1至10.3壳体

[0127] 11纵向缺口

[0128] 12竖向缺口

[0129] 13固定单元

[0130] 14移动单元

[0131] 15充电线

[0132] 16充电传输线

[0133] 17附加线缆

[0134] 18.1至18.3拖链

[0135] 19电缆束端部

[0136] 20张力消除单元

[0137] 21过渡部

[0138] 22冷却管路

[0139] 23驱动装置

[0140] 23.1至23.3线性驱动器

[0141] 24.1至24.3线性调节单元

[0142] 25.1至25.3驱动单元

[0143] 26外侧充电线

[0144] 27摄像机

[0145] x 纵向

[0146] y 横向

[0147] z 高度方向