本發(fā)明涉及一種用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的加載裝置和一種用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的系統(tǒng)，該加載裝置或者該系統(tǒng)適合用于給機(jī)動(dòng)車輸送用于運(yùn)行固體氣體電池的電流和氣體。

背景技術(shù)：

具有電機(jī)的機(jī)動(dòng)車是具有通過內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)動(dòng)車的備選方案。電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在有害物質(zhì)排放方面的局部零排放。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能量一般由可充電蓄電池提供。就此而言，通常將鋰離子電池作為蓄電池使用，其施加必要的驅(qū)動(dòng)能量以用于運(yùn)行機(jī)動(dòng)車。

備選于鋰離子電池例如提供有鋰空氣電池或一般的固體氣體電池，它們例如比當(dāng)前的鋰離子電池具有明顯更高的理論能量密度和容量，另外它們可以有利地對(duì)機(jī)動(dòng)車可能的續(xù)航里程產(chǎn)生作用。因此，對(duì)于具有固體氣體電池的機(jī)動(dòng)車也需要專門的加載裝置，該專門的加載裝置給機(jī)動(dòng)車提供必要的燃料以用于運(yùn)行固體氣體電池。

在文獻(xiàn)US 2012/0041628 A1中描述了一種系統(tǒng)和一種方法，它們適合于給設(shè)置在機(jī)動(dòng)車中的金屬空氣電池進(jìn)行加載。出于該目的，在機(jī)動(dòng)車中還設(shè)置有壓縮機(jī)和罐，它們能與外部的電流源一起實(shí)現(xiàn)金屬空氣電池的加載循環(huán)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)提出一種加載裝置和一種系統(tǒng)，該加載裝置或該系統(tǒng)適用于能以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的電流和氣體的輸送。

所述任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征得到解決。有利的設(shè)計(jì)方案表明在從屬權(quán)利要求中。

按照本發(fā)明的第一方面，所述加載裝置包括用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的能量供應(yīng)單元，該能量供應(yīng)單元設(shè)置在機(jī)動(dòng)車外部并且設(shè)計(jì)用于提供用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的電流。此外，所述加載裝置包括氣體供應(yīng)單元，該氣體供應(yīng)單元設(shè)置在機(jī)動(dòng)車外部并且設(shè)計(jì)用于提供用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的氣體。此外，所述加載裝置具有至少一個(gè)供應(yīng)連接端，能量供應(yīng)單元能借助于所述供應(yīng)連接端在加載過程的范圍中與機(jī)動(dòng)車耦合以用于輸送用于固體氣體電池的電流并且氣體供應(yīng)單元能借助于所述供應(yīng)連接端在加載過程的范圍中與機(jī)動(dòng)車耦合以用于輸送用于固體氣體電池的氣體。利用這樣的加載裝置能實(shí)現(xiàn)以簡(jiǎn)單的方式為具有固體氣體電池的機(jī)動(dòng)車加載電流和氣體。

固體氣體電池具有由固體組成的陽(yáng)極和與陽(yáng)極間隔開距離的陰極，該陰極例如由介孔碳組成并且形象地可以作為一種海綿來(lái)說(shuō)明。典型地，電解質(zhì)處在固體陽(yáng)極和陰極之間，該電解質(zhì)根據(jù)固體氣體電池的實(shí)施形式例如可以是以固態(tài)或液態(tài)形式設(shè)計(jì)的。通過氣體的輸送在固體氣體電池中感應(yīng)出如下電流，出于供應(yīng)能量的目的可以使用該電流。原則上，在固體氣體電池的放電時(shí)正離子和電子從固體陽(yáng)極中脫離并且轉(zhuǎn)移到電解質(zhì)中。在進(jìn)一步的過程中，正離子在陰極上與輸送的氣體的原子或分子耦合并且在那里電化學(xué)地結(jié)合。所述在該過程中所釋放的電子供電荷運(yùn)輸所使用并且由此能實(shí)現(xiàn)為與固體氣體電池相耦合的組件的電流和電氣供應(yīng)。在如果例如將外部電壓電位施加到固體氣體電池上，該外部電壓電位超過在固體氣體電池放電時(shí)的電位，那么所描述的過程相反并且固體氣體電池被充電。在該情況下，在固體陽(yáng)極的離子和所輸送的氣體的原子或分子之間的電化學(xué)鍵再次解離。因此離子通過電解質(zhì)移動(dòng)到固體陽(yáng)極并且通過與電子的復(fù)合而沉積在該固體陽(yáng)極上。此外，電化學(xué)結(jié)合的氣體又被釋放，該氣體例如可以排放到外部區(qū)域中或者用于固體氣體電池的下一次循環(huán)而被回饋。

