本發(fā)明涉及一種尤其適用于車輛的充電裝置。

此外，本發(fā)明還涉及一種所述充電裝置的用途。

此外，本發(fā)明還涉及使用這類充電裝置的電動汽車。

此外，本發(fā)明還涉及一種用于尤其是使用這種類型的充電裝置來對尤其是車輛進行充電的方法。

多年以來，眾多汽車制造商一直在生產或銷售電動汽車或插電式混合動力汽車，尤其是采用部分電驅動的汽車。

基于現(xiàn)有技術的許多電動汽車或插電式混合動力汽車是通過安裝在導電電纜上的連接元件感應充電的，這種連接元件與安裝在汽車上的另一個連接元件建立通電連接。有線充電的優(yōu)點在于，該裝置可通過相匹配的電纜近似無損地實現(xiàn)高度的充電效率。此外，電動汽車有線充電還由于造價相對便宜的電纜和連接器或連接元件，因此成本更低。

不同的汽車制造商往往在汽車的不同位置上布置插座或連接元件，用于連接到安裝在電纜上的連接元件。例如，該裝置可以集成在汽車的側面、前面、后面或里面。因此，如果要為電動汽車充電，則必須將其定位或安置在不同于電纜或安裝在電纜上的連接元件的位置上，或者必須建立足夠長的電纜，以便建立汽車充電線路。電動汽車的指定定位相對不便，而需要較長的電纜，因而增加了其成本。此外，通常還需要手動連接兩個連接元件，這又增加了成本。另外，還有可能忘記連接，從而導致電動汽車不能充電，因而不能運行。而且，松散放置的過長的電纜，也可能導致許多問題：電纜可能很快變臟，可能發(fā)生絆倒危險，可能打結和導致被破壞。

為了避免這些缺點，一段時間以來人們一直在研究可量產的感應式充電裝置。相較于有線充電，感應式充電更加方便，因為其無需手動插拔接口，而且感應式充電可以完全自動化地進行。然而，這需要安裝在汽車底部的次級線圈在安裝在停車場地面上的初級線圈上方非常精確的定位。目前，感應式充電裝置只能實現(xiàn)約3kw至4kw的充電功率，并且效率也很低。此外，必要的電子設備的生產成本也很昂貴，安裝在汽車上的整個充電裝置自重也很大。感應式充電的另一個缺點在于其電磁兼容性以及與此相關的必要的屏蔽和/或過濾措施，其成本很高。此外，電磁場或電磁能量傳輸?shù)纳鐣邮芏冗€很低，因此在降低生產成本的同時出售配有感應式充電裝置的電動汽車可能還很困難。

根據(jù)現(xiàn)有技術水平，雖然汽車充電裝置都具有一系列的優(yōu)點，但是也都有一些缺點。

本發(fā)明旨在解決上述問題。本發(fā)明的任務在于提供文首所述的充電裝置，可為汽車提供具有更高充電功率的舒適和自動化的充電。

本發(fā)明的另一個目的在于，提供這類充電裝置的一種用途。

本發(fā)明的另一個目的在于，提供開頭所述的能夠高效、舒適和自動化充電的電動汽車。

本發(fā)明的另一個目的在于，提供開頭所述的能夠舒適和自動化交換能量的方法。

為了實現(xiàn)這些任務，所開發(fā)出的符合上述要求的充電裝置具有配有多個定位元件的接觸板和至少一個用于電力傳輸?shù)倪B接元件，其中該連接元件在與接觸板組合時與位置無關，并且可以彈性嵌入到其中一個定位元件中。

本發(fā)明的其中一個優(yōu)點在于，通過連接元件與接觸板的組合可以舒適地為汽車或者安裝在汽車中的電力存儲單元充電。接觸板可設計為能安裝在汽車上或汽車內?；蛘撸佑|板也可固定安裝在充電站上。根據(jù)本發(fā)明，可以自動進行組合或嵌合。因此，相比于現(xiàn)有技術，在建立電源和汽車之間的連接時無需復雜的手動干預。通過眾多的定位元件以及連接元件獨立于位置的自動嵌合，不再需要接觸板所在汽車的精確定位。特別是相比于電動汽車或插電式混合動力汽車的感應式充電，此設計具有巨大的優(yōu)勢，因為感應式充電的效率隨著線圈位移的增加而顯著下降。優(yōu)選地，具有定位元件的接觸板應設計為，在將連接元件獨立于位移嵌入到其中一個定位元件時，優(yōu)選是形狀配合的。通過符合本發(fā)明的充電裝置，一方面可以為汽車中的電力存儲單元充電，另一方面可以將電力存儲單元中存儲的電力回輸?shù)诫娋W中。所以此裝置可用于兩個電力系統(tǒng)之間的雙向能量交換。

優(yōu)選地，接觸板應具有多層結構，其中在其一個截面中交替設置至少一個絕緣層和至少一個接觸層。絕緣層可以由塑料材質制成，例如聚酯，特別是聚乳酸(pla)。pla可以具有高達20000v/mm的介電強度，從而使得絕緣層可以相對很薄，而接觸層為了建立電接觸或傳輸電力而應設計為可導電的。其優(yōu)點在于，絕緣層也可以由聚氯乙烯(pvc)，聚乙烯對苯二甲酸酯(pet)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)制成。總體來說，接觸板可以盡可能薄，以最小化其自重。但是，最好設計為絕緣層比構成材料的介電強度要厚，例如20倍。

接觸板最好包含分別具有定位元件的多個電池單元，后者俯視圖最好是多邊形的，特別是六邊形的。這些單元有規(guī)律地布置在接觸板上，并且因此包括其總面積?？梢栽O計為一個單元的直徑約為40mm至120mm，例如70mm。

也可以設計為，接觸板為細長型的，因此只有一行單元，并且每個單元包括定位元件。在這里，需要連接元件的二維運動，以便將其與一個定位元件相結合。這種接觸板僅需占用電動汽車底部的很小空間，例如橫向布置在車底。當連接元件和定位元件組合安裝在電動汽車底部時，除了向上運動，還需要連接元件的縱向運動。

