DE102020123734A1 - Wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy, method for operating a wireless system and wireless charging arrangement - Google Patents

Wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy, method for operating a wireless system and wireless charging arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drahtlosladesystem (3) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs (2) mit elektrischer Energie, mit einer stationären Energiesendeeinrichtung (4) und einer an Bord des Kraftfahrzeugs (2) angeordneten Energieempfangseinrichtung (5), wobei die Energiesendeeinrichtung (4) eine Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Energieempfangsspule (10) aufweist, und wobei die Energiesendespule (8) und die Energieempfangsspule (10) zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung (4) zu der Energieempfangseinrichtung (5) vorgesehen und ausgestaltet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung (4) eine Horizontalverfahreinrichtung (7) zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Vertikalverfahreinrichtung (9) zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) oder die Energiesendeeinrichtung (4) eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Drahtlosladesystems (3) sowie eine Drahtlosladeanordnung (1).

Figure DE102020123734A1_0000
The invention relates to a wireless charging system (3) for charging an electrical energy store of a motor vehicle (2) with electrical energy, having a stationary energy transmission device (4) and an energy receiving device (5) arranged on board the motor vehicle (2), the energy transmission device (4) an energy transmitting coil (8) and the energy receiving device (5) has an energy receiving coil (10), and wherein the energy transmitting coil (8) and the energy receiving coil (10) are provided for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmitting device (4) to the energy receiving device (5) and are designed. It is provided that the energy transmission device (4) has a horizontal displacement device (7) for the horizontal displacement of the energy transmission coil (8) and the energy reception device (5) has a vertical displacement device (9) for the vertical displacement of the energy reception coil (10) or the energy transmission device (4) has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy transmission coil (8) and the energy receiving device (5) has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy receiving coil (10). The invention also relates to a method for operating a wireless charging system (3) and a wireless charging arrangement (1).
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Description

Die Erfindung betrifft ein Drahtlosladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie, mit einer stationären Energiesendeeinrichtung und einer an Bord des Kraftfahrzeugs angeordneten Energieempfangseinrichtung, wobei die Energiesendeeinrichtung eine Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Energieempfangsspule aufweist, und wobei die Energiesendespule und die Energieempfangsspule zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung zu der Energieempfangseinrichtung vorgesehen und ausgestaltet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Drahtlosladesystem sowie eine Drahtlosladeanordnung.The invention relates to a wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy, with a stationary energy transmission device and an energy reception device arranged on board the motor vehicle, the energy transmission device having an energy transmission coil and the energy reception device having an energy reception coil, and the energy transmission coil and the energy reception coil for inductive Are provided and designed to transmit electrical energy from the energy transmission device to the energy reception device. The invention also relates to a method for operating a wireless charging system and a wireless charging arrangement.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2017 202 138 A1 bekannt. Diese beschreibt eine induktive Ladeeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Ladeplatte und Mitteln zur Verlagerung der Ladeplatte. Dabei ist vorgesehen, dass die Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte mindestens einen Luftbalg zur Verlagerung der Ladeplatte in Vertikalrichtung umfasst, welcher an der Ladeplatte angreift. Hierbei kann eine Führungseinrichtung vorliegen, die zur Führung der Verlagerung der Lageplatte in einer Richtung quer zur Vertikalrichtung innerhalb des mindestens einen Luftbalgs angeordnet ist.From the prior art, for example, the publication DE 10 2017 202 138 A1 famous. This describes an inductive charging device for motor vehicles, with a charging plate and means for moving the charging plate. It is provided that the means for displacing the loading plate comprises at least one air bellows for displacing the loading plate in the vertical direction, which acts on the loading plate. A guide device can be present here, which is arranged inside the at least one air bellows to guide the displacement of the position plate in a direction transverse to the vertical direction.

Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2018 200 252 A1 eine induktive Ladeanordnung für einen Fahrzeugakkumulator mit einer Gegenspulenanordnung, die wenigstens eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Primärspulenanordnung und wenigstens eine innerhalb des Fahrzeugs befindliche Sekundärspulenanordnung umfasst, wobei die Primärspulenanordnung und die Sekundärspulenanordnung jeweils eine Spule und einen Magnetkern aufweisen und bei entsprechender Positionierung des Fahrzeugs und Bestromung der Primärspulenanordnung durch induktive Kopplung elektrische Energie von der Primärspulenanordnung zur Sekundärspulenanordnung übertragen wird, wobei der Luftspalt zum Übertragungsbereich gehört und Mittel vorgesehen sind, den Luftspalt zwischen der Primärspulenanordnung und der Sekundärspulenanordnung zu minimieren.Furthermore, the reference discloses DE 10 2018 200 252 A1 an inductive charging arrangement for a vehicle accumulator with a counter-coil arrangement, which comprises at least one primary coil arrangement located outside of the vehicle and at least one secondary coil arrangement located inside the vehicle, wherein the primary coil arrangement and the secondary coil arrangement each have a coil and a magnetic core and with appropriate positioning of the vehicle and energization of the Primary coil arrangement is transmitted by inductive coupling electrical energy from the primary coil arrangement to the secondary coil arrangement, wherein the air gap belongs to the transmission area and means are provided to minimize the air gap between the primary coil arrangement and the secondary coil arrangement.

Es wird vorgeschlagen, im Bereich der Primärspulenanordnung und/oder dem Bereich der Sekundärspulenanordnung wenigstens ein mit einer Flüssigkeit hoher magnetischer Leitfähigkeit gefüllten oder füllbaren, reversibel verformbaren Behälter so anzuordnen und auszubilden, dass sich der Behälter, durch Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit hoher magnetischer Leitfähigkeit, in Richtung auf die jeweils andere Spulenanordnung der Gegenspulenanordnung verformt, und dass der verformbare Behälter und die darin befindliche Flüssigkeit hoher magnetischer Leitfähigkeit so angeordnet sind, dass die Flüssigkeit hoher magnetischer Leitfähigkeit, zumindest nach dem Verformen des reversibel verformbaren Behälters, den Luftspalt minimierend, Teil des Übertragungsbereiches zwischen Primärspulenanordnung und Sekundärspulenanordnung ist.It is proposed that at least one reversibly deformable container that is or can be filled with a liquid of high magnetic conductivity be arranged and designed in the area of the primary coil arrangement and/or the area of the secondary coil arrangement in such a way that the container, when pressurized by the liquid of high magnetic conductivity, moves in the direction onto the respective other coil arrangement of the counter-coil arrangement, and that the deformable container and the liquid of high magnetic conductivity contained therein are arranged in such a way that the liquid of high magnetic conductivity, at least after the deformation of the reversibly deformable container, minimizing the air gap, is part of the transmission area between Primary coil assembly and secondary coil assembly is.

