DE102012023650B4 - Charging device for charging an electrical energy store of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Ladevorrichtung (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (14) mit
- einer Energieabgabeeinrichtung (16) zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung (18) des Kraftfahrzeugs (14), wobei
- die Energieabgabeeinrichtung (16) als Hohlleiter ausgebildet ist,
- der Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) eine Stellfläche (26) für zumindest ein Kraftfahrzeug (14) aufweist, und
- die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen und dadurch die Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung (18) des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14) abzugeben, das auf der Stellfläche (26) abgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Energieabgabeeinrichtung (16) für eine Verwendung in einer Einzelgarage oder einem Parkhaus dimensioniert ist, und
- die Ladevorrichtung (10) eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Kraftfahrzeugen (14) und/oder Personen in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) aufweist.

Figure DE102012023650B4_0000
Charging device (10) for charging an electrical energy store (12) of a motor vehicle (14)
- An energy delivery device (16) for delivering energy to an energy absorption device (18) of the motor vehicle (14) coupled to the electrical energy store (12), wherein
- The energy delivery device (16) is designed as a waveguide,
- The interior (20) of the energy delivery device (16) has a footprint (26) for at least one motor vehicle (14), and
- The charging device (10) is designed to generate an alternating electromagnetic field in the interior (20) of the energy output device (16) and thereby to deliver the energy to the energy absorption device (18) of the at least one motor vehicle (14) that is on the footprint ( 26) is turned off, characterized in that
- The energy delivery device (16) is dimensioned for use in a single garage or a parking garage, and
- The charging device (10) has a detection device for detecting motor vehicles (14) and / or people in the interior (20) of the energy output device (16).
Figure DE102012023650B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Energieabgabeeinrichtung zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Energieaufnahmeeinrichtung und einem elektrischen Energiespeicher. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladeanordnung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of a motor vehicle with an energy delivery device for delivering energy to an energy absorption device of the motor vehicle coupled to the electrical energy store. Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle with an energy absorption device and an electrical energy store. The present invention also relates to a charging arrangement. Finally, the present invention relates to a method for charging an electrical energy store in a motor vehicle.

Derzeit werden Elektro- und Hybridfahrzeuge kabelgebunden über entsprechende Ladestationen geladen. Diese kabelgebundenen Ladestationen erfordern einen entsprechenden örtlichen Ausbau. Weiterhin muss der Kunde das Kabel an das Fahrzeug anschließen, wodurch eine mögliche Automatisierung erschwert wird. Alternativ dazu wird derzeit an effektiven Ladeverfahren gearbeitet, bei welchen über entsprechende Spulen Energie induktiv übertragen wird. Dazu können beispielsweise eine Spule an dem Fahrzeug und eine weitere Spule in einer Abstellfläche bzw. einem Parkplatz angeordnet sein. Nachteil des kontaktlosen Ladeverfahrens über die induktive Kopplung ist, dass der Abstand zwischen den beiden Spulen möglichst minimiert werden muss, um eine effektive und effiziente Energieübertragung zu gewährleisten. So ist beispielsweise ein positionsgenaues Parken des Fahrzeugs bezüglich einer im Boden angeordneten Spule erforderlich.Electric and hybrid vehicles are currently being charged via cables at appropriate charging stations. These wired charging stations require appropriate local expansion. Furthermore, the customer has to connect the cable to the vehicle, which makes possible automation more difficult. As an alternative to this, effective charging processes are currently being worked on, in which energy is transmitted inductively via corresponding coils. For this purpose, for example, a coil on the vehicle and a further coil can be arranged in a parking area or a parking space. The disadvantage of the contactless charging process via inductive coupling is that the distance between the two coils must be minimized as far as possible in order to ensure effective and efficient energy transmission. For example, it is necessary to park the vehicle in a precise position with respect to a coil arranged in the floor.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2010 007 975 A1 eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs mit einer Stromquelle, die mittels wenigstens eines Ladekabels an den Energiespeicher anschließbar ist, wobei die Ladestation eine Kühleinrichtung mit wenigstens einer an das Fahrzeug anschließbaren Kühlleitung zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Energiespeicher aufweist. Dabei kann das Ladekabel als Hohlleiter ausgebildet sein, der in seinem Inneren wenigstens eine Kühlleitung aufweist.In this context the DE 10 2010 007 975 A1 a charging station for an electrical energy storage device of a vehicle with a power source that can be connected to the energy storage device by means of at least one charging cable, the charging station having a cooling device with at least one cooling line that can be connected to the vehicle for supplying a coolant to the energy storage device. The charging cable can be designed as a waveguide which has at least one cooling line in its interior.