另一種充電裝置設計形式的特征在于，接觸板只包括定位元件或電池單元。為此需要連接元件更加精確的定位，以及符合單元大小的公差范圍。

在這種情況下，可以優(yōu)選設計為，每個單元具有錐形凹部，以及位于單元中心的頂點。這些凹部優(yōu)選地包括接觸板的整個高度或厚度，例如10mm至30mm厚。具有錐形凹部的每個單元代表一個定位元件。凹部角度最好具有一定的最小陡度，其范圍約為15°至35°，最好是20°至30°，優(yōu)選為大約25°。

每個錐形凹部最好具有至少一個中空圓柱形同軸凹槽。根據(jù)本發(fā)明，可以設置一個，三個，五個凹槽或更多個凹槽。如果設置多個凹槽，則其最好具有不同的深度，并且布置在最內側或者靠近錐形凹部頂點位置上的凹槽可以具有相對更大的深度，或者在接觸板下端的方向上最大延伸。

為此，最好在至少一個同軸凹槽中設置至少一個接觸層。根據(jù)本發(fā)明，可以設計為，整個接觸板由作為絕緣層的非導電或絕緣材料制成。然后，可以在至少一個凹槽中布置至少一個接觸層或導電層。如果要建立接觸板或定位元件和連接元件之間的交變電壓或交變電流或三相電流傳輸?shù)娜噙B接，最好設計為，在每個單元或者每個定位元件中設置三個同軸凹槽。同時，在每個凹槽中分別環(huán)形或同軸設置一個接觸層。通過至少一個接觸層的環(huán)形設計，其厚度可以非常薄，例如厚度小于2mm，最好是約1mm，并且仍然具有很大的橫截面積，因為接觸層的周向長度至少比其厚度大一個數(shù)量等級。通過更大的橫截面積，可實現(xiàn)更大的充電效率，從而降低充電時間。

也可以設計為，在三相連接時除了三個凹槽及其各自的接觸層，還可以為保護導體和中性導體提供另外兩個凹槽，以及額外的一個或兩個凹槽。在這些凹槽中，根據(jù)需要，為電動汽車和充電站之間的通信設置了信號線或信號觸點。如果只為兩個信號觸點配備一個額外的凹槽，并且其將被繼續(xù)分割，或者其中兩個信號觸點與一個絕緣體堆疊放置，以便將這兩個信號觸點彼此分開，則更為有利。在定位元件與連接元件組合時，信號觸點感應式彼此連接。通過信號觸點幾乎沒有傳輸能量，因此厚度非常薄，甚至比用于電力傳輸?shù)慕佑|層更薄。

在最好包括三個外導體、一個中性導體、一個保護導體和兩個控制或信號觸點的三相連接或電力傳輸系統(tǒng)中，電動汽車的充電端口最好連接到汽車電池管理系統(tǒng)的導線，例如所謂的車載充電器。接觸板對應的接觸層與這些導線平行連接。如果通過接觸板充電，則有必要中斷電動汽車充電端口和接觸板并聯(lián)支路之間的信號觸點，以避免同時通過接觸板和通常的電動汽車充電端口充電，否則可能會造成短路。

此外，對應于三個外部導體和中性導體的接觸板的接觸層，應始終通過繼電器或半導體開關(例如晶閘管或三端雙向可控硅)與電動汽車斷開電路連接，只要不是直接通過接觸板充電。一旦開始通過接觸板充電并且已經通電，那么接觸層之間的電壓(例如外部導體和中性導體之間)可用于切換所述繼電器或半導體開關。

如果電動汽車要進行有線充電，則有必要避免同時通過接觸板自動充電。這可通過中斷相應的信號線或者相應的電子裝置來避免同時通過接觸板充電。

在采用單相連接時，在每個單元或每個定位元件中布置一個同軸凹槽或另一個用于零線的凹槽。此外，還為信號線提供了一個或兩個凹槽。然而，由此所產生的三相電路最好是不對稱負載的，因為在這種情況下相應電路只能達到一定的功率負載。在這種單相結構中，接觸層的尺寸應足夠大，從而流通或傳輸更大的電流。此外，兩個導電觸點在直流充電時可被用作正極或負極。

接觸層或導電層可以在各個定位元件之間互連，優(yōu)選是通過接觸板或者在整個接觸板中互連。在三相連接的情況下，相同相位的接觸層在整個接觸板上延伸，因此從一個定位元件延伸到另一個定位元件。因此，為每個導體提供接觸層。為了使得每個接觸層的橫截面積是相同的，接觸層在錐體頂點的方向上越靠近內側布置，其接觸層越厚。

每個接觸層之間分別布置一個絕緣層，該絕緣層同時也在整個接觸板上延伸，并且每個絕緣層分別向下和向上封閉接觸板。在三相連接的情況下，提供了四個絕緣層。此外，最好設計為，接觸層分別具有小于絕緣層的高度，或者沒有完全延伸到絕緣層的頂端，以避免不必要的電弧放電和接觸。接觸層和絕緣層優(yōu)選通過一次性的較高的力作用不可分離地彼此連接。這種連接可通過壓制、膠合或螺合等建立。最好設計為，各層是層或夾形式彼此連接，而無側凹，從而節(jié)約接觸板的生產成本。

除了三相連接，該充電裝置還可以設計為用于接觸板或定位元件和連接元件之間的交變電壓傳輸?shù)奈逑噙B接。為此，在每個單元中提供五個同軸凹槽，并且在每個凹槽中設置一個接觸層。根據(jù)三相連接情況，設置接觸板的分層結構。

為了實現(xiàn)接觸板與存儲單元之間的電力傳輸，可以在接觸板的整個長度或寬度上以及在接觸板的一個或兩個側面的邊緣上為每個導電接觸層連接一條電源線。電源線最好是固定在接觸板上，從而避免點狀過高的電流負載。

