DE102017002879A1 - Memory device for a motor vehicle, and method for charging such a memory device - Google Patents

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Tobias Hiermer
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Batterie (12), welche eine Mehrzahl von Batteriesegmenten (14) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, und mit einer Ladeeinrichtung (18), über welche die Batterie (12) induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist, wobei: – eine Verbindungs- und Trenneinrichtung (20) vorgesehen ist, mittels welcher die Batteriesegmente (14) elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind; und – jedem Batteriesegment (14) wenigstens eine eigene Sekundärspule (22) zugeordnet ist, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment (14) induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist.The invention relates to a storage device (10) for a motor vehicle, comprising at least one battery (12) which has a plurality of battery segments (14) for storing electrical energy, and a charging device (18) via which the battery (12) is inductively charged with electrical energy, wherein: - a connecting and disconnecting device (20) is provided, by means of which the battery segments (14) are electrically connected to each other and separable from each other; and - each battery segment (14) is associated with at least one separate secondary coil (22), via which the respective associated battery segment (14) is inductively charged with electrical energy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zum Aufladen einer solchen Speichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.The invention relates to a storage device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1, and to a method for charging such a storage device according to the preamble of patent claim 5.

Eine solche Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie ein Verfahren zum Aufladen einer solchen Speichereinrichtung mit elektrischer Energie sind bereits der US 5 594 318 A als bekannt zu entnehmen. Die Speichereinrichtung weist dabei wenigstens eine Batterie auf, welche eine Mehrzahl von Batteriesegmenten zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom umfasst. Außerdem weist die Speichereinrichtung eine Ladeeinrichtung auf, über welche die Batterie beziehungsweise die Batteriesegmente induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist beziehungsweise sind. Somit ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass die Batteriesegmente und somit die Batterie über die Ladeeinrichtung induktiv mit der elektrischen Energie aufgeladen werden. Die elektrische Energie, mit der die Batterie aufgeladen wird, wird beispielsweise von einer bezüglich der Batterie externen Stromquelle bereitgestellt, wobei die elektrische Energie induktiv auf die Ladeeinrichtung übertragen wird. Außerdem offenbart die US 4 331 911 A ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie.Such a storage device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, and a method for charging such a storage device with electrical energy are already the US 5 594 318 A to be known as known. The storage device has at least one battery, which comprises a plurality of battery segments for storing electrical energy or electric current. In addition, the storage device has a charging device, via which the battery or the battery segments is or can be inductively charged with electrical energy. Thus, it is provided in the context of the method that the battery segments and thus the battery via the charging device are charged inductively with the electrical energy. The electrical energy with which the battery is charged, for example, provided by a battery external power source, wherein the electrical energy is transmitted inductively to the charger. In addition, the disclosed US 4 331 911 A a method for charging a battery of a motor vehicle with electrical energy.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Batterie in besonders kurzer Zeit mit einer hinreichenden Menge an elektrischer Energie aufgeladen werden kann.Object of the present invention is to develop a memory device and a method of the type mentioned in such a way that the battery can be charged in a particularly short time with a sufficient amount of electrical energy.

Diese Aufgabe wird durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a memory device having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Speichereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Batteriesegmente und somit die Batterie insgesamt in besonders kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom aufgeladen werden können, ist erfindungsgemäß eine Verbindungs- und Trenneinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Batteriesegmente elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind. Beispielsweise können die Batteriesegmente über die Trenneinrichtung seriell oder parallel miteinander verbunden beziehungsweise zueinander geschaltet sein beziehungsweise werden, wodurch beispielsweise besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisierbar sind. Außerdem ist die Verbindungs- und Trenneinrichtung dazu ausgebildet, die Batteriesegmente elektrisch voneinander zu trennen. Diese elektrische Trennung erfolgt beispielsweise über ein Steuergerät der Verbindungs- oder Trenneinrichtung und/oder mechanisch, wobei die Verbindungs- und Trenneinrichtung beispielsweise eine mechanische Trenneinheit umfasst, mittels welcher die Batteriesegmente elektrisch voneinander getrennt werden können.In order to develop a memory device specified in the preamble of claim 1 type such that the battery segments and thus the battery can be charged in total in a particularly short time with a very large amount of electrical energy or electric current, a connecting and disconnecting device is provided according to the invention, by means of which the battery segments are electrically connectable to each other and separable from each other. By way of example, the battery segments can be connected to one another in series or in parallel via the separating device or can be connected to one another, as a result of which, for example, particularly high electrical powers for driving the motor vehicle can be realized. In addition, the connecting and disconnecting device is designed to electrically separate the battery segments from each other. This electrical separation takes place, for example, via a control unit of the connection or disconnection device and / or mechanically, wherein the connection and disconnection device comprises, for example, a mechanical disconnection unit by means of which the battery segments can be electrically separated from one another.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedem Batteriesegment wenigstens eine eigene Sekundärspule zugeordnet ist, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist. Somit können die Batteriesegmente in einem Zustand, in welchem die Batteriesegmente mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch voneinander getrennt sind, über die jeweiligen Sekundärspulen gleichzeitig mit beispielsweise von einer bezüglich des Kraftfahrzeugs externen Stromquelle bereitgestellten elektrischen Energie versorgt und dadurch mit der bereitgestellten elektrischen Energie aufgeladen werden, sodass die Batteriesegmente und somit die Batterie insgesamt in besonders kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie versorgt und dadurch aufgeladen werden kann.Furthermore, it is inventively provided that each battery segment is associated with at least one separate secondary coil, via which the respectively associated battery segment can be inductively charged with electrical energy. Thus, in a state in which the battery segments are electrically separated from each other by means of the connecting and disconnecting means, the battery segments can be simultaneously supplied with electrical power provided by, for example, an external power source with respect to the motor vehicle and thereby charged with the provided electrical energy so that the battery segments and thus the battery can be supplied in a particularly short time with a particularly large amount of electrical energy and thereby charged.

