[发明专利]具有浮动的充电单元的充电设备和充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有浮动的充电单元的充电设备和充电方法，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的任务在于，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的具有浮动的充电单元的充电设备和充电方法解决。本发明的有利实施形式和进一步改进方案由从属权利要求得出。

按照本发明，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y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。

按照本发明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。