此裝置可以設計為，接觸板位于電動汽車上，最好是在車底中間，從而實現(xiàn)電動汽車盡可能靈活的定位。優(yōu)選地，可以設計為，接觸板的大小至少為40cm*25cm，例如80cm*60cm?；蛘咭部梢栽O計為一行，其長度約為40cm，對應于電池單元的寬度。但是，其體積最好足夠大，以便電動汽車可以停放在停車場的任意位置上。同時，應該具有足夠小的重量，以便可以自動嵌合連接元件，并且不會不必要地增加電動汽車的重量。

還可以設計為，接觸板位于插電式混合動力汽車的底側。此外，接觸板也可以安裝在汽車前部或后部牌照板的旁邊，或者車內。

接觸板也可以通過單一的單元標識，并且其尺寸基本對應于單個單元的尺寸。

最好是提供蓋板裝置，以便在不使用時蓋住接觸板。不使用的情況是指汽車充電裝置不充電，或者接觸板沒有連接到連接元件的情況。蓋板裝置優(yōu)選設計為可折疊形式，并且可以防止灰塵和/或濕氣。蓋板裝置最好可自動打開和關閉，并且最好采用磁鐵等方式固定。該裝置還可以配備彈簧，以使蓋板裝置可從一個位置切換到另一個位置。蓋板裝置最好是可以在連接狀態(tài)下覆蓋接觸板沒有連接到連接元件的區(qū)域。

蓋板裝置最好設計為板條結構，并且每個板條都可以可拆卸地連接到彼此。在一個、兩個、三個或多個板條內，優(yōu)選設置一個鐵磁材料，并且該鐵磁材料通過三個縱肋向外延伸，并且優(yōu)選地布置在板條的整個長度上。優(yōu)選地，鐵磁材料應基本布置在相應板條的中間，并且包括其寬度的約50％。每個板條兩側的外邊緣由非鐵磁材料構成，例如塑料或非鐵磁性金屬。由多個板條并排布置形成的板條狀蓋板裝置，由鐵磁和非鐵磁區(qū)域交替形成，并且兩者具有基本相同的寬度。

為了實現(xiàn)完全自動化的充電，還可以設計為，連接元件可安裝在定位元件中，并且連接元件最好是具有鈍頭的圓錐形結構。這可確保連接元件形狀配合地定位在接觸板的每個定位元件中。鈍頭或平端可以實現(xiàn)連接元件自動和彈性嵌合到其中一個定位元件中。在這種設計中無需克服較大的阻力。特別是當連接元件在安裝在接觸板上兩個定位元件之間的位置上時，通過連接元件的成形可以實現(xiàn)自動嵌合到其中一個所需的位置中。優(yōu)選地，連接元件的端部應具有半球狀倒圓形，并且其半徑小于5mm，最好是1mm或更小。在選擇連接元件材料時，應特別注意的是，其應具有所需的硬度，以便盡可能減小可能的材料磨損以及組合時的摩擦力。為此，連接元件的表面可以涂層，例如使用用聚四氟乙烯(ptfe)，并且最好是定位元件的表面也使用ptfe涂層，以盡可能減小組合時的摩擦力。

根據(jù)本發(fā)明，還可以設計為，連接元件的錐體或圓錐具有50°至80°的角度或圓錐狀縮小，最好是55°至75°，優(yōu)選65°。這樣其在組合或者固定在接觸板上時可以在定位元件上流暢地滑動，不必克服很大的摩擦阻力。

最好設計為，在連接元件內部設置至少一個接觸體，后者在力作用下可部分地離開連接元件，以便連接到定位元件的接觸層，同時在接觸板中布置一個接觸區(qū)域。最好設計為，在連接元件中設置多個接觸體，并且其對應于布置在接觸板同軸凹槽中的接觸層而同軸布置。根據(jù)在交變電壓傳輸時是要建立三相還是五相連接，可以相應地配置三個或五個中空圓柱形或環(huán)形接觸體?？梢栽O計為，每個同軸接觸體分別由多個，例如三個，六個或八個部分或節(jié)段組成。通過至少一個接觸體的中空圓柱形設計，厚度可以非常小，例如厚度小于2mm，最好是約1mm，并且仍然具有很大的橫截面積，因為接觸體的長度或周長至少比其厚度大一個數(shù)量等級。通過更大的橫截面積，可實現(xiàn)更大的充電效率，從而降低充電時間。

根據(jù)本發(fā)明，還可提供直流電的傳輸。為此，可以提供兩個連接元件，其中分別布置一個接觸體和各一個相位。為了容納連接元件，定位元件可以成對設計，并且分別包括一個接觸層和一個相位。

最好設計為，接觸體總是布置在連接元件內，并且只有在定位元件形狀配合地容納了連接元件后，才能部分地從其中挺出，以避免接觸體或類似物的彎曲和/或接觸。對于部分超出連接元件的位置或者連接元件形狀變化的位置，在連接元件錐體方向上的節(jié)段分別在所有方向上被其限制，并且錐體優(yōu)選地由不導電的材料或絕緣材料制成。接觸體可以在外部直至電氣接觸所需的區(qū)域都是絕緣的。根據(jù)需要，在錐體頂部的相對側上應配置壓力傳動介質，通過其接觸體在力作用下從連接元件的錐體中挺出，并且接觸體最好在此位置上可拆卸地固定在連接裝置的外部。同時可以設計為，其可通過壓力傳動介質的重新致動而從這個位置上釋放，并且可以重新回到連接裝置內部的這個起始位置上。根據(jù)本發(fā)明，還可以設計為，首先進行連接元件與定位元件之間的形狀配合的連接，然后這兩個元件最好在建立至少一個接觸層和至少一個接觸體之間的連接的同時，建立彼此之間可拆卸地力配合地連接。只有完成這些步驟之后，電力才能傳輸?shù)杰囍行铍姵鼗蚱淇刂坪?或動力電子設備中。

為此，可以配備第一機械開關或傳感器，以確定，接觸體是否已完全被推出連接元件。此外，還可以安裝第二開關或傳感器，其可以位于外部的連接元件的定位錐體上，并且在與定位元件接觸時被致動。兩個傳感器或開關可以優(yōu)選地通過and鏈接彼此連接，并且其必須同時操作，以實現(xiàn)電流。此外，這些傳感器還可以立即中斷電流，如果這些元件彼此分離。