Darüber hinaus beschreibt die US 2011 / 0 140 540 A1 eine Ladeanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Ladeanordnung umfasst eine Energieabgabeeinrichtung und eine Energieaufnahmeeinrichtung, wobei die Energie von der Energieabgabeeinrichtung zu der Energieaufnahmeeinrichtung über die Luft oder über einen Hohleiter übertragen werden kann.In addition, the US 2011/040540 A1 a charging arrangement for a motor vehicle. The charging arrangement comprises an energy delivery device and an energy absorption device, wherein the energy can be transmitted from the energy delivery device to the energy absorption device via the air or via a semiconductor.

Des Weiteren beschreibt die US 6 373 221 B2 eine Ladeanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Ladeanordnung umfasst eine Energieabgabeeinrichtung mit einem Paddel. Die kraftfahrzeugseitige Energieaufnahmeeinrichtung umfasst eine entsprechende Aufnahme für das Paddel. Dabei wird die elektrische Energie induktiv von dem Paddel an die Aufnahmeeinrichtung übertragen.Furthermore describes the US 6,373,221 B2 a charging arrangement for a motor vehicle. The charging arrangement comprises an energy delivery device with a paddle. The motor vehicle energy absorption device comprises a corresponding holder for the paddle. The electrical energy is transmitted inductively from the paddle to the receiving device.

Zudem beschreibt die EP 2 267 835 A1 ein Verfahren und System zur Umwandlung von HF-Leistung in Gleichstrom mittels einer Leckwellenantenne. Das System weist eine Mehrzahl von Gleichrichtern auf, um das empfangene HF-Signal in einen Gleichstrom zu wandeln.The also describes EP 2 267 835 A1 a method and system for converting RF power to DC using a leaky wave antenna. The system has a plurality of rectifiers to convert the received RF signal into a direct current.

In der WO 2012/ 026 895 A2 ist ein System zum drahtlosen Laden einer Batterie eines Roboters beschrieben. Der Roboter ist dazu ausgebildet, sich in einer Pipeline zu bewegen, um die Pipeline zu überprüfen. Dabei dient die Pipeline als Hohlleiter, in dem ein elektromagnetisches Wechselfeld bereitgestellt werden kann. Die Energie des elektromagnetischen Wechselfelds kann an die Batterie des Roboters zum Aufladen der Batterie übertragen werden.In the WO 2012/026 895 A2 describes a system for wirelessly charging a battery of a robot. The robot is designed to move in a pipeline to check the pipeline. The pipeline serves as a waveguide in which an alternating electromagnetic field can be provided. The energy of the alternating electromagnetic field can be transferred to the robot's battery for charging the battery.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie das Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs für den Benutzer einfacher gestaltet werden kann.It is the object of the present invention to show a way in which the charging of an electrical energy store of a motor vehicle can be made easier for the user.

Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. In gleicher Weise wird die oben genannte Aufgabe durch eine Ladeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a charging device with the features of claim 1 and by a motor vehicle with the features of claim 7. In the same way, the above object is achieved by a charging arrangement with the features of claim 8 and a method with the features of claim 9. Advantageous developments of the present invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Energieabgabeeinrichtung zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei die Energieabgabeeinrichtung als Hohlleiter ausgebildet ist, der Innenraum des Hohlleiters eine Stellfläche für zumindest ein Kraftfahrzeug aufweist, und die Energieabgabeeinrichtung dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum des Hohlleiters ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen und dadurch die Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des zumindest einen Kraftfahrzeugs abzugeben, das auf der Stellfläche abgestellt ist. Die Energieabgabeeinrichtung ist zudem für eine Verwendung in einer Einzelgarage oder einem Parkhaus dimensioniert.The charging device according to the invention for charging an electrical energy store of a motor vehicle comprises an energy delivery device for delivering energy to an energy absorption device of the motor vehicle coupled to the electrical energy store, the energy delivery device being designed as a waveguide, the interior of the waveguide having a footprint for at least one motor vehicle, and the Energy delivery device is designed to generate an alternating electromagnetic field in the interior of the waveguide and thereby deliver the energy to the energy absorption device of the at least one motor vehicle, which is parked on the footprint. The energy delivery device is also dimensioned for use in a single garage or a parking garage.