Durch die Verwendung der jeweiligen Sekundärspulen können die Batteriesegmente trotz ihrer elektrischen Trennung gleichzeitig mit der elektrischen Stromquelle induktiv verbunden und somit mit der elektrischen Energie aufgeladen werden, wobei es die elektrische Trennung der Batteriesegmente ermöglicht, die jeweiligen Batteriesegmente für sich betrachtet und somit besonders schnell aufzuladen. Dabei ermöglicht es die Verwendung der mehreren Sekundärspulen, die elektrisch voneinander getrennten Batteriesegmente gleichzeitig aufzuladen, um in kurzer Zeit eine besonders große Menge an elektrischer Energie in die Batterie insgesamt einspeisen zu können.By using the respective secondary coils, the battery segments can be inductively connected simultaneously with the electrical power source despite their electrical isolation and thus charged with the electrical energy, it allows the electrical separation of the battery segments, the respective battery segments considered for themselves and thus charge very quickly. In this case, the use of the plurality of secondary coils makes it possible to simultaneously charge the electrically separated battery segments in order to be able to feed a particularly large amount of electrical energy into the battery as a whole in a short time.

Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass Hybrid- und Elektrofahrzeuge, insbesondere batteriebetriebene Fahrzeuge, welche auch als batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) bezeichnet werden, üblicherweise mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt werden müssen, um dadurch deren jeweilige Speichereinrichtungen mit elektrischer Energie aufzuladen. Um dabei längere Strecken hinreichend schnell, das heißt in hinreichend kurzer Zeit, zurücklegen zu können, sollte das Aufladen in kurzer Zeit erfolgen können. Üblicherweise sind sehr große, beispielsweise als Akkumulatoren ausgebildete Batterien vorgesehen, die eine große Speicherkapazität und somit große Außenabmessungen aufweisen. Einer solchen Batterie ist üblicherweise genau ein Stecker zugeordnet, über welchen die jeweilige Batterie aufgeladen werden kann. Ferner ist es denkbar, die jeweilige Batterie induktiv aufzuladen. Dabei kommt üblicherweise auf Seiten der Batterie lediglich genau eine Induktionsspule zum Einsatz, welche als Sekundärspule bezeichnet wird. Somit müssen üblicherweise die elektrisch miteinander verbundenen und dabei beispielsweise parallel oder seriell zueinander geschalteten Batteriezellen der Batterie über die genau eine Sekundärspule aufgeladen werden, was zu langen Ladezeiten führt. Dieses Problem kann nun durch die erfindungsgemäße Speichereinrichtung vermieden werden. Die erfindungsgemäße Speichereinrichtung ermöglicht ein zeitgleiches Laden der Batteriesegmente, sodass beispielsweise eine herkömmliche Ladezeit von 100 Minuten auf zehn Minuten reduziert werden kann, da beispielsweise dann, wenn die Batterie zehn Batteriesegmente aufweist, diese zehn Batteriesegmente anstatt über nur eine Sekundärspule über zehn als Ladespulen ausgebildete Sekundärspulen geladen werden kann.The invention is based in particular on the finding that hybrid and electric vehicles, in particular battery-powered vehicles, which are also referred to as battery electric vehicles (BEV), usually have to be supplied with electrical energy or electrical current, thereby charging their respective storage devices with electrical energy. In order to be able to travel longer distances with sufficient speed, that is to say in a sufficiently short time, the charging should be possible in a short time. Usually are very large, for example, designed as batteries batteries provided, which have a large storage capacity and thus large external dimensions. Such a battery is usually assigned exactly one plug, via which the respective battery can be charged. Furthermore, it is conceivable to charge the respective battery inductively. In this case, usually only one induction coil is used on the battery side, which is referred to as a secondary coil. Thus, usually the electrically interconnected and thereby, for example, parallel or serially connected battery cells of the battery must be charged via the exactly one secondary coil, resulting in long charging times. This problem can now be avoided by the storage device according to the invention. The memory device according to the invention enables a simultaneous charging of the battery segments, so that, for example, a conventional charging time of 100 minutes can be reduced to ten minutes, since, for example, if the battery has ten battery segments, these ten battery segments instead of only one secondary coil over ten trained as charging coils secondary coils can be loaded.