特別有利的是，連接元件位于升降裝置上。升降裝置最好是通過線性致動器驅動和/或被設計為機械臂形式，并且位于停車場的地面上，并且在不使用時盡可能平坦和與地面平齊。特別有利的是，連接元件位于升降裝置上，并且其始終大致平行于地面和/或接觸板。此外，連接元件可移動或偏轉地布置在升降裝置上，以便在固定在接觸板上時可以自動和彈性地嵌合到其中一個定位元件中。在x方向和y方向上的側向或橫向偏轉可以通過彈簧等實現(xiàn)。x-y平面所對應的平面用于安裝接觸板的各個單元，并且垂直于z方向。定位元件基于該平面在x和y方向上偏轉。這種彈簧可以在松開連接時使得連接元件自動回復到其初始位置。

最好設計為，升降裝置可自動移動。因此，連接元件在接觸板定位元件中的定位以及電力傳輸都可以自動自發(fā)進行。無需連接元件和汽車的手動匹配，以及汽車的精確定位，因為其提供了多種方法和定位元件來接收所述連接元件。因此，例如，機械臂形式的升降裝置可以在軸線方向上移動(z方向)，并且只需執(zhí)行上下運動。為了實現(xiàn)最終嵌合，安裝在升降裝置上的連接元件可側面圍繞至少一個單元軌道半徑偏轉(x方向和y方向)，從而始終占據(jù)離散位置。還可以設計為，連接元件和定位元件之間的通電連接也可自主或自動地通過升降裝置建立，以便自動為汽車中的電力存儲單元充電。

根據(jù)本發(fā)明的充電裝置可以確保電動汽車或插電式混合動力汽車與電網的永久連接。從而實現(xiàn)受控充電，并避免昂貴的用電高峰時間。為此可以提供控制單元和/或通信單元，借助其實現(xiàn)汽車或存儲單元與電網或充電裝置固定部分之間的通信。這種通信的優(yōu)點在于無線和自動化。

根據(jù)本發(fā)明的充電裝置適合用于電動汽車電力存儲單元的自動充電。在開頭所述的電動汽車中，配有多個定位元件的接觸板被特別布置在電動汽車的底側，并且至少具有一個用于電力傳輸?shù)倪B接元件，其在與接觸板組合時與位置無關，并且可以彈性地嵌入到其中一個定位元件中，通過這種設計實現(xiàn)了本發(fā)明的另一個目標。

本發(fā)明的特別優(yōu)點在于，通過連接元件獨立于位置地彈性嵌合到接觸板的定位元件中，可以實現(xiàn)電動汽車或者電力存儲單元的自動自主充電。這一方面可以為存儲單元充電，另一方面也可以將其中存儲的電力反饋到電網中。接觸板被優(yōu)選布置在電動汽車上，使得汽車可以停在停車場的任意位置上。通過自動嵌合，還省略了電纜或類似物的處理。根據(jù)本發(fā)明，還可以設計為，接觸板具有更小的自重，從而不會顯著增加電動汽車的重量。

在開頭所述的方法中，至少一個用于電力傳輸?shù)倪B接元件與安裝在車內的接觸板組合，并且所述連接元件在與接觸板接觸時與位置無關，并且可以彈性地嵌入到其中一個定位元件中，通過這種設計實現(xiàn)了本發(fā)明的方法目標。

本發(fā)明所述方法的優(yōu)點尤其在于，通過連接元件獨立于位置地彈性嵌合，自動建立接觸板和連接元件之間的連接。如果連接元件被固定在接觸板的任意位置上，則其它會自動自發(fā)地嵌合到位于接觸板上的一個定位元件中。為此，應優(yōu)選設計為，連接元件被形狀配合地安裝在其中一個定位元件中。同時，定位元件被固定在六邊形單元中，同時每個單元具有錐形凹部，并且接觸板的每個定位元件都具有相同的形狀。通過本發(fā)明所述的方法，可以高效和舒適地為電動汽車或插電式混合動力汽車充電，并且接觸板優(yōu)選布置在車上或車內。

優(yōu)選地，可以設計為，在連接元件與定位元件形狀配合地結合時，至少一個布置在連接元件內的接觸體被壓入位于定位元件同軸凹槽中的接觸層部分中，并且建立可拆卸和力配合的連接。為此，除了建立通電連接，接觸體應始終位于連接元件之內。最好設計為，提供多個同軸布置的接觸體，該接觸器為建立通電連接而被壓入同樣同軸形式的定位元件的凹槽中。在建立通電連接的同時，兩個元件也應力配合地彼此連接，以實現(xiàn)電力的不間斷傳輸。在建立三相連接時，三個同軸布置的接觸體在力作用下被定位在定位元件的三個同軸布置的凹槽中，同時連接元件的三個接觸體分別被分為多個部分或節(jié)段，例如三個，六個或八個。在定位元件的凹槽中，分別布置一個接觸層，并在其方向上移動接觸體。

根據(jù)需要，按照汽車和接觸板的預定位置，連接元件通過升降裝置自動移動到接觸板。升降裝置可以通過線性致動器驅動和/或被設計為機械臂形式。升降裝置優(yōu)選布置在停車場或類似場所的地面上，并且可以在軸線方向上移動(z方向)，以便停在接觸板的任意位置上，同時接觸板優(yōu)選布置在汽車的底側。接觸板和連接元件之間的連接無需手動干預即可建立。連接元件優(yōu)選大致平行于地面朝向接觸板移動，同時接觸板可以布置在汽車的底側。在固定在接觸板上時，連接元件側向圍繞單元軌道半徑偏轉(x方向和y方向)，從而在定位元件中始終占據(jù)離散位置。為此，連接元件優(yōu)選可移動或偏轉地布置在升降裝置上，例如通過至少一個彈簧。為了在不使用時保護升降裝置，可以為此提供蓋板裝置。