在要求保護(hù)的發(fā)明的方面，另外通過所描述的加載裝置借助于至少一個(gè)供應(yīng)連接端來(lái)提供電流，該電流代表外部電壓電位并且該電流由此能實(shí)現(xiàn)固體氣體電池的充電。能量供應(yīng)單元例如是加載裝置的分開的組件，該能量供應(yīng)單元例如包括發(fā)電機(jī)和/或該能量供應(yīng)單元與供電網(wǎng)耦合，從發(fā)電機(jī)和/或供電網(wǎng)中獲取用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載所需要的電流。優(yōu)選地，由能量供應(yīng)單元提供直流電流或直流電壓，因?yàn)檫@對(duì)比利用交流電流或交流電壓的充電能實(shí)現(xiàn)更快的充電過程。不過，利用交流電流或交流電壓的充電同樣是可能的，從而就此而言例如所述加載裝置或機(jī)動(dòng)車包括用于電流或電壓轉(zhuǎn)換的組件、例如整流器。以該方式保證給固體氣體電池供應(yīng)直流電流或直流電壓，需要所述直流電流或直流電壓以用于給固體氣體電池充電。

所述在加載過程的范圍中釋放的氣體例如可以從固體氣體電池或機(jī)動(dòng)車中排出或者再次用于固體氣體電池的下一個(gè)行駛循環(huán)。在該情況下，例如在機(jī)動(dòng)車中設(shè)置高壓罐，所述高壓罐能與加載裝置的至少一個(gè)供應(yīng)連接端耦合。

對(duì)于將釋放的氣體例如從機(jī)動(dòng)車中排出的情況，借助于所描述的加載裝置也提供用于固體氣體電池的如下氣體，該氣體可以在加載過程的范圍中輸送給機(jī)動(dòng)車。這必要時(shí)也基于如下理由，機(jī)動(dòng)車的用戶想將之前使用的氣體用其他種類的氣體交換，以便因此例如增加固體氣體電池的效率和機(jī)動(dòng)車可能的續(xù)航里程。就此而言，加載裝置和機(jī)動(dòng)車相應(yīng)地設(shè)計(jì)用于在加載過程的范圍中實(shí)施這樣的氣體交換。此外，固體氣體電池在這樣的情況下設(shè)計(jì)用于借助于不同的氣體種類來(lái)運(yùn)行。于是，所述加載裝置的氣體供應(yīng)單元例如包括具有用于固體氣體電池的不同的氣體種類的多個(gè)氣體罐，所述氣體供應(yīng)單元將不同的氣體種類提供用于機(jī)動(dòng)車的加載過程。備選地或者附加地，氣體供應(yīng)單元也與供氣網(wǎng)耦合并且從中獲取一種或多種氣體種類以用于供應(yīng)給機(jī)動(dòng)車。

用于固體氣體電池的電流和氣體的加載可以在加載過程的范圍中例如同時(shí)或者也可以時(shí)間上相繼地進(jìn)行。所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端在該情況下相應(yīng)地對(duì)此進(jìn)行設(shè)計(jì)并且與能量供應(yīng)單元和氣體供應(yīng)單元耦合。所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端例如包括絕緣的電氣導(dǎo)線以用于在加載過程的范圍中輸送電流，該絕緣的電氣導(dǎo)線由用于輸送氣體的氣體管路所包圍。通過該氣體管路例如也可以在加載過程的范圍中接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體，該氣體例如在固體氣體電池的充電時(shí)釋放。備選地，所述加載裝置出于該目的也包括另外的氣體管路，所述另外的氣體管路例如也能借助于所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端與機(jī)動(dòng)車耦合。就此而言，所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端例如實(shí)現(xiàn)為一種組合連接端，如此設(shè)計(jì)所述供應(yīng)連接端，使得其至少能實(shí)現(xiàn)所描述的功能。

備選地或者附加地，所描述的加載裝置具有其他的供應(yīng)連接端，從而在加載過程的范圍中例如提供有第一供應(yīng)連接端以用于輸送電流和第二供應(yīng)連接端以用于輸送用于固體氣體電池的氣體。在此，第二供應(yīng)連接端也可以設(shè)計(jì)用于接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體或者例如存在第三供應(yīng)連接端，該第三供應(yīng)連接端承擔(dān)接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體的功能。就此而言，供應(yīng)連接端如此設(shè)計(jì)，使得它們根據(jù)其功能例如具有通用的連接體形式。不過，供應(yīng)連接端就其形式方面也可以另外地設(shè)計(jì)，從而在加載過程的范圍中能至少持續(xù)加載用于固體氣體電池的電流和/或氣體。

