DE102012023650A1 - Charging device for charging electrical energy storage device of e.g. hybrid vehicle, has output device for delivering energy to consumption device of motor vehicle, where device is formed to produce alternating field in inner space - Google Patents

Charging device for charging electrical energy storage device of e.g. hybrid vehicle, has output device for delivering energy to consumption device of motor vehicle, where device is formed to produce alternating field in inner space Download PDF

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Abstract

The device (10) has an energy output device (16) i.e. waveguide, for delivering energy to a power consumption device of a motor vehicle and coupled with an electrical energy storage device. An inner space (20) of the energy output device is provided with a utility space (26) of the motor vehicle, where the device is formed to produce electromagnetic alternating field in the inner space of the output device and energy of the consumption device of the motor vehicle is turned off on the utility space. A detection unit detects the motor vehicle and people in the inner space of the output device. The energy output device is made from sheet metal. An independent claim is also included for a method for loading of an electrical energy storage device of a motor vehicle.

Description

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

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

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

Darüber hinaus beschreibt die US 2011/0140540 A1 eine Ladeanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Ladeanordnung umfasst eine Energieabgabeeinrichtung und eine Energieaufnahmeeinrichtung, wobei die Energie von der Energieabgabeeinrichtung zu der Energieaufnahmeeinrichtung über die Luft oder über einen Hohleiter übertragen werden kann.In addition, the describes US 2011/0140540 A1 a charging arrangement for a motor vehicle. The charging arrangement comprises an energy delivery device and an energy absorption device, wherein the energy can be transmitted from the energy delivery device to the energy absorption device via the air or via a waveguide.

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

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

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

Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. In gleicher Weise wird die oben genannte Aufgabe durch eine Ladeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a charging device having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 8. In the same way, the above-mentioned object is achieved by a charging arrangement having the features of patent claim 9 and a method having the features of patent claim 10. Advantageous developments of the present invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Energieabgabeeinrichtung zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei die Energieabgabeeinrichtung als Hohlleiter ausgebildet ist, der Innenraum des Hohlleiters eine Stellfläche für zumindest ein Kraftfahrzeug aufweist, und die Energieabgabeeinrichtung dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum des Hohlleiters ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen und dadurch die Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des zumindest einen Kraftfahrzeugs abzugeben, das auf der Stellfläche abgestellt ist.The charging device according to the invention for charging an electrical energy storage of a motor vehicle comprises an energy delivery device for outputting energy to an energy storage device coupled to the electrical energy storage device of the motor vehicle, wherein the energy delivery device is designed as a waveguide, the interior of the waveguide has a footprint for at least one motor vehicle, and Energy delivery device is adapted to generate an electromagnetic alternating field in the interior of the waveguide and thereby deliver the energy to the energy absorption device of the at least one motor vehicle, which is parked on the footprint.

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

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

In einer Ausführungsform ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, in dem Innenraum der Energieabgabeeinrichtung ein ortsfestes elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. In diesem Fall fungiert das Parkareal als Hohlraumresonator, in dem sich stehende Wellen ausbilden und das elektromagnetische Wechselfeld aufbauen. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Hohlleiters und die Anpassung der Frequenz der elektromagnetischen Welle kann es in dem Innenraum des Hohlleiters zur Ausbildung einer stehenden Welle kommen. Es handelt sich hierbei um ein ortsfestes elektrisches und magnetisches Wechselfeld. Die Resonanzfrequenz der stehenden Welle hängt üblicherweise von dem Abstand der Wände des Hohlleiters ab. Durch das ortsfeste elektromagnetische Wechselfeld kann auf einfache Weise Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen werden.In one embodiment, the charging device is designed to generate a stationary electromagnetic alternating field in the interior of the energy delivery device. In this case, the parking area acts as a cavity resonator in which standing waves form and build up the electromagnetic alternating field. By appropriate dimensioning of the waveguide and the adaptation of the frequency of the electromagnetic wave, it can come in the interior of the waveguide to form a standing wave. It is a stationary electric and magnetic alternating field. The resonant frequency of the standing wave usually depends on the distance of the walls of the waveguide. Due to the stationary alternating electromagnetic field energy can be transmitted to the energy absorbing device of the motor vehicle in a simple manner.