Zudem weist die Ladevorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Kraftfahrzeugen und/oder Personen in dem Innenraum des Hohlleiters auf. So kann die Ladevorrichtung entsprechende Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Anzahl der Kraftfahrzeuge im Innenraum des Hohlleiters aufweisen. Diese können beispielsweise durch optische Messsysteme, wie Kameras, oder entsprechende Messeinrichtungen in der Stellfläche bereitgestellt werden. Anhand der Anzahl und/oder Position der Kraftfahrzeuge in dem Innenraum des Hohlleiters kann die Leistung und/oder die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds angepasst werden. Zudem kann die Ein- bzw. Ausfahrt der Energieabgabeeinrichtung mit der Erfassungseinrichtung überwacht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Ladevorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Personen in dem Innenraum des Hohlleiters aufweisen. So kann beispielsweise mit einer optischen Erfassungseinrichtung, einer thermischen Erfassungseinrichtung oder dergleichen erfasst werden, ob sich momentan eine Person in dem Innenraum des Hohlleiters aufhält. Ist dies der Fall, kann das mit der Energieabgabeeinrichtung bereitgestellte elektromagnetische Wechselfeld abgeschaltet werden oder die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds kann reduziert werden. Somit können etwaige negative Auswirkungen -der elektromagnetischen Wellen auf die Personen vermieden werden.In addition, the charging device has a detection device for detecting motor vehicles and / or people in the interior of the waveguide. So the loading device have corresponding detection devices for detecting the number of motor vehicles in the interior of the waveguide. These can be provided, for example, by optical measuring systems, such as cameras, or corresponding measuring devices in the footprint. The power and / or the frequency of the alternating electromagnetic field can be adapted on the basis of the number and / or position of the motor vehicles in the interior of the waveguide. In addition, the entry or exit of the energy delivery device can be monitored with the detection device. Alternatively or additionally, the charging device can have a detection device for detecting people in the interior of the waveguide. For example, an optical detection device, a thermal detection device or the like can be used to determine whether a person is currently in the interior of the waveguide. If this is the case, the electromagnetic alternating field provided with the energy delivery device can be switched off or the power of the electromagnetic alternating field can be reduced. In this way, any negative effects of electromagnetic waves on people can be avoided.

Die Ladevorrichtung weist eine Energieabgabeeinrichtung auf, die mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt ist. Die Energieabgabeeinrichtung ist dazu ausgebildet, die elektrische Energie von der Energiequelle an eine kraftfahrzeugseitige Energieaufnahmeeinrichtung abzugeben. Diese Energieaufnahmeeinrichtung ist mit dem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gekoppelt und kann somit aufgeladen werden. Vorliegend ist die Energieabgabeeinrichtung als Hohlleiter ausgebildet, der derart dimensioniert ist, dass in seinem Innenraum zumindest ein Kraftfahrzeug platziert werden kann. Hohlleiter werden derzeit beispielsweise in der Hochfrequenz anstelle von Kabeln eingesetzt. Diese sind üblicherweise als Metallrohre mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt, die Maße im cm-Bereich aufweisen, ausgebildet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein solcher Hohlleiter auf die Größe eines Parkareals oder eines Parkhauses skaliert.The charging device has an energy output device which is coupled to an electrical energy source. The energy delivery device is designed to deliver the electrical energy from the energy source to an energy absorption device on the motor vehicle side. This energy absorption device is coupled to the electrical energy store of the motor vehicle and can therefore be charged. In the present case, the energy delivery device is designed as a waveguide, which is dimensioned such that at least one motor vehicle can be placed in its interior. Waveguides are currently used in radio frequency instead of cables, for example. These are usually designed as metal tubes with a rectangular or circular cross section, which have dimensions in the cm range. According to the present invention, such a waveguide is now scaled to the size of a parking area or a parking garage.

Mit der Ladevorrichtung kann nun im Inneren des Hohlleiters eine elektromagnetische Welle bzw. ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt werden. Das elektromagnetische Wechselfeld gelangt im Inneren des Hohlleiters zu der Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs. Die Energieaufnahmeeinrichtung ist dazu ausgebildet, aus dem elektromagnetischen Wechselfeld Energie zu gewinnen und diese an dem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Somit kann der elektrische Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geladen werden. Der Vorteil der Ladevorrichtung ist, dass hierbei keinerlei Kabel verwendet werden müssen. D.h., der Ausbau eines Parkareals mit Versorgungskabel zu den Ladestationen entfällt. Ebenso muss der Kunde das Kraftfahrzeug nicht über ein Kabel an eine Ladestation anschließen. Im Vergleich zum induktiven Laden eines Kraftfahrzeugs über Spulen ist bei der Ladevorrichtung keinem positionsgenauen Parken des Fahrzeugs notwendig. In der vorliegenden Ladevorrichtung können die Kraftfahrzeuge im Wesentlichen unabhängig von der Position geladen werden.With the charging device, an electromagnetic wave or an alternating electromagnetic field can now be generated inside the waveguide. The alternating electromagnetic field reaches the energy absorption device of the motor vehicle in the interior of the waveguide. The energy absorption device is designed to obtain energy from the alternating electromagnetic field and to transmit it to the electrical energy store of the motor vehicle. The electrical energy store of the motor vehicle can thus be charged. The advantage of the charging device is that no cables need to be used. This means that there is no need to expand a parking area with a supply cable to the charging stations. Likewise, the customer does not have to connect the motor vehicle to a charging station via a cable. In comparison to the inductive charging of a motor vehicle via coils, the vehicle does not need to be parked precisely in the charging device. In the present loading device, the motor vehicles can be loaded essentially independently of the position.