Zudem beschreibt die Druckschrift WO 2014/029439 A1 eine Ladeeinrichtung zum induktiven Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einer Primärspule, die mittels eines unter Druck stehenden Mediums in einer ersten Richtung zu einer Sekundärspule des Fahrzeugs hin bewegbar ist. Die Primärspule ist an einer zumindest zeitweise elastischen Haltevorrichtung angeordnet.In addition, the pamphlet describes WO 2014/029439 A1 a charging device for inductively charging a traction battery of an electrically drivable vehicle with a primary coil which can be moved in a first direction towards a secondary coil of the vehicle by means of a pressurized medium. The primary coil is arranged on an at least temporarily elastic holding device.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Drahtlosladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Drahtlosladesystemen Vorteile aufweist, insbesondere zuverlässiger verwendbar ist und sich zudem durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet.The object of the invention is to propose a wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy, which has advantages over known wireless charging systems, in particular can be used more reliably and is also characterized by a long service life.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Drahtlosladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule oder die Energiesendeeinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule aufweist.According to the invention, this is achieved with a wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy. It is provided that the energy transmission device has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy reception coil or the energy transmission device has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy reception coil.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Das Drahtlosladesystem umfasst als relevante Bestandteile die Energiesendeeinrichtung und die Energieempfangseinrichtung. Der Energiespeicher sowie das Kraftfahrzeug sind lediglich optional Bestandteil des Drahtlosladesystems. Das bedeutet, dass das Drahtlosladesystem zunächst lediglich auf das Übertragen der elektrischen Energie von der Energiesendeeinrichtung auf die Energieempfangseinrichtung gerichtet ist. Es ist jedoch dazu vorgesehen und ausgestaltet, den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zumindest zeitweise mit elektrischer Energie zu versorgen, um den elektrischen Energiespeicher aufzuladen.The wireless charging system includes the energy transmission device and the energy reception device as relevant components. The energy store and the motor vehicle are only optional components of the wireless charging system. This means that the wireless charging system is initially only aimed at transmitting the electrical energy from the energy transmission device to the energy reception device. However, it is provided and designed to the electrical energy storage of the motor vehicle at least time wise to supply electrical energy to charge the electrical energy storage device.

Der elektrische Energiespeicher ist vorzugsweise an Bord des Kraftfahrzeugs angeordnet. Er dient der Zwischenspeicherung von elektrischer Energie, welche beispielsweise zumindest zeitweise zum Antreiben des Kraftfahrzeugs herangezogen wird. In diesem Fall verfügt das Kraftfahrzeug über eine Antriebseinrichtung mit wenigstens einem Antriebsaggregat, das mit der in dem Energiespeicher zwischengespeicherten elektrischen Energie betreibbar ist. Das Antriebsaggregat liegt also bevorzugt als elektrische Maschine vor. Das Antriebsaggregat dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zur zumindest zeitweisen Beaufschlagung des Antriebsaggregats mit elektrischer Energie ist das Antriebsaggregat elektrisch an den Energiespeicher angeschlossen.The electrical energy store is preferably arranged on board the motor vehicle. It is used for temporary storage of electrical energy, which is used, for example, at least temporarily to drive the motor vehicle. In this case, the motor vehicle has a drive device with at least one drive unit that can be operated with the electrical energy temporarily stored in the energy store. The drive assembly is therefore preferably in the form of an electrical machine. The drive assembly is used to drive the motor vehicle, in this respect therefore to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. The drive unit is electrically connected to the energy store so that the drive unit can be supplied with electrical energy at least temporarily.

Zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers mit von extern des Kraftfahrzeugs bereitgestellter elektrischer Energie ist es notwendig, diese elektrische Energie von einer externen Einrichtung zu dem elektrischen Energiespeicher zu übertragen. Die elektrische Einrichtung ist hierbei beispielsweise ein Stromanschluss, insbesondere ein Hausstromanschluss oder dergleichen. Die Energieübertragung wird mithilfe der Energiesendeeinrichtung und der Energieempfangseinrichtung realisiert. Die Energiesendeeinrichtung, insbesondere die Energiesendespule, ist elektrisch an die externe Einrichtung angeschlossen, sodass sie von dieser mit elektrischer Energie beaufschlagt wird.In order to charge the electrical energy store with electrical energy provided externally to the motor vehicle, it is necessary to transfer this electrical energy from an external device to the electrical energy store. In this case, the electrical device is, for example, a power connection, in particular a house power connection or the like. The energy transmission is implemented using the energy transmission device and the energy reception device. The energy transmission device, in particular the energy transmission coil, is electrically connected to the external device, so that electrical energy is applied to it by the external device.

Die Energiesendeeinrichtung ist hierbei außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet, nämlich ortsfest. Das bedeutet, dass die Energiesendeeinrichtung bezüglich eines Untergrunds, auf welchem sich das Kraftfahrzeug zumindest zeitweise bewegt, stationär ist. Die Energiesendeeinrichtung kann hierbei beispielsweise auf dem Untergrund oder zumindest teilweise in dem Untergrund vorliegen. Die Energieempfangseinrichtung ist hingegen an Bord des Kraftfahrzeugs angeordnet beziehungsweise bildet sie einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Die Energieempfangseinrichtung ist insoweit bezüglich der Energiesendeeinrichtung mobil beziehungsweise verlagerbar, nämlich gemeinsam mit dem Kraftfahrzeug.In this case, the energy transmission device is arranged outside of the motor vehicle, namely stationary. This means that the energy transmission device is stationary with respect to a surface on which the motor vehicle is moving at least temporarily. In this case, the energy transmission device can be present, for example, on the subsurface or at least partially in the subsurface. The energy receiving device, on the other hand, is arranged on board the motor vehicle or forms part of the motor vehicle. To this extent, the energy receiving device is mobile or displaceable with respect to the energy transmitting device, namely together with the motor vehicle.

Die Energieübertragung zwischen der Energiesendeeinrichtung und der Energieempfangseinrichtung soll drahtlos erfolgen. Zu diesem Zweck verfügt die Energiesendeeinrichtung über die Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung über die Energieempfangsspule. Diese sind zumindest zeitweise derart zueinander angeordnet, dass zwischen ihnen elektrische Energie induktiv übertragbar ist. Zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers wird die Energiesendespule mit elektrischer Energie beaufschlagt, welche induktiv an die Energieempfangsspule übertragen wird.The energy transmission between the energy transmission device and the energy reception device should take place wirelessly. For this purpose, the energy transmission device has the energy transmission coil and the energy reception device has the energy reception coil. These are at least temporarily arranged relative to one another in such a way that electrical energy can be inductively transmitted between them. To charge the electrical energy store, the energy transmission coil is supplied with electrical energy, which is transmitted inductively to the energy reception coil.

Die Energieempfangsspule ist schließlich elektrisch an den Energiespeicher angeschlossen, sodass dieser mithilfe der übertragenen Energie aufladbar ist beziehungsweise aufgeladen wird. Um die induktive Übertragung der elektrischen Energie zu ermöglichen, wird die Energiesendespule mit elektrischer Energie in Form eines Wechselstroms beaufschlagt, wobei eine Frequenz desselben derart gewählt ist, dass eine effiziente Energieübertragung auf die Energieempfangsspule erfolgt.Finally, the energy receiving coil is electrically connected to the energy store, so that it can be charged or is being charged using the transmitted energy. In order to enable the inductive transmission of electrical energy, electrical energy in the form of an alternating current is applied to the energy transmission coil, the frequency of which is selected in such a way that energy is efficiently transmitted to the energy reception coil.

Es könnte nun beispielsweise vorgesehen sein, die Energiesendespule bezüglich des Kraftfahrzeugs stationär anzuordnen und zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers die Energiesendespule zu verlagern, um sie der Energieempfangsspule zur Übertragung der elektrischen Energie anzunähern. Umgekehrt könnte es vorgesehen sein, dass die Energiesendespule bezüglich des Untergrunds ortsfest ist. In diesem Fall muss das Kraftfahrzeug derart angeordnet werden, dass sich die Energieempfangsspule oberhalb der Energiesendespule befindet, um die drahtlose Energieübertragung zu ermöglichen. Optional kann es hierbei vorgesehen sein, dass die Energieempfangsspule in Richtung der Energiesendespule verlagerbar ist, um den Abstand zwischen ihnen zu verringern.Provision could now be made, for example, to arrange the energy transmission coil in a stationary manner with respect to the motor vehicle and to relocate the energy transmission coil in order to charge the electrical energy store in order to bring it closer to the energy reception coil for transmission of the electrical energy. Conversely, it could be provided that the energy transmission coil is stationary with respect to the ground. In this case, the motor vehicle must be arranged in such a way that the energy receiving coil is located above the energy transmitting coil in order to enable wireless energy transmission. Provision can optionally be made here for the energy receiving coil to be displaceable in the direction of the energy transmitting coil in order to reduce the distance between them.

