CN113382886A - 为电池充电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助充电站用电能给车辆(2)的电池(4)充电的方法，所述充电站具有至少一个用于产生电力闪电(16)的源，其中，借助至少一个源产生至少一个闪电(16)，借助至少一个闪电经由空气向车辆(2)的至少一个接收器(6)提供一定量的电能，其中，由至少一个接收器(6)向电池(4)提供所接收的量的电能。

Description

为电池充电的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对车辆的电池进行充电的方法以及一种用于对车辆的电池进行充电的系统。
背景技术
与传统的具有内燃机的车辆(液体燃料将被填充到该具有内燃机的车辆的油箱中)相比，电驱动车辆或电动车辆需要更长的充电时间，以便将电能提供给电驱动车辆的电池。为了减少电池的总充电时间，可以想到不同的方案，其中电池可以在使用高电流和/或高电压的情况下在短时间内被充电。对于这种方案，在语言使用中使用如快速充电或超级充电的术语，但也使用其他术语。因此，可以想到的是，类似于在飞行期间为飞机加燃料，在行程期间可以进行充电，以便节省顾客不愉快的且较长的充电时间。此外存在这样的方案，即，设置感应式充电。
对于电驱动车辆的客户或使用者，由于耗费时间的充电使行程持续时间至少延长15分钟。此外，合理的基础设施当前仅初步存在，其中基础设施的扩建可能还要经过多年来发展，由此限制了电动车辆的吸引力。此外，车辆制造商有义务在各个市场中提供不同的电网电压并考虑波动。
文献DE 10 2014 118 343 A1描述了一种用于车辆的安全系统的设备，借助所述设备能够执行电能存储器的感应式充电过程。
在文献US 2011/259181 A1描述了一种点燃爆炸性物质的方法。
由文献US 2014/245916 A1已知了一种用于释放电能的方法。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是缩短对车辆电池进行充电的充电时间。
该目的通过具有独立权利要求的特征的方法和系统来实现。所述方法和系统的实施方式由从属权利要求得出。
根据本发明的方法设置用于利用充电站、例如从充电站利用电能来给车辆电池充电。在此使用的充电站具有至少一个用于产生电力闪电的源/电源。在此，利用至少一个源产生至少一个闪电，利用闪电经由/跨越空气为车辆的至少一个接收器传输和/或提供一定量的电能。由车辆的至少一个接收器接收至少一个闪电和/或接收由此传输的量的电能。在此由至少一个接收器接收的量的电能从至少一个接收器被提供给电池。
在一种设计方案中，在车辆、例如机动车或汽车行驶时，当车辆经过至少一个源或从所述至少一个源旁驶过时，实施所述方法，其中，至少一个接收器与至少一个源不超过限定的和/或可限定的理论间距、尤其是第一理论间距。在此，车辆可以在充电时刻位于充电地点或充电位置处和/或经过该充电地点或充电位置。在此也可能的是，车辆在充电时刻相对于充电站具有限定的或可限定的最大理论速度。
此外可能的是，在产生至少一个闪电之前，由车辆或从车辆出发通过通信链路为充电站提供关于待提供的电能的量的信息。这可以在充电时刻之前的约定时刻执行，车辆在该约定时刻仍然处在约点地点，该约定地点比充电地点距离至少一个源更大的距离。
如果车辆例如正在行驶，则这在车辆接近充电站并且至少一个接收器距至少一个源的距离大于尤其是可限定的第一理论距离/规定距离、例如是第一理论距离的多倍的情况下是可能的。通过充电站的通信链路和/或至少一个传感器也可以确定车辆距充电站、尤其是距至少一个源的各当前距离。此外，当车辆在行驶期间接近至少一个源并且经过至少一个源时，可以由充电站识别将向其电池提供预定量的电能的车辆。
根据本发明的系统用于给车辆电池充电。该系统包括充电站，该充电站具有用于生成电力闪电的至少一个源。所述至少一个源被构造成产生至少一个闪电，所述闪电通过空气传送一定量的电能，且所述闪电经由空气将所述量的电能提供至车辆的至少一个接收器。至少一个接收器被设计成接收闪电以及因此接收所述量的电能，并且还将所接收的所述量的电能提供给电池。
用于闪电的至少一个源例如构造为特斯拉线圈。
该系统包括至少一个为车辆配设的接收器，该接收器布置在车辆外壁上，并被设计为天线、闪电引导器/避雷器和/或车辆车身的一部分。
此外可能的是，系统具有至少一个变换器，该变换器在车辆中布置在、例如连接在至少一个接收器与电池之间，并且构造用于对由至少一个接收器经由闪电接收的量的电能的至少一个电参数的值、例如电流或者说电流强度的值和/或电压的值进行变换，并且将其提供给电池。此外，系统可以包括过剩电能缓冲器。如果由至少一个闪电提供的电能的量对于电池的存储容量来说太大，则剩余能量可以存储在作为缓冲器的电容器中，并且随后当电池再次具有足够的存储容量时从电容器被充电到电池中并存储在电池中。
可以想到，系统包括位于车辆内的第一通信模块和为充电站分配的第二通信模块。通过通信模块可以交换关于要提供的和/或所需的电能的量的信息，但也可以确定在充电站、例如至少一个源与例如行驶的车辆或至少一个接收器之间的当前距离。
