[发明专利]用于机电耦合组件的安全系统、用于具有该系统的电动车辆的充电站以及相关耦合方法

说明书

本发明涉及电动车辆充电领域。本发明涉及适用于装配到充电站和电动车辆的机电耦合组件的安全系统。本发明还涉及相应的机电耦合组件和充电站，以及用于将电动车辆机电耦合到充电站的方法。根据本发明的安全系统(41)包括：固定到耦合组件的第一连接部件(12)的可检测元件(411)；固定到第二连接部件(22)的传感器(412)，所述传感器(412)配置成检测可检测元件(411)是否位于附近；和控制单元(413)，控制单元(413)被布置成利用幅值小于最大幅值F_1max的力来驱动第一连接部件从缩回位置到接近位置的移动，并且利用幅值大于所述最大幅值F_1max的力来控制第一连接部件从接近位置到连接位置的移动。

技术领域

本发明涉及电动车辆的充电领域。更具体地，涉及允许从充电站对电动车辆充电的机电耦合自动装置领域。本发明特别适用于允许对电动车辆进行充电的自动装置，更具体地，电动车辆是公共交通车辆，例如公共汽车和有轨电车。更具体地，本发明涉及一种用于能够装备充电站和电动车辆的机电耦合组件的安全系统。本发明还涉及相应的机电耦合组件和充电站，以及用于使电动车辆和充电站耦合(或接近)方法。

背景技术

包括电动传动系的电动车辆一般在车上携带至少一个储能装置，例如电化学形式或电容式形式的储能装置。可以通过车载的能量转换器对储能装置充能。该能量转换器尤其能够布置成在制动阶段期间恢复车辆的动能。也可以从充电站对储能装置充能，例如布置在为乘客上下车而设置的停靠站处的充电站。大多数情况下，充电站和电动车之间的电能传输是通过分配在充电站和电动车辆之间的机电耦合组件来实现的。机电耦合组件包括电连接到充电站的电源的第一连接部件和电连接到车辆的储能装置的第二电连接部件。这些连接部件能够机械耦合，使得在充电站和储能装置之间形成电接触，从而允许充电电流流动。

为了便于充电并且特别是避免任何的人为干预，可以使机电耦合操作以及更一般地使电动车辆充电所需的所有操作自动化。因此，机电耦合组件总体上包括致动器和控制单元，其中致动器布置成使连接部件中的一个连接部件相对于另一个连接部件移动，控制单元布置成例如按照充电指令以自动方式驱动致动器。举例来说，EP 1938438描述了一种机电耦合组件，该机电耦合组件包括布置在车辆顶部上的可伸展臂，旨在连接充电站所配备的插座。

现有技术的机电耦合组件的缺点在于，在移动元件(公或母)朝向固定元件(分别为公或母)的接近以便于建立其耦合的阶段期间，有在公元件和母元件之间引入异物的风险。异物尤其可以阻止公元件和母元件之间的耦合或者这些元件之间的连接。异物也可能是人或动物的肢体或肢体的一部分。除了不正确的耦合风险之外，还会增加受伤风险。为了限制这些风险，必须在特定的限制条件(由某些国家的标准规定)下执行公部分和母部分的耦合。

在电动车辆充电的情况下，可以通过在高于阈值高度的高度处安装机电耦合组件来限制受伤和损坏的风险。对于公共汽车或有轨电车类型的公共交通工具，该阈值高度例如设定为2.70米，以防止使用者的手被引入母元件。但是，这样的高度安装要求车辆的最小高度，这可能与车辆必须行驶的特定路线不相容，例如具有通行高度限制的路线(隧道、桥梁)。当机电耦合组件不能安装在阈值高度以上时，可以通过设置在移动元件朝向固定元件移动期间施加的力的最大幅值来限制受伤风险。这个最大幅值例如等于70N，以便防止对使用者造成任何伤害，即使在被夹住的情况下也能防止。然而，公元件与母元件的正确连接通常需要相当大的力，称为插入力，该力的幅值例如可以超过800N。特别地，由于电动车辆仅能够相对于充电站大致定位，公元件由此与母元件不完全对齐，因此推荐使用这种大小的力。此外，为了对电动车辆充电，相当大安培数的电流流过耦合单元，由于这样的事实，强调了实现耦合单元的有效耦合的需要。