In einer Ausführungsform ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, in dem Innenraum der Energieabgabeeinrichtung ein ortsfestes elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. In diesem Fall fungiert das Parkareal als Hohlraumresonator, in dem sich stehende Wellen ausbilden und das elektromagnetische Wechselfeld aufbauen. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Hohlleiters und die Anpassung der Frequenz der elektromagnetischen Welle kann es in dem Innenraum des Hohlleiters zur Ausbildung einer stehenden Welle kommen. Es handelt sich hierbei um ein ortsfestes elektrisches und magnetisches Wechselfeld. Die Resonanzfrequenz der stehenden Welle hängt üblicherweise von dem Abstand der Wände des Hohlleiters ab. In one embodiment, the charging device is designed to generate a stationary alternating electromagnetic field in the interior of the energy delivery device. In this case, the parking area functions as a cavity resonator, in which standing waves form and build up the alternating electromagnetic field. Appropriate dimensioning of the waveguide and adaptation of the frequency of the electromagnetic wave can result in the formation of a standing wave in the interior of the waveguide. It is a stationary electrical and magnetic alternating field. The resonance frequency of the standing wave usually depends on the distance between the walls of the waveguide.

Durch das ortsfeste elektromagnetische Wechselfeld kann auf einfache Weise Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen werden.The stationary alternating electromagnetic field allows energy to be transmitted to the energy absorption device of the motor vehicle in a simple manner.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, in dem Innenraum der Energieabgabeeinrichtung ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das sich entlang einer Erstreckungsrichtung des Hohlleiters ausbreitet. Durch einen entsprechende Dimensionierung des Hohlleiters und die Einstellung der Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds kann ein Wechselfeld erzeugt werden, dass sich im Inneren des Hohlleiters ausbreitet. Damit können auf einfache Weise mehrere Kraftfahrzeuge mit Energie versorgt werden, die sich im Inneren des Hohlleiters befinden.In a further embodiment, the charging device is designed to generate an alternating electromagnetic field in the interior of the energy output device, which field propagates along an extension direction of the waveguide. By appropriate dimensioning of the waveguide and the setting of the frequency of the electromagnetic alternating field, an alternating field can be generated that spreads inside the waveguide. In this way, several motor vehicles that are located inside the waveguide can be supplied with energy in a simple manner.

Bevorzugt ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, das elektromagnetische Wechselfeld zu modulieren. Insbesondere ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, eine Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds zu modulieren. So können beispielsweise zusätzliche Frequenzen auf das bestehende elektromagnetische Wechselfeld aufmoduliert werden. Somit kann das elektromagnetische Wechselfeld entsprechend an die Geometrie des Hohlleiters angepasst werden. Zudem kann das elektromagnetische Wechselfeld bezüglich seiner Frequenz an die Position oder Abmessungen des zumindest einen Kraftfahrzeugs angepasst werden. Insbesondere kann die Frequenz derart angepasst werden, dass Reflexionen des elektromagnetischen Wechselfelds an dem Kraftfahrzeug oder den Kraftfahrzeugen in dem Innenraum des Hohleiters reduziert werden. Somit kann das elektromagnetische Wechselfeld in dem Innenraum des Hohlleiters besonders flexibel angepasst werden.The charging device is preferably designed to modulate the electromagnetic alternating field. In particular, the charging device is designed to modulate a frequency of the alternating electromagnetic field. For example, additional frequencies can be modulated onto the existing alternating electromagnetic field. The alternating electromagnetic field can thus be adapted accordingly to the geometry of the waveguide. In addition, the frequency of the alternating electromagnetic field can be adapted to the position or dimensions of the at least one motor vehicle. In particular, the frequency can be adapted in such a way that reflections of the alternating electromagnetic field on the motor vehicle or the motor vehicles in the interior of the semiconductor are reduced. The alternating electromagnetic field in the interior of the waveguide can thus be adapted particularly flexibly.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds einzustellen. So kann beispielsweise die elektrische Leistung, die an das zumindest eine Kraftfahrzeug in dem Innenraum des Hohlleiters übertragen wird, beliebig angepasst werden. Wenn beispielsweise eine Schnellladung des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs gewünscht ist, kann die Leistung, die über die elektromagnetischen Wellen ausgegeben werden, erhöht werden. Ebenso ist es denkbar, dass die elektrische Leistung zum Laden des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Dies eignet sich beispielsweise, wenn eine entsprechende Erhaltungsladung für den Energiespeicher des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden soll. So kann bei einem über einen bestimmten Zeitraum - beispielweise über den Winter - abgestellten Kraftfahrzeug garantiert werden, dass der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers einen vorgegebenen Schwellenwert nicht unterschreitet. Des Weiteren kann die Leistung an die Anzahl der Kraftfahrzeuge angepasst werden, die sich momentan im Innenraum des Hohlleiters befinden. Damit kann die Ladevorrichtung besonders flexibel eingesetzt werden.In a further embodiment, the charging device is designed to set the power of the alternating electromagnetic field. For example, the electrical power that is transmitted to the at least one motor vehicle in the interior of the waveguide can be adapted as desired. If, for example, rapid charging of the energy store of the motor vehicle is desired, the power that is output via the electromagnetic waves can be increased. It is also conceivable that the electrical power for charging the motor vehicle is reduced. This is suitable, for example, if a corresponding trickle charge is to be provided for the energy store of the motor vehicle. In the case of a motor vehicle parked over a certain period of time, for example over the winter, it can thus be guaranteed that the state of charge of the electrical energy store does not fall below a predetermined threshold value. Furthermore, the power can be adapted to the number of motor vehicles that are currently in the interior of the waveguide. The charging device can thus be used particularly flexibly.