Die Sekundärspulen sind beispielsweise einem Anschluss zugeordnet und somit beispielsweise zu dem Anschluss zusammengefasst, welche die Sekundärspulen aufweist. Beispielsweise sind die Sekundärspulen in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise ein Abdeckelement vorgesehen, mittels welchem der Anschluss überdeckbar ist.The secondary coils are assigned for example to a terminal and thus combined, for example, to the terminal which has the secondary coils. For example, the secondary coils are accommodated in a common housing. Alternatively or additionally, for example, a cover element is provided, by means of which the connection can be covered.

Mit anderen Worten weist beispielsweise das insbesondere als Kraftwagen und dabei als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug beispielsweise ein Abdeckelement auf, welches zwischen wenigstens einer Abdeckstellung und wenigstens einer Freigabestellung relativ zu dem Anschluss bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist. In der Abdeckstellung überdeckt das Abdeckelement den Anschluss zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, sodass der Anschluss beispielsweise von einem Betrachter des Kraftfahrzeugs optisch nicht wahrnehmbar ist. In der Freigabestellung gibt das Abdeckelement den Anschluss frei, sodass der Anschluss beispielsweise mit einem separat von dem Anschluss ausgebildeten Verbindungselement, insbesondere mit einem Stecker, verbunden und dadurch über den Stecker mit einer bezüglich des Kraftfahrzeugs externen Stromquelle zum Bereitstellen der elektrischen Energie, mit welcher die Batterie aufzuladen ist, elektrisch verbunden werden kann. Das Abdeckelement ist dabei vorzugsweise als Nummernschildhalter oder als Nummernschild ausgebildet, sodass eine besonders bauraumgünstige Anordnung und Abdeckung des Anschlusses und somit der Sekundärspulen darstellbar ist.In other words, for example, the motor vehicle designed in particular as a motor vehicle and thereby as a passenger car, for example, a cover which is movable between at least one cover position and at least one release position relative to the terminal, in particular pivotable. In the covering position, the covering element covers the connection at least partially, in particular at least predominantly or completely, so that the connection is optically imperceptible, for example, by a viewer of the motor vehicle. In the release position, the cover element releases the connection, so that the connection is connected, for example, to a connection element formed separately from the connection, in particular to a plug, and thereby via the plug to a power source external to the motor vehicle for providing the electrical energy with which the Battery is charged, can be electrically connected. The cover is preferably designed as a license plate holder or license plate, so that a particularly space-saving arrangement and coverage of the terminal and thus the secondary coils is displayed.

Insbesondere ist das Verbindungselement reversibel lösbar, insbesondere mechanisch, und elektrisch mit dem Anschluss verbindbar, um dadurch den Anschluss beziehungsweise die Sekundärspule mit elektrischer Energie zum Aufladen der Batteriesegmente zu versorgen.In particular, the connecting element is reversibly detachable, in particular mechanically, and electrically connectable to the terminal, thereby to supply the terminal or the secondary coil with electrical energy for charging the battery segments.

