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Title:
CONTACTLESS CHARGING DEVICE, CHARGING SYSTEM AND METHOD FOR CONTACTLESSLY CHARGING AN ENERGY ACCUMULATOR OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170425
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a contactless charging device (12) for contactlessly charging an energy accumulator (26) of a motor vehicle (24), wherein the contactless charging device (12) has an interface (16, 16a) for coupling the contactless charging device (12) to a power source (14), wherein the interface (16a) is designed for communicative coupling and for wired electrical coupling to a charging station (14), wherein the charging station (14) is designed for the wired charging of the energy accumulator (26).

Inventors:
GRASSL, Tobias (Rosenau 21, Denkendorf, 85095, DE)
Application Number:
EP2019/054300
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
February 21, 2019
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (I/GG-P, Ingolstadt, 85045, DE)
International Classes:
B60L5/00; B60L50/60; B60L53/10; B60L53/122; B60L53/14; H02J5/00; H02J7/02; H02J50/10
Foreign References:
EP2983267A12016-02-10
EP2717414A12014-04-09
US20150115704A12015-04-30
DE102016116914A12017-03-23
DE102015006277A12015-12-03
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE:

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) zum kontaktlosen Laden eines Ener- giespeichers (26) eines Kraftfahrzeugs (24), wobei die kontaktlose La- deeinrichtung (12) ein Schnittstelle (16, 16a) zur Kopplung der kontakt- losen Ladeeinrichtung (12) mit einer Energiequelle (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

die Schnittstelle (16a) zur kommunikativen Kopplung und zur kabelge- bundenen elektrischen Kopplung mit einer Ladestation (14) ausgebildet ist, wobei die Ladestation (14) zum kabelgebundenen Laden des Ener- giespeichers (26) ausgebildet ist.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die kontaktlose Ladeeinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, durch eine als DC-Ladestation (14) und/oder AC-Ladestation (14) ausgebildeten Energiequelle (14) mit Energie versorgt zu werden.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ladeeinrichtung (12) mindestens eine erste Wandlereinrichtung (28), insbesondere einen Wechselrichter (28), aufweist, die dazu aus- gelegt ist, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einer be- stimmten Frequenz, insbesondere zwischen 80 kHz und 90 kHz, zu wandeln.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ladeeinrichtung (12) mindestens eine zweite Wandlereinrichtung, insbesondere einen Gleichrichter, aufweist.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schnittstelle (16a) eine Buchse (16a) zur Kopplung mit einem kor- respondierenden Stecker (30) der Ladestation (14), insbesondere ei- nem Combo-2-Stecker, aufweist.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die kontaktlose Ladeeinrichtung (12) eine Energieübertragungseinrich- tung (18) aufweist, eine Schnittstelleneinrichtung (16), die die Schnitt- steile (16a) umfasst, und zumindest eine elektrische Leitung (34), die die Schnittstelleneinrichtung (16) mit der der Energieübertragungsein- richtung (18) verbindet.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schnittstelleneinrichtung (16) die erste Wandlereinrichtung (28) und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kommunikation der kontaktlosen Ladeeinrichtung (12) mit der Ladestation (14) und/oder mit dem Kraftfahrzeug (24) umfasst.

Kontaktlose Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Energieübertragungseinrichtung (18) die erste Wandlereinrichtung (28) und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kommunikation der Kontaktlosen Ladeeinrichtung (12) mit der Ladestation (14) und/oder mit dem Kraftfahrzeug (24) umfasst.

Ladesystem (10) mit einer kontaktlosen Ladeeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesystem (10) eine Ladestation (14) zum kabelgebundenen La- den des Energiespeichers (26) aufweist, die mit einem Stromnetz kop- pelbar ist, und welche dazu ausgelegt ist, eine bestimmbare Ausgangs- spannung zur Energieversorgung der kontaktlosen Ladeeinrichtung (12) bereitzustellen.

10. Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers (26) eines

Kraftfahrzeugs (24) mittels einer kontaktlosen Ladeeinrichtung (12), die ein Schnittstelle (16a) zur Kopplung mit einer Energiequelle (14) auf- weist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schnittstelle (16a) elektrisch und kommunikativ mit einer Ladestati- on (14), die zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers (26) ausgebildet ist, gekoppelt wird, und die kontaktlose Ladeeinrichtung (12) den Energiespeicher (26) mittels der über die Schnittstelle (16a) durch die Ladestation (14) an der kontaktlosen Ladeeinrichtung (12) be- reitgestellten Energie kontaktlos zumindest zum Teil lädt.

Description:
Kontaktlose Ladeeinrichtung, Ladesystem und Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, wobei die kontaktlose Ladeeinrichtung eine Schnittstelle zur Kopplung der kontaktlosen Ladeein- richtung mit einer Energiequelle aufweist. Zur Erfindung gehören auch ein Ladesystem mit einer kontaktlosen Ladeeinrichtung und ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, eines Kraftfahrzeugs bekannt. Hierunter fallen sowohl kabelgebundene Systeme als auch kontakt- lose Lademöglichkeiten. Durch kabelgebundene Ladeverfahren können größere Ladeleistungen erzielt werden, wodurch Ladezeiten verkürzt werden können, während kontaktlose Lademöglichkeiten mehr Komfort für den Be- nutzer bieten, da keine Steckverbindung zum Fahrzeug durch den Benutzer manuell hergestellt werden muss.

Um Ladezeiten möglichst gering halten zu können, besitzen Elektrofahrzeu- ge üblicherweise einen DC-Lade-Anschluss, über welchen diese mit Leistun- gen größer 22 Kilowatt durch eine geeignete DC-Ladeeinrichtung geladen werden können. Insbesondere kann die Energiezufuhr über diesen DC-Lade- Anschluss durch eine Ladesäule erfolgen. Solche Ladesäulen ermöglichen ein Laden mit Leistungen im Bereich von 50 Kilowatt bis 150 Kilowatt und mehr. Grundsätzlich ist es auch möglich, ein Elektrofahrzeug durch Wech- selstrom zu laden. Die im Fahrzeug verbauten AC-Ladegeräte besitzen je- doch dagegen meist nur eine Leistung im einstelligen Kilowattbereich. Um im privaten Bereich auch höhere Ladeleistungen anbieten zu können, gibt es inzwischen DC-Ladegeräte in Form von Wallboxen, das heißt Wandladege- räte, die im Bereich von 11 Kilowatt bis 22 Kilowatt liegen. Kontaktlose Lade- systeme, zum Beispiel induktive Ladesysteme, besitzen Leistungen im Be- reich von 3,6 Kilowatt bis 11 Kilowatt, sodass sich hier deutlich längere La- dezeiten im Vergleich zum kabelgebundenen DC-Laden ergeben. Jedoch besitzen diese kontaktlosen Ladeeinrichtungen den großen Vorteil, dass ein Benutzer keine Steckverbindung manuell zu seinem Kraftfahrzeug hersteilen muss, was damit deutlich komfortabler ist. Sowohl die Wandladestationen für den Heimbereich als auch die kontaktlosen Ladeeinrichtungen sind sehr teuer. Möchte ein Benutzer zu Hause die Wahlmöglichkeit zwischen einem schnellen Laden und einem komfortablen Laden, so benötigt er beide Sys- teme, was sehr teuer ist. Wünschenswert wäre es daher, einem Benutzer diese Wahlmöglichkeit kostengünstiger zur Verfügung stellen zu können.

Eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energie- speichers eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise auch in der US 2015/0115704 A1 beschrieben. Weiterhin beschreibt die DE 10 2016 116 914 A1 ein System und ein Verfahren zum Laden elektrifi zierter Fahrzeuge, bei welchem das Laden unter Verwendung eines kabel- gebundenen Ladesystems gegenüber einem kabellosen Ladesystem priori- siert wird, wenn Strom sowohl von dem kabelgebundenen Ladesystem als auch von dem kabellosen Ladesystem verfügbar ist. Darüber hinaus be- schreibt die DE 10 2015 006 277 A1 eine Energieübertragungseinrichtung und eine Vorrichtung, zu der mittels der Energieübertragungseinrichtung induktiv übertragene elektrische Energie leitbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kontaktlose Ladeeinrichtung, ein Ladesystem und ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energie- speichers eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche ein möglichst kosten- günstiges und flexibles Laden des Energiespeichers ermöglichen. Insbeson- dere soll eine kostengünstige sowie einfache Nachrüstung eines kontaktlo- sen Ladesystems ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine kontaktlose Ladeeinrichtung, ein Lade- system und ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Kraft- fahrzeugs mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprü- chen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab- hängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.

Eine kontaktlose Ladeeinrichtung zum kontaktlosen Laden eines Energie- speichers eines Kraftfahrzeugs weist eine Schnittstelle zur Kopplung der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit einer Energiequelle auf, wobei die Schnitt- steile zur kommunikativen Kopplung und zur kabelgebundenen elektrischen Kopplung mit einer Ladestation ausgebildet ist, die wiederum zum kabelge- bundenen Laden des Energiespeichers ausgebildet ist.

Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, die kontaktlose Ladeeinrichtung über eine Ladestation zum kabelgebundenen Laden mit Energie zu versor- gen. Diese Ladestation kann wiederum als herkömmliche Wallbox bezie- hungsweise Wandladestation ausgebildet sein und mit einem Stromnetz gekoppelt bzw. koppelbar sein. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkennt- nis, dass, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung nicht direkt mit dem Strom- netz gekoppelt wird, sondern stattdessen über eine Ladestation zum kabel- gebundenen Laden mit Energie versorgt wird, zahlreiche Bauteile eingespart werden können, wie beispielsweise Schutzeinrichtungen beziehungsweise das Netzinterface, wie zum Beispiel Fehlerstromschutzschalter, Schütze, Relais, Netzfilter, Überspannungsschutz und so weiter. Derartige Schutzein- richtungen sind bereits in üblichen Ladestationen, insbesondere Wandla- destationen, vorhanden. Dadurch reduzieren sich sowohl die Größe als auch die Kosten für die kontaktlose Ladeeinrichtung deutlich. Damit können Be- nutzer vorteilhafterweise, die bereits über eine Wandladestation für den Heimgebrauch verfügen, diese kostengünstig durch eine kontaktlose Lade- möglichkeit, die durch die kontaktlose Ladeeinrichtung bereitgestellt wird, ergänzen und nachrüsten. Dies bietet zudem dem Benutzer auch vorteilhaf- terweise wiederum die Wahlmöglichkeit, die Ladestation zum kabelgebunde- nen Laden des Energiespeichers direkt zu verwenden oder stattdessen den Energiespeicher kontaktlos über die kontaktlose Ladeeinrichtung zu laden. Somit bietet die kontaktlose Ladeeinrichtung eine besonders kostengünstige und zudem flexible Lademöglichkeit zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.

Die kontaktlose Ladeeinrichtung kann weiterhin ausgebildet sein, die Kom- munikation mit der Wandladestation über ein standardisiertes Kommunikati- onsprotokoll der Wandladestation, wie zum Beispiel CCS2, durchzuführen. Die Kommunikation kann so ausgestaltet sein, dass die Wandladestation keinen Unterschied sieht, ob das Kraftfahrzeug direkt mit der Wandladestati- on gekoppelt ist oder stattdessen die kontaktlose Ladeeinrichtung. Wird die kontaktlose Ladeeinrichtung zum Laden verwendet, so kommuniziert das Kraftfahrzeug mit der kontaktlosen Ladeeinrichtung, zum Beispiel über WLAN oder Bluetooth, und die kontaktlose Ladeeinrichtung kommuniziert dann entsprechend mit der Wandladestation und kann hierdurch den Lade- vorgang starten, beenden und eine entsprechende Ladespannung von der Wandladestation anfordern. Entsprechend kann zur Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug die kontaktlose Ladeeinrichtung auch eine drahtlose Kommu- nikationseinrichtung aufweisen, um mit dem Kraftfahrzeug zum Beispiel über WLAN oder Bluetooth zu kommunizieren.

