感应式充电装置、电动车辆、充电站以及用于感应式充电的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及感应式充电装置、电动车辆、充电站W及用于感应式充电的方法。
【背景技术】
[0002] 除了接触连接的、借助线缆对尤其是电动车辆的电池W直流电或者交流电充电 (传导充电）的可能性，已知的是，借助感应(感应式充电、无线充电）传输能量到例如电动车 辆的电池中。
[0003] 在此，尤其在电动车辆的感应式充电中具有=个基本的参数，其可W同样地被考 虑： -参考在初级侧化即提供充电所需的能量的那一侧，例如用于电动车辆的充电的充 电站）上的一个/多个充电线圈的位置，在次级侧上的一个/多个充电线圈的位置，也即与 待充电的电池电接触的一个/多个充电线圈的位置， -例如置于一个/多个充电线圈上的电动车辆的初级侧的明确的识别， -在充电过程期间为了防止例如电动车辆与另一充电站的位于附近周围环境中的初 级侧的"串扰"的目的，在初级侧与次级侧一-例如充电站与电动车辆之间的明确的、稳定 的和安全的通信。
[0004] 在感应式充电中另一要考虑的参数是，在充电过程期间在初级侧与次级侧之间的 空气隙的监视。
[0005] 为了在感应式能量传输中实现尽可能高的效率，值得追求的是，感应式充电系统 的在初级侧与次级侧上的相应的充电线圈尽可能精确地相互定位。
[0006] 除了线圈放置的精度W外，基础设施与车辆之间的明确的、安全的通信也是安全 的和高效的充电过程的前提。因为电动车辆在感应式充电的情况下未借助线缆与基础设施 连接，所W附加地值得期望的是，对于通信使用无线电连接的系统(无线系统)。运样的无线 电连接的系统在该场景中必须尽可能好地防止电磁波的干扰影响。
[0007] 对此，例如在电动车辆的感应式充电中已知的是，在驶进充电站时为电动车辆的 驾驶员提供导航帮助。对此，例如在电动车辆的顶盖上安装天线。此外应该有利的是，在充 电期间控制充电功率通量。因此，在充电过程期间的可靠的通信也是值得期望的。
【发明内容】
[0008]在现有技术的背景下本发明的任务是，实现一种充电装置，借助所述充电装置一 方面能够准确地实现充电线圈相对于对应的充电装置的定位。此外，借助该充电装置应能 够实现在充电期间的可靠通信。此外，本发明的任务是，说明一种改进的充电站和一种改进 的电动车辆。此外，本发明的任务是，说明一种用于感应式充电的改进的方法。
[0009]所述任务借助具有在权利要求1中说明的特征的充电装置、借助具有在权利要求 10中说明的特征的电动车辆、借助具有在权利要求11中说明的特征的充电站W及借助具 有在权利要求12中说明的特征的用于感应式充电的方法解决。本发明的优选的扩展方案 由从属权利要求、下面的说明书和附图得出。
[0010] 根据本发明的充电装置是感应式充电装置，也即用于感应式充电的充电装置。根 据本发明的用于感应式充电的充电装置尤其与所述根据本发明的充电装置对应的充电装 置一起构造，也即由根据本发明的充电装置感应式地传输能量至对应的充电装置和/或感 应式地从对应的充电装置接收能量。感应式充电装置具有至少一个围绕线圈轴线缠绕的感 应式充电线圈W及电天线或者介电天线。电天线或者介电天线布置在至少一个充电线圈中 或者上和/或在所述至少一个充电线圈内和/或在所述充电线圈之间和/或在W下位置 处，所述位置平行于所述线圈轴线地相对于在充电线圈的区域中的位置和/或相对于在所 述至少一个充电线圈内的位置和/或相对于在所述充电线圈之间的位置位移。也即，电天 线或者介电天线布置在W下位置处，该位置通过充电线圈的区域的位置、至少一个充电线 圈内的位置或者充电线圈之间的位置沿与线圈轴线平行的方向的位移而产生。在本发明意 义上的与线圈轴线平行的位移总是可W理解为沿线圈轴线方向的位移。符合目的地，电天 线或介电天线的至少一部分位于如先前所说明的位置处。优选地，天线的几何重屯、或者物 理重屯、位于如先前所说明的位置处。
