DE102016015255A1 - Ladevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents
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- Y02T90/12—Electric charging stations
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit einer zumindest eine Primärspule (4) umfassenden Energiequelle (2) und einem fahrzeugseitig angeordneten und zumindest eine Sekundärspule (8) umfassenden Energieempfänger (6), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Energiequelle (2) positioniert ist. Erfindungsgemäß ist die Energiequelle (2) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich an einer Befestigungsstruktur angeordnet und/oder der Energieempfänger (6) ist in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich am Fahrzeug angeordnet, wobei die Primärspule (4) und/oder Sekundärspule (8) mit einer Stromquelle zur Beaufschlagung mit einem stationären elektrischen Strom gekoppelt sind bzw. ist, wobei bei Beaufschlagung mit dem Strom eine Reluktanzkraft (F) zwischen der Primärspule (4) und der Sekundärspule (8) entsteht, welche die Energiequelle (2) und den Energieempfänger (6) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und/oder Hochrichtung (Z) zueinander ausrichtet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
- Aus der
EP 0 788 212 A2 ist ein Verbindungssystem zum Laden einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, welche zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, bekannt. Das Verbindungssystem umfasst eine Primärspule, welche mit einer externen Leistungsquelle verbunden oder verbindbar ist, eine Sekundärspule, welche mit einer Batterie oder einer Last verbunden oder verbindbar ist, und eine Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung zum Feststellen eines Typs des Fahrzeugs, welches zu parken oder geparkt ist. Die Primärspule ist dabei elektromagnetisch mit der Sekundärspule zum Induzieren eines Stroms in der Sekundärspule koppelbar. Das Verbindungssystem umfasst eine Radführung, welche ausgebildet ist, einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zu der Primärspule zu haben, wobei eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs mittels der Radführung zu einer elektromagnetischen Verbindungs- oder Kopplungsposition führbar sind, an welcher die Sekundärspule des Fahrzeugs elektromagnetisch mit der Primärspule verbindbar ist. Weiterhin ist eine Positionseinstellvorrichtung zum Unterscheiden oder Einstellen von Relativpositionen der Radführung und der Primärspule vorgesehen, wobei die Sekundärspule des Fahrzeugs und die Primärspule zu der elektromagnetischen Verbindungsposition durch Antreiben der Positionseinstellvorrichtung in Übereinstimmung mit der durch die Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung festgestellten Fahrzeugtypen in der Positionseinstellvorrichtung führbar sind. Weiterhin wird ein Verbindungsverfahren zum Laden einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs beschrieben. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Ladevorrichtung für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Ladevorrichtung anzugeben.
- Hinsichtlich des Ladesystems wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die Ladevorrichtung zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs umfasst eine zumindest eine Primärspule umfassende Energiequelle und einen fahrzeugseitig angeordneten und zumindest eine Sekundärspule umfassenden Energieempfänger, welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Energiequelle positioniert ist.
- Erfindungsgemäß ist die Energiequelle in Längsrichtung, Querrichtung und Hochrichtung beweglich an einer Befestigungsstruktur angeordnet und/oder der Energieempfänger ist in Längsrichtung, Querrichtung und Hochrichtung beweglich am Fahrzeug angeordnet, wobei die Primärspule und/oder Sekundärspule mit einer Stromquelle zur Beaufschlagung mit einem stationären elektrischen Strom gekoppelt sind bzw. ist. Bei Beaufschlagung mit dem Strom entsteht eine Reluktanzkraft zwischen der Primärspule und der Sekundärspule, welche die Energiequelle und den Energieempfänger in Längsrichtung, Querrichtung und/oder Hochrichtung zueinander ausrichtet.