Weiterhin kann die kontaktlose Ladeeinrichtung beispielsweise als kapazitive oder induktive Ladeeinrichtung ausgebildet sein. Ist die kontaktlose Ladeein- richtung als kapazitive Ladeeinrichtung ausgebildet, so stellt die kontaktlose Ladeeinrichtung eine Primärseite bereit, die kapazitiv mit einer Sekundärsei- te, die fahrzeugseitig verbaut ist, koppelbar ist. Ist die kontaktlose Ladeein- richtung als induktive Ladeeinrichtung ausgebildet, so stellt die Ladeeinrich- tung auch hier eine Primärseite bereit, zum Beispiel in Form einer mit einem Wechselstrom beaufschlagbaren Spule, die mit einer fahrzeugseitigen Se- kundärseite, die ebenso eine Spule zur Induktion eines Induktionsstroms aufweist, induktiv koppelbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die kontakt- lose Ladeeinrichtung dazu ausgelegt, durch eine als DC-Ladestation und/oder AC-Ladestation ausgebildeten Energiequelle mit Energie versorgt zu werden. Mit anderen Worten kann die kontaktlose Ladeeinrichtung als Nachrüstung für eine DC-Wallbox oder auch für eine AC-Wallbox ausgebildet sein. Zudem ist es auch möglich, die kontaktlose Ladeeinrichtung derart auszubilden, dass sie für beide Energiequellenarten geeignet ist, wie dies nachfolgend noch im Detail beschrieben wird. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausbildung der kontaktlosen Ladeeinrichtung derart, dass diese durch eine als DC-Ladestation ausgebildete Energiequelle mit Energie versorgt wird, insbesondere nur zur Energieversorgung durch eine DC-Ladestation ausgebildet ist, da dies eine besonders effiziente und kostengünstige Ausbil- dung der kontaktlosen Ladeeinrichtung erlaubt. Insbesondere lassen sich gerade durch DC-Ladestationen, wenn diese direkt mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden, besonders hohe Ladeleistungen bereitstellen, sodass gerade diese Kombination mit der kontaktlosen Ladeeinrichtung besonders vorteilhaft ist. Ein Benutzer kann so zwischen dem direkten Laden durch die DC-Ladestation mit sehr geringen Ladezeiten oder dem kontaktlosen Laden mittels der kontaktlosen Ladeeinrichtung auf besonders komfortable Weise wählen.

Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung beispielsweise für eine Energieversor- gung durch eine AC-Ladestation ausgelegt, so umfasst die kontaktlose La- deeinrichtung vorzugsweise einen Gleichrichter, welcher den von der AC- Ladestation empfangenen Wechselstrom in einen Gleichstrom wandelt. Die- ser Gleichstrom wird weiterhin durch einen Wechselrichter in einen Wechsel- strom mit einer geeigneten Frequenz, zum Beispiel zwischen 80 Kilohertz und 90 Kilohertz, gewandelt, was gerade im Hinblick auf eine induktive La- deeinrichtung einen bevorzugten Frequenzbereich darstellt. In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung zusätzlich auch eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung beziehungsweise einen Leistungsfak- torkorrekturfilter umfasst, um Netzrückwirkungen durch die Gleichrichtung zu vermeiden.