Bevorzugt ist die Energieausgabeeinrichtung aus einem Metallblech und/oder einem Metallgitter gebildet. Die Seitenwände des Hohlleiters sind aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, das beispielsweise aus einem Blech oder einem engmaschigen Gitter oder Netz gebildet ist. Somit kann auf einfache Weise ein Hohlleiter bereitgestellt werden.The energy output device is preferably formed from a metal sheet and / or a metal grid. The side walls of the waveguide are formed from an electrically conductive material, which is formed, for example, from a sheet metal or a close-meshed grid or network. A waveguide can thus be provided in a simple manner.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine Energieaufnahmeeinrichtung und einen elektrischen Energiespeicher, wobei die Energieaufnahmeeinrichtung dazu ausgebildet ist, Energie aus einem von einer zuvor beschriebenen Ladevorrichtung abgegebenen elektromagnetischen Wechselfeld aufzunehmen und zum Laden an den elektrischen Energiespeicher zu übertragen. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Als Energieaufnahmeeinrichtung kann das Fahrzeug einen entsprechenden Schwingkreis aufweisen, der auf die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds abgestimmt ist, das von der Ladevorrichtung ausgegeben wird. Alternativ dazu kann an dem Fahrzeug als Energieaufnahmeeinrichtung ein Element angeordnet sein, das nach Art eines Hohlleiters ausgebildet ist. Dabei ist es auch denkbar, dass eine Auskopplung der Energie über Hohlleiter in dem Kraftfahrzeug bewirkt wird. Als elektrischen Energiespeicher kann das Fahrzeug eine Batterie bzw. einen Akkumulator oder einen Kondensator aufweisen.The motor vehicle according to the invention comprises an energy absorption device and an electrical energy store, the energy absorption device being designed to absorb energy from an electromagnetic alternating field emitted by a previously described charging device and to transmit it to the electrical energy store for charging. The motor vehicle can be designed, for example, as an electric vehicle or as a hybrid vehicle. As an energy absorption device, the vehicle can have a corresponding resonant circuit that is tuned to the frequency of the alternating electromagnetic field that is output by the charging device. As an alternative to this, an element can be arranged on the vehicle as an energy absorption device, which element is designed in the manner of a waveguide. It is also conceivable for the energy to be coupled out via waveguides in the motor vehicle. The vehicle can have a battery or an accumulator or a capacitor as the electrical energy store.

Die erfindungsgemäße Ladeanordnung umfasst die erfindungsgemäße Ladevorrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The charging arrangement according to the invention comprises the charging device according to the invention and the motor vehicle according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst das Abgaben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeiche gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs, das Bereitstellen eines Hohlleiters als die Energieabgabeeinrichtung, wobei der Innenraum des Hohlleiters eine Stellfläche für zumindest ein Kraftfahrzeug aufweist, das Abstellen des zumindest einen Kraftfahrzeugs auf der Stellfläche, das Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfelds in dem Innenraum des Hohlleiters und dadurch das Abgeben der Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des zumindest einen Kraftfahrzeugs, das Dimensionieren der Energieabgabeeinrichtung für eine Verwendung der Energieabgabeeinrichtung in einer Einzelgarage oder einem Parkhaus und das Erfassen von Kraftfahrzeugen und/oder Personen in dem Innenraum der Energieabgabeeinrichtung.The method according to the invention for charging an electrical energy store of a motor vehicle comprises the delivery of energy to an energy absorption device of the motor vehicle coupled to the electrical energy store, the provision of a waveguide as the energy delivery device, the interior of the waveguide having a footprint for at least one motor vehicle, the parking of the at least one motor vehicle on the floor space, the generation of an alternating electromagnetic field in the interior of the waveguide and thereby the delivery of the energy to the energy absorption device of the at least one motor vehicle, the dimensioning of the energy delivery device for use of the energy delivery device in a single garage or a parking garage and the detection of Motor vehicles and / or people in the interior of the energy delivery device.

