用于對機(jī)動(dòng)車輛充電的充電系統(tǒng)和方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車輛、特別是載客汽車(2)的充電系統(tǒng)具有機(jī)器人(1)，該機(jī)器人包括控制裝置(1.1)，力檢測裝置(5)和固定在機(jī)器人上的插接件(4.1)，該插接件設(shè)置用于與車輛側(cè)的配合插接件(4.2)建立可松脫的插拔連接，用于為機(jī)動(dòng)車輛的電蓄能器充電，其中，控制裝置被設(shè)計(jì)為，與力檢測裝置通訊，并根據(jù)由力檢測裝置確定的力使機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與配合插接件相連接。
【專利說明】用于對機(jī)動(dòng)車輛充電的充電系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于對機(jī)動(dòng)車輛、特別是載客汽車充電的一種充電系統(tǒng)和一種方法， 以及一種用于執(zhí)行這種方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002] 由專利文獻(xiàn)DE 102009006982 Al可知用于對運(yùn)輸裝置的動(dòng)力源進(jìn)行充電的一種 充電系統(tǒng)和一種方法，該運(yùn)輸裝置具有特別是以三個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人單元，機(jī)器人單元將 充電裝置自動(dòng)連接在動(dòng)力源的接口上。在此，用于供電的聯(lián)接可以在插接過程中平衡關(guān)于 豎軸的輕微斜立和/或?qū)εまD(zhuǎn)是不敏感的。
[0003] 特別是一方面考慮到在將機(jī)動(dòng)車輛停放在充電系統(tǒng)旁邊時(shí)在實(shí)踐中有時(shí)會(huì)出現(xiàn) 較大的位置偏差，另一方面還考慮到電插拔連接件的敏感性，這種被動(dòng)的誤差平衡可能會(huì) 加大對插拔連接裝置的磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于改進(jìn)對具有用于為行駛驅(qū)動(dòng)供電的電能存儲(chǔ)器的電動(dòng)車輛、尤 其是載客汽車的充電。
[0005] 本發(fā)明的目的通過一種具有如權(quán)利要求1所述特征的充電系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求 9提出了一種借助于這種充電系統(tǒng)對機(jī)動(dòng)車輛充電的方法，權(quán)利要求14提出了一種用于執(zhí) 行這種方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、特別是數(shù)據(jù)載體或存儲(chǔ)介質(zhì)。優(yōu)選的擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利 要求給出。
[0006] 用于對具有為行駛驅(qū)動(dòng)供電的電能存儲(chǔ)器的電動(dòng)車輛、特別是載客汽車進(jìn)行充電 的充電系統(tǒng)包括機(jī)器人和用于控制該機(jī)器人的控制裝置，在此，為了更緊湊地進(jìn)行說明，本 發(fā)明意義下的控制還可以概括地包括調(diào)節(jié)，即根據(jù)反饋的實(shí)際參數(shù)給出調(diào)節(jié)參數(shù)。相應(yīng)地 在一種實(shí)施方式中，控制裝置可以具有一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器，特別是至少一個(gè)如下所述的力 調(diào)節(jié)器或力調(diào)節(jié)。
[0007] 本發(fā)明意義下的裝置可以通過硬件技術(shù)和/或軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，特別是包括優(yōu)選與 存儲(chǔ)器系統(tǒng)和/或總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接或信號(hào)連接的處理單元、特別是數(shù)字處理單元、尤其 是微處理器單元（CPU)和/或一個(gè)或多個(gè)程序或編程模塊。為此，CPU被設(shè)計(jì)用于：處理被 實(shí)現(xiàn)為可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的程序的指令，檢測數(shù)據(jù)總線的輸入信號(hào)和/或提供輸出信 號(hào)到數(shù)據(jù)總線上。存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以具有一個(gè)或多個(gè)特別是不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，尤其是光學(xué)介 質(zhì)、磁性介質(zhì)、固態(tài)介質(zhì)和/或其它的非易失性介質(zhì)。所述程序可以是這樣的：其能夠描述 或執(zhí)行在此所述的方法，從而使CPU可以執(zhí)行該方法的步驟，并由此特別是可以控制機(jī)器 人。
