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Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, wobei die kontaktlose Ladeeinrichtung eine Schnittstelle zur Kopplung der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit einer Energiequelle aufweist. Zur Erfindung gehören auch ein Ladesystem mit einer kontaktlosen Ladeeinrichtung und ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, eines Kraftfahrzeugs bekannt. Hierunter fallen sowohl kabelgebundene Systeme als auch kontaktlose Lademöglichkeiten. Durch kabelgebundene Ladeverfahren können größere Ladeleistungen erzielt werden, wodurch Ladezeiten verkürzt werden können, während kontaktlose Lademöglichkeiten mehr Komfort für den Benutzer bieten, da keine Steckverbindung zum Fahrzeug durch den Benutzer manuell hergestellt werden muss.
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Um Ladezeiten möglichst gering halten zu können, besitzen Elektrofahrzeuge üblicherweise einen DC-Lade-Anschluss, über welchen diese mit Leistungen größer 22 Kilowatt durch eine geeignete DC-Ladeeinrichtung geladen werden können. Insbesondere kann die Energiezufuhr über diesen DC-Lade-Anschluss durch eine Ladesäule erfolgen. Solche Ladesäulen ermöglichen ein Laden mit Leistungen im Bereich von 50 Kilowatt bis 150 Kilowatt und mehr. Grundsätzlich ist es auch möglich, ein Elektrofahrzeug durch Wechselstrom zu laden. Die im Fahrzeug verbauten AC-Ladegeräte besitzen jedoch dagegen meist nur eine Leistung im einstelligen Kilowattbereich. Um im privaten Bereich auch höhere Ladeleistungen anbieten zu können, gibt es inzwischen DC-Ladegeräte in Form von Wallboxen, das heißt Wandladegeräte, die im Bereich von 11 Kilowatt bis 22 Kilowatt liegen. Kontaktlose Ladesysteme, zum Beispiel induktive Ladesysteme, besitzen Leistungen im Bereich von 3,6 Kilowatt bis 11 Kilowatt, sodass sich hier deutlich längere Ladezeiten im Vergleich zum kabelgebundenen DC-Laden ergeben. Jedoch besitzen diese kontaktlosen Ladeeinrichtungen den großen Vorteil, dass ein Benutzer keine Steckverbindung manuell zu seinem Kraftfahrzeug herstellen muss, was damit deutlich komfortabler ist. Sowohl die Wandladestationen für den Heimbereich als auch die kontaktlosen Ladeeinrichtungen sind sehr teuer. Möchte ein Benutzer zu Hause die Wahlmöglichkeit zwischen einem schnellen Laden und einem komfortablen Laden, so benötigt er beide Systeme, was sehr teuer ist. Wünschenswert wäre es daher, einem Benutzer diese Wahlmöglichkeit kostengünstiger zur Verfügung stellen zu können.
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Eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise auch in der
US 2015/0115704 A1 beschrieben. Weiterhin beschreibt die
DE 10 2016 116 914 A1 ein System und ein Verfahren zum Laden elektrifizierter Fahrzeuge, bei welchem das Laden unter Verwendung eines kabelgebundenen Ladesystems gegenüber einem kabellosen Ladesystem priorisiert wird, wenn Strom sowohl von dem kabelgebundenen Ladesystem als auch von dem kabellosen Ladesystem verfügbar ist. Darüber hinaus beschreibt die
DE 10 2015 006 277 A1 eine Energieübertragungseinrichtung und eine Vorrichtung, zu der mittels der Energieübertragungseinrichtung induktiv übertragene elektrische Energie leitbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kontaktlose Ladeeinrichtung, ein Ladesystem und ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche ein möglichst kostengünstiges und flexibles Laden des Energiespeichers ermöglichen. Insbesondere soll eine kostengünstige sowie einfache Nachrüstung eines kontaktlosen Ladesystems ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine kontaktlose Ladeeinrichtung, ein Ladesystem und ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs weist eine Schnittstelle zur Kopplung der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit einer Energiequelle auf, wobei die Schnittstelle zur kommunikativen Kopplung und zur kabelgebundenen elektrischen Kopplung mit einer Ladestation ausgebildet ist, die wiederum zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers ausgebildet ist.