Eine derartige Ausgestaltung des Drahtlosladesystems hat jedoch den Nachteil, dass die einzelnen Elemente lediglich äußerst aufwändig gegenüber der Außenumgebung abdichtbar sind, sodass es zu einem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schmutzpartikeln in die Energiesendeeinrichtung und/oder die Energieempfangseinrichtung kommen kann. Dies kann die Lebensdauer des Drahtlosladesystems beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung die Horizontalverfahreinrichtung und die Energieempfangseinrichtung die Vertikalverfahreinrichtung oder umgekehrt die Energiesendeeinrichtung die Vertikalverfahreinrichtung und die Energieempfangseinrichtung die Horizontalverfahreinrichtung aufweisen. Es ist also sowohl ein Verlagern der Energiesendespule als auch ein Verlagern der Energieempfangsspule möglich und wird auch durchgeführt.However, such an embodiment of the wireless charging system has the disadvantage that the individual elements can only be sealed from the outside environment with great effort, so that moisture and/or dirt particles can penetrate into the energy transmission device and/or the energy reception device. This can affect the lifespan of the wireless charging system. For this reason, it is provided that the energy transmission device has the horizontal displacement device and the energy reception device has the vertical displacement device or, conversely, the energy transmission device has the vertical displacement device and the energy reception device has the horizontal displacement device. It is therefore possible for both the energy transmission coil and the energy reception coil to be displaced, and this is also carried out.

In einer ersten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule aufweist. In einer zweiten Ausgestaltung ist es hingegen vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule aufweist.In a first embodiment, it is provided that the energy transmission device has a horizontal movement device for the horizontal displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a vertical movement device for the vertical displacement of the energy reception coil. In a second embodiment it is hinged It is provided that the energy transmission device has a vertical movement device for the vertical displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a horizontal movement device for the horizontal displacement of the energy reception coil.

Um die Energiesendespule und die Energieempfangsspule zum Übertragen der elektrischen Energie aneinander anzunähern, soll die Energiesendespule horizontal verlagert und die Energieempfangsspule vertikal verlagert werden, nämlich unter Verwendung der Horizontalverfahreinrichtung und der Vertikalverfahreinrichtung. Die Horizontalverfahreinrichtung dient zur ausschließlich horizontalen Verlagerung der Energiesendespule und die Vertikalverfahreinrichtung zur ausschließlich vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Energiesendespule bezüglich eines stationären Grundelements der Energiesendeeinrichtung ausschließlich horizontal, nicht jedoch vertikal verlagerbar ist. Unter dem Grundelement ist ein Bereich der Energiesendeeinrichtung zu verstehen, welcher bezüglich des Untergrunds stationär beziehungsweise ortsfest ist.In order to approach the power transmission coil and the power reception coil to each other for transmitting the electric power, the power transmission coil is to be horizontally displaced and the power reception coil is to be vertically displaced by using the horizontal carriage and the vertical carriage. The horizontal displacement device is used for the exclusively horizontal displacement of the energy transmission coil and the vertical displacement device for the exclusively vertical displacement of the energy reception coil. It is provided here that the energy transmission coil can only be displaced horizontally, but not vertically, with respect to a stationary basic element of the energy transmission device. The basic element is to be understood as meaning a region of the energy transmission device which is stationary or stationary with respect to the underground.

Die Energieempfangsspule ist mittels der Vertikalverfahreinrichtung ausschließlich in vertikaler Richtung, nicht jedoch in horizontaler Richtung verlagerbar, nämlich bezüglich eines Grundelements der Energieempfangseinrichtung. Unter dem Grundelement ist ein starr mit dem Kraftfahrzeug verbundenes Element der Energieempfangseinrichtung zu verstehen. Das bedeutet schlussendlich, dass die Energieempfangsspule mittels der Energieempfangseinrichtung ausschließlich in vertikaler Richtung, und nicht in horizontaler Richtung, bezüglich des Kraftfahrzeugs verlagert werden kann. The energy receiving coil can only be displaced in the vertical direction by means of the vertical displacement device, but not in the horizontal direction, namely with respect to a basic element of the energy receiving device. The basic element is to be understood as meaning an element of the energy receiving device which is rigidly connected to the motor vehicle. Ultimately, this means that the energy receiving coil can only be displaced in the vertical direction and not in the horizontal direction with respect to the motor vehicle by means of the energy receiving device.

Hierdurch wird eine vergleichsweise einfache mechanische Ausgestaltung der Energiesendeeinrichtung und der Energieempfangseinrichtung erzielt, sodass diese einfach gegenüber äußeren Einflüssen aus der Außenumgebung geschützt werden können.This achieves a comparatively simple mechanical configuration of the energy transmission device and the energy reception device, so that they can be easily protected against external influences from the outside environment.

