(57)【要約】【課題】自動車の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電を提供する。【解決手段】本発明は、自動車（１）の電気エネルギー貯蔵装置（２）のコンタクトレス充電用の充電装置であって、自動車（１）の外部に配置された一次ユニット（１３）と、車載型の二次ユニット（１４）とを備える充電装置に関する。電気エネルギー貯蔵装置を備える自動車のコンタクトレス充電を単純化するために、一次ユニット（１３）と二次ユニット（１４）との間のエアギャップまたは距離（１６）の大きさを減少させるために、自動車（１）の外部に配置された一次ユニット（１３）に対して車載型の二次ユニット（１４）を移動させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（１）の電気エネルギー貯蔵装置（２）のコンタクトレス充電用の充電装置であって、前記自動車（１）の外部に配置された一次ユニット（１３）と、車載型の二次ユニット（１４）とを備える充電装置において、前記一次ユニット（１３）と前記二次ユニット（１４）との間のエアギャップまたは距離（１６）の大きさを減少させるために、前記自動車（１）の外部に配置された前記一次ユニット（１３）に対して前記車載型の二次ユニット（１４）を移動させることができることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
車載型の下降デバイス（２０）によって、前記自動車（１）の外部に配置された前記一次ユニット（１３）の方へ前記車載型の二次ユニット（１４）を移動させることができることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記車載型の下降デバイス（２０）が、流体力学的デバイス（２３）を備えることを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記車載型の下降デバイス（２０）が、空気圧デバイス（２３）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項５】
前記車載型の下降デバイス（２０）が、膨張可能な空気チャンバ（２５）を備え、前記膨張可能な空気チャンバ（２５）が、前記空気チャンバ（２５）が膨張したときに前記車載型の二次ユニット（１４）の二次コイル（１２）が前記一次ユニット（１３）の一次コイル（１１）の方へ移動するように配置され、設計され、前記車載型の二次ユニット（１４）と結合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項６】
前記車載型の下降デバイス（２０）が、プレストレスデバイス（２６）を備え、前記プレストレスデバイス（２６）によって、前記車載型の二次ユニット（１４）がプレストレスをかけられて非動作位置につくことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項７】
前記プレストレスデバイス（２６）が、ばねデバイスを備えることを特徴とする請求項６に記載の充電装置。
【請求項８】
前記車載型の二次ユニット（１４）が、前記自動車（１）のアンダーボディ領域（１０）内に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項９】
前記自動車（１）の外部に配置された前記一次ユニット（１３）が、前記自動車（１）を駐車することができる床（８）内または床（８）上に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電装置用の下降デバイス（２０）、一次ユニット（１３）、および／または二次ユニット（１４）。
【請求項１１】
電気エネルギー貯蔵装置（２）と、車載型の二次ユニット（１４）とを備える自動車であって、前記一次ユニット（１３）と前記二次ユニット（１４）との間のエアギャップまたは距離（１６）の大きさを減少させるために、前記自動車（１）の外部に配置された、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電装置の一次ユニット（１３）に対して、前記車載型の二次ユニット（１４）を移動させることができる自動車。
【請求項１２】