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Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, die kontaktlose Ladeeinrichtung über eine Ladestation zum kabelgebundenen Laden mit Energie zu versorgen. Diese Ladestation kann wiederum als herkömmliche Wallbox beziehungsweise Wandladestation ausgebildet sein und mit einem Stromnetz gekoppelt bzw. koppelbar sein. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung nicht direkt mit dem Stromnetz gekoppelt wird, sondern stattdessen über eine Ladestation zum kabelgebundenen Laden mit Energie versorgt wird, zahlreiche Bauteile eingespart werden können, wie beispielsweise Schutzeinrichtungen beziehungsweise das Netzinterface, wie zum Beispiel Fehlerstromschutzschalter, Schütze, Relais, Netzfilter, Überspannungsschutz und so weiter. Derartige Schutzeinrichtungen sind bereits in üblichen Ladestationen, insbesondere Wandladestationen, vorhanden. Dadurch reduzieren sich sowohl die Größe als auch die Kosten für die kontaktlose Ladeeinrichtung deutlich. Damit können Benutzer vorteilhafterweise, die bereits über eine Wandladestation für den Heimgebrauch verfügen, diese kostengünstig durch eine kontaktlose Lademöglichkeit, die durch die kontaktlose Ladeeinrichtung bereitgestellt wird, ergänzen und nachrüsten. Dies bietet zudem dem Benutzer auch vorteilhafterweise wiederum die Wahlmöglichkeit, die Ladestation zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers direkt zu verwenden oder stattdessen den Energiespeicher kontaktlos über die kontaktlose Ladeeinrichtung zu laden.
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Somit bietet die kontaktlose Ladeeinrichtung eine besonders kostengünstige und zudem flexible Lademöglichkeit zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.
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Die kontaktlose Ladeeinrichtung kann weiterhin ausgebildet sein, die Kommunikation mit der Wandladestation über ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll der Wandladestation, wie zum Beispiel CCS2, durchzuführen. Die Kommunikation kann so ausgestaltet sein, dass die Wandladestation keinen Unterschied sieht, ob das Kraftfahrzeug direkt mit der Wandladestation gekoppelt ist oder stattdessen die kontaktlose Ladeeinrichtung. Wird die kontaktlose Ladeeinrichtung zum Laden verwendet, so kommuniziert das Kraftfahrzeug mit der kontaktlosen Ladeeinrichtung, zum Beispiel über WLAN oder Bluetooth, und die kontaktlose Ladeeinrichtung kommuniziert dann entsprechend mit der Wandladestation und kann hierdurch den Ladevorgang starten, beenden und eine entsprechende Ladespannung von der Wandladestation anfordern. Entsprechend kann zur Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug die kontaktlose Ladeeinrichtung auch eine drahtlose Kommunikationseinrichtung aufweisen, um mit dem Kraftfahrzeug zum Beispiel über WLAN oder Bluetooth zu kommunizieren.
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Weiterhin kann die kontaktlose Ladeeinrichtung beispielsweise als kapazitive oder induktive Ladeeinrichtung ausgebildet sein. Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung als kapazitive Ladeeinrichtung ausgebildet, so stellt die kontaktlose Ladeeinrichtung eine Primärseite bereit, die kapazitiv mit einer Sekundärseite, die fahrzeugseitig verbaut ist, koppelbar ist. Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung als induktive Ladeeinrichtung ausgebildet, so stellt die Ladeeinrichtung auch hier eine Primärseite bereit, zum Beispiel in Form einer mit einem Wechselstrom beaufschlagbaren Spule, die mit einer fahrzeugseitigen Sekundärseite, die ebenso eine Spule zur Induktion eines Induktionsstroms aufweist, induktiv koppelbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die kontaktlose Ladeeinrichtung dazu ausgelegt, durch eine als DC-Ladestation und/oder AC-Ladestation ausgebildeten Energiequelle mit Energie versorgt zu werden. Mit anderen Worten kann die kontaktlose Ladeeinrichtung als Nachrüstung für eine DC-Wallbox oder auch für eine AC-Wallbox ausgebildet sein. Zudem ist es auch möglich, die kontaktlose Ladeeinrichtung derart auszubilden, dass sie für beide Energiequellenarten geeignet ist, wie dies nachfolgend noch im Detail beschrieben wird. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausbildung der kontaktlosen Ladeeinrichtung derart, dass diese durch eine als DC-Ladestation ausgebildete Energiequelle mit Energie versorgt wird, insbesondere nur zur Energieversorgung durch eine DC-Ladestation ausgebildet ist, da dies eine besonders effiziente und kostengünstige Ausbildung der kontaktlosen Ladeeinrichtung erlaubt. Insbesondere lassen sich gerade durch DC-Ladestationen, wenn diese direkt mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden, besonders hohe Ladeleistungen bereitstellen, sodass gerade diese Kombination mit der kontaktlosen Ladeeinrichtung besonders vorteilhaft ist. Ein Benutzer kann so zwischen dem direkten Laden durch die DC-Ladestation mit sehr geringen Ladezeiten oder dem kontaktlosen Laden mittels der kontaktlosen Ladeeinrichtung auf besonders komfortable Weise wählen.