同時可以提供定位系統(tǒng)，通過其可以向駕駛員說明，汽車已經或即將占有的位置是否可以進行連接元件與接觸板定位元件之間的自動連接。

可優(yōu)選設計為，在連接元件接觸體與定位元件接觸層完全接觸時，以及在定位元件與連接元件自動建立附著力配合連接后，可以為汽車存儲單元充電。首先，自動建立接觸板和連接元件之間的連接，然后再次自動為汽車存儲單元充電。通過至少一個接觸層和至少一個接觸體之間的同軸結構，其厚度可非常薄，但是又具有很大的橫截面積，從而確保充電循環(huán)的高效率。

優(yōu)選地，可以設計為，在完成充電循環(huán)后，力配合的連接自動松開，并且連接元件通過升降裝置移動到初始位置。初始位置可以設置在汽車停車場的地面上。為了給汽車或車內存儲單元充電，汽車要停在停車場的任意位置上，然后連接元件與安裝在車上的接觸板建立連接，然后為汽車充電裝置充電。整個過程都是自動自主進行的，無需駕駛員的干預。在充電完成后，也無需手動干預，因為連接元件會自動自主地與接觸板斷開連接。

還可優(yōu)化設計為，在接觸板不使用時通過蓋板裝置防水覆蓋。在確定充電位置后，蓋板裝置的打開和/或關閉也可以是自動進行的。通過蓋板裝置，可以防止接觸板污染和/或損壞。為此，可以給蓋板裝置涂層。此外，還可以配備加熱器，以便在冬季避免蓋板裝置結冰等。

更多特征、優(yōu)點和作用見下列實施例。相關附圖如下所示：

圖1所示是本發(fā)明的充電裝置；

圖2a所示是本發(fā)明充電裝置的接觸板示意圖；

圖2b所示是圖2a所示接觸板的截面示意圖；

圖2c所示是圖2a所示接觸板的另一個截面示意圖；

圖3a所示是本發(fā)明充電裝置的接觸板的另一個視圖；

圖3b所示是圖3a所示接觸板的截面圖；

圖3c所示是圖3a所示接觸板的另一個截面圖；

圖4所示是本發(fā)明充電裝置的接觸板的仰視圖；

圖5所示是本發(fā)明充電裝置的接觸板的另一個視圖；

圖6a所示是本發(fā)明充電裝置的無觸點版本；

圖6b所示是圖6a所示本發(fā)明充電裝置的截面圖；

圖6c所示是圖6a所示本發(fā)明充電裝置的另一個截面圖；

圖7a所示是本發(fā)明充電裝置的帶觸點版本；

圖7b所示是圖7a所示本發(fā)明充電裝置的截面圖；

圖7c所示是圖7a所示本發(fā)明充電裝置的另一個截面圖；

圖7d所示是圖7a所示本發(fā)明充電裝置的另一個視圖；

圖8a所示是本發(fā)明充電裝置的帶觸點版本的另一個視圖；

圖8b所示是圖8a所示本發(fā)明充電裝置的帶觸點版本的一個細節(jié)圖；

圖9所示是汽車充電循環(huán)；

圖10a所示是升降裝置；

圖10b所示是升降裝置的另一個視圖；

圖11所示是汽車在停車場上的停放位置選項；

圖12a所示是另一個升降裝置；

圖12b所示是一個開口裝置；

圖12c所示是開口裝置的另一個視圖；

圖13所示是蓋板裝置的截面細節(jié)圖；

圖14所示是帶部分去除外鐵芯的電磁鐵的截面圖；

圖15所示是帶兩個電磁鐵和一個連接元件的蓋板裝置的截面細節(jié)圖；

圖16所示是接觸板及蓋板裝置的示意圖；

圖17a所示是本發(fā)明方法的示意圖；

圖17b所示是圖17a所示本發(fā)明方法的另一個示意圖；

圖17c所示是圖17a所示本發(fā)明方法的另一個示意圖；

圖18a所示是根據(jù)現(xiàn)有技術的方法的示意圖；

圖18b所示是本發(fā)明方法的另一個示意圖。

圖1所示是本發(fā)明所述的充電裝置1，其中具有接觸板2，其上設有多個定位元件3。圖1上還顯示了連接元件4，該元件安裝在定位元件3上。因此接觸板2是多層結構的。

在圖2a至2c中所示是接觸板2的結構示意圖。如圖2a所示，其中被分成均勻的六邊形單元7，并且這些單元7被規(guī)則地排列。如圖2b和2c所示，每個單元7包括錐形凹部8朝向中心點方向，其穿過接觸板2的截面如圖2a所示。

圖3a至3c所示是接觸板2的其他視圖，其中可以看出其采用分層結構，并且圖3a所示是接觸板朝向外側的視圖，而圖3b和3c則分別示出了圖3a所示的接觸板的截面圖。在接觸板2中交替布置了接觸層6和絕緣層5，其中三個接觸層6用于建立三相連接，以便傳輸交變電壓和三相電流。在圖3a所示的俯視圖中，還可以看出，在錐形凹部8中設置了凹槽9，并在其中布置接觸層6。凹槽9優(yōu)選設計為空心圓柱形和同軸結構。另外，其中還可以具有不同的深度，并且凹槽9可以具有大致相同的深度。此外，還可以設計為，接觸層6在整個接觸板2上延伸，或者一個定位元件3的凹槽9的每個接觸層6分別與下一個定位元件3相應接觸層6連接。最好設計為，接觸板2的整個剩余部分由這些或者更多絕緣層5組成。

