具有浮动的充电单元的充电设备和充电方法技术

充电设备，包括在车辆底部中具有充电模块（2）的车辆和位置固定的具有充电单元（6）的充电站（4），所述充电设备用于给车辆的电池感应式充电，其中，所述充电站（4）支承在地面附近或在地面中，所述充电单元（6）在充电站（4）中浮动，所述充电单元（6）具有预定的水平运动区域，所述充电模块（2）具有至少一个固定磁铁（7），所述充电单元（6）具有至少一个定位磁铁（8），所述充电单元（6）构成为初级线圈，并且所述充电模块（2）构成为次级线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，其中，所述充电设备包括在车辆底部中具有充电模块的车辆和位置固定的具有充电单元的充电站，以便给车辆的电池感应式充电。
技术介绍
在今后十年，具有电驱动装置的车辆例如电动车和混合动力车越来越多地赢得在汽车领域中的市场份额。这些车辆经常具有外部再充电可能性，所述外部再充电可能性大多设计为与电缆连接的。因此这样的车辆也称为插接式车辆。插接式车辆的充电必须基于鲁棒(健壮)的、持久的并且日常适用的构思，以便可以达到地区范围内的批量生产水平。在此的目标在于，在公共基础设施(街道和高速公路)和私人基础设施(停车场和车库)的范围中能实现有效和舒适的充电。在此在至今的开发中优选始于与电缆连接的充电站。越来越多地也考虑到具有非接触式能量传输的无电缆充电站。这种感应式充电技术在现有技术中已经是已知的。文献DE4236286A1例如描述了一种设备，其具有一个车辆侧的次级充电线圈和一个充电站的初级充电线圈，为了给车辆充电将初级充电线圈在引导臂上引导到车辆上。因为引导臂为了在这两个线圈之间产生优化的充电连接而受传感器控制地机动地运动，所以涉及复杂和成本密集的设计方案。在文献DE102009023409A1中例如描述了 一种车辆对接系统，其中利用车辆运动，以便使在车辆上的次级充电线圈与在充电站上的初级充电线圈接触。这对于驾驶员来说与如下的必要性相关联，即，目标准确地、亦即可能带有调车耗费地使车辆运动到准确预定的目标位置。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提出一种改善的充电设备和一种改善的充电方法。该任务通过一种按照权利要求1的解决。本专利技术的有利实施形式和进一步改进方案由从属权利要求得出。按照本专利技术，充电站支承在地面附近或在地面中。此外充电单元浮动地支承在充电站中并且具有预定的水平运动区域。此外，充电模块具有至少一个固定磁铁并且充电单元具有至少一个定位磁铁。充电单元构成为初级线圈，充电模块构成为次级线圈。由此引起了，虽然充电站可以位置固定地支承。然而承载初级线圈的充电单元沿水平方向、亦即沿车辆相关的坐标系统的X方向(纵轴)和I方向(横轴)可动地支承并且在水平运动区域之内是位置绑定的。特别是将如下的平面和在该平面之下的区域理解为地面，车辆的车轮在该平面上滚动。在本文件的范围中，基底与此形成同义的概念。按照本专利技术的一种优选实施形式，充电站至少部分地以具有第一密度的粘性的、不导电的并且非磁性的介质填充。充电单元包括具有第二密度的浮动体和/或空心体，第二密度小于第一密度。浮动体或空心体确保充电单元基本上在液态介质上浮动。充电单元的为此需要的浮力源于充电单元部分浸入到液态介质中。优选地，所述至少一个固定磁铁、特别是每个固定磁铁以及所述至少一个定位磁铁、特别是每个定位磁铁构成为恒场磁铁。通过所述至少一个固定磁铁和所述至少一个定位磁铁的设置，所述至少一个固定磁铁的磁场方向与所述至少一个定位磁铁的磁场方向引起在所述至少一个固定磁铁与所述至少一个定位磁铁之间的吸引定位力。通过定位力引起充电单元的水平运动。在充电单元的称为充电位置的位置中，定位磁铁的势能在固定磁铁的磁场中关于水平运动区域是局部最小的。换句话说这意味着,定位磁铁被固定磁铁吸引。在充电模块位于充电站的区域中时，具有初级线圈和定位磁铁的充电单元被具有次级线圈和固定磁铁的充电模块吸引。在此，充电单元关于其沿X方向和y方向在水平运动区域中的可动性实现势能的局部最小值，其中，局部最小值的地点通过充电模块的位置确定。假如充电模块没有位于水平运动面的区域中，那么虽然可以发生固定磁铁和定位磁铁的磁场的相互作用，然而势能的局部最小值在这种情况下不能被充电单元占据。假如充电模块在车辆固定的坐标系统中关于X轴和y轴占据如下位置坐标，所述位置坐标在相同的参考系统中可被可运动的充电单元占据，那么充电模块也位于水平运动面的区域中。换句话说，在该坐标系统中充电模块便关于X轴和y轴位于充电单元的水平运动区域中。假如固定磁铁和定位磁铁是电磁铁，那么根据一种特别的实施形式仅仅假如充电模块在该水平坐标区域中运动时磁铁才可以被通电。按照另一实施形式，充电站集成到道路主体或停车场基底中。这能实现充电站例如在公共停车场上或在私人车库中不引人注意和节省空间的安置。优选地，充电设备在充电站与充电单元之间具有复位弹簧。复位弹簧朝向水平运动面的中心点施加弹簧力到充电单元上。假如充电模块位于充电单元的水平运动区域中，那么所述弹簧力小于所述定位力。