自動車（１）の電気エネルギー貯蔵装置（２）のコンタクトレス充電を行うための方法であって、前記自動車（１）が、前記自動車（１）の外部に配置された、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電装置の一次ユニット（１３）と、車載型の二次ユニット（１４）とを備える方法において、前記一次ユニット（１３）と前記二次ユニット（１４）との間のエアギャップまたは距離（１６）の大きさを減少させるために、前記自動車（１）の外部に配置された前記一次ユニット（１３）に対して前記車載型の二次ユニット（１４）が移動することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電用の充電装置であって、自動車の外部に配置された一次ユニットと、車載型の二次ユニットとを備える充電装置に関する。さらに、本発明は、電気エネルギー貯蔵装置と、車載型の二次ユニットと、自動車の外部に配置された一次ユニットとを備える自動車に関する。さらに、本発明は、自動車の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電を行うための方法であって、自動車が、自動車の外部に配置された、上述した充電装置の一次ユニットと、車載型の二次ユニットとを備える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、例えば、電気エネルギー貯蔵装置によって電気エネルギーを供給される電動機を備える電気自動車またはハイブリッド車である。例えば（特許文献１）に開示されるように、電気エネルギー貯蔵装置は、充電装置によって充電することができる。（特許文献２）は、電気自動車用の充電スタンドを開示する。この充電スタンドは、電気自動車を充電するために充電ケーブルによって電気自動車に接続することができ、空間、特に中空空間に引っ込める、およびその空間から引き出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５２５１２号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００３  ４３６  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、電気エネルギー貯蔵装置を備える自動車のコンタクトレス充電を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
自動車の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電用の充電装置であって、自動車の外部に配置された一次ユニットと、車載型の二次ユニットとを備える充電装置において、上記の目的は、一次ユニットと二次ユニットとの間のエアギャップまたは距離の大きさを減少させるために、自動車の外部に配置された一次ユニットに対して車載型の二次ユニットを移動させることができるようにすることによって実現される。車載型の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電は、好ましくは、二次ユニットを介して一次ユニットによって誘導式に行われる。この場合、誘導とは、特に共鳴誘導も意味するものと意図される。一次ユニットと二次ユニットはそれぞれ、好ましくは、誘導構成要素を構成する少なくとも１つの電気コイルと、任意選択で、共鳴回路を形成するためのコンデンサまたは容量構成要素とを備える。好ましくは、自動車は、電気エネルギー貯蔵装置からエネルギーを供給される電動機を備える電気自動車またはハイブリッド車である。自動車の電気エネルギー貯蔵装置は、好ましくは、トラクション電池である。好ましくは永久的に設置される一次ユニットは、好ましくは、固定電源システムに接続される。さらに、一次ユニットと二次ユニットはそれぞれ、好ましくは、パワーエレクトロニクスシステムを備える。二次ユニットは、自動車を一次ユニットに対して適切に配置することにより、一次ユニットの近傍に配置される。二次ユニットが一次ユニットの十分近くに配置されると、一次ユニットと二次ユニットとが変圧器を形成する。前記変圧器のエアギャップは、一次ユニットと二次ユニットとの間の距離によって定められる。エアギャップが十分に小さいと、固定電源システムから一次ユニットおよび二次ユニットを介して自動車の電気エネルギー貯蔵装置に、（共鳴）誘導方式で電気エネルギーを伝達することができる。自動車の外部に配置された一次ユニットに対して車載型の二次ユニットを移動させることによって、一次ユニットと二次ユニットの間のエアギャップの大きさを容易に最小化することができる。これは、誘導エネルギー伝達の効率にプラスの影響がある。
【０００６】
上記充電装置の好ましい例示的実施形態は、車載型の下降デバイスによって、自動車の外部に配置された一次ユニットの方へ車載型の二次ユニットを移動させることができることを特徴とする。本発明の範囲内で、車載型の二次ユニットに対して一次ユニットを上昇させるよりも、車載型の二次ユニットを下降させることが意外にも有利であることが判明した。一次ユニットを上昇させる場合、自動車のアンダーボディ領域にある金属部品による特に渦流の形態での障害電流に関して、二次ユニットに対する一次ユニットの位置決めが重要であることが分かっている。上記障害電流は、（共鳴）誘導エネルギー伝達中の効率に好ましくない影響を及ぼす。したがって、位置決めは非常に正確でなければならず、そのため、前記位置決めに非常に費用がかかる。