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

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

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

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

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

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

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

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst das Abgaben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeiche gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung des Kraftfahrzeugs, das Bereitstellen eines Hohlleiters als die Energieabgabeeinrichtung, wobei der Innenraum des Hohlleiters eine Stellfläche für zumindest ein Kraftfahrzeug aufweist, das Abstellen des zumindest einen Kraftfahrzeugs auf der Stellfläche, das Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfelds in dem Innenraum des Hohlleiters und dadurch das Abgeben der Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung des zumindest einen Kraftfahrzeugs.The inventive method for charging an electrical energy storage of a motor vehicle comprises the delivery of energy to a coupled with the electrical energy storage energy absorption device of the motor vehicle, providing a waveguide as the energy delivery device, wherein the interior of the waveguide has a footprint for at least one motor vehicle, the stopping of at least one motor vehicle on the footprint, the generation of an alternating electromagnetic field in the interior of the waveguide and thereby the output of the energy to the energy absorption device of the at least one motor vehicle.

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

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung in einer Perspektivansicht; und 1 a schematic representation of a charging device in a perspective view; and

2 eine schematische Darstellung einer Ladeanordnung in einer geschnittenen Seitenansicht. 2 a schematic representation of a charging arrangement in a sectional side view.

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

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

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

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

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

In dem Ausführungsbeispiel von 2 ist Energieabgabeeinrichtung 16 derart dimensioniert, dass die Ladevorrichtung 10 in einer Einzelgarage verwendet werden kann. Zudem ist es denkbar, dass die Energieabgabeeinrichtung 16 so dimensioniert ist, dass in einem kompletten Parkhaus mit mehreren Parkebenen Verwendung findet. Dabei können auch mehrere Energieabgabeeinrichtungen 16 in Form eines Hohlleiters in einem Parkhaus verwendet werden. In einem Bereich der Ein- bzw. Ausfahrt, in denen die Energieabgabeeinrichtung 16 einseitig offen ist, kann der Hohlleiter so ausgebildet sein, dass die Voraussetzungen zur Ausbildung eines ortsfesten elektromagnetischen Wechselfelds weiterhin erfüllt sich. So können im Bereich der Ein- bzw. Ausfahrt abschnittsweise Bleche an den Seitenwänden des Hohleiters vorgesehen sein, an denen die elektromagnetischen Wellen reflektiert werden.In the embodiment of 2 is energy delivery device 16 dimensioned such that the loading device 10 Can be used in a single garage. In addition, it is conceivable that the energy delivery device 16 is dimensioned so that is used in a complete parking garage with multiple parking levels. In this case, also several energy delivery devices 16 be used in the form of a waveguide in a parking garage. In an area of entry or exit where the energy delivery device 16 unilaterally open, the waveguide may be formed so that the conditions for forming a stationary alternating electromagnetic field continues to meet. Thus, in the area of the entrance or exit sections, sheets may be provided on the side walls of the waveguide, where the electromagnetic waves are reflected.

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  • EP 2267835 A1 [0006] EP 2267835 A1 [0006]

Claims (10)