在另一设计方案中，充电站的至少一个源相对于车辆行驶的和/或可行驶的行车道、例如行车道的中心线不超过可限定的另一理论间距或第二理论间距，其中，至少一个源布置在行车道旁边或布置在行车道上方，例如在公共设施装置处。
利用该方法可以快速地给电池充电或者说所谓的快速充电。在此，电池或电池单体可以通过经由闪电提供的非常高的电压快速地以电能充电并且吸收高的电压。利用所述方法和系统能对于交通工具、例如陆地交通工具、水上交通工具或飞机实施所提供的新型电池技术。在陆地车辆的情况下，可以由桥式或隧道式布置(例如已经存在的基础设施)桥接/接通作为地面的、可由陆地车辆驶过的车道，在所述桥式或隧道式布置上安装了用于产生人造闪电的源、例如特斯拉线圈。另一种可能性在于，取消隧道式的布置，并且在车道或行车道的边缘上设立闪电源。通过经由车辆和充电站的通信模块的车对X通信，充电站能够检测和/或确定正在靠近的车辆的电池的荷电状态，并且检测和/或确定可能的对电池充电的必要性。车辆可在经过充电站并因此经过所述源时接收由源产生的电力闪电。
至少一个接收器可以设计为天线，该天线固定在车辆上，例如固定在诸如车顶的外壁上。备选地或补充地，至少一个接收器可经由车辆表面和/或经由车辆外壁、例如车身类似于带有闪电引导器的法拉第笼来实现，其中电池经由至少一个接收器利用通过闪电提供的电能来充电。
对经由闪电提供的电能的支付能够自动地执行，其中，对于充电例如能够实现固定价格或“按需”充电或者说随时充电。
因此，能够在行驶期间对电驱动车辆的电池进行充电。可以明显减少对于所需的基础设施、例如充电站的投资，这是因为电缆连接地对多个车辆供电的充电桩的数量明显高于为相同数量的车辆提供闪电源、例如闪电线圈的数量。利用该方法和系统，因为客户不会浪费时间来充电，因此电动车辆的吸引力可能显著增加。
利用所述方法，由于车辆的驾驶员在时间上不受限制，因此在车辆的行驶期间或者在车辆的行驶状态期间对电池充电对驾驶员而言没有任何限制。
不言而喻，前面所述的和后面还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合、而且也可以以其他组合或者单独地使用，而不离开本发明的范围。
附图说明
本发明借助附图中的实施方式示意性示出并且参考附图示意性且详细地描述。
图1从不同的角度示出了具有电池的车辆的第一示例的示意图，针对该车辆执行根据本发明的方法的第一实施方式。
图2以示意图示出了作为根据本发明的系统的第一实施方式的部件的、用于产生电力闪电的源的例子。
图3以示意图示出了用于实施根据本发明的方法的第二实施方式的根据本发明的系统的第二实施方式。
附图被连贯地和全面地描述，相同的附图标记被分配给相同的部件。
具体实施方式
图1a、1b和1c从不同的角度示出了车辆2的第一示例。这种在此设计为机动车的车辆2是电驱动的并且具有电池4，电能被储存在电池中，电能被车辆2的电机转化为机械能，其中，车辆2被驱动。在车顶上并且因此在车辆2的外壁上，在此设置示意性示出的用于电力闪电16的接收器6。此外，车辆2还具有变换器8、作为电缓冲器的电容器10和控制设备14。
车辆2的接收器6、变换器8、电容器10和控制设备14在此也构造为根据本发明的系统的第一实施方式的部件。接收器6a、6b的两个变型方案在图2中示意性地示出。在图2中还示出了具有被构造为特斯拉线圈的源12的充电站11，该源用于产生闪电16，所述闪电在这里被构造为系统的第一实施形式的另外的组成部分。接收器6a的第一变型在此构造为扁平的天线，其集成在车辆2的外壁、例如车身中。接收器6b的第二变型在此设计为梯形天线，例如梯形闪电引导器(避雷器)，其例如可布置在车辆2的车顶上。
在根据本发明的方法的第一实施方式中，在车辆2行驶期间由源12向车辆2的电池4提供一定量的电能。在此，如果在车辆2行驶期间利用控制设备14确定电池4要被充电，则车辆2的控制设备14与系统的第一实施方式的充电站11联系，该充电站也具有用于闪电16的源12。在此，通知充电站11电池4需要多少电能。此外，在控制器14与充电站11之间约定充电时刻，在该充电时刻接收器6距源10预计最远不超过理论距离。在各自的当前时刻，该充电时刻取决于车辆2的至少一个当前运动学参数，例如取决于车辆2的当前地点或当前位置，并且因此取决于在接收器6和源10之间的当前距离或源10的地点、车辆2的当前速度和/或加速度。在此可能的是，充电时刻在行驶期间被更新和匹配。
一旦在车辆2经过充电站11的充电时刻，在接收器6和源12彼此之间不超过理论距离，则由源12生成电力闪电16并且将电力闪电16发送至正在移动的接收器6。在此，闪电16包括和/或传输约定的量的电能。此外，由充电站11为闪电16调整至少一个电参数、即电压和/或电流。
发送的闪电16由接收器6接收，电压和/或电流作为闪电16的至少一个电参数被变换器8调整，其中闪电16的电能被适配于并传输到电池4。如果所提供的电能的量太大，则过剩的电能可以被充电到电容器10中，因此被中间存储在电容器中，其中该电能稍后从电容器10传输到电池4。
