DE102007054396A1

DE102007054396A1 - Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Laden der Batterie

Info

Publication number: DE102007054396A1
Application number: DE102007054396A
Authority: DE
Inventors: Uwe Kassner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung zur Aufladung der Batterie (1), bei der die Batterie (1) an mindestens einer Seitenwand (3) eine spulenförmige Leiteranordnung (4) aufweist, die Bestandteil eines Schwingkreises als Energieempfänger ist und die mit Polen der Batterie (1) über eine Steuerung elektrisch verbindbar ist und ein Verfahren zur Aufladung der Batterie (1) mit einem Ladegerät (8) in der Nähe des Schwingkreises als Energieempfänger.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Laden der Batterie, nach der Gattung des Anspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 7.
Es ist an sich üblich, dass zum Laden von Batterien für Kraftfahrzeuge dies konventionell durch Anschließen der Zuleitungen eines Ladegeräts an die Polklemmen der Batterien vorgenommen wird. Da jedoch die Batterien vor allem im Motorraum der Kraftfahrzeuge oft an schwer zugänglichen Positionen angeordnet sind, ist das Anschließen der Zuleitungen oft sehr schwierig und zeitraubend. Dabei sollte insbesondere bei Fahrzeugen, die überwiegend für kurze Fahrten genutzt werden, eine benutzerfreundliche einfach und schnell vorzunehmende Ladung der Fahrzeugbatterie, z. B. in der Garage oder an beliebigen Ladestationen, angestrebt werden.
Aus der US 6 972 543 B1 ist ein Vorschlag bekannt, der die Übertragung von elektrischer Energie drahtlos durch eine induktive Kopplung vorsieht. Hier erfolgt dies mittels einer sogenannten Resonanzkopplung zwischen einem Energiesender und einem Energieempfänger. Ein entsprechend abgestimmter Schwingkreis sendet die Energie aus und ein auf die gleiche Frequenz abgestimmter Schwingkreis empfängt die Energie.
Die Abmessungen der hierzu benötigten Koppelspulen und die Notwendigkeit der räumlichen Nähe zwischen dem Energiesender und dem Energieempfänger erschweren jedoch insbesondere den nachträglichen Einbau und den allgemeinen Einsatz in Kraftfahrzeugen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht von einer Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung zur Aufladung der Batterie aus, die mit möglichst einfachen Mitteln benutzerfreundlich durchgeführt werden soll.
Gemäß der Erfindung weist die Batterie an mindestens einer Seitenwand in vorteilhafter Weise schon herstellerseitig eine spulenförmige Leiteranordnung auf, die Bestandteil eines Schwingkreises als Energieempfänger ist und die mit Polen der Batterie über eine Steuerung elektrisch verbindbar ist. Weiterhin kann an der mindestens einen Seitenwand auch ein Kondensator als weiterer Bestandteil des Schwingkreises als Energieempfänger vorhanden sein, wobei zumindest die spulenförmige Leiteranordnung des Schwingkreises als Energieempfänger in das Material der Seitenwand weitgehend vollständig integriert ist.
Zur Aufladung ist die erfindungsgemäße Batterie in vorteilhafter Weise mit einem Ladegerät benachbart angeordnet, wobei das Ladegerät einen Schwingkreis als Energiesender aufweist, dessen spulenförmige Leiteranordnung und dessen Kondensator so bemessen sind, dass sie eine zur Resonanzfrequenz des Schwingkreises als Energieempfänger korrespondierende Resonanzfrequenz aufweisen.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn die Batterie einen Batteriesensor aufweist, über den der vom Schwingkreis als Energieempfänger erzeugte Strom steuerbar fließt. Hierbei ist es auch möglich, dass dann der Kondensator als weiterer Bestandteil des Schwingkreises als Energieempfänger Bestandteil der elektronischen Schaltung des Batteriesensors ist und nicht in die Seitenwand der Batterie eingebracht wurde.
Um den Batteriezustand in einem Kraftfahrzeug zu ermitteln, kommen in der Regel solche an sich bekannte Batteriesensoren oder elektronische Batteriemanagementsysteme zum Einsatz. Es ist beispielsweise aus der DE 10 2005 039 587 A1 bekannt, dass eine Messung von Batterieströmen im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit Widerstandselementen durchgeführt wird, die als Shunt für die Strommessung herangezogen werden. Über diesem Shunt wird ein Spannungsabfall gemessen und dann unter Kenntnis des Widerstandswertes des Shunts in einen Strom umgerechnet. Mittels eines geeigneten Kommunikationsweges kann dann dieser Messwert an eine Auswerteeinheit in einem Kraftfahrzeug weitergereicht werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Laden einer zuvor erläuterten Batterie wird in vorteilhafter Weise so durchgeführt, dass die Batterie während des Ladevorgangs in die Nähe des Ladegeräts oder umgekehrt das Ladegerät zur Batterie bewegt wird und dass bei einem Erkennen eines durch den einen Schwingkreis als Energiesender induzierten Stromes im Schwingkreis als Energieempfänger ein Schaltsignal erzeugt wird, das den Schwingkreis als Energieempfänger mit den Polen der Batterie elektrisch verbindet und nach vollendetem Ladevorgang wieder trennt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Schwingkreis als Energieempfänger auf einer Seitenwand und einem Batteriesensor und
2 ein Blockschaltbild eines Ladegeräts zur Aufladung der Batterie nach der 1 mit einem Schwingkreis als Energiesender.
Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist eine Batterie 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem Pluspol (+) und einem Minuspol (–) schematisch dargestellt. Am Pluspol ist ein Batteriesensor 2 fest montiert mit dem der Ladezustand und der Kapazitätszustand der Batterie 1 durch Messung verschiedener Größen, wie Spannung, Strom und/oder Temperatur und geeigneten Algorithmen ermittelbar ist. Dazu kann im Batteriesensor 2 ein geeignet programmierter Mikrocontroller enthalten sein.
In einer Seitenwand 3 des Gehäuses der Batterie 1 ist ein elektrischer Schwingkreis, bestehend aus einer spulenförmigen Leiteranordnung 4 und einem Kondensator 5 angeordnet. Vorteilhaft ist hier eine flächige spulenförmige Leiteranordnung 4, um die Außenabmessungen der Batterie 1 nahezu unverändert zu belassen. Die spulenförmige Leiteranordnung 4 kann dabei während der Fertigung des Gehäuses der Batterie 1 mit geeigneten Fertigungsverfahren in die Seitenwand 3 eingebettet werden.
Der Schwingkreis als Energieempfänger, bestehend aus der spulenförmigen Leiteranordnung 4 und dem Kondensator 5, wird dazu über Anschlüsse 6 und 7 mit dem Minuspol (–) der Batterie 1 direkt und mit dem Pluspol (+) über den Batteriesensor 2 elektrisch verbunden. Der Kondensator 5 kann jedoch in einer hier nicht gezeigten Weise auch ein Teil der elektronischen Schaltung des Batteriesensors 2 sein.
Zum drahtlosen Aufladen der Batterie 1 ist ein Ladegerät 8 gemäß 2 vorhanden, das mit einer herkömmlich bekannten Schaltung 9 aus einer Versorgungsspannung bzw. aus dem Stromnetz eine hochfrequente Schwingung am Ausgang 10 erzeugt. Das Ladegerät 8 weist ebenfalls einen Schwingkreis, hier als Energiesender, auf, der mit einer spulenförmigen Leiteranordnung 11 und einem Kondensator 12 versehen ist. Die spulenförmige Leiteranordnung 11 und der Kondensator 12 sind dabei so bemessen, dass deren Resonanzfrequenz der Resonanzfrequenz der spulenförmigen Leiteranordnung 4 und dem Kondensator 5 an der Batterie 1 entspricht.
Wird das Ladegerät 8 nach der 2 eingeschaltet und ist das Fahrzeug mit der Batterie 1 ausreichend nahe beim Ladegerät 8, so entsteht im Schwingkreis mit der spulenförmigen Leiteranordnung 4 und dem Kondensator 5 an der Batterie 1 eine elektrische Spannung, die vom Mikrocontroller des Batteriesensors 2 erkannt wird. Damit kann nun ein elektronischer Schalter, z. B. ein Transistor, im Batteriesensor 2 angesteuert werden und der Schwingkreis mit dem Minuspol (–) und dem Pluspol (+) der Batterie 1 verbunden werden, so dass der Ladevorgang beginnen kann.
Nach einem Erreichen eines gewünschten Ladezustands kann vom Batteriesensor 2 die Ladung durch Öffnen des elektronischen Schalters beendet werden, so dass eine insbesondere für den Fahrer des Kraftfahrzeugs bequeme Art des Ladevorgangs durchgeführt werden kann. Der Batteriesensor 2 enthält in der Regel die dafür notwendige Hard- und Software, die nur um die Ladesteuerung erweitert werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6972543 B1 [0003]
- DE 102005039587 A1 [0009]