接觸板2內側的仰視圖或視圖如圖4所示，其中可以看出，凹部8之間的區(qū)域從接觸板2取出，以減小材料和重量。

接觸板2的另一個視圖如圖5所示，其中可以看出其層狀結構，并且接觸層6分別置于凹槽9中。整個接觸板2為層狀結構，并且絕緣層5和接觸層6交替布置。

圖6a至6c示出的是充電裝置1及接觸板2和置于其上的連接元件4，其中沒有建立通電連接。然而，連接元件4形狀配合地安裝在接觸板2的定位元件3上，或者連接元件4離散地對準單元7的中心。為此可以設計為，連接元件4是帶有鈍頭或略圓形頂端或末端的圓錐形結構。這確保了連接元件4形狀配合地定位在接觸板2的每個定位元件3中。鈍頭可以實現(xiàn)連接元件4自動和彈性嵌合到其中一個定位元件3中。通過這種設計可無需克服較大阻力。此外，連接元件4的錐形可以通過支撐面密封，后者直徑大于錐體的直徑。這確保連接元件4在其中一個定位元件3中占據(jù)一個直立端位，而不是傾斜地卡在其中。為此，連接元件4的旋轉軸可以與定位元件3圓錐形凹槽8同軸布置。

在圖7a至7d中示出了充電裝置1及接觸板2和置于其上的連接元件4，其中后者形狀配合地連接到其中一個定位元件3并且建立通電連接。為此，接觸體10被部分從連接元件4中推出，并且在元件3,4建立形狀配合的接觸時彼此連接，以便之后可以進行無間斷地充電。要配備至少一個接觸體10，而且最好是在連接元件4中設置多個同軸布置的接觸體10，且其對應于接觸層6而形成。實踐表明，每個同軸接觸體10被分為至少六個節(jié)段，以增加其彈性，從而增加與接觸板2之間的機械接觸電阻，這樣各個節(jié)段通過一定的壓力壓到定位元件3的接觸層6上，從而減少接觸電阻。在建立通電連接的同時，連接元件4與接觸板2的定位元件3力配合和可拆卸地連接，例如通過彈簧。為了確保在兩個連接元件3,4建立形狀配合的連接之后才能建立通電連接，可以在連接元件4中安裝磁鐵。磁鐵用于確保，連接元件4在單元7接觸板2的一個表面上對準，而無需提前將接觸體10從連接元件4中推出。

圖8a還示出了一種充電裝置1，其中連接元件4的接觸體10與定位元件3的接觸層6建立通電連接。圖8b所示是圖8a連接的細節(jié)圖。連接元件4的接觸體10與定位元件3的接觸層6接觸。在接觸層6之間設置絕緣層5。圖8a和8b所示是接觸板2或定位元件3與連接元件4之間用于交變電壓傳輸?shù)娜噙B接線路。為此，在每個單元7和每個定位元件3中設有三個同軸凹槽9，在每個凹槽9中分別環(huán)形或同軸設置一個接觸層6。通過接觸層6的環(huán)形設計，其厚度可以非常薄，例如厚度小于2mm，最好是約1mm，并且仍然具有很大的橫截面積，因為接觸層6的周向長度至少比其厚度大一個數(shù)量等級。通過更大的橫截面積，可實現(xiàn)更大的充電效率，從而降低充電時間。相應地，在連接元件4中設置三個環(huán)形接觸體10，每個環(huán)被分為若干節(jié)段。特別優(yōu)選地，接觸層6應略微向上傾斜延伸，這樣在與接觸體10組合時可以克服輕微的阻力，從而形成全表面接觸。

除了三相連接，充電裝置1還可以針對接觸板2或定位元件3和連接元件4之間的五相連接進行相應的設計。為此，在每個單元7中提供五個同軸凹槽9，并且在每個凹槽9中設置接觸層6。根據(jù)三相連接情況，設置接觸板2的分層結構。

根據(jù)本發(fā)明的充電裝置1還可以設計用于直流電的傳輸。為此，可以提供兩個連接元件4，其中分別布置一個接觸體10和各一個相位。為了容納連接元件4，定位元件3可以成對設計，并且分別包括接觸層6和相位。

接觸板2也可以設計為，包括錐形連接元件4，并且為了建立連接，可以將帶錐形凹部的定位元件3置于其中一個連接元件4上。

優(yōu)選地，可以設計為，接觸板2如圖9所示大致居中位于汽車f的底側，例如電動汽車或插電式混合動力汽車。其大小可以大約80cm*60cm。連接元件4可以優(yōu)先地布置在升降裝置11上，其中后者可以大致位于停車場地面的中部，并且在駛入位置上或者在不使用時與地面齊平。通過接觸板2在汽車f上的這種布置，以及連接元件4或升降裝置11的布置，可以實現(xiàn)連接元件4與接觸板2或其上布置的定位元件3之間的簡單和自動連接。升降裝置11最好設計為機械臂形式。

圖10a和10b示出了帶連接元件4的升降裝置11。升降裝置11可以布置在私人停車場的地面上，或者公共區(qū)域的地面上，例如購物中心、高速公路服務區(qū)或者的士站，用于給汽車f充電。接觸板2和連接元件4之間的連接總是可以通過充電裝置1自動建立。最好設計為，汽車f可以與充電裝置1的固定部分進行無線通信，并且接觸板2具有唯一的識別號。

還可以設計為，連接元件4位于升降裝置11上，并且總是大致與地面平行。為此，升降裝置11可以包含端部保持裝置12，并在其上布置連接元件4，如圖10a和10b所示。連接元件4還可以通過彈簧等可移動地布置在端部的保持裝置12上，以便為了嵌合到其中一個定位元件3中而執(zhí)行x方向和y方向的側向或橫向運動。還可以在端部保持裝置12和升降裝置11的機械臂14之間配備機械裝置13，以便將其與端部的保持裝置12可偏轉地連接在一起。圖10a所示是處于回縮狀態(tài)的升降裝置11。該裝置可以位于停車場的地面上，并且與地面齊平。為此，端部保持裝置12通過機械裝置13相比機械臂14下降，如圖10a所示。圖10b所示是處于伸展狀態(tài)的升降裝置11，其中端部保持裝置12通過機械裝置12向上延伸，尤其是延伸到高于升降裝置11機械臂14的位置上。這樣，安裝在端部保持裝置12上的連接元件4占據(jù)最高位置，并且可以之后嵌合到其中一個定位元件3中。優(yōu)選地，升降裝置11上的連接電纜應采用柔性設計，以便不影響連接元件4的位置平衡。連接電纜可以設計為銅或鋁材質的細或極細線束，并且通過柔性或可拉伸材料絕緣，例如橡膠或硅樹脂。此外，還可以在相應的電纜中分別設置相位，以再次增加柔性。