【０００７】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、車載型の下降デバイスが、流体力学的デバイスを備えることを特徴とする。流体力学的デバイスは、例えば、少なくとも１つの流体シリンダ、例えば空気圧シリンダを備えることができる。上記流体シリンダによって二次ユニットを下降させることができる。
【０００８】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、車載型の下降デバイスが、空気圧デバイスを備えることを特徴とする。例えば、少なくとも１つの空気圧シリンダおよび／または１つの空気圧チャンバを備える空気圧デバイスが、本発明の範囲内で特に有利であることが分かっている。
【０００９】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、車載型の下降デバイスが、膨張可能な空気チャンバを備え、当該膨張可能な空気チャンバが、空気チャンバが膨張したときに車載型の二次ユニットの二次コイルが一次ユニットの一次コイルの方へ移動するように配置され、設計され、車載型の二次ユニットと結合されることを特徴とする。膨張可能な空気チャンバは、とりわけ、軽量であるという利点を有する。一次ユニットを上昇させるときに生じ得る望ましくない二次電流または障害電流は、車載型の下降デバイスが使用されるときには生じない。なぜなら、一次ユニットの近傍に二次金属部品がないからである。
【００１０】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、車載型の下降デバイスが、プレストレスデバイスを備え、当該プレストレスデバイスによって、車載型の二次ユニットがプレストレスをかけられて非動作位置につくことを特徴とする。これは、単に、膨張した空気チャンバから空気を放出するだけで、車載型の二次ユニットをその非動作位置に戻すことができるという利点を有する。次いで、車載型の二次ユニットの復帰移動は、プレストレスデバイスによって容易に行われ、上記復帰移動のためにエネルギーは必要ない。
【００１１】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、プレストレスデバイスが、ばねデバイスを備えることを特徴とする。ばねデバイスは、例えば、膨張可能な空気チャンバ内に配置、特に挟持されたコイルばね、特に引張りコイルばねを備える。
【００１２】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、車載型の二次ユニットが、自動車のアンダーボディ領域内に配置されることを特徴とする。この構成は、本発明の範囲内で特に有利であることが分かっている。
【００１３】
上記充電装置のさらなる好ましい例示的実施形態は、自動車の外部に配置された一次ユニットが、自動車を駐車することができる床内または床上に配置されることを特徴とする。一次ユニットは、例えば、駐車場またはガレージの床内、または床上に配置される。
【００１４】
本発明は、さらに、上述した充電装置用の下降デバイス、一次ユニット、および／または二次ユニットに関する。前記構成要素は、個別に販売することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、電気エネルギー貯蔵装置と、車載型の二次ユニットとを備える自動車であって、一次ユニットと二次ユニットとの間のエアギャップまたは距離の大きさを減少させるために、自動車の外部に配置された、上記の充電装置の一次ユニットに対して車載型の二次ユニットを移動させることができる自動車に関する。自動車は、好ましくは、電気自動車またはハイブリッド車である。
【００１６】
自動車の電気エネルギー貯蔵装置のコンタクトレス充電を行うための方法であって、自動車が、自動車の外部に配置された充電装置の一次ユニットと、車載型の二次ユニットとを備える方法において、上記の目的は、代替として、または追加として、一次ユニットと二次ユニットとの間のエアギャップまたは距離の大きさを減少させるために、自動車の外部に配置された一次ユニットに対して車載型の二次ユニットが移動することによって実現される。一次ユニットから二次ユニットへのエネルギーの伝達は、本発明に従って一次ユニットと二次ユニットの間のエアギャップを最小化することによって最適化することができる。
【００１７】
本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、以下の説明から得ることができる。以下の説明は、図面を参照しながら例示的な実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による充電装置を備える自動車の簡略図であって、車載型の二次ユニットがその非動作位置にある図である。
