机动车辆的电能存储器的无接触充电的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对机动车辆（1）的电能存储器（2）进行无接触充电的充电设备，该充电设备包括一个被安排在该机动车辆（1）以外的初级单元（13）并且包括一个安装在车辆上的次级单元（14）。为简化对一种包括电能存储器的机动车辆的无接触充电，安装在车辆上的次级单元（14）可以相对于这个被安排在该机动车辆（1）以外的初级单元（13）而移动以便减小该初级单元（13）与该次级单元（14）之间的气隙或距离（16）的尺寸。
【专利说明】机动车辆的电能存储器的无接触充电
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的充电设备，该充电设备包括一个安排在机动车辆以外的初级单元、并且包括一个安装在车辆上的次级单元。本发明进一步涉及一种机动车辆，该机动车辆包括一个电能存储器、一个安装在车辆上的次级单元、以及一个安排在机动车辆以外的初级单元。此外，本发明涉及一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的方法，该机动车辆包括如上所述的充电设备的一个安排在机动车辆以外的初级单元、并且包括一个安装在车辆上的次级单元。
【背景技术】
[0002]—种机动车辆例如是电动车辆或混合动力车辆包括一台电动机,该电动机是通过电能存储器被供以电能的。电能存储器可以借助一种充电设备来被充电，例如在日本公布JP2000-152512中所披露的那样。德国特许说明书DE1020011003436A1披露了一种用于电动车辆的充电柱，该充电柱可以通过一个充电缆线而被连接到电动车辆上以用于对电动车辆进行充电的目的，其中该充电柱可以相对一个空间(具体是空的空间)收缩和伸出。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是简化包括一个电能存储器的机动车辆的无接触充电。
[0004]1.一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的充电设备，该充电设备包括一个安排在该机动车辆以外的初级单元并且包括一个安装在车辆上的次级单元，其中，该安装在车辆上的次级单元能够相对于这个安排在该机动车辆以外的初级单元而移动，以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。
[0005]2.如前述I所述的充电设备，其中，借助一个安装在车辆上的降低装置，该安装在车辆上的次级单元能够朝向这个安排在该机动车辆以外的初级单元而移动。
[0006]3.如前述2所述的充电设备，其中，该安装在车辆上的降低装置包括一个流体动力装置。
[0007]4.如前述1-3之一所述的充电设备，其中，该安装在车辆上的降低装置包括一个气动装置。
[0008]5.如前述1-4之一所述的充电设备，其中，该安装在车辆上的降低装置包括一个可充气的空气室，该空气室被安排、被设计并且被联接到该安装在车辆上的次级单元上，从而使得该安装在车辆上的次级单元的一个次级线圈在该空气室被充气时朝向该初级单元的一个初级线圈移动。
[0009]6.如前述1-5之一所述的充电设备，其中，该安装在车辆上的降低装置包括一个预应力装置，借助该预应力装置，该安装在车辆上的次级单元被施加预应力以进入一个不工作的位置。
[0010]7.如前述6所述的充电设备，其中，该预应力装置包括一个弹簧装置。
[0011]8.如前述1-7之一所述的充电设备，其中，该安装在车辆上的次级单元被安排在该机动车辆的一个车身下部区域中。
[0012]9.如前述1-8之一所述的充电设备，其中，这个被安排在该机动车辆以外的初级单元被安排在该机动车辆能够停驻的一个地板中或者安排在该地板上。
[0013]10.用于如前述1-9之一所述的充电设备的一种降低装置、初级单元和/或次级单
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[0014]11.一种机动车辆，包括电能存储器以及如前述I至8之一所述的充电设备的一个安装在车辆上的次级单元，该安装在车辆上的次级单元可以相对于一个被安排在该机动车辆以外的初级单元而移动以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。