汽車f在停車場上的定位方案如圖11所示，其中通過不同的陰影或線條表示了汽車f的多種定位選項。這種停車場可以有2.3米寬?？梢栽O計為，升降裝置11與連接元件4大致居中地布置在這種停車場的地面上。汽車f及大致居中位于車底的接觸板2可以定位在這種停車場的任意位置上，如圖11所示。最好設計為，選擇合適的接觸板2的尺寸，使得連接元件4始終可以定位在置于其上的其中一個定位元件3上，無論汽車f位于停車場的什么位置上。對于寬度約為2.3米的停車場，接觸板2的大小可以是80cm*60cm。

當接觸板2不使用時或者沒有連接到連接元件4時，應該通過蓋板裝置17覆蓋，以保護接觸板2免受污染或破壞。本圖中未示出的蓋板裝置17可以設計為可折疊形式，并且可通過至少一個磁鐵固定在位置上，或者通過彈簧改變位置?？梢栽O計為，接觸板2可以自動自主地被覆蓋，只要汽車f在充電位置上就位。此外，還需設計為，其在完成充電后可以自動關閉。蓋板裝置17可以設計為扁平板條結構，并且這些板條只有幾毫米厚，例如2mm至3mm。這些板條可以通過槽和栓彼此嚙合，從而在閉合狀態(tài)下形成致密而平坦的單元，以便覆蓋整個接觸板2。各個板條可以在軌道上串聯(lián)和移動。在相鄰板條之間，該裝置可以在槽和栓彼此嚙合的位置上彼此分開。從而在蓋板裝置17中形成一個開口，并在其中暴露出接觸板2的一部分。板條在軌道上的最大運動可以在軌道的起點和終點用擋塊限制。此外，板條可以通過彈簧壓縮，以便自動關閉開口。每個板條的寬度可以是接觸板2單元7寬度的一半，并且板條可以至少部分由磁性材料構成。

為了實現(xiàn)連接元件4與接觸板2其中一個定位元件3的自動連接，可以在升降裝置11上安裝開口裝置15，這樣蓋板裝置17的板條會在與開口裝置15接觸時自動在正確的位置上打開。升降裝置11及開口裝置15如圖12a所示。開口裝置15最好位于升降裝置上，并使得開口裝置15始終大致平行于地面。圖12b示出了開口裝置15。其中包括兩個分別成180°或三個分別成120°偏移并圍繞至少一個軸旋轉的機械臂，其上可以布置至少部分可旋轉的磁鐵16，尤其是永久電磁鐵。這種磁鐵16在未通電時有磁性，但是在通電后可以增強這種磁鐵16的作用，或者通過反向電流被抵消。當開口裝置15與圖中未示出的接觸板2的蓋板裝置17接觸時，機械臂通過磁鐵16附著在蓋板裝置17的板條上。當在蓋板裝置17的方向上或者在z向上通過開口裝置15施加壓力時，機械臂與蓋板裝置17的板條在兩個相反的方向上(在x-y平面上)彼此分開，而磁鐵16不會在x或y方向上滑動。為此，可以設計合適的磁鐵16或板條的表面，例如帶結子或凹槽。機械臂的彼此分離如圖12c所示。在分離時，磁鐵16或其正向力和/或附著力的效果可通過磁鐵16的通電來增強。為了再次關閉蓋板裝置17，可通過反向通電再次從蓋板裝置17的板條上松開磁鐵16。這種開口裝置15或用于蓋板裝置17自動開關的整個機械單元也可以獨立于充電裝置1使用。

圖13所示是另一種蓋板裝置17的截面圖，其中各個板條18可拆卸地彼此連接。在一個、兩個、三個或多個板條18內，優(yōu)選設置一個鐵磁材料19，并且該鐵磁材料通過三個縱肋20a向外延伸，并且優(yōu)選地布置在板條18的整個長度上。優(yōu)選地，鐵磁材料19應基本布置在相應板條18的中間，并且包括其寬度的約50％。每個板條18兩側的外邊緣由非鐵磁材料構成，例如塑料或非鐵磁性金屬。由多個板條18并排布置形成的板條狀蓋板裝置17，由鐵磁和非鐵磁區(qū)域交替形成，并且兩者最好具有相同的寬度。

為了自動打開蓋板裝置17，然后建立連接元件4與接觸板2其中一個定位元件3的連接，在升降裝置11上布置了開口裝置(未標示)。其中包括至少一個，優(yōu)選兩個，蓋板，其下布置了一個，兩個或多個電磁鐵21。如圖14所示，這樣的電磁鐵21通過選擇性地移除或操縱外側鐵芯而具有類似于圓柱形永久磁鐵的磁場分布，并且在其外端上具有三個縱肋20b。此外，這種優(yōu)選圓柱形的電磁鐵21的寬度或直徑對應于板條18鐵磁材料19的尺寸。連接元件4優(yōu)選布置在尤其是兩個電磁鐵21的下面。優(yōu)選地，在升降裝置11的上端布置用于蓋板通過相應電磁鐵21的側向位移的裝置，例如線性滑塊，線性導軌系統(tǒng)或可樞轉的并聯(lián)機構。如果配備可樞轉的并聯(lián)機構，則可以在其上，尤其是在其頂部縱向布置具有導軌和滑塊的線性滑動系統(tǒng)，并且在線性滑動系統(tǒng)的導軌上布置電磁鐵21。應在電磁鐵21和線性滑動系統(tǒng)或可樞轉的并聯(lián)機構之間設置合適的機械裝置，例如剪切機構，并確保其通過施加到蓋板裝置17板條18上的壓力彼此分開，從而在打開的區(qū)域中連接元件4可以按照單元結構對齊。為此，連接元件4必須主要在縱向方向上移動，從而使其嵌合在定位元件3中。通過在適當位置放置的彈簧，可以自動關閉蓋板裝置17或將其重置為初始狀態(tài)。