Die vorliegend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, die erfindungsgemäße Ladeanordnung und das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.The advantages and developments described here in connection with the charging device according to the invention can be transferred in the same way to the motor vehicle according to the invention, the charging arrangement according to the invention and the method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung in einer Perspektivansicht; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ladeanordnung in einer geschnittenen Seitenansicht.
The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 a schematic representation of a loading device in a perspective view; and
  • 2nd a schematic representation of a loading arrangement in a sectional side view.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The exemplary embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt schematische Darstellung eine Ladevorrichtung 10 in einer Perspektivansicht. Die Ladevorrichtung 10 dient zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 12 eines Kraftfahrzeugs 14. Die Ladevorrichtung 10 weist eine Energieabgabeeinrichtung 16 auf, mit der elektrische Energie an eine Energieaufnahmeeinrichtung 18 eines Kraftfahrzeugs 14 abgegeben werden kann. 1 shows a schematic representation of a loading device 10th in a perspective view. The charger 10th is used to charge an electrical energy store 12th a motor vehicle 14 . The charger 10th has an energy output device 16 on, with the electrical energy to an energy absorption device 18th a motor vehicle 14 can be delivered.

Die Energieabgabeeinrichtung 16 ist vorliegend als Hohlleiter ausgebildet. Der Hohlleiter ist derart dimensioniert, dass in dem Innenraum 20 des Hohlleiters bzw. der Energieabgabeeinrichtung 16 zumindest ein Kraftfahrzeug 14 platziert werden kann. Das Kraftfahrzeug 14 kann auf einer Stellfläche 26 abgestellt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Energieabgabeeinrichtung 16 einen rechteckigen Querschnitt auf. Es ist ebenso denkbar, dass die Energieabgabeeinrichtung 16 einen runden oder einen elliptischen Querschnitt aufweist.The energy delivery device 16 is designed as a waveguide. The waveguide is dimensioned such that in the interior 20 the waveguide or the energy output device 16 at least one motor vehicle 14 can be placed. The car 14 can on a footprint 26 be turned off. In the present exemplary embodiment, the energy output device has 16 a rectangular cross section. It is also conceivable that the energy delivery device 16 has a round or an elliptical cross section.