由此确保，假如没有带有充电模块的车辆位于充电站的区域中，那么复位弹簧将充电单元定位在运动面的水平中央。假如将要充电的车辆的充电模块运动到充电站的区域中，那么该位置用作充电单元的初始位置。利用所述的充电设备可实施一种充电方法，在该充电方法中车辆首先占据停车位置，在该停车位置中充电模块位于所述运动区域中。在停车位置中，浮动的充电单元被充电模块吸引并且到达充电位置。在到达停车位置或充电位置时起动电池充电过程。这意味着，初级线圈由外部交流电网供电，以便建立交变磁场。在充电站中，在初级线圈与次级线圈之间的感应式能量传输关于所述水平运动区域是局部最大的。该充电方法对于车辆驾驶员来说提供的优点在于，当充电模块仅仅位于充电单元的水平运动区域中时，车辆为了给电池充电就足够准确地在充电站上方定位。浮动的充电单元随后自动运动到充电位置并且为了充电保持在充电位置。在该充电位置中，在初级线圈与次级线圈之间的能量传输最大。换句话说，这意味着，假如充电单元沿X方向和/或I方向位于任一不同于充电位置的位置上，则在线圈之间的能量传输小于在充电位置的能量传输。充电位置因而形成了可传输的电功率的局部最大值。根据本专利技术的另一实施形式，在充电站与充电模块之间信息是可交换的。可交换的信息包含车辆的地点说明以及电池的状态信息和用于电池充电过程的调节参量。这些信息例如是可用的，以便在占据停车位置时通过导航指示支持驾驶员。在车辆与充电站之间的通信也可以用于车辆的识别，以便例如以把手实施充电过程的自动中断。通过确定的车辆钥匙的识别，也可以驾驶员特定地实施这样的中断。根据一种确定的进一步改进方案，充电站相对于车辆底部沿竖直方向是可运动的。由此可以在通过充电单元达到充电位置时使得在两个线圈之间的空间距离沿竖直方向、亦即沿车辆竖直轴的方向最小，以便提高由初级线圈至次级线圈的能量传输。本专利技术基于以下阐述的考虑:用于电动车或插接式车的与电缆连接的充电站是不舒适的并且在公共基础设施中不可足够地实现。无电缆的感应式充电方法至今具有对于有效的能量传输和车辆耦合不足的构思。这两点需要“加油站”、亦即初级传输侧出于导线损耗的原因在附近连接到车辆上。此外，基于连接到公共基础设施例如路面或地下停车场地面中的实施方案必须是耐气候的并且补偿要加油车辆的一定的“不精确”或定位并继而使得充电损耗最小，亦即“自动”建立在充电站与车辆之间的理想的接触。作为改善措施应该引入耐气候的充电站，其包含气密地与环境隔绝的充电单元。在此采用例如由PE或PTFE构成的耐气候的浇注的壳体，壳体完全集成充电单元。充电站不仅可以集成到公共基础设施(路面)中、而且可以集成到私人基础设施(例如车库)中。附加地，耐气候的、集成的充电站具有充电单元相对于车辆的“自我优化的”定本文档来自技高网...

【技术保护点】
充电设备，包括在车辆底部中具有充电模块（2）的车辆和位置固定的具有充电单元（6）的充电站（4），所述充电设备用于给车辆的电池感应式充电，其特征在于，所述充电站支承在地面附近或在地面中，所述充电单元浮动地支承在充电站中，所述充电单元具有预定的水平运动面，所述充电模块具有至少一个固定磁铁（7），所述充电单元具有至少一个定位磁铁（8），所述充电单元构成为初级线圈，所述充电模块构成为次级线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.10 DE 102011077427.01.充电设备，包括在车辆底部中具有充电模块(2)的车辆和位置固定的具有充电单元(6)的充电站(4 )，所述充电设备用于给车辆的电池感应式充电，其特征在于， 所述充电站支承在地面附近或在地面中， 所述充电单元浮动地支承在充电站中， 所述充电单元具有预定的水平运动面， 所述充电模块具有至少一个固定磁铁(7)， 所述充电单元具有至少一个定位磁铁(8 )， 所述充电单元构成为初级线圈， 所述充电模块构成为次级线圈。2.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于， 所述充电站至少部分地以具有第一密度的粘性的、不导电的并且非磁性的介质填充， 所述充电单元包括具有第二密度的浮动体和/或空心体， 所述第一密度大于所述第二密度。3.根据权利要求1或2所述的充电设备，其特征在于， 所述至少一个固定磁铁构成为恒场磁铁， 所述至少一个定位磁铁构成为恒场磁铁， 所述至少一个固定磁铁和所述至少一个定位磁铁设置成，使得所述至少一个固定磁铁的磁场方向与所述至少一个定位磁铁的磁场方向引起在所述至少一个固定磁铁与所述至少一个定位磁铁之间的吸引定位力， 通过所述定位力能引起所述充电单元的水平运动， 在所述充电单元的充电位置中，所述定位磁铁的势能在所述固定磁铁的磁场中并且关于水平运动区域是局部最小的。4.根据权利要求1至3之一所述的充电设备，其特征在于， 所述充电站集成到道路主体或停车场基底中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·普罗布斯泰勒，J·克拉默尔，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：
国别省市：