[0008] 在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人可以具有一個(gè)或多個(gè)軸，特別是至少6個(gè)或7個(gè)軸。六 軸機(jī)器人在其結(jié)構(gòu)性邊緣條件的框架下可以有利地展現(xiàn)出其末端執(zhí)行器的任意的位置和 方向，并因此而特別地難以接近和/或駛向不同的終端位置和/或駛過具有預(yù)設(shè)方向的軌 跡。冗余的七軸或多軸機(jī)器人可以有利地解決或避免奇異姿勢的問題，也可以更好地根據(jù) 不同的環(huán)境條件、特別是工作空間中的障礙物進(jìn)行調(diào)整。在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人是具有 一個(gè)或多個(gè)、特別是至少六個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的曲臂機(jī)器人，在此，在一種擴(kuò)展方案中，緊跟在基 軸或主軸之后的第二軸可以定向?yàn)榇怪庇谠摶S，緊跟在第二軸后面的第三軸可以定向?yàn)?平行于第二軸，和/或第三軸，第四軸和/或第五軸可以定向?yàn)榇怪庇谇懊娴妮S。這種配置 已經(jīng)證實(shí)對于當(dāng)前的應(yīng)用情況是特別有利的。機(jī)器人可以被靜止地固定，特別是固定在地 板、墻壁或天花板上，或者是可移動(dòng)的，尤其是基于輪式或軌道式地行進(jìn)。
[0009] 在機(jī)器人上可松脫地或者說可更換地或持久地固定有插接件，其用于與車輛側(cè)的 配合插接件構(gòu)成可松脫的插拔連接，以便為機(jī)動(dòng)車輛的電蓄能器充電。在一種實(shí)施方式中， 這種電插拔連接可以是根據(jù)SAE J1772-2009, VDE-AR-E 2623-2-2或IEC 62196-3和/或 Typ 1，Typ 2或Typ 3的插拔連接和/或組合插拔連接（Combo-Steckverbindung)，特別 是組合型的直流電和交流電插拔連接，或者是對此兼容的插拔連接。在一種擴(kuò)展方案中，充 電系統(tǒng)具有不同的插接件，用于與不同的配合插接件實(shí)現(xiàn)可松脫的連接。在一種擴(kuò)展方案 中，不同的插接件可以一起固定在機(jī)器人上，并由機(jī)器人有選擇地、特別是通過對機(jī)器人手 的再定向來應(yīng)用。附加地或替代地，充電系統(tǒng)還可以具有插接件存儲(chǔ)器，機(jī)器人可以有選 擇地從該插接件存儲(chǔ)器中取出不同的插接件并引導(dǎo)。本發(fā)明意義下的插接件和配合插接件 特別是指插拔連接的兩個(gè)部分，它們形狀配合和/或摩擦配合地彼此插接地構(gòu)成電插拔連 接。特別是可以將由機(jī)器人引導(dǎo)的、設(shè)計(jì)為插頭（"陽連接頭"）的插接件插入到車輛側(cè)的、 設(shè)計(jì)為插座（"陰連接頭"）的配合插接件中。
[0010] 機(jī)器人具有力檢測裝置，該力檢測裝置與控制裝置相聯(lián)系。為了更緊湊地進(jìn)行說 明，本發(fā)明意義下的力還可以概括地涉及到或包括多個(gè)力，特別是反平行力偶，即力矩。相 應(yīng)的，力檢測裝置特別可以是多軸的力檢測裝置，用于檢測一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)特別是笛卡爾 的或線性的軸中的力，和/或檢測一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩。利用多軸的力檢測裝置 可以有利地檢測特別是垂直于插拔連接的插接方向或連接方向的平面上的推力，沿插接方 向的牽引力和/或壓力，關(guān)于插接方向的扭轉(zhuǎn)力矩和/或關(guān)于垂直于插接方向的一個(gè)或兩 個(gè)軸的傾斜力矩（Kippmomente) 0
[0011] 在一種實(shí)施方式中，力檢測裝置具有特別是多軸的、優(yōu)選為六軸的力傳感器和/ 或力矩傳感器。在一種擴(kuò)展方案中，該力傳感器和/或力矩傳感器可以設(shè)置在機(jī)器人引導(dǎo) 的插接件和機(jī)器人或機(jī)器人的法蘭之間，以檢測作用于插接件上的反作用力。這種力傳感 器和/或力矩傳感器可以與控制裝置無線地或有線地通訊。
[0012] 附加地或替代地，力檢測裝置可以在機(jī)器人的軸上、特別是在關(guān)節(jié)和/或驅(qū)動(dòng)器 上具有一個(gè)或多個(gè)力傳感器，特別是在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)傳動(dòng)裝置上具有 力矩傳感器。由此同樣可以特別是基于模型地檢測作用于插接件上的反作用力。特別是可 以因此取消位于機(jī)器人法蘭上的單獨(dú)的力傳感器和/或力矩傳感器。