Ladevorrichtung (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (14) mit – einer Energieabgabeeinrichtung (16) zum Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung (18) des Kraftfahrzeugs (14), dadurch gekennzeichnet, dass – die Energieabgabeeinrichtung (16) als Hohlleiter ausgebildet ist, – der Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) eine Stellfläche (26) für zumindest ein Kraftfahrzeug (14) aufweist, und – die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen und dadurch die Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung (18) des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14) abzugeben, das auf der Stellfläche (26) abgestellt ist.Loading device ( 10 ) for charging an electrical energy store ( 12 ) of a motor vehicle ( 14 ) with - an energy delivery device ( 16 ) for discharging energy to one with the electrical energy storage ( 12 ) coupled energy absorption device ( 18 ) of the motor vehicle ( 14 ), characterized in that - the energy delivery device ( 16 ) is designed as a waveguide, - the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) a footprint ( 26 ) for at least one motor vehicle ( 14 ), and - the charging device ( 10 ) is designed to be in the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) to generate an electromagnetic alternating field and thereby the energy to the energy receiving device ( 18 ) of the at least one motor vehicle ( 14 ), which on the footprint ( 26 ) is turned off. Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein ortsfestes elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen.Loading device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the loading device ( 10 ) is designed to be in the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) to generate a stationary alternating electromagnetic field. Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen, das sich entlang einer Erstreckungsrichtung der Energieabgabeeinrichtung (16) ausbreitet.Loading device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the loading device ( 10 ) is designed to be in the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) to generate an electromagnetic alternating field which extends along an extension direction of the energy delivery device ( 16 ) spreads. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das elektromagnetische Wechselfeld zu modulieren.Loading device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device ( 10 ) is adapted to modulate the alternating electromagnetic field. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die Leistung des elektromagnetischen Wechselfelds einzustellen.Loading device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device ( 10 ) is adapted to adjust the power of the electromagnetic alternating field. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Kraftfahrzeugen (14) und/oder Personen in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) aufweist.Loading device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device ( 10 ) a detection device for detecting motor vehicles ( 14 ) and / or persons in the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) having. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieausgabeeinrichtung (16) aus einem Metallblech und/oder einem Metallgitter gebildet ist.Loading device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy output device ( 16 ) is formed of a metal sheet and / or a metal grid. Kraftfahrzeug (14) mit einer Energieaufnahmeeinrichtung (18) und einem elektrischen Energiespeicher (12), wobei die Energieaufnahmeeinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, Energie aus einem von einer Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 abgegebenen elektromagnetischen Wechselfeld aufzunehmen und zum Laden an den elektrischen Energiespeicher (12) zu übertragen.Motor vehicle ( 14 ) with an energy absorption device ( 18 ) and an electrical energy store ( 12 ), wherein the energy intake device ( 18 ) is adapted to receive energy from one of a charging device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7 delivered electromagnetic alternating field and for charging to the electrical energy storage ( 12 ) transferred to. Ladeanordnung (24) mit einer Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Kraftfahrzeug (14) nach Anspruch 8.Charging arrangement ( 24 ) with a loading device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7 and a motor vehicle ( 14 ) according to claim 8. Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (14) durch – Abgeben von Energie an eine mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gekoppelte Energieaufnahmeeinrichtung (18) des Kraftfahrzeugs (14), gekennzeichnet durch – Bereitstellen eines Hohlleiters als die Energieabgabeeinrichtung (16), wobei der Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) eine Stellfläche (26) für zumindest ein Kraftfahrzeug (14) aufweist, – Abstellen des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14) auf der Stellfläche (26), – Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfelds in dem Innenraum (20) der Energieabgabeeinrichtung (16) und dadurch – Abgeben der Energie an die Energieaufnahmeeinrichtung (18) des zumindest einen Kraftfahrzeugs (14).Method for charging an electrical energy store ( 12 ) of a motor vehicle ( 14 ) by - giving off energy to one with the electrical energy storage ( 12 ) coupled energy absorption device ( 18 ) of the motor vehicle ( 14 ), characterized by - providing a waveguide as the energy delivery device ( 16 ), the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) a footprint ( 26 ) for at least one motor vehicle ( 14 ), - parking the at least one motor vehicle ( 14 ) on the footprint ( 26 ), - generating an electromagnetic alternating field in the interior ( 20 ) of the energy delivery device ( 16 ) and thereby - giving the energy to the energy receiving device ( 18 ) of the at least one motor vehicle ( 14 ).
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