Die Seitenwände der Energieabgabeeinrichtung 16 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem Metallblech oder einem Metallgitter, gebildet. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung 10 eine Energieerzeugungseinrichtung 22 auf, mit der elektrische Energie bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann mit der Energieerzeugungseinrichtung 22 eine elektrische Wechselspannung oder ein Wechselstrom bereitgestellt werden. Die elektrische Energie, die mit der Energieerzeugungseinrichtung 22 bereitgestellt wird, wird nun derart an die Energieabgabeeinrichtung 16 übertragen, dass sich im Innenraum der Energieabgabeeinrichtung 16 ein elektromagnetisches Wechselfeld ausbildet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine entsprechende Antenne in dem Innenraum 20 der Energieabgabeeinrichtung 16 vorgesehen sein. Ebenso ist es denkbar, dass die elektrische Energie über weitere Hohlleiter an die Energieabgabeeinrichtung 16 übertragen wird. Dabei kann die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds mit der Energieerzeugungseinrichtung 22 angepasst werden. Ebenso kann die Leistung des elektromagnetischen Wechselfeldes mit der Energieerzeugungseinrichtung 22 angepasst werden. Durch die Wahl der Abmessungen der Energieabgabeeinrichtung 16 bzw. durch die Wahl der Frequenz der elektromagnetischen Wellen in dem Innenraum 20 der Energieabgabeeinrichtung 16 kann in dem Innenraum 20 entweder ein ortsfestes elektromagnetisches Wechselfeld oder ein elektromagnetisches Wechselfeld, das sich entlang der Erstreckungsrichtung der Energieabgabeeinrichtung 16 erstreckt, bereitgestellt werden. Dabei kann das elektromagnetische Wechselfeld entweder vertikal oder horizontal an der Energieabgabeeinrichtung 16 angelegt werden.The side walls of the energy delivery device 16 are formed from an electrically conductive material, in particular from a metal sheet or a metal grid. Furthermore, the charging device 10th an energy generating device 22 with which electrical energy can be provided. In particular, with the energy generating device 22 an alternating electrical voltage or an alternating current is provided. The electrical energy generated by the energy generating device 22 is provided, it is now sent to the energy output device 16 transfer that is in the interior of the energy delivery device 16 forms an alternating electromagnetic field. For this purpose, for example, a corresponding antenna in the interior 20 the energy delivery device 16 be provided. It is also conceivable that the electrical energy via further waveguides to the energy output device 16 is transmitted. The frequency of the alternating electromagnetic field can be generated by the energy generating device 22 be adjusted. Likewise, the power of the alternating electromagnetic field with the energy generating device 22 be adjusted. By choosing the dimensions of the energy delivery device 16 or by the choice of the frequency of the electromagnetic waves in the interior 20 the energy delivery device 16 can in the interior 20 either a fixed alternating electromagnetic field or an alternating electromagnetic field that extends along the direction of extension of the energy output device 16 extends to be provided. The alternating electromagnetic field can be either vertical or horizontal on the energy output device 16 be created.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladeanordnung 24 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Ladeanordnung 24 umfasst eine Ladevorrichtung 10 gemäß 1 und ein Kraftfahrzeug 14. Das Kraftfahrzeug 14 umfasst eine Energieaufnahmeeinrichtung 18, die beispielsweise als Schwingkreis ausgebildet sein kann. Die Energieaufnahmeeinrichtung 18 ist mit dem elektrischen Energiespeicher 12 des Kraftfahrzeugs verbunden. Der elektrische Energiespeicher 12 des Kraftfahrzeugs 14 kann als Batterie oder als Kondensator ausgebildet sein. Die Energieaufnahmeeinrichtung 18 gewinnt Energie aus dem elektromagnetischen Wechselfeld im Innenraum der Ladevorrichtung 10. Die elektrische Energie wird von der Energieaufnahmeeinrichtung 18 an den elektrischen Energiespeicher 12 übertragen, um ihn zu laden. Die Energieaufnahmeeinrichtung 18 kann, wie hier dargestellt, im Bereich der Motorhaube des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Energieaufnahmeeinrichtung 18 im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet ist. 2nd shows a schematic representation of a charging arrangement 24th in a sectional side view. The charging arrangement 24th includes a loading device 10th according to 1 and a motor vehicle 14 . The car 14 comprises an energy absorption device 18th , which can be designed as a resonant circuit, for example. The energy absorption device 18th is with the electrical energy storage 12th connected to the motor vehicle. The electrical energy storage 12th of the motor vehicle 14 can be designed as a battery or as a capacitor. The energy absorption device 18th obtains energy from the alternating electromagnetic field in the interior of the charging device 10th . The electrical energy is from the energy absorption device 18th to the electrical energy storage 12th transferred to load it. The energy absorption device 18th can, as shown here, in the area of the hood of the motor vehicle 14 be arranged. It is also conceivable that the energy absorption device 18th in the area of the underbody of the motor vehicle 14 is arranged.

In dem Ausführungsbeispiel von 2 ist Energieabgabeeinrichtung 16 derart dimensioniert, dass die Ladevorrichtung 10 in einer Einzelgarage verwendet werden kann. Zudem ist es denkbar, dass die Energieabgabeeinrichtung 16 so dimensioniert ist, dass in einem kompletten Parkhaus mit mehreren Parkebenen Verwendung findet. Dabei können auch mehrere Energieabgabeeinrichtungen 16 in Form eines Hohlleiters in einem Parkhaus verwendet werden. In einem Bereich der Ein- bzw. Ausfahrt, in denen die Energieabgabeeinrichtung 16 einseitig offen ist, kann der Hohlleiter so ausgebildet sein, dass die Voraussetzungen zur Ausbildung eines ortsfesten elektromagnetischen Wechselfelds weiterhin erfüllt sind. So können im Bereich der Ein- bzw. Ausfahrt abschnittsweise Bleche an den Seitenwänden des Hohleiters vorgesehen sein, an denen die elektromagnetischen Wellen reflektiert werden.In the embodiment of 2nd is energy delivery device 16 dimensioned such that the loading device 10th can be used in a single garage. It is also conceivable that the energy delivery device 16 is dimensioned so that it is used in a complete multi-storey car park. Several energy delivery devices can also be used 16 can be used in the form of a waveguide in a parking garage. In an area of entry or exit where the energy delivery device 16 is open on one side, the waveguide can be designed such that the requirements for the formation of a fixed electromagnetic alternating field are still met. In the area of the entrance and exit, sheet metal can be provided in sections on the side walls of the semiconductor, on which the electromagnetic waves are reflected.