[0013] 為了不干擾到待充電機(jī)動(dòng)車輛的車身上的油箱開口（ Tankdffnung )，特別是至 少基本上為圓筒形的力傳感器和/或力矩傳感器的直徑可以小于這種油箱開口的直徑。同 樣，為了能夠更容易地將插接件插入到油箱開口中，可以在插接件和力傳感器和/或力矩 傳感器之間設(shè)置延長部，特別是間隔套筒。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，控制裝置控制機(jī)器人，使得機(jī)器人能夠?qū)C(jī)器人引導(dǎo)的 插接件與配合插接件相連接，或者將機(jī)器人設(shè)計(jì)為特別是編程技術(shù)地實(shí)現(xiàn)此目的。在此，根 據(jù)由力檢測裝置所確定的力來控制機(jī)器人，特別是對機(jī)器人進(jìn)行力調(diào)節(jié)。這種力調(diào)節(jié)可以 在機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)軸上和/或在一個(gè)或多個(gè)空間軸（Raumachsen)上進(jìn)行。特別是可 以在工作空間的一個(gè)或多個(gè)笛卡爾軸和/或轉(zhuǎn)動(dòng)軸上力調(diào)節(jié)地控制機(jī)器人，優(yōu)選在電插拔 連接或機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的插接方向或連接方向上和/或垂直于該插接方向或連接方 向和/或關(guān)于一個(gè)或多個(gè)垂直于插接方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸力調(diào)節(jié)地控制機(jī)器人。除了位置調(diào)節(jié)之 夕卜，替代地可以在相應(yīng)的軸或方向上進(jìn)行這種力調(diào)節(jié)，或者與位置調(diào)節(jié)疊加地進(jìn)行。
[0015] 因此在一種實(shí)施方式中，可以在插接方向上，即沿笛卡爾空間軸位置調(diào)節(jié)地指揮 進(jìn)行插接移動(dòng)。這種位置調(diào)節(jié)可以與力調(diào)節(jié)相疊加。特別是當(dāng)由力檢測裝置所檢測到的作 用在插接件上的力超過特別是可預(yù)設(shè)的邊界值時(shí)，可以中斷或修正這種插接移動(dòng)。插接件 可以在一個(gè)或多個(gè)方向上或垂直于插接移動(dòng)或插接方向的平面上力調(diào)節(jié)地移位，并由此平 衡在這些方向上的錯(cuò)位或容許誤差（Toleranz)。附加地或替代地，插接件可以關(guān)于一個(gè)或 多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸力調(diào)節(jié)地移位，特別是關(guān)于一個(gè)或多個(gè)垂直于插接方向的軸傾斜，并由此平衡 方向錯(cuò)位或方向容許誤差。這種垂直于插接方向的力調(diào)節(jié)可以與位置調(diào)節(jié)相疊加，以便能 夠描述插接件的基本方向或初始方向和/或基本位置或初始位置。
[0016] 通過確定在機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與車輛側(cè)的配合插接件連接時(shí)或者說通過它們 的連接而作用在插接件上的力，并根據(jù)該由力檢測裝置所確定的力來控制機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與配合插接件的連接，特別是在一個(gè)或多個(gè)軸上的力調(diào)節(jié)的連接，可 以有利的減輕電插拔連接的負(fù)荷，并特別是由此提高該連接的可靠性和/或壽命。
[0017] 特別是可以將力調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)為，使機(jī)器人或機(jī)器人引導(dǎo)的插接件能夠避開在該插接 件與配合插接件的連接過程中作用在它們上的力。也就是說，控制裝置可以控制機(jī)器人，使 得機(jī)器人能夠使插接件特別是在垂直于插接方向或連接方向的平面上沿作用于插接件上 的力的方向錯(cuò)移。力調(diào)節(jié)地額定值特別是可以基本上為零，即，調(diào)節(jié)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)至少基本上 無干擾力的插接或連接。
[0018] 正如根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面所描述的那樣，針對機(jī)器人引導(dǎo)的插接件和車輛側(cè)的 配合插接件之間的位置偏差和/或方向偏差所進(jìn)行的力調(diào)節(jié)的平衡特別適用于平衡較小 的偏差。