按照第一方面的設(shè)計(jì)方案，氣體供應(yīng)單元包括壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于壓縮在加載過程的范圍中所提供的用于固體氣體電池的氣體并且將該氣體輸送給機(jī)動(dòng)車。

以該方式能給機(jī)動(dòng)車壓縮地提供用于運(yùn)行固體氣體電池必需的氣體，以便由此例如填充機(jī)動(dòng)車的高壓罐。氣體在加載過程的范圍中壓縮地輸送給機(jī)動(dòng)車，由此例如能在機(jī)動(dòng)車的高壓罐中儲(chǔ)存較大的氣體體積，較大的氣體體積可以有利地對(duì)固體氣體電池的功率容量和機(jī)動(dòng)車的可能的續(xù)航里程產(chǎn)生作用。相應(yīng)地也可以調(diào)整高壓罐在機(jī)動(dòng)車中的尺寸，該尺寸的調(diào)整另外可以與氣體壓力、機(jī)動(dòng)車期望的可能的續(xù)航里程、固體氣體電池的容量有關(guān)地實(shí)施。

壓縮機(jī)作為氣體供應(yīng)單元的組件設(shè)置在機(jī)動(dòng)車外部并且根據(jù)要求保護(hù)的發(fā)明例如集成在外部的加載站中。這例如能實(shí)現(xiàn)對(duì)在機(jī)動(dòng)車的高壓罐中——機(jī)動(dòng)車自身不攜帶壓縮機(jī)——壓縮的氣體的儲(chǔ)存。由此可以實(shí)現(xiàn)具有固體氣體電池的如下機(jī)動(dòng)車，在所述機(jī)動(dòng)車中能節(jié)約重量、體積和成本，這可以通過在機(jī)動(dòng)車中安裝壓縮機(jī)得到證實(shí)。通過所描述的加載裝置實(shí)現(xiàn)的機(jī)動(dòng)車的重量減少有利地對(duì)固體氣體電池的能量密度和容量產(chǎn)生作用并且通過隨之帶來(lái)的體積減少能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車其他組件的調(diào)整，例如高壓罐的調(diào)整。這可以基于如下理由，比在具有壓縮機(jī)的機(jī)動(dòng)車的情況下更大地設(shè)計(jì)高壓罐的尺寸。因此通過在加載裝置中以及在機(jī)動(dòng)車外部布置壓縮機(jī)有助于固體氣體電池的高效的運(yùn)行。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述加載裝置包括氣體接收單元，該氣體接收單元設(shè)置在機(jī)動(dòng)車外部并且該氣體接收單元設(shè)計(jì)用于在加載過程的范圍中接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體。

以該方式能借助于氣體接收單元在加載過程的范圍中接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體并且將氣體例如儲(chǔ)存在氣體罐中。例如因此能實(shí)現(xiàn)用于固體氣體電池的氣體的交換。如果固體氣體電池例如設(shè)計(jì)用于利用合成的空氣或純氧氣來(lái)運(yùn)行，那么可以在加載過程的范圍中根據(jù)需要來(lái)排出和交換氣體種類。在此，加載裝置的氣體供應(yīng)單元例如包括提供至少兩種所提及的氣體種類并且由此能實(shí)現(xiàn)在加載過程的范圍中對(duì)期望氣體的加載。因此例如可以對(duì)之前所罐儲(chǔ)的合成氣體與純氧氣進(jìn)行交換，純氧氣必要時(shí)對(duì)比于合成的空氣能實(shí)現(xiàn)固體氣體電池的更高的效率并且由此能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車更大的續(xù)航里程。

此外，借助于氣體接收單元在加載過程的范圍中也能接收所釋放的氣體，所述釋放的氣體通過在固體氣體電池的放電時(shí)的運(yùn)行與固體的正離子在陰極上化學(xué)結(jié)合，并且重新將釋放的氣體輸送給機(jī)動(dòng)車的高壓罐。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述氣體接收單元與氣體供應(yīng)單元耦合并且設(shè)計(jì)用于將在加載過程的范圍中所接收的來(lái)自機(jī)動(dòng)車的氣體至少部分地輸送給氣體供應(yīng)單元。