- Anhand der Ausrichtung der Energiequelle und des Energieempfängers und somit der Primärspule und Sekundärspule werden Verluste beim Laden des Energiespeichers verringert. Hierdurch ist es möglich, dass die Primärspule und Sekundärspule kleiner ausgebildet werden können. Hieraus resultieren aufgrund von Materialeinsparungen an Ferrit und Kupfer eine Gewichtsreduzierung der Ladevorrichtung und ein verringerter Kostenaufwand. Dabei erfolgt die Ausrichtung der Primärspule und Sekundärspule automatisch und ohne mechanische Aktoren.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
- Dabei zeigt:
-
1 schematisch einen Ausschnitt einer Ladevorrichtung zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. - In der einzigen
1 ist schematisch ein Ausschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Ladevorrichtung1 zum kabellosen Laden eines nicht gezeigten elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs dargestellt. - Die Ladevorrichtung
1 ist dabei zum kabellosen Laden mittels induktiver Kopplung oder resonant-induktiver Kopplung ausgebildet und umfasst eine an einer nicht gezeigten Befestigungsstruktur, insbesondere auf einem Boden, beispielsweise einer Fahrbahnoberfläche, angeordnete Energiequelle2 , welche zumindest eine so genannte in einem Ferritschalenkern3 angeordnete Primärspule4 umfasst. Die Ladevorrichtung1 umfasst weiterhin einen fahrzeugfest, im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Fahrzeugunterboden4 befestigten, Energieempfänger6 mit zumindest einer in einem Ferritschalenkern7 angeordneten Sekundärspule8 . Die Ladevorrichtung1 ist dabei zu einer Nutzung im öffentlichen Bereich, beispielsweise auf öffentlichen Parkplätzen oder in Parkhäusern, oder zu einer Nutzung im privaten Bereich vorgesehen. - Zum Laden des Energiespeichers ist es erforderlich, dass der Energieempfänger
6 derart über der Energiequelle2 positioniert wird, dass die Energiequelle2 und der Energieempfänger6 möglichst versatzlos übereinander angeordnet sind. - Um nach einer Positionierung des Fahrzeugs und somit des Energieempfängers
6 oberhalb der Energiequelle2 eine optimierte Ausrichtung von Energieempfänger6 und Energiequelle2 zueinander zu erzeugen, ist die Energiequelle2 in Längsrichtung X, Querrichtung Y und Hochrichtung Z beweglich an der Befestigungsstruktur angeordnet. Zu dieser Bewegung ist eine entsprechende Lagerung vorgesehen, welche insbesondere besonders leichtgängig ausgebildet ist. - Weiterhin sind bzw. ist die Primärspule
4 und/oder Sekundärspule8 in nicht näher dargestellter Weise mit einer Stromquelle zur Beaufschlagung mit einem stationären elektrischen Strom gekoppelt. Bei Beaufschlagung mit dem konstanten Strom werden ein konstantes Magnetfeld und somit eine Reluktanzkraft F zwischen der Primärspule4 und der Sekundärspule8 erzeugt, welche die Energiequelle2 derart in Längsrichtung X, Querrichtung Y und/oder Hochrichtung Z bewegt, dass die Energiequelle2 und der Energieempfänger6 in Längsrichtung X und Querrichtung Y zueinander ausgerichtet werden, um einen Versatz zu minimieren, und in Hochrichtung Z zueinander ausgerichtet werden, um einen Luftspalt zu verringern. - Alternativ oder zusätzlich ist auch der Energieempfänger
6 in Längsrichtung X, Querrichtung Y und Hochrichtung Z beweglich am Fahrzeug angeordnet. - Um die Energiequelle
2 und/oder den Energieempfänger6 in dieser ausgerichteten Position ohne Aufwendung einer Kraft zu fixieren, umfassen die Energiequelle2 und/oder der Energieempfänger6 in nicht näher dargestellter Weise ein Fixiersystem zur Fixierung in einer eingestellten Position. Hierdurch können während des Ladevorgangs weitere Reluktanz- und Störkräfte vermieden werden, welche die Ausrichtung der Energiequelle2 und des Energieempfängers6 beeinträchtigen. - Nach einer Beendigung des Ladevorgangs wird die Fixierung gelöst, so dass die Energiequelle
2 und/oder der Energieempfänger6 wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt werden können. Diese Zurückbewegung erfolgt insbesondere selbsttätig anhand einer entsprechenden Ausformung einer Halterung an der Befestigungsstruktur und/oder am Fahrzeug durch Ausnutzung der Schwerkraft und/oder durch einen Rückstellmechanismus, beispielsweise eine Rückstellfederanordnung. Die dabei erzeugten Kräfte sind jedoch kleiner als die erzeugte Reluktanzkraft F. Alternativ kann auch eine aktive Vorrichtung zur Zurückbewegung vorgesehen sein. - In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist das Fixiersystem des Energieempfängers