[0019] 因此，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，在進(jìn)行實(shí)際的插接或連接之前，需要對機(jī)器人 或機(jī)器人引導(dǎo)的插接件進(jìn)行預(yù)定位。在此，為了平衡配合插接件的理論位置或額定位置和 其事實(shí)位置或?qū)嶋H位置之間的關(guān)于位置和/或方向的偏差（這種偏差特別是可能在駛向充 電系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)車輛停車時(shí)發(fā)生），首先確定配合插接件的實(shí)際位置，即位置和/或方向。為 此，在一種實(shí)施方式中，充電系統(tǒng)具有位置檢測裝置。在一種擴(kuò)展方案中，該位置檢測裝置 可以具有圖像接收和處理裝置，特別是照相機(jī)，優(yōu)選為CCD照相機(jī)，和用于在照相機(jī)圖像中 識(shí)別配合插接件的模式識(shí)別器。然后，控制裝置使機(jī)器人引導(dǎo)的插接件至少基本上與所檢 測到的配合插接件的實(shí)際位置對準(zhǔn)地預(yù)定位。附加地或替代地，位置檢測裝置還可以具有 距離檢測裝置，用于確定相對于機(jī)動(dòng)車輛、特別是車輛側(cè)的配合插接件的距離。然后，控制 裝置可以使機(jī)器人引導(dǎo)的插接件以預(yù)設(shè)的相對于配合插接件的距離實(shí)現(xiàn)預(yù)定位。最后，根 據(jù)利用力檢測裝置所確定的作用在插接件上的力使插接件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人引導(dǎo)的插接。
[0020] 位置檢測裝置可以受機(jī)器人引導(dǎo)地并永久地或可松脫地或可更換的固定在機(jī)器 人上。在一種實(shí)施方式中，機(jī)器人可以首先引導(dǎo)位置檢測裝置并確定配合插接件的位置，然 后使位置檢測裝置與插接件互換，以使插接件與配合插接件相連接。在另一種實(shí)施方式中， 位置檢測裝置和插接件可以同時(shí)固定在機(jī)器人上，或者機(jī)器人同時(shí)引導(dǎo)位置檢測裝置和插 接件，以避免這些交換成本的發(fā)生。在此，位置檢測裝置可以設(shè)計(jì)用于檢測沿插接方向位于 插接件前面的區(qū)域。通過這種方式，機(jī)器人可以基于位置檢測裝置對插接件進(jìn)行預(yù)定位， 然后在不改變位姿的情況下使插接件直接與配合插接件相連接，和/或監(jiān)控插接過程或連 接過程和/或該插拔連接。同樣，位置檢測裝置也可以設(shè)計(jì)用于檢測其他的區(qū)域，即，沿插 接方向不位于插接件前面的區(qū)域，特別是用于檢測在沿插接方向位于插接件前面的區(qū)域旁 邊的區(qū)域。這特別有利于減輕在插接時(shí)對位置檢測裝置的損害或干擾。機(jī)器人可以首先使 位置檢測裝置與配合插接件對齊并確定配合插接件的位置，然后在對特別是機(jī)器人手進(jìn)行 重新定位的情況下實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的預(yù)定位。但是，位置檢測裝置同樣也可以 與機(jī)器人無關(guān)地設(shè)置，特別是固定的或本身可移動(dòng)地設(shè)置。
[0021] 附加地或替代地，除了位置檢測裝置之外，機(jī)器人還可以具有夾持器，用于打開和 /或關(guān)閉油箱開口的油箱蓋，以便在插接件和配合插接件連接之前打開覆蓋配合插接件的 油箱蓋，和/或在插接件與配合插接件松開或分離之后關(guān)閉油箱蓋。該夾持器特別可以是 磁性夾持器和/或真空夾持器，在一種擴(kuò)展方案中，夾持器特別是可以替代機(jī)器人引導(dǎo)的 插接件地通過對機(jī)器人手的重新定位以實(shí)現(xiàn)在配合插接件或覆蓋配合插接件的油箱蓋的 前面的定位。為此可以將位置檢測裝置設(shè)計(jì)用于檢測油箱蓋的位置。附加地或替代地，油 箱蓋可以由司機(jī)解鎖和/或打開。
[0022] 在一種實(shí)施方式中，力傳感器除了可以確定連接過程中的力之外，還可以確定在 松開時(shí)和/或在充電期間或在插拔連接封閉時(shí)的力，并保存這些由力傳感器所確定的力， 和/或尤其是在充電期間和/或充電之后或者說在線和/或離線地對這些力進(jìn)行分析。相 應(yīng)的存儲(chǔ)和/或分析裝置能夠與控制裝置通訊或能夠集成在控制裝置中，特別是被設(shè)計(jì)為 相應(yīng)的處理單元和/或相應(yīng)的程序或程序模塊。
[0023] 在一種擴(kuò)展方案中，可以因此而監(jiān)控和/或評估連接過程，特別是是否獲得充足 的插接力并由此實(shí)現(xiàn)所需要的插接安全性。附加地或替代地，除了對插拔連接的評估之外， 通過對特別是多個(gè)連接進(jìn)程進(jìn)行這種保存和/或分析，還可以在例如所檢測到的力在不同 的連接進(jìn)程中發(fā)生變化、特別是增大或減小時(shí)，識(shí)別插接件和/或配合插接件的變化，特別 是磨損。相應(yīng)地，例如可以通過提高或降低力調(diào)節(jié)地額定力來調(diào)整插拔連接。