就此而言，例如在加載過程的范圍中所釋放的機(jī)動(dòng)車的氣體借助于至少一個(gè)供應(yīng)連接端來(lái)接收并且將所述氣體在進(jìn)一步的過程中例如經(jīng)由氣體供應(yīng)單元的一個(gè)或多個(gè)管路來(lái)輸送。因此可以借助于壓縮機(jī)將所接收的氣體重新壓縮并且為下一個(gè)行駛循環(huán)而將氣體輸送給機(jī)動(dòng)車的高壓罐用于固體氣體電池。必要時(shí)僅部分地將接收的氣體輸送給氣體供應(yīng)單元和機(jī)動(dòng)車，因?yàn)槔缃邮盏臍怏w的質(zhì)量總的來(lái)說(shuō)不符合期望的預(yù)定。因此例如將所接收的氣體的一部分與借助于氣體供應(yīng)單元通過供氣網(wǎng)或通過氣體罐所提供的氣體混合，從而所述輸送給機(jī)動(dòng)車的用于固體氣體電池的氣體滿足預(yù)定的要求。對(duì)所接收和輸送的氣體質(zhì)量的控制例如通過在管路中的傳感器來(lái)監(jiān)控，這些傳感器例如分析不同的對(duì)于運(yùn)行固體氣體電池有害的物質(zhì)的濃度。

此外，氣體接收單元例如也可以構(gòu)成為簡(jiǎn)單的管路，該簡(jiǎn)單的管路將加載裝置的至少一個(gè)供應(yīng)連接端與壓縮機(jī)相耦合。以該方式實(shí)現(xiàn)在加載過程的范圍中機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池所釋放的氣體特別簡(jiǎn)單的循環(huán)。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述氣體供應(yīng)單元包括氣體處理單元。

所述氣體處理單元例如在將氣體輸送給機(jī)動(dòng)車用于固體氣體電池之前能實(shí)現(xiàn)氣體的過濾。以該方式可以將有害成分從氣體中過濾出，這些有害物質(zhì)可以對(duì)固體氣體電池的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。于是，將所述這樣處理過的氣體例如輸送給機(jī)動(dòng)車的高壓罐。

例如可以借助于氣體處理單元來(lái)去除水和二氧化碳的絕大部分，水和二氧化碳處于例如100至400ppm的范圍中就已經(jīng)對(duì)固體氣體電池的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不利影響并且長(zhǎng)時(shí)間地會(huì)損壞固體氣體電池。其他的污染物、例如顆粒物和/或碳?xì)浠衔镆部梢砸栽摲绞奖环蛛x，從而例如通過處理氣體產(chǎn)生基本上僅由氮?dú)夂脱鯕饨M成的合成氣體。接著可以將該合成氣體在加載過程的范圍中輸送給機(jī)動(dòng)車并且該合成氣體例如儲(chǔ)存在加載裝置的氣體接收單元中。

在此，氣體處理單元例如與氣體供應(yīng)單元的一個(gè)或多個(gè)氣體罐以及與供氣網(wǎng)耦合并且因此能實(shí)現(xiàn)在將氣體在加載過程的范圍中輸送給機(jī)動(dòng)車之前對(duì)氣體的凈化。

以該方式有助于固體氣體電池的更高的使用壽命以及必要時(shí)也延遲機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的維護(hù)時(shí)間點(diǎn)。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述加載裝置包括至少一個(gè)氣體罐，該氣體罐設(shè)置在機(jī)動(dòng)車外部并且與氣體供應(yīng)單元耦合。

如已經(jīng)描述地那樣，氣體供應(yīng)單元可以與至少一個(gè)供氣網(wǎng)和/或至少一個(gè)氣體罐耦合，以便能實(shí)現(xiàn)在加載過程的范圍中對(duì)用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的氣體的加載。所述至少一個(gè)氣體罐例如包含合成空氣或純氧氣。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述加載裝置包括空氣調(diào)節(jié)器，空氣調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)用于在加載過程之前和/或在加載過程期間冷卻或加熱用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的氣體。