[0015]12.一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的方法，包括前述I至8之一所述的充电设备的一个被安排在该机动车辆以外的初级单元并且包括一个安装在车辆上的次级单元，其中该安装在车辆上的次级单元相对于这个被安排在该机动车辆以外的初级单元而移动以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。
[0016]在一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的充电设备中，该充电设备包括一个安排在机动车辆以外的初级单元并且包括一个安装在车辆上的次级单元，该目的的实现在于该安装在车辆上的次级单元可以相对于这个安排在机动车辆以外的初级单元而移动以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。该安装在车辆上的电能存储器的无接触充电优选是通过初级单元借助次级单元以电感方式进行的。在这种情况下，电感方式旨在理解为还具体指谐振电感式。初级单元和次级单元各自优选地包括至少一个电线圈，该电线圈构成一个电感部件，并且任选具有一个电容器或电容性部件以用于形成一个谐振电路。机动车辆优选是电动车辆或混合动力车辆，该电动车辆或混合动力车辆包括一台电动机，该电动机被供以来自一个电能存储器的电能。机动车辆的电能存储器优选是一个牵引用蓄电池。该初级单元优选被连接到一个固定的电力供应系统上，该初级单元优选是永久安装的。该初级单元和次级单元各自进一步优选包括一个电力电子系统。该次级单元是通过机动车辆相对于该初级单元的合适安排而被安排在初级单元附近的。当该次级单元被安排成足够地接近该初级单元时，该初级单元与次级单元形成一个互感器，所述互感器的气隙是由初级单元与次级单元之间的距离限定的。当气隙足够小时，电能可以从该固定的电力供应系统经由该初级单元和次级单元以(谐振)电感的方式而被传送到机动车辆的电能存储器。初级单元与次级单元之间的气隙的尺寸可以通过使该安装在车辆上的次级单元相对于这个安排在机动车辆以外的初级单元进行移动的一种简单方式来最小化。这对于电感能量传输的效率程度具有积极作用。
[0017]该充电设备的一个优选示例性实施例的特征在于，借助一个安装在车辆上的降低装置，该安装在车辆上的次级单元可以朝向这个安排在机动车辆以外的初级单元而移动。在本发明的范围内，已经发现的是降低该安装在车辆上的次级单元与使该初级单元相对安装在车辆上的次级单元上升相比提供了意想不到的优点。在升高该初级单元时，初级单元相对次级单元的定位已被证实是决定性的，尤其就故障电流而言是如此，由于机动车辆的车身下部区域中的金属部件，这些故障电流是涡流形式的，这在(谐振)电感式能量传送过程中对于效率度具有不利影响。因此，定位必须非常准确，这使所述定位非常昂贵。
[0018]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，该安装在车辆上的降低装置包括一个流体动力装置。该流体动力装置例如可以包括至少一个流体缸，例如，液压缸，通过该流体缸该次级单元可以被降低。
[0019]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，该安装在车辆上的降低装置包括一个气动装置。例如包括至少一个气动缸和/或一个气动室的气动装置已经证实在本发明范围内是特别有利的。
[0020]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，该安装在车辆上的降低装置包括一个可充气的空气室，该空气室被安排、被设计并且被联接到该安装在车辆上的次级单元上，从而使得该安装在车辆上的次级单元的一个次级线圈在该空气室充气时朝向该初级单元的一个初级线圈而移动。这个可充气的空气室除其他优点外提供的优点是它还仅具有轻的重量。不希望的二次电流或故障电流(如在升高该初级单元时会出现的)在使用了安装在车辆上的降低装置时不会出现，这是因为在初级单元附近没有次级金属零件。
[0021]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，该安装在车辆上的降低装置包括一个预应力装置，借助该预应力装置该安装在车辆上的次级单元被施加预应力以进入一个不工作的位置中。这提供的优点是，该安装在车辆上的次级单元可以通过从充气的空气室中将空气简单排出的一种简单方式而返回到其不工作的位置中。于是安装在车辆上的次级单元的返回运动是通过一种简单方式由该预应力装置产生的，而不需要为此目的能量。
[0022]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，该预应力装置包括一个弹簧装置。该弹簧装置例如包括一个螺旋弹簧，具体是螺旋形拉力弹簧，该拉力弹簧被安排(具体是被夹紧)在这个可充气的空气室中。