[0024] 附加地或替代地，存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置可以被設(shè)計(jì)用于確定、保存和/或分 析插拔連接的特征參數(shù)，特別是電阻。在一種實(shí)施方式中，特別是可以通過在此設(shè)置的存儲(chǔ) 裝置和/或分析裝置，尤其是根據(jù)在連接、松脫過程中和/或在充電期間或在插拔連接封 閉時(shí)所確定、存儲(chǔ)和/或分析的力和/或電特征參數(shù)，特別是在充電期間和/或之后或者說 在線地和/或離線地確定插拔連接的磨損，并在一種擴(kuò)展方案中向司機(jī)展示這種磨損。在 一種擴(kuò)展方案中，特別是可以通過在此設(shè)置的存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置，根據(jù)插拔連接的 這種磨損來估計(jì)和/或給出、特別是展示剩余壽命，尤其是可能尚存的插拔次數(shù)。
[0025] 附加地或替代地，特別是可以通過在此設(shè)置的存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置來分析充 電進(jìn)程或者說添加動(dòng)力過程。由此例如可以推算插拔連接封閉的時(shí)間，和/或存儲(chǔ)電特征 參數(shù)并做進(jìn)一步處理，以確定充電量，特別是已發(fā)送或已接收的電能量。附加地或替代地， 特別是可以通過在此設(shè)置的存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置來識(shí)別配合插接件和/或待充電的機(jī) 動(dòng)車輛，以便例如實(shí)現(xiàn)對充電的授權(quán)、分配和/或記錄。
[0026] 附加地或替代地，可以通過對所檢測到的力的存儲(chǔ)和/或分析來調(diào)整機(jī)器人或機(jī) 器人引導(dǎo)的插接件的額定軌跡，或者控制裝置或存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置根據(jù)所存儲(chǔ)和/ 或所分析的力來調(diào)整、特別是改變額定軌跡。因此，特別是可以例如通過適當(dāng)?shù)能壽E規(guī)劃和 /或示教控制、特別是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)并根據(jù)以前的連接進(jìn)程調(diào)整以后的連接進(jìn)程的額定軌跡， 即連接軌跡。附加地或替代地，可以根據(jù)以前的連接進(jìn)程或據(jù)此確定的力，例如通過示教控 制、特別是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整車輛側(cè)的配合插接件的、用于使連接松開或拔出或摘下機(jī)器 人引導(dǎo)的插接件的額定軌跡。例如，如果機(jī)器人在插接過程中力調(diào)節(jié)地在某個(gè)方向上移位， 則可以在規(guī)劃用于摘下插接件的額定軌跡時(shí)考慮或跟蹤這種偏差。例如，如果力調(diào)節(jié)地實(shí) 現(xiàn)的機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的充電位置（在該位置上，機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與配合插接件相 連接）始終在特定的方向上與基于位置檢測裝置的預(yù)定位相背離，則可以相應(yīng)地對這種預(yù) 定位或額定充電位置進(jìn)行調(diào)整。
[0027] 特別是在故障狀態(tài)下，有可能在充電過程中，即在插拔連接封閉時(shí)發(fā)生機(jī)動(dòng)車輛 相對于機(jī)器人的相對運(yùn)動(dòng)。特別是通過機(jī)器人在充電過程中或電插拔連接封閉時(shí)根據(jù)對在 充電過程中所檢測到的力的分析對機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的充電位置或位置的調(diào)整，機(jī)器人 可以力調(diào)節(jié)地平衡較小的相對運(yùn)動(dòng)。因此在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，通?？梢詫υ谶B接 和/或松開插拔連接時(shí)和/或在充電進(jìn)程期間或在插拔連接封閉時(shí)的力進(jìn)行檢測、存儲(chǔ)和 /或分析。附加地或替代地，特別是可以在插接件和機(jī)器人之間，尤其是在插接件和力傳感 器和/或力矩傳感器之間或在力傳感器和/或力矩傳感器和機(jī)器人或機(jī)器人法蘭之間設(shè)有 滑動(dòng)聯(lián)接器。在本發(fā)明中，滑動(dòng)聯(lián)接器是指這樣的一種連接器：其在超過可預(yù)先設(shè)定的力時(shí) 將打開?；瑒?dòng)聯(lián)接器可以設(shè)計(jì)為被動(dòng)的，例如具有永久磁鐵或彈簧加載的鎖銷，它們在超過 其吸引力或預(yù)緊力時(shí)將打開。同樣，滑動(dòng)聯(lián)接也可以設(shè)計(jì)為主動(dòng)的，例如具有電磁鐵或電激 活的鎖銷，它們可以通過控制裝置根據(jù)由力檢測裝置所檢測到的力被打開，特別是當(dāng)力檢 測裝置所檢測到的力超過預(yù)設(shè)的力時(shí)。