在將電磁鐵21與蓋板裝置17的板條18組合時，需要注意的是，電磁鐵21應接觸板條的鐵磁材料19，而不能接觸蓋板裝置17的非鐵磁部分。如果電磁鐵21不通電，可能出現(xiàn)這種不良情況。因此，有必要為電磁鐵21通電。通過由此所形成的磁場，電磁鐵21由于板條18的鐵磁材料19的吸引力被對齊和偏轉，以使電磁鐵21至少部分地重疊或與板條18的鐵磁材料19居中對齊。具體情況參見圖15所示。為此，電磁鐵21需要與連接元件4一起偏轉。

如果已通電或短時間過載的電磁鐵21與板條18的鐵磁材料19連接，那么連接元件4大致居中對齊兩個板條18接觸的位置，如圖15所示。圖16所示是接觸板2及蓋板裝置17的示意圖?？梢钥闯觯鍡l18的寬度相對于接觸板的六邊形單元結構，尤其對應于兩個相鄰、傾斜偏移、六邊形單元7的中心點之間的距離。如果蓋板裝置17要在這兩個板條18之間打開，那么這兩個板條和其余板條18在連接元件4的兩側移動，特別是略多于板條寬度的一半。板條18的位移優(yōu)選在兩側上通過擋塊限制。這樣，連接元件4側面大致與接觸板2的六邊形單元結構對齊；因此，為了連接元件4形狀配合地嵌入定位元件3中，僅需要其在縱向方向上的位移。具體情況參見圖16所示。

為了確保電磁鐵21具有有利于鐵磁材料19橫向引力的磁場分布，電磁鐵21最好設計為，具有類似于圓柱形永久磁鐵的性質或磁場分布。為此，電磁鐵21最好設計為沒有外部鐵芯。

此外，還可以設計為，充電裝置1和升降裝置11的整個電子控制單元和保護機構位于所謂的壁箱中。該裝置可以具有20cm*30cm*8cm的尺寸，并且包括至少一個按鈕或類似的交互元件。在其前部可以安裝一個led環(huán)，其中可以具有大約16cm的直徑，并且由60個三色led燈組成。通過各個led燈的動畫，例如閃爍，走燈，顏色變化，亮度變化等為用戶提供當前狀態(tài)：如待機，準備充電，正在充電，充電完成，出錯等。例如，如果正在充電并且電動汽車要投入運行，則只需按下按鈕就可以停止充電，同時升降裝置11手動自動觸發(fā)駛入。此外，按住按鈕三秒或更多秒，還可以切換到電流強度編程模式，以設置、更改或調整電流強度或充電功率。通過反復按下按鈕，可以增量提高電流強度，并通過不同數(shù)量的led燈環(huán)顯示。如果達到了最大電流強度，可以通過再次按下按鈕切換到最低等級。例如，如果五秒、七秒或更多秒不按按鈕，則可以自動結束電流強度編程模式。

此外，通過led燈環(huán)還可以顯示汽車的正確或錯誤的位置，或者通過定位系統(tǒng)在停車期間通過led燈的動畫或閃爍箭頭顯示車輛的行進方向，從而使得接觸板2位于自動連接的公差范圍內。此外，通過這種led燈環(huán)還可以顯示其他參數(shù)或運行狀態(tài)。此外，還可以在壁箱中設置無線連接，例如藍牙，以便通過智能手機或類似設備建立連接。通過智能手機可以讀取所有參數(shù)，并調節(jié)充電開始時間或充電功率等參數(shù)。或者，壁箱也可直接聯(lián)網，或者可以連接到電力公司，以確定電網的負荷。此外，壁箱還可以配備儲能器，以便在發(fā)生電力故障時可以自動啟動升降裝置11。

在本發(fā)明所述的方法中，連接元件4與接觸板2組合，如圖17a至17c所示。接觸板2應設計為，連接元件4在與其接觸時可以自動和彈性地嵌合到其中一個定位元件3中。這最好獨立于連接元件4在接觸板2上的位置進行。在圖17a至17c中，顯示了連接元件4在接觸板2上的三種可能位置或情況a,b,c。第一種最佳情況a是直接位于定位元件3中。這時無需執(zhí)行其他的步驟，因為連接元件4已經占據(jù)了所需的端位。在第二種情況b中，連接元件4(圖17a至17c中顯示為錐形)位于六邊形單元7的邊緣上，然后滑動并從而再次占據(jù)一個端位。在第三種情況c中，連接元件4被安置在三個單元7接觸的點上。但是，充電裝置1應被設計為，連接元件4即使被定位在接觸板2上的這個位置上，也能向下滑動到其中一個相鄰的定位元件3中。各個錐體的可能的滑動方向如圖17c箭頭所示。連接元件4總是在定位元件3中占據(jù)一個離散位置，無論其在接觸板2上的定位如何。在本發(fā)明所述的方法中，連接元件4正交(在z方向上)移動到單元7中作為接觸板2夾緊的結構，并側向(在x和y方向上)圍繞單元7的圓周半徑偏轉。

在圖18a和18b中，顯示了連接元件4與接觸板2或定位元件3連接的空間偏移三軸定位，與按照本發(fā)明所述方法的單軸定位的比較。如圖18a中所示，按照現(xiàn)有技術水平，首先確定實際位置和目標位置，例如通過相機等裝置。然而通過至少三軸定位建立連接。這種三軸定位可通過機械臂等實現(xiàn)。這種機械臂結構復雜、造價昂貴。此外，按照現(xiàn)有技術水平，電動汽車或插電式混合動力汽車定位元件3的各種設置也很難實現(xiàn)。

圖18b所示則是按照本發(fā)明所述方法的連接元件4的定位。其中，連接元件4通過任意點或定位元件3連接到接觸板2。這樣，運動流動相比圖18a減少到一個軸，因為在連接時只需在z方向上運動。此外，還不需要定位。