图3示出了车辆20在行驶在地面上或车道22上期间在第一时刻在第一地点或第一位置处以及在第一时刻之后的第二时刻在第二地点或第二位置处的第二示例，其中，车辆20从第一时刻起接近根据本发明的系统的第二实施方式的充电站24，该充电站具有用于电力闪电30的源26。在此，车辆20在其外壁上在此具有用于闪电30的、构造为闪电引导器的接收器28和构造为用于提供使车辆20前进的电能的电池32。此外，车辆20和充电站24都分别具有通信模块34、36，其中，车辆20和充电站24通过通信模块34、36进行通信，所述通信模块通过无线电交换信号。
在此，车辆20在第一时刻、在此为约定时刻在车道22上位于作为第一地点的约定地点38处。车道22上的第二地点设计和/或表示为充电地点40，在该充电地点处车辆20的接收器28到充电站的源26最多相距限定的理论距离。在该约定时刻，位于约定地点38或约定位置处的车辆20向充电站24请求电池32所需的量的电能。此外，在考虑车辆20的至少一个运动学参数的情况下，约定充电时刻作为第二时刻，在车辆继续行驶期间在该充电时刻车辆20的接收器28在充电位置40上距源26不超过理论距离，其中充电时刻可以持续更新。一旦车辆20在指定的充电时刻到达充电地点40或充电位置，并且接收器28与源26的距离不超过理论距离，就由源26产生具有约定的量的电能的闪电30、将该闪电经由空气传输或发送到接收器28，并且由接收器28接收。此外，通过变换器37将闪电30的至少一个电参数适配于电池32的至少一个电参数，并且将闪电30的电能的量提供给电池32。
在所述方法的设计方案中，考虑车辆的运动学参数、例如车辆的位置或速度和闪电的电参数、例如闪电的电流和电压。在此，也可以考虑相应参数的限值。
附图标记列表：
2 车辆
4 电池
6、6a、6b 接收器
8 变换器
10 电容器
11 充电站
12 源
14 控制装置
16 闪电
20 车辆
22 车道
24 充电站
26 源
28 接收器
30 闪电
32 电池
34、36 通信模块
37 变换器
38 约定地点
40 充电地点

Claims (9)

1.一种利用充电站(11)用电能给车辆(2、20)的电池(4、32)充电的方法，所述充电站具有至少一个用于产生电力闪电(16、30)的源(12、26)，其中利用所述至少一个源(12、26)产生至少一个闪电(16、30)，利用至少一个闪电经由空气为车辆(2、20)的至少一个接收器(6、6a、6b、28)提供一定量的电能，其中由所述至少一个接收器(6、6a、6b、28)将所接收的量的电能提供给电池(4、32)。
2.根据权利要求1所述的方法，当车辆(2、20)经过所述至少一个源(12、26)时，在车辆(2、20)行驶时实施所述方法，其中，所述至少一个接收器(6、6a、6b、28)距所述至少一个源(12、26)不超过理论间距。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在产生至少一个闪电(16、30)之前，由车辆(2、30)经由通信链路给充电站(11)提供关于待提供的电能的量的信息。
4.一种用电能对车辆(2、20)的电池(4、32)充电的系统，所述系统具有充电站(11)，所述充电站具有用于产生电力闪电(16、30)的至少一个源(12、26)，其中所述至少一个源(12、26)被配置成产生至少一个闪电(16、30)，所述至少一个闪电经由空气向车辆(2、20)的至少一个接收器(6、6a、6b、28)提供一定量的电能，其中所述至少一个接收器(6、6a、6b、28)被配置成向所述电池(4、32)提供所接收的量的电能。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个源(12、26)被构造为特斯拉线圈。
6.根据权利要求4或5所述的系统，所述系统具有至少一个接收器(6、6a、6b、28)，所述接收器布置在车辆(2、20)的外壁上并且设计为车辆(2、20)的天线、闪电引导器和/或车身的一部分。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的系统，所述系统具有至少一个变换器(8、37)，所述至少一个变换器被布置在车辆(2、20)中并且被构造用于对经由所述闪电(16、30)接收的量的电能的至少一个电参数的值、例如电压值和/或电流值作出变换并将其提供给电池(4、32)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的系统，所述系统包括为充电站(11)配设的通信模块(36)和布置在车辆(2、20)中的另一通信模块(34)。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的系统，其中，所述充电站(11)的至少一个源(12、26)设置在用于车辆(2、20)的行车道(22)旁边和/或设置在行车道上方。
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