[0028] 在一種實(shí)施方式中，對蓄能器的充電可以根據(jù)控制裝置的授權(quán)（Freigabe)來執(zhí) 行。在一種擴(kuò)展方案中，特別是可以這樣設(shè)置：如果或者一旦插拔連接封閉和/或力檢測裝 置檢測到沿插接方向的力超過預(yù)設(shè)值和/或沿其他方向的力，特別是垂直于插接方向的力 低于預(yù)設(shè)值，則只向插接件提供用于為蓄能器充電的能量。通過這種方式，可以確保：在充 電期間作用于插拔連接上并試圖使該插拔連接松脫的剪切力的情況下，插接件不通電，或 者說只在插接件足夠強(qiáng)烈地壓迫配合插接件時(shí)才通電。附加地或替代地，控制裝置也可以 根據(jù)其它的條件進(jìn)行授權(quán)，例如位置檢測裝置的視覺監(jiān)控，機(jī)器人在預(yù)設(shè)的充電位姿下或 者關(guān)于該充電位姿的安全區(qū)域中的原地保持不動(dòng)，特別是停止等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征由從屬權(quán)利要求和實(shí)施例給出。為此部分示意性地示 出：
[0030] 圖1 :根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的充電系統(tǒng)；和
[0031] 圖2 :根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 圖1示出了一種用于載客汽車2的充電系統(tǒng)，載客汽車2具有電蓄能器，用以為電 車輛驅(qū)動(dòng)器供能，該電蓄能器具有套筒形的配合插接件4. 2,該配合插接件沉降地設(shè)置在載 客汽車車身中的箱體開口中，該箱體開口在圖1中局部地示出。
[0033] 充電系統(tǒng)具有靜止的或（在一種未示出的變形中）可移動(dòng)的機(jī)器人1，該機(jī)器人具 有控制柜形式的控制裝置1. 1，該控制裝置具有在其中運(yùn)行的程序。機(jī)器人為六軸曲臂機(jī)器 人，包括：垂直的主軸，搖臂相對于轉(zhuǎn)盤或機(jī)器人手相對于搖臂的、垂直于主軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng) 軸和第三轉(zhuǎn)動(dòng)軸，以及機(jī)器人手的第四軸、第五軸和第六軸，這些軸分別垂直于前面的軸定 向并在某個(gè)點(diǎn)上彼此相交。
[0034] 在機(jī)器人法蘭上設(shè)有滑動(dòng)聯(lián)接器7,該滑動(dòng)聯(lián)接器在超過預(yù)設(shè)的剪切力時(shí)主動(dòng)或 被動(dòng)地激活。在一種未示出的變形中可以去除滑動(dòng)聯(lián)接器。
[0035] 在滑動(dòng)聯(lián)接器或機(jī)器人法蘭上設(shè)有六軸的力-力矩傳感器5,用于檢測沿插接方 向的力（其在圖1中以運(yùn)動(dòng)箭頭示出），與該插接方向的力相垂直的正交力以及與平行于這 些力的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相關(guān)的轉(zhuǎn)矩，該力-力矩傳感器與機(jī)器人控制器1. 1信號(hào)連接，這在圖1中以 虛線表示。
[0036] 在力-力矩傳感器上固定有插接件4. 1，例如組合插接件Typ 2,該插接件與配合 插接件4. 2連接成用于為機(jī)動(dòng)車輛的蓄能器充電的可松脫的插拔連接，為此，該插接件通 過供電電纜3. 1與電源3. 2能量連接，該電源可以與控制器I. 1通訊。一旦機(jī)器人1位于 關(guān)于如圖1所示的充電位姿的預(yù)設(shè)容許誤差范圍內(nèi)，力-力矩傳感器沒有檢測到超過預(yù)設(shè) 邊界值的、垂直于插接方向的剪切力，并且力-力矩傳感器在插接方向上檢測到足夠大的 壓力，則控制器I. 1將命令電源3. 2向插接件4. 1通電。通過這種方式，插接件4. 1在不加 油和插拔連接已打開或本身是打開的情況下是無電流的。
[0037] 在機(jī)器人法蘭上固定有CXD照相機(jī)6,其用于檢測沿插接方向位于插接件4. 1前面 的區(qū)域，并與控制器1. 1信號(hào)連接。
[0038] 圖2闡述了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法的流程，例如其特別是可以由參照 圖1所述的充電站來執(zhí)行。
[0039] 在步驟SlO中，通過控制器I. 1控制的機(jī)器人1將CXD照相機(jī)6定位在箱體開口 的區(qū)域中，此后車輛2駛?cè)氩⑼＼嚥⒋蜷_箱體開口?？刂破鱅. 1對照相機(jī)圖像進(jìn)行分析，并 由此確定配合插接件4. 2的位置。