[0011] 本发明的意义上的线圈轴线可W理解为虚拟轴线，在平面线圈的情况下可W理解 为绕圈平面法线或者绕组平面法线。在螺丝状的充电线圈的情况下，本发明意义上的线圈 轴线可W理解为螺丝纵轴线。线圈轴线一般表示W下轴线，充电线圈的绕圈几乎仅仅广泛 地或者径向地围绕所述轴线延伸，除由于绕圈宽度或者绕圈间距自身而可能出现的修正W 外。
[0012] 本发明意义上的电天线尤其可W理解为W下天线，该天线不是绝大部分地或者唯 一地禪合到电磁场的磁部件上，优选绝大部分地并且特别优选几乎唯一地禪合到电磁场的 电部件上。电天线尤其可W理解为偶极电天线。符合目的地，电天线的概念应与磁天线的 概念区分开，也即框形天线或者线圈天线应不被电天线的概念包括。
[0013] 借助根据本发明的感应式充电装置可W的是，借助电天线或介电天线在充电过程 期间附加地建立用于在近场中与对应的充电装置进行无线电通信的无线电信道。基于电天 线或介电天线的平行于线圈轴线地相对于至少一个充电线圈的区域中的和/或所述至少 一个充电线圈内的位置或者位于充电线圈之间的区域位移的布置，和/或电天线或介电天 线在至少一个充电线圈中或者上和/或在所述至少一个充电线圈内和/或在所述充电线圈 之间的布置，天线布置在感应功率通量中或者附近。即一旦感应式充电装置的至少一个感 应式充电线圈对于充电过程而言充分地定位，则天线同时对于与对应的充电装置的通信过 程最优地定向。尤其在不仅初级侧上而且在次级侧上使用相互对应的根据本发明的充电装 置的情况下，借助根据本发明的充电装置可容易地实现可靠的、安全的和明确的通信。
[0014] 与此相反，也可W利用借助天线的通信，W便实现根据本发明的充电装置的相应 充电线圈相互的可靠定位。因为如果天线为了可靠的通信而相互足够接近地定位，则基于 根据本发明的相应充电装置的天线和至少一个充电线圈的空间布置而得出充电装置的充 电线圈相互的对于感应式充电而言充分的相对定位。
[0015] 因此，根据本发明的充电装置的天线的合适定位W充电装置的至少一个充电线圈 的合适定位为条件，并且反之亦然。尤其在借助充电站对电动车辆进行感应式充电的情况 下，该状况被证明为特别有利：例如在电动车辆已经位于感应式充电位置的情况下，电动车 辆可W仅仅沿其纵向方向在无大的耗费的情况下定向。如果在电动车辆中充电线圈和用于 通信的天线如现有技术中已知的那样彼此任意间隔开，则不足W保证并且必要时仅仅能够 通过车辆的重新定向实现用于充电过程的安全的、明确的和可靠的通信。如果与此相反得 出关于通信的良好的定位，则运不同时引起充电线圈的充分定位。
[0016] 天线根据本发明构造为介电天线或者电天线还允许，将天线也引入到充电线圈的 磁感应式充电场中。强禪合到电磁场的磁部件上的天线、例如磁天线、如框形天线或者线圈 天线在在感应式充电中使用的功率的情况下可能由于通过感应式充电场引起的满流而容 易受损害或者甚至毁坏。与此相反，电天线或者介电天线可W容易地非金属地或者无环地 构造，从而可容易避免满流的形成。同时，可W借助天线的运样的构造避免感应式充电场的 干扰。因此，在感应式充电中的效率在根据本发明的充电装置中不降低或者不必然地降低。 换言之，基于电天线或介电天线的通信系统可W鲁棒地构造，使得尽管在感应式充电中通 常利用的强电磁场，在充电期间还是保证了安全的和明确的通信，例如W用于充电过程的 充电控制和/或监视。
[0017] 尤其在介电天线的情况下，在根据本发明的充电装置中可W的是，借助运些天线 不仅实现介电高频信号传输（HF信号传输)，其中在两个充电线圈之间的功率通量中可实现 无金属部分的天线。因此，可W有效避免天线中的满