Alternativ ist es zum Annähern der Energiesendespule und der Energieempfangsspule zum Übertragen der elektrischen Energie vorgesehen, die Energiesendespule vertikal zu verlagern und die Energieempfangsspule horizontal zu verlagern, wiederum unter Verwendung der Horizontalverfahreinrichtung und der Vertikalverfahreinrichtung. Die Vertikalverfahreinrichtung dient zur ausschließlich vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule und die Horizontalverfahreinrichtung zur ausschließlich horizontalen Verlagerung der Energiesendespule. Die weiteren Ausführungen sind für eine solche Ausgestaltung jeweils analog heranziehbar.Alternatively, in order to approach the power transmission coil and the power reception coil to transmit the electric power, it is provided to displace the power transmission coil vertically and to displace the power reception coil horizontally, again using the horizontal carriage and the vertical carriage. The vertical displacement device is used for the exclusively vertical displacement of the energy receiving coil and the horizontal displacement device for the exclusively horizontal displacement of the energy transmission coil. The further explanations can each be used analogously for such an embodiment.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Horizontalverfahreinrichtung zur Verlagerung der Energiesendespule oder der Energieempfangsspule entlang zweier senkrecht aufeinander stehender und in einer gedachten Horizontalebene liegender Achsen vorgesehen und ausgestaltet ist. Die Horizontalebene ist beispielsweise parallel zu dem Untergrund angeordnet, beziehungsweise parallel zu einem Unterboden des Kraftfahrzeugs. Insbesondere liegt die Horizontalebene parallel zu einer gedachten Ebene, welche von einer Längsachse und einer Querachse des Kraftfahrzeugs aufgespannt wird. Die Horizontalverfahreinrichtung ermöglicht nun die Verlagerung entlang der beiden Achsen, welche einerseits senkrecht aufeinander stehen und andererseits in der Horizontalebene angeordnet sind beziehungsweise diese aufspannen. Die Horizontalverfahreinrichtung ermöglicht hier das Verlagern der Energiesendespule beziehungsweise der Energieempfangsspule ausschließlich in der Horizontalebene, insbesondere nicht senkrecht zu dieser. Hierdurch ist die bereits erwähnte besonders einfache konstruktive Ausgestaltung des Drahtlosladesystems erzielt.A further development of the invention provides that the horizontal displacement device is provided and designed for displacing the energy transmission coil or the energy reception coil along two axes which are perpendicular to one another and lie in an imaginary horizontal plane. The horizontal plane is arranged, for example, parallel to the ground, or parallel to an underbody of the motor vehicle. In particular, the horizontal plane lies parallel to an imaginary plane which is spanned by a longitudinal axis and a transverse axis of the motor vehicle. The horizontal displacement device now enables displacement along the two axes, which on the one hand are perpendicular to one another and on the other hand are arranged in the horizontal plane or span this. The horizontal displacement device enables the energy transmission coil or the energy reception coil to be displaced exclusively in the horizontal plane, in particular not perpendicularly thereto. This achieves the already mentioned particularly simple design of the wireless charging system.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vertikalverfahreinrichtung zur Verlagerung der Energieempfangsspule oder der Energiesendespule in einer senkrecht auf der Horizontalebene stehenden Vertikalrichtung vorgesehen und ausgestaltet ist. Auch hier gilt, dass die Vertikalverfahreinrichtung das Verlagern der Energieempfangsspule beziehungsweise der Energiesendespule ausschließlich in der Vertikalrichtung ermöglicht. Die Vertikalrichtung steht senkrecht auf der Horizontalebene und entsprechend parallel zu einer Hochachse des Kraftfahrzeugs. Auch die Vertikalverfahreinrichtung ist dementsprechend mechanisch vergleichsweise einfach aufgebaut und damit äußerst robust.A further development of the invention provides that the vertical displacement device is provided and designed for displacing the energy reception coil or the energy transmission coil in a vertical direction perpendicular to the horizontal plane. It also applies here that the vertical displacement device enables the energy reception coil or the energy transmission coil to be displaced exclusively in the vertical direction. The vertical direction is perpendicular to the horizontal plane and correspondingly parallel to a vertical axis of the motor vehicle. The vertical traversing device is also mechanically constructed in a comparatively simple manner and is therefore extremely robust.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Energiesendeeinrichtung ein gegenüber einer Außenumgebung fluiddichtes Gehäuse aufweist, in welchem die Energiesendespule und die Horizontalverfahreinrichtung angeordnet sind, oder dass die Energieempfangseinrichtung ein gegenüber der Außenumgebung fluiddichtes Gehäuse aufweist, in welchen die Energieempfangsspule und die Horizontalverfahreinrichtung angeordnet sind. Das Gehäuse ist beispielsweise auf dem Untergrund angeordnet oder in den Untergrund eingelassen. Beispielsweise schließt eine Seite des Gehäuses bündig mit einer dem Kraftfahrzeug zugewandten Seite des Untergrunds ab, sodass anders ausgedrückt das Gehäuse plan mit dem Untergrund angeordnet ist. Hierdurch ist ein problemloses Überfahren der Energiesendeeinrichtung durch das Kraftfahrzeug sichergestellt. Alternativ ist das Gehäuse an dem Kraftfahrzeug angeordnet und schließt beispielsweise mit einer Seite bündig mit diesem ab. Das Gehäuse ist fluiddicht ausgestaltet, sodass eine vollständige oder zumindest nahezu vollständige Entkopplung der Energiesendespule beziehungsweise der Energieempfangsspule und der Horizontalverfahreinrichtung gegenüber der Außenumgebung hergestellt ist. Entsprechend sind diese besonders effektiv gegenüber Außeneinflüssen geschützt.A development of the invention provides that the energy transmission device has a housing that is fluid-tight with respect to the outside environment, in which the energy transmission coil and the horizontal displacement device are arranged, or that the energy receiving device has a fluid-tight housing with respect to the outside environment, in which the energy reception coil and the horizontal displacement device are arranged. The housing is arranged, for example, on the ground or embedded in the ground. For example, one side of the housing is flush with a side of the base that faces the motor vehicle, so that in other words the housing is arranged level with the base. This ensures that the motor vehicle can run over the energy transmission device without any problems. Alternatively, the housing is arranged on the motor vehicle and closes for example with one side flush with this. The housing is designed to be fluid-tight, so that the energy transmission coil or the energy reception coil and the horizontal displacement device are completely or at least almost completely decoupled from the outside environment. Accordingly, they are particularly effectively protected against external influences.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse auf seiner der Energieempfangseinrichtung zugewandten Seite eine durchgehende Deckenplatte aufweist, die die Energiesendespule in jeder Stellung der Energiesendespule vollständig übergreift, oder dass das Gehäuse auf seiner der Energiesendeeinrichtung zugewandten Seite eine durchgehende Deckenplatte aufweist, die die Energieempfangsspule in jeder Stellung der Energiesendespule vollständig übergreift. Die Deckenplatte schließt das Gehäuse auf seiner der Energieempfangseinrichtung zugewandten Seite beziehungsweise auf seiner dem Untergrund abgewandten Seite oder alternativ auf seiner der Energiesendeeinrichtung zugewandten Seite ab. Die Deckenplatte ist durchgehend ausgestaltet und bildet das fluiddichte Gehäuse mit aus. Die Deckenplatte ist bevorzugt plan ausgestaltet, insbesondere ist sie parallel zu der Horizontalebene angeordnet beziehungsweise nimmt sie eine parallel zu der Horizontalebene angeordnete gedachte Ebene vollständig in sich auf. Beispielsweise besteht die Deckenplatte aus einem durchsichtigen Material, sodass eine einfache Sichtkontrolle der Funktionsweise der Horizontalverfahreinrichtung gegeben ist. Die Deckenplatte ist - falls sie der Energiesendeeinrichtung zugeordnet ist - vorzugsweise für ein Befahren durch das Kraftfahrzeug ausgestaltet und weist eine entsprechende Materialstärke auf. Mithilfe der Deckenplatte wird ein zuverlässiger Schutz der Energiesendespule beziehungsweise der Energieempfangsspule und der Horizontalverfahreinrichtung vor Umgebungseinflüssen aus der Außenumgebung realisiert.A further development of the invention provides that the housing has a continuous cover plate on its side facing the energy receiving device, which completely overlaps the energy transmission coil in every position of the energy transmission coil, or that the housing has a continuous cover plate on its side facing the energy transmission device, which covers the energy receiving coil completely overlaps in every position of the energy transmission coil. The cover plate closes the housing on its side facing the energy receiving device or on its side facing away from the subsurface or alternatively on its side facing the energy transmitting device. The cover plate is designed to be continuous and also forms the fluid-tight housing. The cover plate is preferably flat, in particular it is arranged parallel to the horizontal plane or it completely accommodates an imaginary plane arranged parallel to the horizontal plane. For example, the cover plate consists of a transparent material, so that a simple visual check of the functioning of the horizontal displacement device is given. If it is assigned to the energy transmission device, the cover plate is preferably designed for the motor vehicle to drive over it and has a corresponding material thickness. The cover plate is used to reliably protect the energy transmission coil or the energy reception coil and the horizontal displacement device from environmental influences from the outside environment.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Deckenplatte aus einem Material besteht, welches einen höheren Transmissionsgrad für elektromagnetische Wellen aufweist als ein Material wenigstens einer von der Deckenplatte verschiedenen Wand des Gehäuses. Das induktive Übertragen der elektrischen Energie zwischen der Energiesendespule und der Energieempfangsspule erfolgt durch die Deckenplatte hindurch. Um eine hohe Effizienz zu erzielen, besteht daher die Deckenplatte aus dem Material mit dem besonders hohen Transmissionsgrad für elektromagnetische Wellen. Hierbei ist der Transmissionsgrad des Materials größer als der Transmissionsgrad desjenigen Materials, als welchem die Wand des Gehäuses besteht.A further development of the invention provides that the cover plate consists of a material which has a higher degree of transmission for electromagnetic waves than a material of at least one wall of the housing which is different from the cover plate. The inductive transmission of electrical energy between the energy transmission coil and the energy reception coil takes place through the ceiling panel. In order to achieve high efficiency, the ceiling panel is made of the material with the particularly high degree of transmission for electromagnetic waves. In this case, the degree of transmission of the material is greater than the degree of transmission of that material from which the wall of the housing is made.