Ist die kontaktlose Ladeeinrichtung dagegen nur zur Energieversorgung durch eine DC-Ladestation ausgebildet, so können sowohl der Gleichrichter als auch die Leistungsfaktorkorrekturschaltung entfallen. In diesem Fall ist es also ausreichend, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung einen Wechselrich- ter aufweist, der die durch die DC-Ladestation empfangene Gleichspannung in eine Wechselspannung mit gewünschter Frequenz zum induktiven oder kapazitiven Laden wandelt. Da bei dieser Ausführungsform also wiederum Bauteile wie Gleichrichter oder Leistungsfaktorkorrekturfilter entfallen kön- nen, ermöglicht dies eine besonders kostengünstige Ausbildung der kontakt- losen Ladeeinrichtung.

Die kontaktlose Ladeeinrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie sowohl durch eine AC-Ladestation als auch durch eine DC-Ladestation mit Energie versorgbar ist. Hierzu kann die kontaktlose Ladeeinrichtung, wie oben beschrieben, mit einem Gleichrichter und einem nachgeschalteten Wechselrichter ausgebildet sein, wobei weiterhin die Gleichrichterschaltung durch eine Überbrückungsschaltung überbrückbar ausgebildet sein kann. Entsprechend können beim Laden durch eine DC-Ladesäule beziehungs- weise eine DC-Ladestation der Gleichrichter sowie auch die optionale Leis- tungsfaktorkorrekturschaltung überbrückt werden und die Eingangsgleich- spannung durch den Wechselrichter in die gewünschte Wechselspannung gewandelt werden. Wird dagegen die kontaktlose Ladeeinrichtung mit einer AC-Ladestation als Energiequelle gekoppelt, so wird der Gleichrichter inklu- sive der korrespondierenden Leistungsfaktorkorrekturschaltung nicht über- brückt, wodurch die Eingangswechselspannung gleichgerichtet und durch den nachgeschalteten Wechselrichter in eine Wechselspannung in der ge- wünschten Frequenz gewandelt werden kann.

Hierdurch stellen die Erfindung und ihre Ausgestaltungen vielfältige Ausbil- dungsmöglichkeiten bereit, die einerseits besonders kostengünstige Ausge- staltungen erlauben, sowie andererseits auch besonders flexibel und situati- onsangepasste Ausgestaltungsmöglichkeiten.

Vorteilhaft ist es also, wenn die Ladeeinrichtung mindestens eine erste Wandlereinrichtung aufweist, insbesondere einen Wechselrichter. Dieser ist dazu ausgelegt, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz, vorzugsweise zwischen 80 Kilohertz und 90 Kilohertz, zu wandeln, insbesondere 85 Kilohertz. Diese Frequenzbereiche sind be- sonders vorteilhaft in Kombination mit einer als induktive Ladeeinrichtung ausgebildeten kontaktlosen Ladeeinrichtung.