[0023]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，安装在车辆上的次级单元是安排在机动车辆的一个车身下部区域中的。这种安排已经被证实在本发明的范围内是特别有利的。
[0024]该充电设备的一个进一步优选的示例性实施例的特征在于，这个安排在机动车辆以外的初级单元是安排在该机动车辆可以停驻的一个地板中或者安排在该地板上的。该初级单元例如被安排在停车区域或修车区域的地板中或地板上。
[0025]本发明进一步涉及用于上述充电设备的降低装置、初级单元和/或次级单元。所述部件是可以单独销售的。
[0026]本发明进一步涉及一种机动车辆，该机动车辆包括一个电能存储器以及上述充电设备的一个安装在车辆上的次级单元，该安装在车辆上的次级单元可以相对于一个安排在机动车辆以外的初级单元而移动以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。该机动车辆优选是电动车辆或混合动力车辆。
[0027]在一种用于对机动车辆的电能存储器进行无接触充电的方法的情况中，包括一种上述充电设备的一个安排在机动车辆以外的初级单元并且包括一个安装在车辆上的次级单元，以上指明的目的的实现作为替代方案或者额外地是在于，该安装在车辆上的次级单元被相对于这个安排在机动车辆以外的初级单元而移动以便减小该初级单元与该次级单元之间的气隙或距离的尺寸。从初级单元传送能量到次级单元可以是通过使与本发明相符的初级单元与次级单元之间的气隙最小化来优化的。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]本发明的进一步的优点、特征和细节可以从以下参照附图对一个示例性实施例进行详细说明的阐述中获得，在附图中:
[0029]图1示出一台包括根据本发明的充电设备的机动车辆的简化图示，其中一个安装在车辆上的次级单元是在其不工作的位置中，并且
[0030]图2示出来自图1的包括充电设备的机动车辆，其中该安装在车辆上的次级单元是在一个降低的位置中。
【具体实施方式】
[0031]图1和图2示出机动车辆I的侧视图。机动车辆I是电动车辆或混合动力车辆，该电动车辆或混合动力车辆包括一台电动机，该电动机被供以来自一个电能存储装置2的倉tfi。
[0032]电能存储装置2被安排在车身底部区域中，并且在所述区域中是安排在机动车辆I的前轮4与后轮5之间的。机动车辆I借助前轮4和后轮5而立于地板8上。例如,地板8是机动车辆I的车库的地板。
[0033]在前轮4与后轮5之间的车身底部区域10中，机动车辆I包括一个第二线圈12，该第二线圈被连接到电能存储装置2上。机动车辆I的第二线圈12被安排在一个第一线圈11的上方，该第一线圈是被嵌入在地板8中。
[0034]第一线圈11用来表示一个初级单元13，该初级单元安排在机动车辆I以外。第二线圈12用来表示安装在车辆上的次级单元14。
[0035]这两个线圈11、12或者单元13、14被设计和安排成使得电能可以通过一种(谐振)电感式无接触方式从第一线圈11传送到第二线圈12，以便对机动车辆I中的电能存储装置2充电。在线圈11、12之间不需要物理连接。
[0036]这种在线圈11与线圈12之间的无触点或无接触传输电能具有的优点是可以省却任何插塞连接。为确保在线圈11与线圈12之间以无接触方式传输电能时的良好程度的效率，应该使两个线圈11与12之间的气隙或距离16最小化。
[0037]为此，一个用于安装在车辆上的次级单元14的降低装置20被整合在机动车辆I中。这个降低装置20使之有可能通过图1中由箭头21指示的方式使安装在车辆上的次级单元14、具体说是第二线圈12下降，该第二线圈还称作次级线圈。
[0038]次级单元14或次级线圈12可以通过该降低装置20而朝向该第一线圈或初级线圈11移动，以便使这两个线圈11、12之间的气隙或距离16最小化。在图1中，包括安装在车辆上的次级单元14的这个降低装置20是被展示成处于不工作的位置中。
[0039]在安装在车辆上的次级单元14的这个不工作的位置中，一个在机动车辆I的车身底部区域10中用于降低该次级单元14的开口有利地是通过一个合适的盖件来关闭的。这个盖件(未展示)例如可以通过可移动的方式引导在机动车辆I的车身底部区域10中。
[0040]在盖件的关闭位置中，在机动车辆I的车身底部区域10中的这个开口被关闭。在图1和图2中，在机动车辆I的车身底部区域10中的这个开口被展示成处于开放状态。
[0041]该降低装置20在图1和图2中是以部分截面的形式以简化的方式展示的。该降低装置20被设计成一个流体动力装置、具体是气动装置23。这个流体动力装置、具体是气动装置23包括一个可充气的空气室25。