【図２】図１における充電装置を備える自動車を示す図であって、車載型の二次ユニットが下降位置にある図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１および図２は、自動車１の側面図を示す。自動車１は、電気エネルギー貯蔵デバイス２からエネルギーを供給される電動機を備える電気自動車またはハイブリッド車である。
【００２０】
電気エネルギー貯蔵デバイス２は、アンダーボディ領域内に配置され、その領域内において自動車１の前輪４と後輪５との間に配置される。自動車１は、前輪４と後輪５で床８に接している。床８は、例えば、自動車１用のガレージの床である。
【００２１】
前輪４と後輪５との間のアンダーボディ領域１０内に、自動車１は、電気エネルギー貯蔵デバイス２に接続された第２のコイル１２を備える。自動車１の第２のコイル１２は、床８内に埋め込まれた第１のコイル１１の上方に配置される。
【００２２】
第１のコイル１１は、自動車１の外部に配置された一次ユニット１３を表している。第２のコイル１２は、車載型の二次ユニット１４を表している。
【００２３】
２つのコイル１１、１２またはユニット１３、１４は、自動車１内の電気エネルギー貯蔵デバイス２を電気的に充電するために、電気エネルギーを第１のコイル１１から第２のコイル１２に（共鳴）誘導方式にて非接触で伝達することができるように設計および配置される。コイル１１、１２の間の物理的な接続は必要ない。
【００２４】
コイル１１とコイル１２の間での電気エネルギーの非接触またはコンタクトレス伝達は、プラグ接続をなくすことができるという利点を有する。コイル１１とコイル１２の間で電気エネルギーをコンタクトレスで伝達するときの効率が確実に良くなるように、２つのコイル１１とコイル１２の間のエアギャップまたは距離１６を最小化しなければならない。
【００２５】
上記を目的として、車載型の二次ユニット１４用の下降デバイス２０が自動車１に組み込まれる。下降デバイス２０により、図１に矢印２１で示されるように、車載型の二次ユニット１４、特に第２のコイル１２（二次コイルとも呼ばれる）を下降させることが可能となる。
【００２６】
下降デバイス２０によって二次ユニット１４または二次コイル１２を第１のコイルまたは一次コイル１１の方へ移動させて、２つのコイル１１、１２の間のエアギャップまたは距離１６を最小化することができる。図１では、車載型の二次ユニット１４を備える下降デバイス２０は、非動作位置で示されている。
【００２７】
車載型の二次ユニット１４の非動作位置では、自動車１のアンダーボディ領域１０にある二次ユニット１４を下降させるための開口は、有利には、適切なカバーによって閉じられる。カバー（図示せず）は、自動車１のアンダーボディ領域１０内において、例えば可動式に案内することができる。
【００２８】
カバーが閉じた位置にあるとき、自動車１のアンダーボディ領域１０の開口が閉じられる。図１および図２では、自動車１のアンダーボディ領域１０の開口は、開いた状態で示されている。
【００２９】
図１および図２では、下降デバイス２０は、部分断面図の形で、簡略化して図示されている。下降デバイス２０は、流体力学的デバイス、特に空気圧デバイス２３として設計される。流体力学的デバイス、特に空気圧デバイス２３は、膨張可能な空気チャンバ２５を備える。
【００３０】
図１では、膨張可能な空気チャンバ２５は、非活動状態で示されている。図２では、空気チャンバ２５が膨張している。空気チャンバ２５を膨張させることによって、図２に示されるように、二次ユニット１４が一次ユニット１３の方へ移動し、それにより、一次ユニット１３と二次ユニット１４の間のエアギャップまたは距離１６が最小化される。
【００３１】
さらに、下降デバイス２０は、プレストレスデバイス２６を備える。プレストレスデバイス２６は、膨張可能な空気チャンバ２５内に配置または挟持されたプレストレスばねデバイスを備える。
【００３２】
ばねデバイスは、膨張可能な空気チャンバ２５内でプレストレスをかけられる。それにより、二次ユニット１４は、プレストレスデバイス２６のプレストレス力によって、図２に示されるその充電位置から図１に示されるその非動作位置に自動的に戻される。このためには、膨張可能な空気チャンバ２５の排気開口を開くだけでよい。プレストレスデバイス２６のプレストレス力を使用することにより、二次ユニット１４をその非動作位置に戻すために追加のエネルギーは必要ない。
【符号の説明】
【００３３】
１  自動車
２  電気エネルギー貯蔵デバイス
４  前輪
５  後輪
８  床
１０  アンダーボディ領域
１１  第１のコイル
１２  第２のコイル
１３  一次ユニット
１４  二次ユニット
１６  エアギャップまたは距離
２０  下降デバイス
２１  矢印
２３  流体力学的デバイス
２５  膨張可能な空気チャンバ
２６  プレストレスデバイス
【図１】
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【図２】
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