Das Gehäuse setzt sich zumindest aus der Deckenplatte und der Wand zusammen, wobei die Wand vorzugsweise die Energiesendespule und/oder die Horizontalverfahreinrichtung in einer gedachten Ebene vollständig umgreift, wobei diese gedachte Ebene bevorzugt parallel zu der Deckenplatte verläuft. Beispielsweise ist die Wand als Hohlzylinder, nämlich als Rechteckhohlzylinder, ausgestaltet, der von der Deckenplatte ausgeht. Der höhere Transmissionsgrad liegt insbesondere für Wellenlängen der elektromagnetischen Wellen vor, die bei dem Übertragen der elektrischen Energie von der Energiesendespule zu der Energieempfangsspule auftreten. Hierdurch wird eine besonders hohe Effizienz des Drahtlosladesystems erzielt.The housing is made up of at least the cover plate and the wall, with the wall preferably completely enclosing the energy transmission coil and/or the horizontal displacement device in an imaginary plane, with this imaginary plane preferably running parallel to the cover plate. For example, the wall is designed as a hollow cylinder, namely as a rectangular hollow cylinder, which extends from the ceiling panel. The higher degree of transmission is present in particular for wavelengths of the electromagnetic waves that occur when the electrical energy is transmitted from the energy transmission coil to the energy reception coil. This achieves a particularly high efficiency of the wireless charging system.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Energieempfangseinrichtung eine fluiddichte flexible Hülle aufweist, in welcher die Energieempfangsspule und die Vertikalverfahreinrichtung angeordnet sind, oder dass die Energiesendeeinrichtung eine fluiddichte flexible Hülle aufweist, in welcher die Energiesendespule und die Vertikalverfahreinrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Hülle derart ausgestaltet, dass die Energieempfangsspule beziehungsweise die Energiesendespule und die Vertikalverfahreinrichtung permanent in ihr angeordnet sind, insbesondere in jeder mittels der Vertikalverfahreinrichtung erreichbaren Stellung der Energieempfangsspule beziehungsweise der Energiesendespule.A development of the invention provides that the energy receiving device has a fluid-tight, flexible casing in which the energy receiving coil and the vertical displacement device are arranged, or that the energy transmission device has a fluid-tight, flexible casing in which the energy transmission coil and the vertical displacement device are arranged. The casing is preferably designed in such a way that the energy reception coil or the energy transmission coil and the vertical displacement device are permanently arranged in it, in particular in any position of the energy reception coil or the energy transmission coil that can be reached by means of the vertical displacement device.

Vorzugsweise ist die Hülle - falls sie Bestandteil der Energieempfangseinrichtung ist - einerseits fluiddicht geschlossen und andererseits fluiddicht an dem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, befestigt. Alternativ kann sie fluiddicht an dem Grundelement der Energieempfangseinrichtung befestigt sein. Mittels der Hülle sind die Energieempfangsspule beziehungsweise die Energiesendespule und die Vertikalverfahreinrichtung vollständig oder zumindest nahezu vollständig fluiddicht gegenüber der Außenumgebung angeordnet, sodass sie zuverlässig vor Umgebungseinflüssen aus der Außenumgebung geschützt sind. Beispielsweise ist die Hülle als Faltenbalg ausgebildet, um eine gute Verformbarkeit zu realisieren.If the cover is part of the energy receiving device, it is preferably closed in a fluid-tight manner and fastened to the motor vehicle, in particular to a body of the motor vehicle, in a fluid-tight manner. Alternatively, it can be attached to the base element of the energy receiving device in a fluid-tight manner. The energy reception coil or the energy transmission coil and the vertical displacement device are arranged completely or at least almost completely fluid-tight with respect to the external environment by means of the casing, so that they are reliably protected against environmental influences from the external environment. For example, the sleeve is designed as a bellows in order to achieve good deformability.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Drahtlosladesystems zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie, insbesondere eines Drahtlosladesystems gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Drahtlosladesystem über eine stationäre Energiesendeeinrichtung und eine an Bord des Kraftfahrzeugs angeordnete Energieempfangseinrichtung verfügt, wobei die Energiesendeeinrichtung eine Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Energieempfangsspule aufweist, und wobei die Energiesendespule und die Energieempfangsspule zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung zu der Energieempfangseinrichtung vorgesehen und ausgestaltet sind.The invention also relates to a method for operating a wireless charging system for charging an electrical energy store of a motor vehicle with electrical energy, in particular a wireless charging system according to the statements made within the scope of this description, the wireless charging system having a stationary energy transmission device and an energy reception device arranged on board the motor vehicle, wherein the energy transmission device has an energy transmission coil and the energy reception device has an energy reception coil, and wherein the energy transmission coil and the energy reception coil are provided and designed for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmission device to the energy reception device.

Dabei ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zum horizontalen Verlagern der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zum vertikalen Verlagern der Energieempfangsspule oder die Energiesendeeinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule aufweist, wobei die Energiesendespule mittels der Horizontalverfahreinrichtung und die Energieempfangsspule mittels der Vertikalverfahreinrichtung zumindest zeitweise vor dem Übertragen der elektrischen Energie verlagert werden.It is provided that the energy transmission device has a horizontal displacement device for horizontal displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a vertical displacement device for vertical displacement of the energy reception coil or the energy transmission device has a vertical displacement device for vertical displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a horizontal displacement device for horizontal displacement of the energy reception coil, with the energy transmission coil using the horizontal displacement device and the energy receiving coil are at least temporarily displaced by means of the vertical displacement device before the electrical energy is transmitted.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Drahtlosladesystems beziehungsweise der beschriebenen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Drahtlosladesystem als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a configuration of the wireless charging system or the procedure described have already been pointed out. Both the wireless charging system and the method for operating it can be further developed in accordance with the statements made within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass vor dem Übertragen der elektrischen Energie mittels der Energiesendeeinrichtung und der Energieempfangseinrichtung die Energieempfangsspule mittels der Vertikalverfahreinrichtung verlagert wird, bis die Energieempfangseinrichtung an der Energiesendeeinrichtung anliegt, oder dass vor dem Übertragen der elektrischen Energie mittels der Energiesendeeinrichtung und der Energieempfangseinrichtung die Energiesendespule mittels der Vertikalverfahreinrichtung verlagert wird, bis die Energiesendeeinrichtung an der Energieempfangseinrichtung anliegt. Eine derartige Vorgehensweise sorgt für einen minimalen Luftspalt zwischen der Energiesendespule und der Energieempfangsspule, sodass eine besonders hohe Effizienz erzielt wird.A development of the invention provides that before the electrical energy is transmitted by means of the energy transmission device and the energy reception device, the energy reception coil is displaced by means of the vertical displacement device until the energy reception device is in contact with the energy transmission device, or that before the electrical energy is transmitted by means of the energy transmission device and the energy reception device the energy transmission coil is displaced by means of the vertical displacement device until the energy transmission device is in contact with the energy reception device. Such a procedure ensures a minimal air gap between the energy transmission coil and the energy reception coil, so that particularly high efficiency is achieved.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drahtlosladeanordnung, mit einem einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Kraftfahrzeug und einem Drahtlosladesystem zum Aufladen des Energiespeichers mit elektrischer Energie, insbesondere einem Drahtlosladesystem gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Drahtlosladesystem über eine stationäre Energiesendeeinrichtung und eine an Bord des Kraftfahrzeugs angeordnete Energieempfangseinrichtung verfügt, wobei die Energiesendeeinrichtung eine Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Energieempfangsspule aufweist, und wobei die Energiesendespule und die Energieempfangsspule zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung zu der Energieempfangseinrichtung vorgesehen und ausgestaltet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Energiesendeeinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule oder die Energiesendeeinrichtung eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule und die Energieempfangseinrichtung eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule aufweist.The invention also relates to a wireless charging arrangement, with a motor vehicle having an electrical energy storage device and a wireless charging system for charging the energy storage device with electrical energy, in particular a wireless charging system according to the statements made within the scope of this description, the wireless charging system having a stationary energy transmission device and one arranged on board the motor vehicle Energy receiving device has, wherein the energy transmitting device has an energy transmitting coil and the energy receiving device has an energy receiving coil, and wherein the energy transmitting coil and the energy receiving coil are provided and configured for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmitting device to the energy receiving device. It is provided that the energy transmission device has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy reception coil or the energy transmission device has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy transmission coil and the energy reception device has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy reception coil.

Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.With regard to the advantages and possible advantageous developments, reference is once again made to the explanations within the scope of this description.

Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.The features and feature combinations described in the description, in particular the features and feature combinations described in the following description of the figures and/or shown in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. The invention is therefore also to be considered to include embodiments that are not explicitly shown or explained in the description and/or the figures, but which result from the explained embodiments through separate combinations of features or can be derived from them.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

  • 1 eine schematische Darstellung einer Drahtlosladeanordnung.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without restricting the invention. It shows the only
  • 1 a schematic representation of a wireless charging arrangement.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Drahtlosladeanordnung 1, mit einem hier lediglich angedeuteten Kraftfahrzeug 2 sowie einem Drahtlosladesystem 3. Das Kraftfahrzeug 2 verfügt über einen nicht dargestellten elektrischen Energiespeicher, welchem mittels des Drahtlosladesystems 3 elektrische Energie von einer ebenfalls nicht gezeigten externen Einrichtung zuführbar ist. Das Drahtlosladesystem 3 ist insoweit einerseits an die externe Einrichtung und andererseits an den Energiespeicher elektrisch angeschlossen.the 1 shows a schematic representation of a wireless charging arrangement 1, with a motor vehicle 2 only indicated here and a wireless charging system 3. The motor vehicle 2 has an electrical energy store, not shown, to which electrical energy can be supplied by means of the wireless charging system 3 from an external device, also not shown. In this respect, the wireless charging system 3 is electrically connected on the one hand to the external device and on the other hand to the energy store.

Konkret verfügt das Drahtlosladesystem 3 über eine Energiesendeeinrichtung 4 und eine Energieempfangseinrichtung 5. Die Energiesendeeinrichtung 4 ist an die externe Einrichtung elektrisch angeschlossen und die Energieempfangseinrichtung 5 an den Energiespeicher, vorzugsweise jeweils konduktiv beziehungsweise kabelgebunden. Die Energiesendeeinrichtung 4 ist bezüglich eines Untergrunds 6, auf welchem sich das Kraftfahrzeug 2 befindet beziehungsweise an welchem es sich abstützt, ortsfest beziehungsweise stationär angeordnet. Die Energieempfangseinrichtung 5 ist hingegen an Bord des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet, sodass schlussendlich die Energieempfangseinrichtung 5 mitsamt des Kraftfahrzeugs 2 bezüglich der Energiesendeeinrichtung 4 verlagerbar ist.Specifically, the wireless charging system 3 has an energy transmission device 4 and an energy reception device 5. The energy transmission device 4 is electrically connected to the external device closed and the energy receiving device 5 to the energy store, preferably each conductive or wired. The energy transmission device 4 is arranged in a fixed or stationary manner with respect to a substrate 6 on which the motor vehicle 2 is located or on which it is supported. In contrast, the energy receiving device 5 is arranged on board the motor vehicle 2 so that ultimately the energy receiving device 5 together with the motor vehicle 2 can be displaced with respect to the energy transmitting device 4 .

Die Energiesendeeinrichtung 4 verfügt über eine Horizontalverfahreinrichtung 7 sowie über eine Energiesendespule 8. Die Energieempfangseinrichtung 5 weist eine Vertikalverfahreinrichtung 9 sowie eine Energieempfangsspule 10 auf. Mithilfe der Horizontalverfahreinrichtung 7 ist die Energiesendespule 8 in einer Horizontalebene verlagerbar, welche von zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen aufgespannt ist, wobei die Achsen durch die Pfeile 11 und 12 angedeutet sind. Die Vertikalverfahreinrichtung 9 dient hingegen einem Verlagern der Energieempfangsspule 10 in einer Vertikalrichtung, welche auf der von den Pfeilen 11 und 12 aufgespannten Ebene senkrecht steht. Die Vertikalrichtung ist durch den Pfeil 13 angedeutet. Insoweit ist hier die ersten Ausführungsform der Drahtlosladeanordnung 1 gezeigt. Alternativ kann selbstverständlich die zweite Ausführungsform realisiert sein. Die entsprechenden Ausführungen sind in diesem Fall analog heranziehbar.The energy transmission device 4 has a horizontal displacement device 7 and an energy transmission coil 8 . The energy reception device 5 has a vertical displacement device 9 and an energy reception coil 10 . With the aid of the horizontal displacement device 7, the energy transmission coil 8 can be displaced in a horizontal plane which is spanned by two axes which are perpendicular to one another, the axes being indicated by the arrows 11 and 12. The vertical displacement device 9 , on the other hand, serves to displace the energy receiving coil 10 in a vertical direction, which is perpendicular to the plane spanned by the arrows 11 and 12 . The vertical direction is indicated by the arrow 13. To this extent, the first embodiment of the wireless charging arrangement 1 is shown here. Alternatively, of course, the second embodiment can be implemented. In this case, the corresponding explanations can be used analogously.

Insgesamt ist das Drahtlosladesystem 3 derart ausgestaltet, dass die Energiesendespule 8 bezüglich des Untergrunds 6 lediglich in den beiden senkrecht aufeinander stehenden Richtungen verlagerbar ist, die in der Horizontalebene vorliegen, nicht jedoch in der Vertikalrichtung. Umgekehrt ist die Energieempfangsspule 10 mithilfe der Vertikalverfahreinrichtung 9 lediglich in der Vertikalrichtung, nicht jedoch in senkrecht auf dieser stehenden Richtungen verlagerbar. Hierdurch wird ein konstruktiv einfacher Aufbau der Energiesendeeinrichtung 4 und der Energieempfangseinrichtung 5 ermöglicht.Overall, the wireless charging system 3 is configured in such a way that the energy transmission coil 8 can only be displaced with respect to the substrate 6 in the two mutually perpendicular directions that are present in the horizontal plane, but not in the vertical direction. Conversely, the energy receiving coil 10 can be displaced with the aid of the vertical displacement device 9 only in the vertical direction, but not in directions perpendicular to this. This enables a structurally simple design of the energy transmission device 4 and the energy reception device 5 .

Die Energiesendeeinrichtung 4 weist ein Gehäuse 14 auf, das in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest eine Deckenplatte 15 sowie eine Wand 16 aufweist. Die Deckenplatte 15 übergreift die Horizontalverfahreinrichtung 7 und die Energiesendespule 8 in jeder mittels der Horizontalverfahreinrichtung 7 einstellbaren Stellung der Energiesendespule 8. Die Wand 16 umgreift die Horizontalverfahreinrichtung 7 und die Energiesendespule 8 vollständig und geht hierbei von der Deckenplatte 15 aus.The energy transmission device 4 has a housing 14 which has at least one cover plate 15 and a wall 16 in the exemplary embodiment shown here. The cover plate 15 overlaps the horizontal displacement device 7 and the energy transmission coil 8 in every position of the energy transmission coil 8 that can be adjusted by means of the horizontal displacement device 7. The wall 16 completely encompasses the horizontal displacement device 7 and the energy transmission coil 8 and extends from the cover plate 15.