[0042]这个可充气的空气室25在图1中被展示成处于不启用的状态。空气室25在图2中是充气的。通过对该空气室25充气，如图2所示，该次级单元14朝向该初级单元13移动，从而使得初级单元13与次级单元14之间的气隙或距离16被最小化。
[0043]此外该降低装置20包括一个预应力装置26。该预应力装置26包括一个预应力弹簧装置，该预应力弹簧装置被安排或夹紧在可充气的空气室25中。
[0044]由于该预应力装置26的预应力，该弹簧装置在可充气的空气室25中被施加以预应力，从而使得该次级单元14从图2中展示的其充电位置自动地返回到图1中展示的其不工作的位置。为此目的，仅需要打开该可充气的空气室25中的一个空气排放口。使用该预应力装置26的预应力的结果是，不需要额外能量来使该次级单元14返回到其不工作的位置。
【权利要求】
1.一种用于对机动车辆(I)的电能存储器(2)进行无接触充电的充电设备，该充电设备包括一个安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)并且包括一个安装在车辆上的次级单元(14)，其特征在于，该安装在车辆上的次级单元(14)能够相对于这个安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)而移动，以便减小该初级单元(13)与该次级单元(14)之间的气隙或距离(16)的尺寸。
2.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，借助一个安装在车辆上的降低装置(20)，该安装在车辆上的次级单元(14)能够朝向这个安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)而移动。
3.如权利要求2所述的充电设备，其特征在于，该安装在车辆上的降低装置(20)包括一个流体动力装置(23)。
4.如权利要求2所述的充电设备，其特征在于，该安装在车辆上的降低装置(20)包括一个气动装置(23)。
5.如权利要求2所述的充电设备，其特征在于，该安装在车辆上的降低装置(20)包括一个可充气的空气室(25)，该空气室被安排、被设计并且被联接到该安装在车辆上的次级单元(14)上，从而使得该安装在车辆上的次级单元(14)的一个次级线圈(12)在该空气室(25)被充气时朝向该初级单元(13)的一个初级线圈(11)移动。
6.如权利要求2所述的充电设备，其特征在于，该安装在车辆上的降低装置(20)包括一个预应力装置(26)，借助该预应力装置，该安装在车辆上的次级单元(14)被施加预应力以进入一个不工作的位置。
7.如权利要求6所述的充电设备，其特征在于，该预应力装置(26)包括一个弹簧装置。
8.如权利要求1至7中之一所述的充电设备，其特征在于，该安装在车辆上的次级单元(14)被安排在该机动车辆(I)的一个车身下部区域(10)中。
9.如权利要求1-7中之一所述的充电设备，其特征在于，这个被安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)被安排在该机动车辆(I)能够停驻的一个地板(8)中或者安排在该地板上。
10.用于如以上权利要求之一所述的充电设备的一种降低装置(20)、初级单元(13)和/或次级单元(14)。
11.一种机动车辆，包括电能存储器(2)以及如权利要求1至8之一所述的充电设备的一个安装在车辆上的次级单元(14)，该安装在车辆上的次级单元能够相对于一个被安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)而移动以便减小该初级单元(13)与该次级单元(14)之间的气隙或距离(16)的尺寸。
12.一种用于对机动车辆(I)的电能存储器(2)进行无接触充电的方法，包括如权利要求I至8之一所述的充电设备的一个被安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)并且包括一个安装在车辆上的次级单元(14)，其特征在于该安装在车辆上的次级单元(14)相对于这个被安排在该机动车辆(I)以外的初级单元(13)而移动以便减小该初级单元(13)与该次级单元(14)之间的气隙或距离(16)的尺寸。
【文档编号】H02J7/00GK104079077SQ201410113822
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】U·伊哥, W·赫德格, S·施密茨 申请人:F·波尔希名誉工学博士公司