Zudem ist es vorteilhaft, insbesondere wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung auch mit einer AC-Ladestation koppelbar sein soll, dass die Ladeeinrichtung mindestens eine zweite Wandlereinrichtung, insbesondere einen Gleichrich- ter, aufweist. Dieser ermöglicht dann einen besonders effizienten Betrieb in Kombination mit einer AC-Ladestation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schnitt- steile eine Buchse zur Kopplung mit einem korrespondierenden Stecker der Ladestation, insbesondere einem Combo-2-Stecker. Alternativ kann die Schnittstelle auch sowohl eine Buchse als auch einen Stecker als alternative Eingänge zur Energieversorgung umfassen. Üblicherweise umfassen Wall- boxen Anschlussstecker zur Kopplung mit einer korrespondierenden Buchse des Kraftfahrzeugs. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn die kontaktlose Ladeeinrichtung eine genau solche Buchse, wie auch das Kraftfahrzeug, umfasst. Gerade europaweit hat sich dabei der Standard des Combos- Steckers etabliert. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle der kontakt- losen Ladeeinrichtung einem derartigen Standard entspricht. Die Schnittstel- le kann aber auch als Stecker und/oder Buchse gemäß einem anderen Standard ausgebildet sein. In diesen Stecker beziehungsweise in dieser Buchse ist vorzugsweise auch mindestens eine Signalleitung zur Kommuni- kation mit der Ladestation integriert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die kon- taktlose Ladeeinrichtung eine Energieübertragungseinrichtung auf, eine Schnittstelleneinrichtung, die die Schnittstelle umfasst, und zumindest eine elektrische Leitung, die die Schnittstelleneinrichtung mit der Energieübertra- gungseinrichtung verbindet. Die Energieübertragungseinrichtung kann bei- spielsweise als Bodenplatte ausgebildet sein. Die Energieübertragungsein- richtung umfasst weiterhin eine Induktionsspule, im Fall, dass die kontaktlose Ladeeinrichtung als induktive Ladeeinrichtung ausgebildet ist, oder mindes- tens eine Kondensatorplatte, im Falle dass die kontaktlose Ladeeinrichtung als kapazitive Ladeeinrichtung ausgebildet ist. Ist die Energieübertragungs- einrichtung beispielsweise als Bodenplatte ausgebildet, so kann diese an jeder beliebigen Stelle auf einem Untergrund, wie zum Beispiel in einer Ga- rage, montiert werden beziehungsweise aufgelegt werden. Insbesondere kann die kontaktlose Ladeeinrichtung auch portabel beziehungsweise mobil ausgebildet sein. Mit anderen Worten muss die als Bodenplatte ausgebildete Energieübertragungseinrichtung nicht fest in einen Untergrund integriert werden, was jedoch dennoch ebenfalls denkbar wäre. Alternativ kann die Energieübertragungseinrichtung auch als Wandmodul oder Wandplatte zur Befestigung an einer auf einem Untergrund stehenden Wand ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist vor allem, dass die Schnittstelleneinrichtung separat von der Energieübertragungseinrichtung angeordnet werden kann, und mit dieser über eine elektrische Leitung verbunden ist. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle, also beispielsweise die Buchse, zur Kopplung mit der La- destation an jeder beliebigen Stelle unabhängig von der Anordnung und Position der Energieübertragungseinrichtung angeordnet werden. Alternativ kann auch die Schnittstelle zum Beispiel in die Bodenplatte integriert sein. Mehr Flexibilität ist jedoch bei der erstgenannten Variante bereitgestellt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schnittstelleneinrichtung die erste und/oder zweite Wandlereinrichtung und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kommunikation der kontakt- losen Ladeeinrichtung mit der Ladestation und/oder mit dem Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten können in das Stecker- Interface auch die oben be- schriebenen Wandlereinrichtungen integriert sein. Auch die Elektronik zur Kommunikation über die standardisierte Schnittstelle kann in der Schnittstel leneinrichtung selbst verortet sein.

Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die Energieübertragungsein- richtung die erste und/oder zweite Wandlereinrichtung und/oder eine Steuer- einheit zur Steuerung einer Kommunikation der kontaktlosen Ladeeinrichtung mit der Ladestation und/oder mit dem Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten können diese Komponenten, das heißt die beschriebenen Wandlereinrich- tungen, sowie auch wiederum die Elektronik zur Kommunikation in der Ener- gieübertragungseinrichtung selbst, also zum Beispiel in der Bodenplatte, angeordnet sein. Diese beiden Varianten ermöglichen es vorteilhafterweise, je nach zur Verfügung stehendem Bauraum entsprechende Komponenten der kontaktlosen Ladeeinrichtung entweder in die Schnittstelleneinrichtung oder in die Energieübertragungseinrichtung zu integrieren. Dies wiederum stellt ein besonders hohes Maß an Ausgestaltungsmöglichkeiten und An- wendungsmöglichkeiten bereit. Die Integration in zum Beispiel eine Boden- platte oder im Allgemeinen in die Energieübertragungseinrichtung ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung. Andererseits ermöglicht die In- tegration dieser Komponenten in die Schnittstelleneinrichtung eine deutlich bessere Zugänglichkeit dieser Komponenten, zum Beispiel im Reparaturfall.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Ladesystem mit einer erfin- dungsgemäßen kontaktlosen Ladeeinrichtung oder eines ihrer Ausgestaltun- gen. Weiterhin weist das Ladesystem eine Ladestation zum kabelgebunde- nen Laden des Energiespeichers auf, die mit einem Stromnetz koppelbar ist und welche dazu ausgelegt ist, eine bestimmbare Ausgangsspannung zur Energieversorgung der kontaktlosen Ladeeinrichtung bereitzustellen.