Dabei weist das Verbindungselement, insbesondere der Stecker, je Sekundärspule wenigstens eine Primärspule auf, mittels welcher die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie induktiv auf die jeweilige Sekundärspule übertragbar ist. Somit können die beispielsweise elektrisch voneinander getrennten Sekundärspulen und über diese die Batteriesegmente in einem Zustand, in welchem die Batteriesegmente mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch voneinander getrennt sind, gleichzeitig mit der von der Stromquelle bereitgestellten elektrischen Energie über die Primärspulen induktiv versorgt werden, um dadurch die Batteriesegmente und somit die Batterie besonders schnell mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie aufzuladen. Die Ladeeinrichtung und vorzugsweise das Verbindungselement bilden somit eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, die Batterie in kurzer Zeit mit einer großen Menge an elektrischer Energie aufzuladen. Dabei weist das Kraftfahrzeug beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit in der Batterie gespeicherter elektrischer Energie versorgt, wodurch die Batterie beispielsweise entladen wird.In this case, the connecting element, in particular the plug, per secondary coil on at least one primary coil, by means of which the electrical energy provided by the power source is inductively transferable to the respective secondary coil. Thus, for example, the secondary coils electrically separated from each other and via these the battery segments in a state in which the battery segments are electrically separated from each other by means of the connecting and disconnecting means can be inductively supplied with the electric power supplied from the power source via the primary coils, thereby To charge the battery segments and thus the battery very quickly with a particularly large amount of electrical energy. The charging device and preferably the connecting element thus form a particularly advantageous possibility to charge the battery in a short time with a large amount of electrical energy. In this case, the motor vehicle, for example, at least one electric machine, by means of which the motor vehicle is driven. For this purpose, the electric machine is operable in a motor operation and thus as an electric motor. In order to operate the electric machine in the engine operation, the electric machine is supplied with stored in the battery electrical energy, whereby the battery is discharged, for example.

Um dann die Batterie wieder mit elektrischer Energie aufzuladen, ist beispielsweise ein Anschluss vorgesehen, wobei es bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung möglich ist, die Batterie in besonders kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie aufzuladen. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Batterie in die mehreren Batteriesegmente unterteilt ist, welche – beispielsweise in dem Motorbetrieb – mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch miteinander verbunden und dabei beispielsweise parallel oder seriell zueinander geschaltet sind, um dadurch eine besonders hohe elektrische Leistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs erzielen zu können.In order then to recharge the battery with electrical energy, for example, a connection is provided, wherein it is possible in the memory device according to the invention to charge the battery in a particularly short time with a particularly large amount of electrical energy. For this purpose, it is provided that the battery is divided into the plurality of battery segments, which - for example in the engine operation - electrically connected to each other by means of the connecting and disconnecting device and thereby, for example, parallel or serially connected to each other, thereby providing a particularly high electrical power for driving of the motor vehicle to achieve.

Um die Batterie beziehungsweise die Batteriesegmente besonders schnell aufladen zu können, ist es möglich, die Batteriesegmente mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch voneinander zu trennen und über die jeweiligen Sekundärspulen gleichzeitig mit elektrischer Energie zu versorgen. Somit kann die Batterie in kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie aufgeladen werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Verfügbarkeit des beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.In order to charge the battery or the battery segments very quickly, it is possible to electrically separate the battery segments by means of the connecting and disconnecting device and to supply via the respective secondary coils simultaneously with electrical energy. Thus, the battery can be charged in a short time with a particularly large amount of electrical energy, creating a special advantageous availability of, for example, designed as an electric or hybrid vehicle motor vehicle can be realized.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Batterie in besonders kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie versorgt und dadurch aufgeladen werden kann, ist erfindungsgemäß eine Verbindungs- und Trenneinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Batteriesegmente elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Batteriesegmente mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch voneinander getrennt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner vorgesehen, dass jedem Batteriesegment wenigstens eine eigene Sekundärspule zugeordnet ist, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment, insbesondere in einem Zustand, in welchem die Batteriesegmente mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung elektrisch voneinander getrennt sind, induktiv mit der elektrischen Energie aufgeladen wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.In order to develop a method specified in the preamble of claim 5 type such that the battery can be supplied in a particularly short time with a very large amount of electrical energy and thereby charged, according to the invention a connection and disconnecting device is provided by means of which the battery segments electrically connectable to each other and are separable from each other. In the method according to the invention, the battery segments are electrically separated from each other by means of the connecting and disconnecting device. In the method according to the invention, it is further provided that each battery segment is associated with at least one separate secondary coil, via which the respectively associated battery segment, in particular in a state in which the battery segments are electrically separated from each other by means of the connecting and disconnecting device, with the electrical Energy is charged. Advantages and advantageous embodiments of the memory device according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The drawing shows, in the single FIGURE, a detail of a schematic perspective view of a memory device according to the invention for a motor vehicle.

Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weist dabei wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt. Zu diesem Zweck umfasst die Speichereinrichtung 10 wenigstens eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Batterie 12, mittels beziehungsweise in welcher elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Dabei ist die Batterie 12 beispielsweise als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet.The single FIGURE shows a detail in a schematic perspective view of a whole 10 designated storage device for a motor vehicle, which is designed for example as a motor vehicle, especially as a passenger car. In particular, the motor vehicle is designed as an electric or hybrid vehicle and has at least one electric machine, by means of which the motor vehicle is electrically driven. For this purpose, the electric machine is operable in a motor operation and thus as an electric motor. In order to operate the electric machine in the engine operation, the electric machine is supplied with electrical energy or electric current. For this purpose, the memory device comprises 10 at least one battery shown particularly schematically in the figure 12 , by means of or in which electrical energy or electrical current can be stored. Here is the battery 12 For example, designed as a high-voltage battery (HV battery).