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Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung beispielsweise für eine Energieversorgung durch eine AC-Ladestation ausgelegt, so umfasst die kontaktlose Ladeeinrichtung vorzugsweise einen Gleichrichter, welcher den von der AC-Ladestation empfangenen Wechselstrom in einen Gleichstrom wandelt. Dieser Gleichstrom wird weiterhin durch einen Wechselrichter in einen Wechselstrom mit einer geeigneten Frequenz, zum Beispiel zwischen 80 Kilohertz und 90 Kilohertz, gewandelt, was gerade im Hinblick auf eine induktive Ladeeinrichtung einen bevorzugten Frequenzbereich darstellt. In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung zusätzlich auch eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung beziehungsweise einen Leistungsfaktorkorrekturfilter umfasst, um Netzrückwirkungen durch die Gleichrichtung zu vermeiden.
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Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung dagegen nur zur Energieversorgung durch eine DC-Ladestation ausgebildet, so können sowohl der Gleichrichter als auch die Leistungsfaktorkorrekturschaltung entfallen. In diesem Fall ist es also ausreichend, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung einen Wechselrichter aufweist, der die durch die DC-Ladestation empfangene Gleichspannung in eine Wechselspannung mit gewünschter Frequenz zum induktiven oder kapazitiven Laden wandelt. Da bei dieser Ausführungsform also wiederum Bauteile wie Gleichrichter oder Leistungsfaktorkorrekturfilter entfallen können, ermöglicht dies eine besonders kostengünstige Ausbildung der kontaktlosen Ladeeinrichtung.
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Die kontaktlose Ladeeinrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie sowohl durch eine AC-Ladestation als auch durch eine DC-Ladestation mit Energie versorgbar ist. Hierzu kann die kontaktlose Ladeeinrichtung, wie oben beschrieben, mit einem Gleichrichter und einem nachgeschalteten Wechselrichter ausgebildet sein, wobei weiterhin die Gleichrichterschaltung durch eine Überbrückungsschaltung überbrückbar ausgebildet sein kann. Entsprechend können beim Laden durch eine DC-Ladesäule beziehungsweise eine DC-Ladestation der Gleichrichter sowie auch die optionale Leistungsfaktorkorrekturschaltung überbrückt werden und die Eingangsgleichspannung durch den Wechselrichter in die gewünschte Wechselspannung gewandelt werden. Wird dagegen die kontaktlose Ladeeinrichtung mit einer AC-Ladestation als Energiequelle gekoppelt, so wird der Gleichrichter inklusive der korrespondierenden Leistungsfaktorkorrekturschaltung nicht überbrückt, wodurch die Eingangswechselspannung gleichgerichtet und durch den nachgeschalteten Wechselrichter in eine Wechselspannung in der gewünschten Frequenz gewandelt werden kann.
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Hierdurch stellen die Erfindung und ihre Ausgestaltungen vielfältige Ausbildungsmöglichkeiten bereit, die einerseits besonders kostengünstige Ausgestaltungen erlauben, sowie andererseits auch besonders flexibel und situationsangepasste Ausgestaltungsmöglichkeiten.