6 zur Fixierung desselben in seiner Ausgangslage ausgebildet, um ungewollte Bewegungen des Energieempfängers6 , beispielsweise während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs, zu vermeiden. Auch das Fixiersystem der Energiequelle2 kann zur Fixierung derselben in ihre Ausgangslage ausgebildet sein. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0788212 A2 [0003]
Claims (4)
- Ladevorrichtung (
1 ) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit – einer zumindest eine Primärspule (4 ) umfassenden Energiequelle (2 ) und – einem fahrzeugseitig angeordneten und zumindest eine Sekundärspule (8 ) umfassenden Energieempfänger (6 ), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Energiequelle (2 ) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Energiequelle (2 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich an einer Befestigungsstruktur angeordnet ist und/oder – der Energieempfänger (6 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich am Fahrzeug angeordnet ist, – wobei die Primärspule (4 ) und/oder Sekundärspule (8 ) mit einer Stromquelle zur Beaufschlagung mit einem stationären elektrischen Strom gekoppelt sind bzw. ist, – wobei bei Beaufschlagung mit dem Strom eine Reluktanzkraft (F) zwischen der Primärspule (4 ) und der Sekundärspule (8 ) entsteht, welche die Energiequelle (2 ) und den Energieempfänger (6 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und/oder Hochrichtung (Z) zueinander ausrichtet. - Ladevorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (2 ) und/oder der Energieempfänger (6 ) ein Fixiersystem zur Fixierung in einer eingestellten Position umfassen. - Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (
1 ) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit – einer zumindest eine Primärspule (4 ) umfassenden Energiequelle (2 ) und – einem fahrzeugseitig angeordneten und zumindest eine Sekundärspule (8 ) umfassenden Energieempfänger (6 ), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Energiequelle (2 ) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Energiequelle (2 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich an einer Befestigungsstruktur angeordnet ist und/oder – der Energieempfänger (6 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und Hochrichtung (Z) beweglich am Fahrzeug angeordnet ist, – wobei die Primärspule (4 ) und/oder Sekundärspule (8 ) mit einer Stromquelle gekoppelt sind bzw. ist, – wobei bei einer Beaufschlagung der Primärspule (4 ) und/oder Sekundärspule (8 ) mit einem stationären Strom eine Reluktanzkraft (F) zwischen der Primärspule (4 ) und der Sekundärspule (8 ) erzeugt wird, mittels welcher die Energiequelle (2 ) und der Energieempfänger (6 ) in Längsrichtung (X), Querrichtung (Y) und/oder Hochrichtung (Z) zueinander ausgerichtet werden. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (
2 ) und/oder der Energieempfänger (6 ) mittels eines Fixiersystems in einer eingestellten Position fixiert werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016015255.9A DE102016015255A1 (de) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Ladevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016015255.9A DE102016015255A1 (de) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Ladevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016015255A1 true DE102016015255A1 (de) | 2017-07-13 |
Family
ID=59118911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016015255.9A Withdrawn DE102016015255A1 (de) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Ladevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016015255A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017130280A1 (de) * | 2017-12-18 | 2019-06-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Vorrichtung mit Sekundärspule zum induktiven Ladungstransfer |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0788212A2 (de) | 1996-01-30 | 1997-08-06 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Verbindungssystem und -verfahren für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug |
-
2016
- 2016-12-21 DE DE102016015255.9A patent/DE102016015255A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0788212A2 (de) | 1996-01-30 | 1997-08-06 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Verbindungssystem und -verfahren für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017130280A1 (de) * | 2017-12-18 | 2019-06-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Vorrichtung mit Sekundärspule zum induktiven Ladungstransfer |
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