Die Batterie 12 weist eine Mehrzahl von Batteriesegmenten 14 auf, mittels welchen die elektrische Energie, mit der die elektrische Maschine insbesondere im Motorbetrieb versorgbar ist, gespeichert werden kann. Außerdem weist die Speichereinrichtung 10 wenigstens einen Anschluss 16 auf, über welchen – wie im Folgenden noch genauer erläutert wird – die Batteriesegmente 14 beziehungsweise die Batterie 12 insgesamt mit einer Stromquelle elektrisch verbindbar sind beziehungsweise ist. Die Stromquelle ist dabei eine bezüglich des Kraftfahrzeugs externe Komponente und somit nicht Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist die Stromquelle eine Ladesäule beziehungsweise ein Stromnetz und dabei beispielsweise eine von der Speichereinrichtung 10 beziehungsweise von dem Kraftfahrzeug externe Einrichtung, wobei die Stromquelle dazu ausgebildet ist, elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom bereitzustellen.The battery 12 has a plurality of battery segments 14 on, by means of which the electrical energy with which the electric machine can be supplied, in particular during engine operation, can be stored. In addition, the storage device 10 at least one connection 16 on, over which - as will be explained in more detail below - the battery segments 14 or the battery 12 total are electrically connected to a power source or is. The power source is a component external to the motor vehicle and thus not part of the motor vehicle. For example, the power source is a charging station or a power grid and, for example, one of the storage device 10 or by the motor vehicle external device, wherein the power source is adapted to provide electrical energy or electric power.

Die Batterie 12, insbesondere die Batteriesegmente 14, ist beziehungsweise sind über den Anschluss 16 elektrisch mit der Stromquelle verbindbar und können dadurch mit der von der Stromquelle bereitgestellten elektrischen Energie versorgt und in der Folge aufgeladen werden. Darunter ist zu verstehen, dass die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie über den Anschluss 16 in den Batteriesegmenten 14 gespeichert werden kann.The battery 12 , especially the battery segments 14 , is or are about the connection 16 electrically connectable to the power source and thereby can be supplied with the electrical energy provided by the power source and charged in the sequence. By this is meant that the electrical energy supplied by the power source via the terminal 16 in the battery segments 14 can be stored.

Der Anschluss 16 ist dabei Bestandteil einer im Ganzen mit 18 bezeichneten Ladeeinrichtung, über welche die Batterie 12 induktiv mit der von der Stromquelle bereitgestellten elektrischen Energie aufgeladen werden kann. Dies bedeutet, dass die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie induktiv auf die Ladeeinrichtung 18, insbesondere auf den Anschluss 16, übertragen werden kann. Die induktiv auf den Anschluss 16 übertragene elektrische Energie kann dann beispielsweise von dem Anschluss 16, insbesondere kabel- beziehungsweise drahtgebunden, zu den Batteriesegmenten 14 geführt und in den Batteriesegmenten 14 gespeichert werden.The connection 16 is part of a whole with 18 designated charging device through which the battery 12 inductively charged with the electrical energy provided by the power source. This means that the electrical energy supplied by the power source is inductive to the charging device 18 , especially on the connection 16 , can be transmitted. The inductively on the connection 16 transmitted electrical energy can then, for example, from the terminal 16 , in particular cable or wired, to the battery segments 14 led and in the battery segments 14 get saved.