Die Deckenplatte 15 besteht bevorzugt aus einem Material, welches einen höheren Transmissionsgrad für elektromagnetische Wellen aufweist als ein Material, aus welchem die Wand 16 besteht. Hierdurch ist eine hohe Übertragungseffizienz bei dem induktiven Übertragen der elektrischen Energie von der Energiesendeeinrichtung 4 zu der Energieempfangseinrichtung 5 sichergestellt. Das Gehäuse 14 schützt zudem die Horizontalverfahreinrichtung 7 und die Energiesendespule 8 zuverlässig vor Umgebungseinflüssen aus einer Außenumgebung 17.The cover plate 15 is preferably made of a material which has a higher degree of transmission for electromagnetic waves than a material from which the wall 16 is made. This ensures a high transmission efficiency during the inductive transmission of the electrical energy from the energy transmission device 4 to the energy reception device 5 . The housing 14 also reliably protects the horizontal displacement device 7 and the energy transmission coil 8 from environmental influences from an external environment 17.

Die Energieempfangseinrichtung 5 verfügt über eine fluiddichte Hülle 18, in welcher die Vertikalverfahreinrichtung 9 sowie die Energieempfangsspule 10 angeordnet sind. Die Hülle 18 ist beispielsweise nach Art eines Faltenbalgs ausgestaltet.The energy receiving device 5 has a fluid-tight shell 18 in which the vertical displacement device 9 and the energy receiving coil 10 are arranged. The sleeve 18 is designed, for example, in the manner of a bellows.

Es kann vorgesehen sein, zum Übertragen von elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung 4 zu der Energieempfangseinrichtung 5 die Energiesendespule 8 mittels der Horizontalverfahreinrichtung 7 unterhalb der Energieempfangsspule 10 anzuordnen und gleichzeitig oder versetzt die Energieempfangsspule 10 mithilfe der Vertikalverfahreinrichtung 9 in Richtung der Energiesendespule 8 zu verlagern. Bevorzugt wird die Energieempfangsspule 10 verlagert, bis die Energieempfangseinrichtung 5, insbesondere die Hülle 18, an der Energiesendeeinrichtung 4 anliegt. Hierdurch wird ein besonders geringer Luftspalt zwischen der Energiesendespule 8 und der Energieempfangsspule 10 und damit eine besonders hohe Effizienz erzielt.In order to transmit electrical energy from the energy transmission device 4 to the energy reception device 5, provision can be made for the energy transmission coil 8 to be arranged below the energy reception coil 10 by means of the horizontal displacement device 7 and at the same time or offset to move the energy reception coil 10 in the direction of the energy transmission coil 8 with the aid of the vertical displacement device 9. The energy receiving coil 10 is preferably displaced until the energy receiving device 5 , in particular the cover 18 , is in contact with the energy transmitting device 4 . As a result, a particularly small air gap is achieved between the energy transmission coil 8 and the energy reception coil 10 and thus a particularly high level of efficiency.

BezugszeichenlisteReference List

11
Drahtlosladeanordnungwireless charging arrangement
22
Kraftfahrzeugmotor vehicle
33
Drahtlosladesystemwireless charging system
44
Energiesendeeinrichtungenergy transmission device
55
Energieempfangseinrichtungenergy receiving device
66
Untergrundunderground
77
Horizontalverfahreinrichtunghorizontal traversing device
88th
Energiesendespuleenergy transmission coil
99
Vertikalverfahreinrichtungvertical traversing device
1010
Energieempfangsspuleenergy receiving coil
1111
Pfeilarrow
1212
Pfeilarrow
1313
Pfeilarrow
1414
Gehäusehousing
1515
Deckenplatteceiling panel
1616
WandWall
1717
Außenumgebungoutdoor environment
1818
Hüllecovering

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017202138 A1 [0002]DE 102017202138 A1 [0002]
  • DE 102018200252 A1 [0003]DE 102018200252 A1 [0003]
  • WO 2014/029439 A1 [0005]WO 2014/029439 A1 [0005]

Claims (10)