Die für die kontaktlose Ladeeinrichtung und ihre Ausgestaltungen beschrie- benen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Ladesys- tem. Weiterhin kann die Ladestation, wie bereits zuvor beschrieben, als DC- Ladestation oder auch als AC-Ladestation, insbesondere als DC-Wallbox beziehungsweise AC-Wallbox, ausgebildet sein. Durch solch ein derartiges Ladesystem wird einem Benutzer ein besonders hohes Maß an Flexibilität bezüglich der Lademöglichkeiten auf besonders kostengünstige Weise er- möglicht.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mittels einer kontaktlo- sen Ladeeinrichtung, die eine Schnittstelle zur Kopplung mit einer Energie- quelle aufweist. Die Schnittstelle wird dabei elektrisch und kommunikativ mit einer Ladestation zum kabelgebundenen Laden des Energiespeichers ge- koppelt. Darüber hinaus lädt die kontaktlose Ladeeinrichtung den Energie- speicher zumindest zum Teil mittels der über die Schnittstelle durch die La- destation an der kontaktlosen Ladeeinrichtung bereitgestellten Energie kon- taktlos.

Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen kontakt- losen Ladeeinrichtung und ihren Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermög- lichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Wei- terbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrens- schritte. Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie- len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die be- schriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebe- nen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ladesys- tems 10 mit einer kontaktlosen Ladeeinrichtung 12 gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung. Das Ladesystem 10 umfasst weiterhin eine Wandladestation 14, die zum Beispiel als DC-Wallbox oder als AC-Wallbox ausgebildet sein kann. Die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 umfasst weiterhin ein Stecker-Interface, das heißt also eine Schnittstelleneinrichtung 16 mit einer geeigneten Schnittstelle 16a zum Koppeln mit der Wandladestation 14, sowie eine Energieübertra- gungseinrichtung 18. Die Energieübertragungseinrichtung 18 kann in Form einer Bodenplatte, wie hier dargestellt, bereitgestellt sein. Weiterhin ist in diesem Beispiel die Energieübertragungseinrichtung 18 als eine induktive Energieübertragungseinrichtung ausgebildet und umfasst daher eine Primär- spule 20, die mit Wechselstrom beaufschlagbar ist, um über ein daraus re- sultierendes wechselndes Magnetfeld einen Strom in eine Sekundärspule 22 eines Kraftfahrzeugs 24 zu induzieren. Durch den so in das Kraftfahrzeug 24 induzierten Strom kann ein Energiespeicher 26, zum Beispiel eine HV- Batterie, des Kraftfahrzeugs 24 geladen werden.

Die Energieversorgung zur Bereitstellung des Wechselstroms für die Indukti- onsspule 20 der Energieübertragungseinrichtung 18 wird hier also vorteilhaf- terweise durch die Wandladestation 14 bereitgestellt, wodurch es vorteilhaf- terweise nicht nötig ist, die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 direkt mit dem Stromnetz zu koppeln. Die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 besitzt damit idealerweise nur noch einen Wechselrichter 28 mit vorgelagertem Zwischen- kreis. Stromnetzspezifische elektrische Komponenten dagegen können je- doch entfallen, wie zum Beispiel Gleichrichter, eine Leistungsfaktorkorrektur- schaltung, Schütze, Relais, Netzfilter, ein Überspannungsschutz und so weiter. Diese Komponenten sind bereits in der Ladestation 14 integriert und sind daher für die kontaktlose Ladeeinrichtung 12 nicht nochmal erforderlich. Somit lässt sich eine bestehende Wandladestation 14 auf besonders kosten- günstige Weise durch eine induktive oder im Allgemeinen kontaktlose Lade- möglichkeit nachrüsten, was durch die erfindungsgemäße kontaktlose Lade- einrichtung 12 oder einer ihrer Ausgestaltungen ermöglicht wird.