Um nun die Batteriesegmente 14 und somit die Batterie 12 insgesamt in besonders kurzer Zeit mit einer besonders kurzen Menge an elektrischer Energie versorgen und dadurch aufladen zu können, weist die Speichereinrichtung 10 eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 auf, mittels welcher die Batteriesegmente 14 elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind. Die Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 ist beispielsweise zwischen einem Verbindungszustand und einem Trennzustand umschaltbar. In dem Verbindungszustand der Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 sind die Batteriesegmente 14 über die Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 elektrisch miteinander verbunden und dabei seriell oder parallel zueinander geschaltet. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. In dem Trennzustand jedoch sind die Batteriesegmente 14 mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 elektrisch voneinander getrennt. Hierzu umfasst die Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 beispielsweise ein Steuergerät. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Batteriesegmente 14 in dem Trennzustand mechanisch oder elektro-mechanisch voneinander zu trennen. Beispielsweise umfasst die Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 Trennelemente, mittels welchen die Batteriesegmente 14 elektrisch voneinander zu trennen und miteinander verbindbar sind.To now the battery segments 14 and thus the battery 12 Overall, supply in a particularly short time with a very short amount of electrical energy and thereby to charge, has the memory device 10 a particularly schematically illustrated in Fig. Connection and separator 20 on, by means of which the battery segments 14 electrically connectable to each other and are separable from each other. The connecting and separating device 20 For example, it is possible to switch between a connection state and a disconnection state. In the connection state of the connection and disconnection device 20 are the battery segments 14 over the connecting and separating device 20 electrically connected to each other while connected in series or in parallel. As a result, particularly large electrical powers for driving the motor vehicle can be realized. In the disconnected state, however, are the battery segments 14 by means of the connecting and separating device 20 electrically isolated from each other. For this purpose, the connecting and separating device comprises 20 for example, a control unit. Alternatively or additionally, it is conceivable that the battery segments 14 in the disconnected state mechanically or electro-mechanically separate from each other. For example, the connecting and disconnecting device comprises 20 Separating elements, by means of which the battery segments 14 electrically separate from each other and are connectable to each other.

Außerdem ist jedem Batteriesegment 14 wenigstens eine eigene Sekundärspule 22 zugeordnet, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment 14 induktiv mit der elektrischen Energie aufladbar ist. Die jeweilige Sekundärspule 22 wird auch als Ladespule, Induktionsspule oder Induktionsladespule bezeichnet, sodass jedes auch als Segment bezeichnete Batteriesegment 14 während des Aufladens über wenigstens eine eigene Induktionsladespule aufgeladen wird. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die Batteriesegmente 14 in einem Zustand beziehungsweise während eines Zustands, in welchem die Batteriesegmente 14 mittels der Verbindungs- und Trenneinrichtung 20 elektrisch voneinander getrennt sind, über die Sekundärspulen 22 gleichzeitig mit der von der Stromquelle bereitgestellten elektrischen Energie versorgt und dadurch aufgeladen werden.Besides, every battery segment is 14 at least one separate secondary coil 22 over which the respectively assigned battery segment 14 inductively charged with the electrical energy. The respective secondary coil 22 is also referred to as a charging coil, induction coil or induction charging coil, so that each also referred to as a segment battery segment 14 is charged during charging via at least its own induction charging coil. In particular, it is provided that the battery segments 14 in a state or during a state in which the battery segments 14 by means of the connecting and separating device 20 are electrically separated from each other via the secondary coils 22 supplied simultaneously with the electrical energy provided by the power source and thereby charged.

Bei der in der Fig. veranschaulichten Ausführungsform es vorgesehen, dass beispielsweise jedem Batteriesegment 14 mehrere Sekundärspulen 22, das heißt wenigstens zwei Sekundärspulen 22, zugeordnet sind. Die mehreren, je Batteriesegment 14 vorgesehenen Sekundärspulen 22 bilden eine Induktionsparzelle, mittels welcher jeweils nur eines der Batteriesegmente 14 aufgeladen wird. Dadurch kann in kurzer Zeit eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie induktiv an das jeweilige Batteriesegment 14 übertragen werden.In the embodiment illustrated in the figure, it is provided that, for example, each battery segment 14 several secondary coils 22 that is, at least two secondary coils 22 , assigned. The several, depending battery segment 14 provided secondary coils 22 form an induction plot, by means of which only one of the battery segments 14 is charged. As a result, in a short time a particularly high amount of electrical energy inductively to the respective battery segment 14 be transmitted.

Beispielsweise ist der jeweiligen Induktionsparzelle wenigstens eine insbesondere physikalisch oder physisch vorhandene Leitung 24 zugeordnet, mittels welcher die auf die jeweilige Induktionsparzelle induktiv übertragene elektrische Energie von der jeweiligen Induktionsparzelle an das jeweils zugehörige Batteriesegment 14 übertragen werden kann. Hierzu ist beispielsweise die jeweilige Leitung 24 einerseits elektrisch mit dem jeweiligen Batteriesegment 14 und andererseits elektrisch mit der jeweiligen Induktionsparzelle verbunden.For example, the respective induction plot is at least one in particular physically or physically existing line 24 assigned, by means of which to the respective induction plot inductively transmitted electrical energy from the respective induction plot to the respective associated battery segment 14 can be transferred. For this purpose, for example, the respective line 24 on the one hand electrically with the respective battery segment 14 and on the other hand electrically connected to the respective induction plot.