Claims (9)

Ladevorrichtung (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (14) mit - einer Energieabgabeeinrichtung (16) zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung (18) des Kraftfahrzeugs (14), wobei - die Energieabgabeeinrichtung (16) als Hohlleiter ausgebildet ist, - der Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) eine Stellfläche (26) für zumindest ein Kraftfahrzeug (14) aufweist, und - die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen und dadurch die Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung (18) des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14) abzugeben, das auf der Stellfläche (26) abgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Energieabgabeeinrichtung (16) für eine Verwendung in einer Einzelgarage oder einem Parkhaus dimensioniert ist, und - die Ladevorrichtung (10) eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Kraftfahrzeugen (14) und/oder Personen in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) aufweist.Charging device (10) for charging an electrical energy store (12) of a motor vehicle (14) with - an energy delivery device (16) for delivering energy to an energy absorption device (18) of the motor vehicle (14) coupled to the electrical energy store (12), wherein - the energy delivery device (16) is designed as a waveguide, - the interior (20) of the energy delivery device (16) has a footprint (26) for at least one motor vehicle (14), and - the charging device (10) is designed to operate in the interior ( 20) to generate an alternating electromagnetic field for the energy delivery device (16) and thereby deliver the energy to the energy absorption device (18) of the at least one motor vehicle (14) which is parked on the parking space (26), characterized in that - the energy delivery device (16 ) is dimensioned for use in a single garage or a parking garage, and - the loading device (10) has a detection device for detecting motor vehicles (14) and / or people in the interior (20) of the energy output device (16). Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein ortsfestes elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Loading device (10) after Claim 1 , characterized in that the charging device (10) is designed to generate a stationary electromagnetic alternating field in the interior (20) of the energy output device (16). Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das sich entlang einer Erstreckungsrichtung der Energieabgabeeinrichtung (16) ausbreitet.Loading device (10) after Claim 1 , characterized in that the charging device (10) is designed to generate an alternating electromagnetic field in the interior (20) of the energy delivery device (16) which extends along an extension direction of the energy delivery device (16). Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das elektromagnetische Wechselfeld zu modulieren.Charging device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the charging device (10) is designed to modulate the electromagnetic alternating field. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds einzustellen.Charging device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the charging device (10) is designed to adjust the power of the electromagnetic alternating field. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieausgabeeinrichtung (16) aus einem Metallblech und/oder einem Metallgitter gebildet ist.Charging device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy output device (16) is formed from a metal sheet and / or a metal grid. Kraftfahrzeug (14) mit einer Energieaufnahmeeinrichtung (18) und einem elektrischen Energiespeicher (12), wobei die Energieaufnahmeeinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, Energie aus einem von einer Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 abgegebenen elektromagnetischen Wechselfeld aufzunehmen und zum Laden an den elektrischen Energiespeicher (12) zu übertragen.Motor vehicle (14) with an energy absorption device (18) and an electrical energy storage device (12), the energy absorption device (18) being designed to extract energy from a charging device (10) according to one of the Claims 1 to 7 the electromagnetic alternating field emitted and transmitted to the electrical energy store (12) for charging. Ladeanordnung (24) mit einer Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Kraftfahrzeug (14) nach Anspruch 7.Loading arrangement (24) with a loading device (10) according to one of the Claims 1 to 6 and a motor vehicle (14) Claim 7 . Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (14) durch - Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung (18) des Kraftfahrzeugs (14), - Bereitstellen eines Hohlleiters als die Energieabgabeeinrichtung (16), wobei der Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) eine Stellfläche (26) für zumindest ein Kraftfahrzeug (14) aufweist, - Abstellen des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14) auf der Stellfläche (26), - Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfelds in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) und dadurch - Abgeben der Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung (18) des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14), gekennzeichnet durch - Dimensionieren der Energieabgabeeinrichtung (16) für eine Verwendung in einer Einzelgarage oder einem Parkhaus und - Erfassen von Kraftfahrzeugen (14) und/oder Personen in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16).Method for charging an electrical energy store (12) of a motor vehicle (14) by - delivering energy to an energy absorption device (18) of the motor vehicle (14) coupled to the electrical energy store (12), - providing a waveguide as the energy delivery device (16), wherein the interior (20) of the energy output device (16) has a footprint (26) for at least one motor vehicle (14), - parking the at least one motor vehicle (14) on the footprint (26), - generating an alternating electromagnetic field in the interior ( 20) the energy delivery device (16) and thereby - delivering the energy to the energy absorption device (18) of the at least one motor vehicle (14), characterized by - dimensioning the energy delivery device (16) for use in a single garage or a parking garage and - detecting motor vehicles (14) and / or people in the interior (20) of the energy output device (16).
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