Drahtlosladesystem (3) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs (2) mit elektrischer Energie, mit einer stationären Energiesendeeinrichtung (4) und einer an Bord des Kraftfahrzeugs (2) angeordneten Energieempfangseinrichtung (5), wobei die Energiesendeeinrichtung (4) eine Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Energieempfangsspule (10) aufweist, und wobei die Energiesendespule (8) und die Energieempfangsspule (10) zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung (4) zu der Energieempfangseinrichtung (5) vorgesehen und ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinrichtung (4) eine Horizontalverfahreinrichtung (7) zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Vertikalverfahreinrichtung (9) zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) oder die Energiesendeeinrichtung (4) eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) aufweist.Wireless charging system (3) for charging an electrical energy store of a motor vehicle (2) with electrical energy, having a stationary energy transmission device (4) and an energy receiving device (5) arranged on board the motor vehicle (2), the energy transmission device (4) having an energy transmission coil (8 ) and the energy receiving device (5) has an energy receiving coil (10), and wherein the energy transmitting coil (8) and the energy receiving coil (10) are provided and configured for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmitting device (4) to the energy receiving device (5), thereby characterized in that the energy transmission device (4) has a horizontal displacement device (7) for the horizontal displacement of the energy transmission coil (8) and the energy reception device (5) has a vertical displacement device (9) for the vertical displacement of the energy reception coil (10) or the energy transmission device (4) has a vertical displacement device for the vertical Displacement of the energy transmission coil (8) and the energy receiving device (5) has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy receiving coil (10). Drahtlosladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalverfahreinrichtung (7) zur Verlagerung der Energiesendespule (8) oder der Energieempfangsspule (10) entlang zweier senkrecht aufeinander stehender und in einer gedachten Horizontalebene liegende Achsen vorgesehen und ausgestaltet ist.wireless charging system claim 1 , characterized in that the horizontal displacement device (7) is provided and designed for displacing the energy transmission coil (8) or the energy reception coil (10) along two mutually perpendicular axes lying in an imaginary horizontal plane. Drahtlosladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalverfahreinrichtung (9) zur Verlagerung der Energieempfangsspule (10) oder der Energiesendespule (8) in einer senkrecht auf der Horizontalebene stehenden Vertikalrichtung vorgesehen und ausgestaltet ist.Wireless charging system according to one of the preceding claims, characterized in that the vertical displacement device (9) is provided and designed for displacing the energy receiving coil (10) or the energy transmitting coil (8) in a vertical direction perpendicular to the horizontal plane. Drahtlosladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinrichtung (4) ein gegenüber einer Außenumgebung (17) fluiddichtes Gehäuse (14) aufweist, in welchem die Energiesendespule (8) und die Horizontalverfahreinrichtung (7) angeordnet sind, oder dass die Energieempfangseinrichtung (5) ein gegenüber der Außenumgebung (17) fluiddichtes Gehäuse aufweist, in welchen die Energieempfangsspule (10) und die Horizontalverfahreinrichtung (7) angeordnet sind.Wireless charging system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy transmission device (4) has a fluid-tight housing (14) with respect to the outside environment (17), in which the energy transmission coil (8) and the horizontal displacement device (7) are arranged, or that the energy reception device (5) has a fluid-tight housing with respect to the external environment (17), in which the energy receiving coil (10) and the horizontal displacement device (7) are arranged. Drahtlosladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) auf seiner der Energieempfangseinrichtung (5) zugewandten Seite eine durchgehende Deckenplatte (15) aufweist, die die Energiesendespule (8) in jeder Stellung der Energiesendespule (8) vollständig übergreift, oder dass das Gehäuse auf seiner der Energiesendeeinrichtung (4) zugewandten Seite eine durchgehende Deckenplatte aufweist, die die Energieempfangsspule (10) in jeder Stellung der Energiesendespule (8) vollständig übergreift.Wireless charging system according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (14) has on its side facing the energy receiving device (5) a continuous cover plate (15) which completely overlaps the energy transmission coil (8) in every position of the energy transmission coil (8), or that the housing has a continuous cover plate on its side facing the energy transmission device (4) which completely overlaps the energy reception coil (10) in every position of the energy transmission coil (8). Drahtlosladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenplatte (15) aus einem Material besteht, welches einen höheren Transmissionsgrad für elektromagnetische Wellen aufweist als ein Material wenigstens einer von der Deckenplatte (15) verschiedenen Wand (16) des Gehäuses (14).Wireless charging system according to one of the preceding claims, characterized in that the cover plate (15) consists of a material which has a higher degree of transmission for electromagnetic waves than a material of at least one wall (16) of the housing (14) which is different from the cover plate (15). . Drahtlosladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieempfangseinrichtung (5) eine fluiddichte flexible Hülle (18) aufweist, in welcher die Energieempfangsspule (10) und die Vertikalverfahreinrichtung (9) angeordnet sind, oder dass die Energiesendeeinrichtung (5) eine fluiddichte flexible Hülle aufweist, in welcher die Energiesendespule (8) und die Vertikalverfahreinrichtung angeordnet sind.Wireless charging system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy receiving device (5) has a fluid-tight, flexible casing (18) in which the energy receiving coil (10) and the vertical displacement device (9) are arranged, or in that the energy transmitting device (5) has a fluid-tight has a flexible casing in which the energy transmission coil (8) and the vertical displacement device are arranged. Verfahren zum Betreiben eines Drahtlosladesystems (3) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs (2), mit elektrischer Energie, insbesondere eines Drahtlosladesystems (3) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drahtlosladesystem (3) über eine stationäre Energiesendeeinrichtung (4) und eine an Bord des Kraftfahrzeugs (2) angeordnete Energieempfangseinrichtung (5) verfügt, wobei die Energiesendeeinrichtung (4) eine Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Energieempfangsspule (10) aufweist, und wobei die Energiesendespule (8) und die Energieempfangsspule (10) zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung (4) zu der Energieempfangseinrichtung (5) vorgesehen und ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinrichtung (4) eine Horizontalverfahreinrichtung (7) zum horizontalen Verlagern der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Vertikalverfahreinrichtung (9) zum vertikalen Verlagern der Energieempfangsspule (10) oder die Energiesendeeinrichtung (4) eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) aufweist, wobei die Energiesendespule (8) mittels der Horizontalverfahreinrichtung (7) und die Energieempfangsspule (10) mittels der Vertikalverfahreinrichtung (9) zumindest zeitweise vor dem Übertragen der elektrischen Energie verlagert werden.Method for operating a wireless charging system (3) for charging an electrical energy store of a motor vehicle (2) with electrical energy, in particular a wireless charging system (3) according to one or more of the preceding claims, wherein the wireless charging system (3) via a stationary energy transmission device (4) and an energy receiving device (5) arranged on board the motor vehicle (2), the energy transmitting device (4) having an energy transmitting coil (8) and the energy receiving device (5) having an energy receiving coil (10), and the energy transmitting coil (8) and the energy receiving coil (10) are provided and designed for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmission device (4) to the energy reception device (5), characterized in that the energy transmission device (4) has a horizontal displacement device (7) for horizontal displacement of the energy transmission coil (8) and the energy reception device (5) a vertical Alverfahreinrichtung (9) for the vertical displacement of the energy receiving coil (10) or the energy transmitting device (4) has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy transmitting coil (8) and the energy receiving device (5) has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy receiving coil (10), the energy transmitting coil ( 8) by means of the horizontal displacement device (7) and the energy receiving coil (10) by means of the vertical displacement device (9) at least temporarily before the electrical energy is transmitted. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Übertragen der elektrischen Energie mittels der Energiesendeeinrichtung (4) und der Energieempfangseinrichtung (5) die Energieempfangsspule (10) mittels der Vertikalverfahreinrichtung (9) verlagert wird, bis die Energieempfangseinrichtung (5) an der Energiesendeeinrichtung (4) anliegt, oder dass vor dem Übertragen der elektrischen Energie mittels der Energiesendeeinrichtung (4) und der Energieempfangseinrichtung (5) die Energiesendespule (8) mittels der Vertikalverfahreinrichtung (9) verlagert wird, bis die Energiesendeeinrichtung (4) an der Energieempfangseinrichtung (5) anliegt.procedure after claim 8 , characterized in that before the electrical energy is transmitted by means of the energy transmission device (4) and the energy reception device (5), the energy reception coil (10) is displaced by means of the vertical displacement device (9) until the energy reception device (5) is in contact with the energy transmission device (4). , or that before the electrical energy is transmitted by means of the energy transmission device (4) and the energy reception device (5), the energy transmission coil (8) is displaced by means of the vertical displacement device (9) until the energy transmission device (4) is in contact with the energy reception device (5). Drahtlosladeanordnung (1), mit einem einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Kraftfahrzeug (2) und einem Drahtlosladesystem (3) zum Aufladen des Energiespeichers mit elektrischer Energie, insbesondere einem Drahtlosladesystem (3) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drahtlosladesystem (3) über eine stationäre Energiesendeeinrichtung (4) und eine an Bord des Kraftfahrzeugs (2) angeordnete Energieempfangseinrichtung (5) verfügt, wobei die Energiesendeeinrichtung (4) eine Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Energieempfangsspule (10) aufweist, und wobei die Energiesendespule (8) und die Energieempfangsspule (10) zum induktiven Übertragen elektrischer Energie von der Energiesendeeinrichtung (8) zu der Energieempfangseinrichtung (10) vorgesehen und ausgestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesendeeinrichtung (4) eine Horizontalverfahreinrichtung (7) zur horizontalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Vertikalverfahreinrichtung (9) zur vertikalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) oder die Energiesendeeinrichtung (4) eine Vertikalverfahreinrichtung zur vertikalen Verlagerung der Energiesendespule (8) und die Energieempfangseinrichtung (5) eine Horizontalverfahreinrichtung zur horizontalen Verlagerung der Energieempfangsspule (10) aufweist.Wireless charging arrangement (1), with a motor vehicle (2) having an electrical energy store and a wireless charging system (3) for charging the energy store with electrical energy, in particular a wireless charging system (3) according to one or more of the preceding claims, wherein the wireless charging system (3) via has a stationary energy transmission device (4) and an energy reception device (5) arranged on board the motor vehicle (2), the energy transmission device (4) having an energy transmission coil (8) and the energy reception device (5) having an energy reception coil (10), and the energy transmission coil (8) and the energy receiving coil (10) are provided and designed for the inductive transmission of electrical energy from the energy transmitting device (8) to the energy receiving device (10), characterized in that the energy transmitting device (4) has a horizontal displacement device (7) for the horizontal displacement of the energy transmitting coil (8) and the The energy receiving device (5) has a vertical displacement device (9) for the vertical displacement of the energy reception coil (10) or the energy transmission device (4) has a vertical displacement device for the vertical displacement of the energy transmission coil (8) and the energy reception device (5) has a horizontal displacement device for the horizontal displacement of the energy reception coil (10). .
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