Außerdem ist ein reversibel lösbar, insbesondere mechanisch, und elektrisch mit dem Anschluss 16 verbindbares Verbindungselement in Form eines Steckers 26 vorgesehen, welcher auch als Ladestecker bezeichnet wird. Der Stecker 26 ist beispielsweise über wenigstens eine physisch vorhandene Leitung 28, welche auch als Ladekabel bezeichnet wird, elektrisch mit der Stromquelle verbunden, sodass die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie über das Ladekabel an den Stecker 26 übertragen werden kann. Der Stecker 26 weist dabei je Induktionsparzelle oder je Sekundärspule 22 wenigstens eine Primärspule 30 auf, mittels welcher die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie induktiv auf die jeweils zugehörige Sekundärspule 22 übertragbar ist. Somit kann die von der Stromquelle bereitgestellte elektrische Energie von dem Stecker 26 induktiv auf den Anschluss 16 übertragen werden, indem die elektrische Energie von den Primärspulen 30 auf die zugehörigen Sekundärspulen 22 induktiv übertragen wird. Insbesondere entspricht die Anzahl der Primärspulen 30 der Anzahl der Sekundärspulen 22. Insbesondere bilden jeweils mehrere, insbesondere wenigstens zwei, der Primärspulen 30 eine Induktionsparzelle des Steckers 26, wobei beispielsweise die Anzahl der Induktionsparzellen des Steckers 26 der Anzahl der Induktionsparzellen des Anschlusses 16 entspricht. Somit ist beispielsweise jeder Induktionsparzelle des Anschlusses 16 eine Induktionsparzelle des Steckers 26 zugeordnet, sodass zwischen den jeweils zugeordneten Induktionsparzellen die elektrische Energie induktiv übertragen werden kann.In addition, one is reversibly detachable, in particular mechanically, and electrically connected to the terminal 16 connectable connecting element in the form of a plug 26 provided, which is also referred to as a charging plug. The plug 26 is for example via at least one physical line 28 , which is also referred to as a charging cable, electrically connected to the power source, so that the power supplied by the power source via the charging cable to the plug 26 can be transferred. The plug 26 indicates each induction plot or per secondary coil 22 at least one primary coil 30 on, by means of which the electric power provided by the power source inductively to the respective associated secondary coil 22 is transferable. Thus, the electrical energy supplied by the power source can be removed from the plug 26 Inductive on the connection 16 be transferred by the electrical energy from the primary coils 30 on the associated secondary coils 22 is transmitted inductively. In particular, the number of primary coils corresponds 30 the number of secondary coils 22 , In particular, each form a plurality, in particular at least two, of the primary coils 30 an induction plot of the plug 26 where, for example, the number of induction plots of the plug 26 the number of induction plots of the connection 16 equivalent. Thus, for example, every induction plot of the terminal 16 an induction plot of the plug 26 assigned, so that between the respective associated induction plots electrical energy can be transmitted inductively.

In der Folge werden die Sekundärspulen 22 und die Primärspulen 30 auch einfach als Ladespulen oder Spulen bezeichnet. Wie aus der Fig. erkennbar ist, können die jeweiligen Spulen beispielsweise parallel in vertikaler und/oder horizontaler Richtung ausgeführt beziehungsweise angeordnet sein, um den Bauraumbedarf besonders gering zu halten. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anordnung der Spulen, insbesondere in einer Ebene, denkbar. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Spulen matrixartig in Reihen und Spalten angeordnet sind.As a result, the secondary coils 22 and the primary coils 30 also referred to simply as charging coils or coils. As can be seen from the figure, the respective coils can for example be designed or arranged parallel in the vertical and / or horizontal direction in order to keep the space requirement particularly low. In principle, however, a different arrangement of the coils, in particular in a plane conceivable. Preferably, it is provided that the respective coils are arranged in a matrix-like manner in rows and columns.

Die jeweiligen Spulen der jeweiligen Induktionsparzelle sind beispielsweise parallel angeordnet, sodass bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel bei dem Stecker 26 und demzufolge auch bei dem Anschluss 16 fünf vertikale, parallel angeordnete Induktionsparzellen mit jeweils mehreren, insbesondere wenigstens zwei, Induktionsspulen vorgesehen sind. Hierdurch kann die Batterie 12 in besonders kurzer Zeit mit einer besonders großen Menge an elektrischer Energie aufgeladen werden.The respective coils of the respective induction plot are arranged, for example, in parallel, so that in the embodiment illustrated in the figure in the connector 26 and consequently also at the connection 16 five vertical, parallel arranged induction plots with each a plurality, in particular at least two, induction coils are provided. This can cause the battery 12 be charged in a particularly short time with a very large amount of electrical energy.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Speichereinrichtungmemory device
1212
Batteriebattery
1414
Batteriesegmentbattery segment
1616
Anschlussconnection
1818
Ladeeinrichtungloader
2020
Verbindungs- und TrenneinrichtungConnecting and separating device
2222
Sekundärspulesecondary coil
2424
Leitungmanagement
2626
Steckerplug
2828
Leitungmanagement
3030
Primärspuleprimary coil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5594318 A [0002] US 5594318 A [0002]
  • US 4331911 A [0002] US 4331911 A [0002]