借助于所描述的加載裝置的空氣調(diào)節(jié)器能將氣體調(diào)節(jié)到優(yōu)化的溫度上，所述優(yōu)化溫度與機(jī)動(dòng)車的加載過程相聯(lián)系地例如能實(shí)現(xiàn)氣體的快速和/或保護(hù)電池的加載。例如借助于空氣調(diào)節(jié)器來(lái)維持通過氣體供應(yīng)單元所提供的氣體的確定的溫度范圍，該確定的溫度范圍及時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的優(yōu)化運(yùn)行。例如所述至少一個(gè)氣體罐是低溫儲(chǔ)存器，該低溫儲(chǔ)存器例如能實(shí)現(xiàn)對(duì)用于機(jī)動(dòng)車的液態(tài)氧氣的加載。在機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行中例如將液態(tài)氧氣從高壓罐輸送給固體氣體電池并且液態(tài)氧氣由于環(huán)境溫度而汽化并且因此重新以氣態(tài)存在。

按照第一方面的另一設(shè)計(jì)方案，所述加載裝置包括通信接口，該通信接口設(shè)計(jì)用于在加載過程的范圍中在加載裝置和機(jī)動(dòng)車之間交換用于控制加載過程的信號(hào)。

借助于通信接口，所要求保護(hù)的加載裝置能與機(jī)動(dòng)車進(jìn)行通信并且因此控制機(jī)動(dòng)車的加載過程。就此而言，機(jī)動(dòng)車?yán)缗鋫溆邢鄳?yīng)的通信接口，相應(yīng)的通信接口能實(shí)現(xiàn)這樣的通信。例如因此通過加載裝置對(duì)機(jī)動(dòng)車的車輛或電池管理系統(tǒng)進(jìn)行控制，該車輛或電池管理系統(tǒng)另外監(jiān)控加載過程。在此，通信包括傳輸不同的信息，例如加載過程的狀態(tài)、系統(tǒng)壓力、輸送的氣體的氧含量、高壓罐的填充度、固體氣體電池中的壓力、氣體溫度、電池溫度。此外，加載裝置設(shè)計(jì)用于確定對(duì)于通信所必要的信息以及測(cè)量值并且例如可以借助于不同的傳感器來(lái)控制加載過程。例如也一起包含對(duì)熱管理器的控制。

基于加載裝置和機(jī)動(dòng)車之間的通信能實(shí)現(xiàn)用于固體氣體電池的優(yōu)化且安全的加載過程。

按照第二方面，一種用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的系統(tǒng)包括根據(jù)第一方面的之前所描述的設(shè)計(jì)方案之一所述的加載裝置以及如下的機(jī)動(dòng)車，該機(jī)動(dòng)車具有固體氣體電池和至少一個(gè)加載連接端以用于借助于加載裝置在加載過程的范圍中輸送用于固體氣體電池的電流和/或氣體。

所要求保護(hù)的加載裝置例如代表一種在公共基礎(chǔ)設(shè)施中用于具有固體氣體電池的機(jī)動(dòng)車的加載站并且可以基本上類似于例如用于具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車的加油站來(lái)理解。區(qū)別于已知的加油站，一種這樣的加載站能實(shí)現(xiàn)用于機(jī)動(dòng)車的固體氣體電池的電流和/或氣體的加載。由此能實(shí)現(xiàn)具有電機(jī)的機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行，具有電機(jī)的機(jī)動(dòng)車在可能的能量密度和容量方面比當(dāng)前的具有例如鋰離子蓄電池的機(jī)動(dòng)車具有明顯更高的潛力。

附圖說(shuō)明

以下根據(jù)示意圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明的實(shí)施例。其中：

圖1示出用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的加載裝置，

圖2示出用于對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行加載的系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

相同構(gòu)造或功能的元件跨越附圖地標(biāo)明有相同的附圖標(biāo)記。

在圖1中示出加載裝置1的實(shí)施例，該加載裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)用于具有固體氣體電池33的機(jī)動(dòng)車3(見圖2)的電流和/或氣體的加載。該加載裝置1包括能量供應(yīng)單元5和氣體供應(yīng)單元7，能量供應(yīng)單元和氣體供應(yīng)單元設(shè)置在機(jī)動(dòng)車3外部并且為機(jī)動(dòng)車3的加載過程提供電流和氣體。

機(jī)動(dòng)車3的加載過程借助于至少一個(gè)供應(yīng)連接端9來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端與能量供應(yīng)單元5和氣體供應(yīng)單元7耦合。在該實(shí)施例中，氣體供應(yīng)單元7通過管道系統(tǒng)并且能量供應(yīng)單元借助于電氣導(dǎo)線與供應(yīng)連接端9耦合。在管道系統(tǒng)中傳播的氣體的流量和方向例如可以借助于閥19來(lái)控制。在圖1中示例性地在管道系統(tǒng)中不同的位置上設(shè)置所述閥。在此，在閥19的符號(hào)中的中心線應(yīng)表明閥19是處于阻斷方向還是流通方向中。閥19的阻斷方向表示為在閥19的符號(hào)中的中心線橫向于管道系統(tǒng)的相應(yīng)管道的管壁標(biāo)明。此外，與閥19的定向無(wú)關(guān)地通過在管道系統(tǒng)的管道上的箭頭來(lái)表明氣流優(yōu)選沿著哪個(gè)方向流動(dòng)。雙箭頭說(shuō)明，氣流能沿著兩個(gè)所示出的方向流動(dòng)。