Claims

Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung zur Aufladung der Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) an mindestens einer Seitenwand (3) eine spulenförmige Leiteranordnung (4) aufweist, die Bestandteil eines Schwingkreises als Energieempfänger ist und die mit Polen (+, –) der Batterie (1) über eine Steuerung elektrisch verbindbar ist.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen Seitenwand (3) auch ein Kondensator (5) als weiterer Bestandteil des Schwingkreises als Energieempfänger vorhanden ist.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die spulenförmige Leiteranordnung (4) des Schwingkreises als Energieempfänger in das Material der Seitenwand (3) weitgehend vollständig integriert ist.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) zur Aufladung mit einem Ladegerät (8) benachbart angeordnet ist, wobei das Ladegerät (8) einen Schwingkreis als Energiesender aufweist, dessen spulenförmige Leiteranordnung (11) und dessen Kondensator (12) so bemessen sind, dass sie eine zur Resonanzfrequenz des Schwingkreises als Energieempfänger korrespondierende Resonanzfrequenz aufweisen.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) einen Batteriesensor (2) aufweist, über den der vom Schwingkreises als Energieempfänger erzeugte Strom steuerbar fließt.
Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (5) als weiterer Bestandteil des Schwingkreises als Energieempfänger Bestandteil der elektronischen Schaltung des Batteriesensors (2) ist.
Verfahren zum Laden einer Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) während des Ladevorgangs in die Nähe des Ladegeräts (8) bewegt wird und dass bei einem Erkennen eines durch den einen Schwingkreis als Energiesender induzierten Stromes im Schwingkreises als Energieempfänger ein Schaltsignal mittels des Batteriesensors (2) erzeugt wird, das den Schwingkreis als Energieempfänger mit den Polen (+, –) der Batterie (1) elektrisch verbindet und beim Erreichen des Vollladezustands die Verbindung wieder aufhebt.