[0040] 在步驟S20中，通過控制器I. 1控制的機(jī)器人1根據(jù)這樣確定的配合插接件的位 置使插接件與配合插接件對齊并間隔開地預(yù)定位。在此，控制器可以位置調(diào)節(jié)地控制機(jī)器 人。
[0041] 在步驟S30中，通過控制器I. 1控制的機(jī)器人1力調(diào)節(jié)的將插接件4. 1插入到配 合插接件4. 2中。在此，力-力矩傳感器5沿插接方向和垂直于插接方向的方向檢測作用 在插接件4. 1上的力。通過控制器I. 1控制的機(jī)器人1使插接件4. 1沿插接方向位置調(diào)節(jié) 地移動(dòng)，在此疊加有力調(diào)節(jié)，用于在達(dá)到預(yù)設(shè)的插接力時(shí)結(jié)束沿插接方向的運(yùn)動(dòng)。在垂直于 插接方向的一個(gè)平面或兩個(gè)正交方向上對機(jī)器人1或機(jī)器人引導(dǎo)地插接件4. 1進(jìn)行力調(diào) 節(jié)，使插接件4. 1能夠避開在插接件4. 1和配合插接件4. 2之間發(fā)生錯(cuò)移或未充分對齊的 接觸時(shí)作用在插接件4. 1上的反作用力，并由此與配合插接件對齊的取向。這同樣適用于 關(guān)于兩個(gè)或三個(gè)正交軸的轉(zhuǎn)矩，其中一個(gè)軸可以特別是平行或垂直于插接方向定向：由此， 控制器1. 1可以例如根據(jù)關(guān)于垂直于圖1中標(biāo)示平面的軸的反作用力使機(jī)器人引導(dǎo)的插接 件4. 1扭轉(zhuǎn)，直至其方向與配合插接件4. 2的方向充分一致。
[0042] 在步驟S40中，控制器I. 1授權(quán)電源3. 2為車輛的蓄能器充電，或者命令電源3. 2 向插接件4. 1通電。在充電期間，通過控制器I. 1 (其構(gòu)成本發(fā)明意義下的控制裝置、存儲(chǔ) 裝置和分析裝置）對由力傳感器5所確定的力進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。
[0043] 特別是可以保存沿插接方向和/或垂直于插接方向的力的進(jìn)程，并與之前的力進(jìn) 行比較，以便例如評估插拔連接的磨損。附加地或替代地，允許通電也可以取決于在充電期 間有充分的力沿插接方向作用于插接件4. 1上，以便能夠安全地結(jié)束電插拔連接，以及不 會(huì)例如由于車輛2的意外移動(dòng)而有過高的力垂直于插接方向作用在插接件4. 1上，這種力 會(huì)試圖使插拔連接分離。
[0044] 附加地或替代地，例如通過機(jī)器人1根據(jù)垂直于插接方向的力力調(diào)節(jié)地調(diào)整充電 位置或與配合插接件4. 2相連接的位置，并由此降低該垂直于插接方向的力，可以在充電 期間調(diào)整機(jī)器人引導(dǎo)的插接件4. 1的充電位置。
[0045] 附加地或替代地，可以在步驟S40中調(diào)整額定連接軌跡。例如，當(dāng)沿插接方向的力 從預(yù)定位開始在沿插接方向的一定進(jìn)給的過程中達(dá)到預(yù)設(shè)的邊界值時(shí)，可以將該進(jìn)給，必 要時(shí)還要加上預(yù)設(shè)的擊打，預(yù)先設(shè)定為用于下一個(gè)連接進(jìn)程或插接進(jìn)程的額定進(jìn)給，并由 此使額定連接軌跡最優(yōu)化。附加地或替代地，可以在充電結(jié)束時(shí)根據(jù)在連接和/或充電過 程中所檢測到的力調(diào)整松脫軌跡，機(jī)器人1按照該松脫軌跡將機(jī)器人引導(dǎo)的插接件4. 1從 配合插接件4. 2中拔出。例如，如果機(jī)器人在連接過程中必需沿某個(gè)方向力調(diào)節(jié)地移位，則 額定松脫軌跡可以相應(yīng)地在該方向上改變。
[0046] 當(dāng)充電完成時(shí)，通過控制器I. 1控制的機(jī)器人1在步驟S50中松開插拔連接，并按 照根據(jù)需要已調(diào)整的松脫軌跡將插接件4. 1從配合插接件4. 2中拔出。
[0047] 在一種未示出的擴(kuò)展方案中，機(jī)器人1可以在其法蘭上具有夾持器，特別是具有 磁性夾持器或真空夾持器，以便在步驟SlO之前打開箱體開口的油箱蓋和/或在步驟S50 之后關(guān)閉箱體開口的油箱蓋。
[0048] 附圖標(biāo)記列表
[0049] 1機(jī)器人
[0050] 1. 1 (機(jī)器人）控制器（控制裝置，存儲(chǔ)裝置和分析裝置）
[0051] 2車輛（車身）
[0052] 3. 1能量導(dǎo)線
[0053] 3. 2 能源
[0054] 4. 1插接件
[0055] 4. 2配合插接件
[0056] 5力-力矩傳感器（力檢測裝置）
[0057] 6CXD照相機(jī)（位置檢測裝置）