能量供應(yīng)單元5例如是加載裝置1的單獨(dú)的組件，該能量供應(yīng)單元例如包括發(fā)電機(jī)和/或靜態(tài)電池和/或該能量供應(yīng)單元與供電網(wǎng)耦合，從供電網(wǎng)中獲取對(duì)于給機(jī)動(dòng)車3充電所需的電流。優(yōu)選地，由能量供應(yīng)單元5提供直流電流或直流電壓，因?yàn)檫@對(duì)比利用交流電流或交流電壓的充電能實(shí)現(xiàn)更快的充電過程。不過利用交流電流或交流電壓的充電同樣是可能的，從而就此而言加載裝置1或機(jī)動(dòng)車3例如包括用于電流或電壓轉(zhuǎn)換的組件，例如整流器。以該方式保證給固體氣體電池33供應(yīng)直流電流或直流電壓，需要所述直流電流或直流電壓以用于給固體氣體電池33充電。

加載裝置1的氣體供應(yīng)單元7在實(shí)施例中與兩個(gè)氣體罐17耦合，在兩個(gè)氣體罐中儲(chǔ)存有用于固體氣體電池33的不同的氣體種類，氣體罐為機(jī)動(dòng)車的加載過程提供不同的氣體種類。例如固體氣體電池33設(shè)計(jì)用于利用合成的空氣或者純氧氣來(lái)運(yùn)行，從而氣體供應(yīng)單元7能在加載過程的范圍中實(shí)現(xiàn)不同的氣體種類的加載。備選地或附加地氣體供應(yīng)單元7也與供氣網(wǎng)耦合并且從中獲取一種或者多種氣體種類以用于在加載過程的范圍中供應(yīng)給機(jī)動(dòng)車3。在圖1中氣體供應(yīng)單元7示例性地與外部的氣體容器8耦合，氣體容器附加于兩個(gè)示出的氣體罐17以確保氣體供應(yīng)。備選或附加于氣體容器8也可以為機(jī)動(dòng)車3的加載過程從外界空氣中獲取氣體，這在圖1中借助于用于外界空氣的連接端10代表性地示出。

固體氣體電池33例如是已知的鋰離子電池的備選方案并且對(duì)比于鋰離子電池提供有明顯更高的能量密度和容量，這另外可以有利地對(duì)機(jī)動(dòng)車3的續(xù)航里程產(chǎn)生作用。固體氣體電池33的一個(gè)分組是金屬空氣電池并且就此而言具體例子是鋰空氣電池。

固體氣體電池33具有由固體組成的陽(yáng)極和與陽(yáng)極間隔開距離的陰極。通過氣體的輸送在固體氣體電池33中感應(yīng)出如下電流，出于供應(yīng)能量的目的可以在機(jī)動(dòng)車3中使用該電流。另外，以該方式可以驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車3的電機(jī)，所述電機(jī)將固體氣體電池33的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并且由此實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車3的運(yùn)動(dòng)。這因此導(dǎo)致固體氣體電池33的放電，在固體氣體電池的放電中氣體的原子或分子與陽(yáng)極的正離子在陰極上電化學(xué)結(jié)合。

為了給固體氣體電池33再充電，在加載過程的范圍中例如借助于至少一個(gè)加載連接端31將機(jī)動(dòng)車3與加載裝置1的供應(yīng)連接端9耦合。于是，固體氣體電池33的能量供應(yīng)單元5導(dǎo)致如下電流，該電流基本上代表一個(gè)施加在固體氣體電池33上的外部的電壓電位。因此，之前所描述的放電過程被反轉(zhuǎn)并且固體氣體電池33被充電。在充電時(shí)在固體陽(yáng)極的離子和所輸送的氣體的原子或分子之間的電化學(xué)鍵再次解離。因此電化學(xué)結(jié)合的氣體重新釋放并且可以排放到機(jī)動(dòng)車3的外部區(qū)域中或者用于固體氣體電池33的下一個(gè)循環(huán)而重新回饋到機(jī)動(dòng)車3中。