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Vorteilhaft ist es also, wenn die Ladeeinrichtung mindestens eine erste Wandlereinrichtung aufweist, insbesondere einen Wechselrichter. Dieser ist dazu ausgelegt, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz, vorzugsweise zwischen 80 Kilohertz und 90 Kilohertz, zu wandeln, insbesondere 85 Kilohertz. Diese Frequenzbereiche sind besonders vorteilhaft in Kombination mit einer als induktive Ladeeinrichtung ausgebildeten kontaktlosen Ladeeinrichtung.
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Zudem ist es vorteilhaft, insbesondere wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung auch mit einer AC-Ladestation koppelbar sein soll, dass die Ladeeinrichtung mindestens eine zweite Wandlereinrichtung, insbesondere einen Gleichrichter, aufweist. Dieser ermöglicht dann einen besonders effizienten Betrieb in Kombination mit einer AC-Ladestation.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schnittstelle eine Buchse zur Kopplung mit einem korrespondierenden Stecker der Ladestation, insbesondere einem Combo-2-Stecker. Alternativ kann die Schnittstelle auch sowohl eine Buchse als auch einen Stecker als alternative Eingänge zur Energieversorgung umfassen. Üblicherweise umfassen Wallboxen Anschlussstecker zur Kopplung mit einer korrespondierenden Buchse des Kraftfahrzeugs. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung eine genau solche Buchse, wie auch das Kraftfahrzeug, umfasst. Gerade europaweit hat sich dabei der Standard des Combo-2-Steckers etabliert. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle der kontaktlosen Ladeeinrichtung einem derartigen Standard entspricht. Die Schnittstelle kann aber auch als Stecker und/oder Buchse gemäß einem anderen Standard ausgebildet sein. In diesen Stecker beziehungsweise in dieser Buchse ist vorzugsweise auch mindestens eine Signalleitung zur Kommunikation mit der Ladestation integriert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die kontaktlose Ladeeinrichtung eine Energieübertragungseinrichtung auf, eine Schnittstelleneinrichtung, die die Schnittstelle umfasst, und zumindest eine elektrische Leitung, die die Schnittstelleneinrichtung mit der Energieübertragungseinrichtung verbindet. Die Energieübertragungseinrichtung kann beispielsweise als Bodenplatte ausgebildet sein. Die Energieübertragungseinrichtung umfasst weiterhin eine Induktionsspule, im Fall, dass die kontaktlose Ladeeinrichtung als induktive Ladeeinrichtung ausgebildet ist, oder mindestens eine Kondensatorplatte, im Falle dass die kontaktlose Ladeeinrichtung als kapazitive Ladeeinrichtung ausgebildet ist. Ist die Energieübertragungseinrichtung beispielsweise als Bodenplatte ausgebildet, so kann diese an jeder beliebigen Stelle auf einem Untergrund, wie zum Beispiel in einer Garage, montiert werden beziehungsweise aufgelegt werden. Insbesondere kann die kontaktlose Ladeeinrichtung auch portabel beziehungsweise mobil ausgebildet sein. Mit anderen Worten muss die als Bodenplatte ausgebildete Energieübertragungseinrichtung nicht fest in einen Untergrund integriert werden, was jedoch dennoch ebenfalls denkbar wäre. Alternativ kann die Energieübertragungseinrichtung auch als Wandmodul oder Wandplatte zur Befestigung an einer auf einem Untergrund stehenden Wand ausgebildet sein.
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Besonders vorteilhaft ist vor allem, dass die Schnittstelleneinrichtung separat von der Energieübertragungseinrichtung angeordnet werden kann, und mit dieser über eine elektrische Leitung verbunden ist. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle, also beispielsweise die Buchse, zur Kopplung mit der Ladestation an jeder beliebigen Stelle unabhängig von der Anordnung und Position der Energieübertragungseinrichtung angeordnet werden. Alternativ kann auch die Schnittstelle zum Beispiel in die Bodenplatte integriert sein. Mehr Flexibilität ist jedoch bei der erstgenannten Variante bereitgestellt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schnittstelleneinrichtung die erste und/oder zweite Wandlereinrichtung und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kommunikation der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit der Ladestation und/oder mit dem Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten können in das Stecker-Interface auch die oben beschriebenen Wandlereinrichtungen integriert sein. Auch die Elektronik zur Kommunikation über die standardisierte Schnittstelle kann in der Schnittstelleneinrichtung selbst verortet sein.