[0058] 7滑動(dòng)聯(lián)接器。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于機(jī)動(dòng)車輛、特別是載客汽車（2)的充電系統(tǒng)，其具有機(jī)器人（I)，所述機(jī)器 人包括控制裝置（1. 1)，力檢測裝置（5)和固定在所述機(jī)器人上的插接件（4. 1)，所述插接 件設(shè)置用于與車輛側(cè)的配合插接件（4.2)建立可松脫的插拔連接，以為所述機(jī)動(dòng)車輛的電 蓄能器充電，其中，所述控制裝置設(shè)置用于與所述力檢測裝置通訊，并根據(jù)由所述力檢測裝 置確定的力使機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與所述配合插接件相連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有特別是機(jī)器人引導(dǎo)的位置檢測裝 置（6)，用于確定所述配合插接件的位置，其中，所述控制裝置被設(shè)置用于，與所述位置檢測 裝置通訊，并根據(jù)由所述位置檢測裝置確定的所述配合插接件的位置對所述機(jī)器人引導(dǎo)的 插接件進(jìn)行預(yù)定位。
3. 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有存儲(chǔ)裝置和/或分析裝 置（L 1)，用于存儲(chǔ)和/或分析由力傳感器確定的力。
4. 如前面權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置被設(shè) 置用于對插拔連接和/或所述機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的連接軌跡和/或松脫軌跡和/或充電 位置進(jìn)行分析和/或調(diào)整。
5. 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，在所述插接件和所述機(jī)器人 之間設(shè)有滑動(dòng)聯(lián)接器（7)。
6. 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為，根據(jù) 所述控制裝置的授權(quán)來執(zhí)行對蓄能器的充電。
7. 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有機(jī)器人引導(dǎo)的夾持器，用 于打開和/或關(guān)閉車輛的油箱蓋。
8. 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為，執(zhí)行 如權(quán)利要求9或從屬于其的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法。
9. 一種利用如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的充電系統(tǒng)對機(jī)動(dòng)車輛（2)進(jìn)行充電的方法， 該方法具有以下步驟：通過力檢測裝置確定力（S30);并根據(jù)由所述力檢測裝置確定的力 來控制機(jī)器人，以使機(jī)器人引導(dǎo)的插接件與配合插接件相連接（S30)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，具有以下步驟：利用特別是機(jī)器人引導(dǎo)的 位置檢測裝置確定所述配合插接件的位置（SlO);并根據(jù)由所述位置檢測裝置確定的所述 配合插接件的位置，通過控制裝置實(shí)現(xiàn)對所述機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的預(yù)定位（S20)。
11. 如權(quán)利要求9或從屬于其的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少具有下 述步驟：通過存儲(chǔ)裝置和/或分析裝置存儲(chǔ)對由力傳感器確定的力（S40)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。
12. 如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，具有以下步驟：通過所述存儲(chǔ)裝置和/ 或分析裝置分析和/或調(diào)整插拔連接和/或所述機(jī)器人引導(dǎo)的插接件的連接軌跡和/或松 脫軌跡和/或充電位置（S40)。
13. 如權(quán)利要求9或從屬于其的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述控 制裝置的授權(quán)執(zhí)行對蓄能器的充電。
14. 一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)上， 用于執(zhí)行如權(quán)利要求9或從屬于其的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK104520134SQ201380039923
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】諾伯特·賽特勒 申請人:庫卡羅伯特有限公司