就此而言，供應(yīng)連接端9附加地設(shè)計(jì)用于在加載過程的范圍中接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車3的氣體。出于該目的，例如在機(jī)動(dòng)車3上設(shè)置氣體排出連接端37，所述氣體排出連接端在加載過程的范圍中能實(shí)現(xiàn)將氣體從機(jī)動(dòng)車3中排出。這例如基于如下理由，機(jī)動(dòng)車3的用戶想將之前使用的氣體用其他種類的氣體交換，以便因此例如在運(yùn)行時(shí)提高固體氣體電池33的效率和機(jī)動(dòng)車3可能的續(xù)航里程。所述加載裝置1例如包括氣體接收單元13，該氣體接收單元在加載過程的范圍中借助于供應(yīng)連接端9來(lái)接收來(lái)自機(jī)動(dòng)車3的氣體，以便將氣體例如儲(chǔ)存在氣體罐中。例如因此能實(shí)現(xiàn)用于固體氣體電池33的氣體的交換。因此例如可以將之前罐儲(chǔ)合成的(例如在機(jī)動(dòng)車3的高壓罐35中儲(chǔ)存的)空氣用純氧氣交換，純氧氣必要時(shí)對(duì)比于合成的空氣在固體氣體電池33的運(yùn)行中能實(shí)現(xiàn)更高的效率并且由此能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車3更大的續(xù)航里程。

此外，借助于氣體接收單元13在加載過程的范圍中也能接收所釋放的氣體，所述釋放的氣體通過在固體氣體電池33的放電時(shí)的運(yùn)行與固體的正離子在陰極上電化學(xué)結(jié)合，并且重新將釋放的氣體輸送給機(jī)動(dòng)車3的高壓罐35。

用于固體氣體電池33的電流和氣體的加載例如可以在加載過程的范圍中同時(shí)或者也可以時(shí)間上相繼地進(jìn)行。所述至少一個(gè)供應(yīng)連接端9在該情況下相應(yīng)地對(duì)此進(jìn)行設(shè)計(jì)并且在該實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)為一種組合連接端。備選地，多個(gè)供應(yīng)連接端9設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)所描述的功能。

在圖1中的實(shí)施例的加載裝置1還包括壓縮機(jī)11和空氣調(diào)節(jié)器21。此外，氣體供應(yīng)單元包括氣體處理單元15，借助于該氣體處理單元可以處理提供給機(jī)動(dòng)車3的用于固體氣體電池33的氣體。氣體處理單元15在這里所描述的實(shí)施例中與氣體接收單元13、氣體容器8和所述兩個(gè)氣體罐17以及用于外界空氣的連接端10和壓縮機(jī)11耦合。以該方式例如能將氣體的有害組分從中過濾出而與氣體供應(yīng)單元7是從哪里獲取用于加載過程的氣體無(wú)關(guān)。因此在氣體在加載過程的范圍中輸送給機(jī)動(dòng)車3用于固體氣體電池33之前借助于氣體處理單元15來(lái)凈化和/或處理氣體。對(duì)于如下情況，例如為加載過程從氣體容器8或從氣體罐17中獲取純氧氣，氣體的處理不是強(qiáng)制必要的并且可以在沒有經(jīng)過氣體處理單元15的情況下輸送給機(jī)動(dòng)車3用于固體氣體電池33。這示例性地通過管道系統(tǒng)的繞過氣體處理單元15的管道示出。

氣體例如可以借助于氣體處理單元15來(lái)去除水和二氧化碳的絕大部分，水和二氧化碳處于例如100至400ppm的范圍中就已經(jīng)對(duì)固體氣體電池33的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不利影響并且長(zhǎng)時(shí)間地會(huì)損壞固體氣體電池33。其他的污染物、例如顆粒物和/或碳?xì)浠衔镆部梢砸栽摲绞奖环蛛x，從而所處理的氣體緊接著輸送給機(jī)動(dòng)車3或者儲(chǔ)存用于例如以后的加載過程。借助于用于外界空氣的連接端10以該方式也能從外界空氣中獲取氣體并且如所描述地那樣處理氣體。于是，在進(jìn)一步的過程中所述處理過的外界空氣例如在加載過程的范圍中借助于壓縮機(jī)11壓縮地輸送給機(jī)動(dòng)車3，以便因此例如提供對(duì)于固體氣體電池33的運(yùn)行所必要的氧氣。備選地或附加地也能將處理過的外界空氣儲(chǔ)存在氣體罐17中例如用于以后的加載過程。