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Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die Energieübertragungseinrichtung die erste und/oder zweite Wandlereinrichtung und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kommunikation der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit der Ladestation und/oder mit dem Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten können diese Komponenten, das heißt die beschriebenen Wandlereinrichtungen, sowie auch wiederum die Elektronik zur Kommunikation in der Energieübertragungseinrichtung selbst, also zum Beispiel in der Bodenplatte, angeordnet sein. Diese beiden Varianten ermöglichen es vorteilhafterweise, je nach zur Verfügung stehendem Bauraum entsprechende Komponenten der kontaktlosen Ladeeinrichtung entweder in die Schnittstelleneinrichtung oder in die Energieübertragungseinrichtung zu integrieren. Dies wiederum stellt ein besonders hohes Maß an Ausgestaltungsmöglichkeiten und Anwendungsmöglichkeiten bereit. Die Integration in zum Beispiel eine Bodenplatte oder im Allgemeinen in die Energieübertragungseinrichtung ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung. Andererseits ermöglicht die Integration dieser Komponenten in die Schnittstelleneinrichtung eine deutlich bessere Zugänglichkeit dieser Komponenten, zum Beispiel im Reparaturfall.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Ladesystem mit einer erfindungsgemäßen kontaktlosen Ladeeinrichtung oder eines ihrer Ausgestaltungen. Weiterhin weist das Ladesystem eine Ladestation zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers auf, die mit einem Stromnetz koppelbar ist und welche dazu ausgelegt ist, eine bestimmbare Ausgangsspannung zur Energieversorgung der kontaktlosen Ladeeinrichtung bereitzustellen.
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Die für die kontaktlose Ladeeinrichtung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Ladesystem. Weiterhin kann die Ladestation, wie bereits zuvor beschrieben, als DC-Ladestation oder auch als AC-Ladestation, insbesondere als DC-Wallbox beziehungsweise AC-Wallbox, ausgebildet sein. Durch solch ein derartiges Ladesystem wird einem Benutzer ein besonders hohes Maß an Flexibilität bezüglich der Lademöglichkeiten auf besonders kostengünstige Weise ermöglicht.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mittels einer kontaktlosen Ladeeinrichtung, die eine Schnittstelle zur Kopplung mit einer Energiequelle aufweist. Die Schnittstelle wird dabei elektrisch und kommunikativ mit einer Ladestation zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers gekoppelt. Darüber hinaus lädt die kontaktlose Ladeeinrichtung den Energiespeicher zumindest zum Teil mittels der über die Schnittstelle durch die Ladestation an der kontaktlosen Ladeeinrichtung bereitgestellten Energie kontaktlos.
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Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen kontaktlosen Ladeeinrichtung und ihren Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte. Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ladesystems 10 mit einer kontaktlosen Ladeeinrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Ladesystem 10 umfasst weiterhin eine Wandladestation 14, die zum Beispiel als DC-Wallbox oder als AC-Wallbox ausgebildet sein kann. Die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 umfasst weiterhin ein Stecker-Interface, das heißt also eine Schnittstelleneinrichtung 16 mit einer geeigneten Schnittstelle 16a zum Koppeln mit der Wandladestation 14, sowie eine Energieübertragungseinrichtung 18. Die Energieübertragungseinrichtung 18 kann in Form einer Bodenplatte, wie hier dargestellt, bereitgestellt sein. Weiterhin ist in diesem Beispiel die Energieübertragungseinrichtung 18 als eine induktive Energieübertragungseinrichtung ausgebildet und umfasst daher eine Primärspule 20, die mit Wechselstrom beaufschlagbar ist, um über ein daraus resultierendes wechselndes Magnetfeld einen Strom in eine Sekundärspule 22 eines Kraftfahrzeugs 24 zu induzieren. Durch den so in das Kraftfahrzeug 24 induzierten Strom kann ein Energiespeicher 26, zum Beispiel eine HV-Batterie, des Kraftfahrzeugs 24 geladen werden.