Claims (5)

Speichereinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Batterie (12), welche eine Mehrzahl von Batteriesegmenten (14) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, und mit einer Ladeeinrichtung (18), über welche die Batterie (12) induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass: – eine Verbindungs- und Trenneinrichtung (20) vorgesehen ist, mittels welcher die Batteriesegmente (14) elektrisch miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind; und – jedem Batteriesegment (14) wenigstens eine eigene Sekundärspule (22) zugeordnet ist, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment (14) induktiv mit elektrischer Energie aufladbar ist.Storage device ( 10 ) for a motor vehicle, with at least one battery ( 12 ) comprising a plurality of battery segments ( 14 ) for storing electrical energy, and with a charging device ( 18 ), over which the battery ( 12 ) is inductively charged with electrical energy, characterized in that: - a connecting and disconnecting device ( 20 ) is provided, by means of which the battery segments ( 14 ) are electrically connectable to each other and separable from each other; and - every battery segment ( 14 ) at least one separate secondary coil ( 22 ), via which the respectively assigned battery segment ( 14 ) is inductively charged with electrical energy. Speichereinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspulen (22) in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind.Storage device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the secondary coils ( 22 ) are received in a common housing. Speichereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspulen (22) einem Anschluss (16) zugeordnet sind, über welchen die Batterie (12) mit elektrischer Energie aufladbar ist, wobei ein reversibel lösbar, insbesondere mechanisch, und elektrisch mit dem Anschluss (16) verbindbares Verbindungselement (26) vorgesehen ist, über welchen der Anschluss (16) mit einer Stromquelle zum Bereitstellen der elektrischen Energie elektrisch verbindbar ist, und wobei das Verbindungselement (26) je Sekundärspule (22) wenigstens eine Primärspule (30) aufweist, mittels welcher die elektrische Energie induktiv auf die jeweilige Sekundärspule (22) übertragbar ist.Storage device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary coils ( 22 ) a connection ( 16 ), over which the battery ( 12 ) is rechargeable with electrical energy, wherein a reversibly detachable, in particular mechanically, and electrically connected to the terminal ( 16 ) connectable connecting element ( 26 ) is provided, over which the connection ( 16 ) is electrically connectable to a power source for providing the electrical energy, and wherein the connecting element ( 26 ) per secondary coil ( 22 ) at least one primary coil ( 30 ), by means of which the electrical energy is inductively applied to the respective secondary coil ( 22 ) is transferable. Speichereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Primärspulen (30) und/oder Sekundärspulen (22) matrixartigen in Reihen und Spalten angeordnet sind.Storage device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective primary coils ( 30 ) and / or secondary coils ( 22 ) are arranged matrix-like in rows and columns. Verfahren zum Aufladen einer Speichereinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit elektrische Energie, bei welchem die Speichereinrichtung (10) wenigsten eine Batterie (12) mit einer Mehrzahl von Batteriesegmenten (14) zum Speichern der elektrischen Energie und eine Ladeeinrichtung (18) aufweist, über welche die Batterie (12) induktiv mit der elektrischen Energie aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass: – eine Verbindungs- und Trenneinrichtung (20) vorgesehen ist, mittels welcher die Batteriesegmente (14) elektrisch miteinander verbindbar sind und voneinander getrennt werden; und – jedem Batteriesegment (14) wenigstens eine eigene Sekundärspule (22) zugeordnet ist, über welche das jeweils zugeordnete Batteriesegment (22) induktiv mit der elektrischen Energie aufgeladen wird.Method for charging a memory device ( 10 ) for a motor vehicle with electrical energy, in which the storage device ( 10 ) at least one battery ( 12 ) with a plurality of battery segments ( 14 ) for storing the electrical energy and a charging device ( 18 ), over which the battery ( 12 ) is charged inductively with the electrical energy, characterized in that: - a connecting and disconnecting device ( 20 ) is provided, by means of which the battery segments ( 14 ) are electrically connected to each other and are separated from each other; and - every battery segment ( 14 ) at least one separate secondary coil ( 22 ), via which the respectively assigned battery segment ( 22 ) is charged inductively with the electrical energy.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331911A (en) 1978-05-22 1982-05-25 Park Robert H Method of equalizing the voltages of the individual cells of storage batteries
US5594318A (en) 1995-04-10 1997-01-14 Norvik Traction Inc. Traction battery charging with inductive coupling

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