Die kommunikative und elektrische Kopplung zwischen der Ladestation 14 und der Ladeeinrichtung 12 erfolgt über eine standardisierte Schnittstelle, wie zum Beispiel eine Combo-2-Stecker-Buchsen-Kombination. In diesem Beispiel weist die Ladeeinrichtung 12 eine als Buchse ausgebildete Schnitt- steile 16a auf, in welche ein korrespondierender Stecker 30 der Ladestation 14 einsteckbar ist. Über diese Stecker-Buchsen-Kombination ist gleichzeitig auch die kommunikative Kopplung realisiert. Die Kommunikation kann dabei ebenfalls über ein standardisiertes Protokoll, zum Beispiel CCS2, erfolgen.

Die Ladeeinrichtung 12 kann dabei sowohl mit dem Kraftfahrzeug 24 zum Beispiel über WLAN kommunizieren als auch mit der Ladestation 14. Über diese Kommunikation lässt sich der Ladevorgang steuern, insbesondere starten, beenden und gezielt eine Ladespannung von der Ladestation 14 anfordern. Diese muss in diesem Fall nicht notwendigerweise mit der Batte- riespannung der Batterie 26 des Kraftfahrzeugs 24 übereinstimmen. Durch die Ladeeinrichtung 12 kann zum Beispiel eine Ladeleistung zwischen 3,6 Kilowatt und 11 Kilowatt bereitgestellt werden. Sollte der Benutzer in einer Situation beispielsweise eine höhere Ladeleistung wünschen, so hat der Benutzer vorteilhafterweise die Möglichkeit, durch einfaches Umstecken des Steckers 30 der Ladestation 14 zur direkten Kopplung mit dem Kraftfahr- zeug 24 das Fahrzeug direkt über die Ladestation 14 zu laden, wodurch dann eine Ladeleistung von zum Beispiel 22 Kilowatt oder mehr bereitge- stellt werden können. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 24 insbesondere die- selbe Buchse 32 auf, wie die Schnittstelle 16a.

Die Schnittstelleneinrichtung 16 ist weiterhin über eine Leitung 34 mit der Energieübertragungseinrichtung 18 verbunden. Hierdurch kann also die Schnittstelleneinrichtung 16 unabhängig von der Energieübertragungsein- richtung 18 an jeder beliebigen Stelle angeordnet werden, was ein hohes Maß an Flexibilität bietet. Alternativ könnte die Schnittstelleneinrichtung 16 auch in die Bodenplatte 18 integriert sein. Auch der Wechselrichter 28 kann alternativ direkt in die Schnittstelleeinrichtung 16 integriert sein. Weiterhin weist die Ladeeinrichtung 12 auch die Elektronik zur Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug 24 und/oder der Ladestation 14 auf, die ebenfalls in die Schnittstelleneinrichtung 16 integriert sein kann oder in die Energieübertra- gungseinrichtung 18. Soll die Ladeeinrichtung 12 beispielsweise auch für eine Energieversorgung durch eine AC-Ladestation ausgelegt sein, so um- fasst die Ladeeinrichtung 12 zusätzlich noch einen Gleichrichter und eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung.

Insgesamt wird durch die Erfindung eine kontaktlose Ladeeinrichtung bereit- gestellt, die auf besonders effiziente und kostengünstige Weise eine Erweite- rung von bestehenden Ladestationen bereitstellt.