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Die Energieversorgung zur Bereitstellung des Wechselstroms für die Induktionsspule 20 der Energieübertragungseinrichtung 18 wird hier also vorteilhafterweise durch die Wandladestation 14 bereitgestellt, wodurch es vorteilhafterweise nicht nötig ist, die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 direkt mit dem Stromnetz zu koppeln. Die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 besitzt damit idealerweise nur noch einen Wechselrichter 28 mit vorgelagertem Zwischenkreis. Stromnetzspezifische elektrische Komponenten dagegen können jedoch entfallen, wie zum Beispiel Gleichrichter, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, Schütze, Relais, Netzfilter, ein Überspannungsschutz und so weiter. Diese Komponenten sind bereits in der Ladestation 14 integriert und sind daher für die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 nicht nochmal erforderlich. Somit lässt sich eine bestehende Wandladestation 14 auf besonders kostengünstige Weise durch eine induktive oder im Allgemeinen kontaktlose Lademöglichkeit nachrüsten, was durch die erfindungsgemäße kontaktlose Ladeeinrichtung 12 oder einer ihrer Ausgestaltungen ermöglicht wird.
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Die kommunikative und elektrische Kopplung zwischen der Ladestation 14 und der Ladeeinrichtung 12 erfolgt über eine standardisierte Schnittstelle, wie zum Beispiel eine Combo-2-Stecker-Buchsen-Kombination. In diesem Beispiel weist die Ladeeinrichtung 12 eine als Buchse ausgebildete Schnittstelle 16a auf, in welche ein korrespondierender Stecker 30 der Ladestation 14 einsteckbar ist. Über diese Stecker-Buchsen-Kombination ist gleichzeitig auch die kommunikative Kopplung realisiert. Die Kommunikation kann dabei ebenfalls über ein standardisiertes Protokoll, zum Beispiel CCS2, erfolgen.
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Die Ladeeinrichtung 12 kann dabei sowohl mit dem Kraftfahrzeug 24 zum Beispiel über WLAN kommunizieren als auch mit der Ladestation 14. Über diese Kommunikation lässt sich der Ladevorgang steuern, insbesondere starten, beenden und gezielt eine Ladespannung von der Ladestation 14 anfordern. Diese muss in diesem Fall nicht notwendigerweise mit der Batteriespannung der Batterie 26 des Kraftfahrzeugs 24 übereinstimmen. Durch die Ladeeinrichtung 12 kann zum Beispiel eine Ladeleistung zwischen 3,6 Kilowatt und 11 Kilowatt bereitgestellt werden. Sollte der Benutzer in einer Situation beispielsweise eine höhere Ladeleistung wünschen, so hat der Benutzer vorteilhafterweise die Möglichkeit, durch einfaches Umstecken des Steckers 30 der Ladestation 14 zur direkten Kopplung mit dem Kraftfahrzeug 24 das Fahrzeug direkt über die Ladestation 14 zu laden, wodurch dann eine Ladeleistung von zum Beispiel 22 Kilowatt oder mehr bereitgestellt werden können. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 24 insbesondere dieselbe Buchse 32 auf, wie die Schnittstelle 16a.
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Die Schnittstelleneinrichtung 16 ist weiterhin über eine Leitung 34 mit der Energieübertragungseinrichtung 18 verbunden. Hierdurch kann also die Schnittstelleneinrichtung 16 unabhängig von der Energieübertragungseinrichtung 18 an jeder beliebigen Stelle angeordnet werden, was ein hohes Maß an Flexibilität bietet. Alternativ könnte die Schnittstelleneinrichtung 16 auch in die Bodenplatte 18 integriert sein. Auch der Wechselrichter 28 kann alternativ direkt in die Schnittstelleeinrichtung 16 integriert sein. Weiterhin weist die Ladeeinrichtung 12 auch die Elektronik zur Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug 24 und/oder der Ladestation 14 auf, die ebenfalls in die Schnittstelleneinrichtung 16 integriert sein kann oder in die Energieübertragungseinrichtung 18. Soll die Ladeeinrichtung 12 beispielsweise auch für eine Energieversorgung durch eine AC-Ladestation ausgelegt sein, so umfasst die Ladeeinrichtung 12 zusätzlich noch einen Gleichrichter und eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung.
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Insgesamt wird durch die Erfindung eine kontaktlose Ladeeinrichtung bereitgestellt, die auf besonders effiziente und kostengünstige Weise eine Erweiterung von bestehenden Ladestationen bereitstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0115704 A1 [0004]
- DE 102016116914 A1 [0004]
- DE 102015006277 A1 [0004]