借助于氣體處理單元15有助于機(jī)動(dòng)車3的固體氣體電池33的更高的使用壽命并且很有可能延遲機(jī)動(dòng)車3的固體氣體電池33的維護(hù)時(shí)間點(diǎn)。

用于固體氣體電池33的氣體可以在加載過程的范圍中也在受壓力的情況下輸送給機(jī)動(dòng)車3。在該情況下在氣體到達(dá)機(jī)動(dòng)車3的高壓罐35之前借助于壓縮機(jī)11來(lái)壓縮氣體。氣體壓縮地在高壓罐35中所承受的可能的壓力范圍處于300bar至700bar之間。不過，其他的壓力范圍同樣是可能的。氣體在加載過程的范圍中壓縮地輸送給機(jī)動(dòng)車3，由此例如能在機(jī)動(dòng)車3的高壓罐35中儲(chǔ)存較大的氣體體積，這可以有利地對(duì)固體氣體電池33的功率容量和機(jī)動(dòng)車3的可能的續(xù)航里程產(chǎn)生作用。

壓縮機(jī)11作為氣體供應(yīng)單元7的組件設(shè)置在機(jī)動(dòng)車3外部并且集成在加載裝置1中。這能實(shí)現(xiàn)對(duì)用于機(jī)動(dòng)車3的——機(jī)動(dòng)車自身不攜帶壓縮機(jī)11——壓縮氣體的加載和儲(chǔ)存。由此可以實(shí)現(xiàn)具有固體氣體電池33的如下機(jī)動(dòng)車3，在所述機(jī)動(dòng)車中可以節(jié)約重量、體積和成本，這可通過在機(jī)動(dòng)車3中安裝壓縮機(jī)11得到證實(shí)。通過所描述的加載裝置實(shí)現(xiàn)的機(jī)動(dòng)車3的重量減少有利地對(duì)固體氣體電池33的能量密度和容量產(chǎn)生作用并且通過隨之帶來(lái)的體積減少能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車3其他組件的調(diào)整，例如高壓罐35的調(diào)整。這可以基于如下理由，比在具有壓縮機(jī)11的機(jī)動(dòng)車3的情況下更大地設(shè)計(jì)高壓罐的尺寸。因此通過在加載裝置中以及在機(jī)動(dòng)車3外部布置壓縮機(jī)11而有助于固體氣體電池33的高效的運(yùn)行。

此外，壓縮機(jī)11在結(jié)構(gòu)類型方面也可以比在移動(dòng)壓縮機(jī)的情況下更大地設(shè)計(jì)。此外，這可以有利地對(duì)機(jī)動(dòng)車3的加載過程產(chǎn)生作用，因?yàn)樵诠δ芟嗤幕痉桨钢校〉膲嚎s機(jī)一般擁有比更大設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)更低的效率。因此以該方式在加載過程的范圍中對(duì)氣體更快的加載是可能的。

借助于加載裝置1的空氣調(diào)節(jié)器21能將用于加載過程和/或在加載過程期間的氣體調(diào)節(jié)到如下的溫度，該溫度例如能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車3的快速和/或保護(hù)電池的加載。例如借助于空氣調(diào)節(jié)器21來(lái)維持通過氣體供應(yīng)單元7所提供的氣體的確定的溫度范圍，該確定的溫度范圍及時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車3的固體氣體電池33的優(yōu)化運(yùn)行。例如兩個(gè)氣體罐17中的一個(gè)氣體罐也是低溫儲(chǔ)存器，該低溫儲(chǔ)存器利用空氣調(diào)節(jié)器21來(lái)冷卻并且該低溫儲(chǔ)存器例如能實(shí)現(xiàn)對(duì)用于機(jī)動(dòng)車3的液態(tài)氧氣的加載?？諝庹{(diào)節(jié)器21在該實(shí)施例中包括所述兩個(gè)氣體罐17和管道系統(tǒng)的一部分。不過備選地或者附加地能實(shí)現(xiàn)的是，對(duì)氣體接收單元13、氣體處理單元15和加載裝置1的其他組件進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)并且將它們集成到空氣調(diào)節(jié)器21的作用范圍中。

此外，在圖1中的加載裝置1的實(shí)施例具有如下的通信接口23，借助于該通信接口能與機(jī)動(dòng)車3通信并且因此控制機(jī)動(dòng)車3的加載過程。就此而言，機(jī)動(dòng)車3例如配備有相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車-通信接口39，該通信接口能實(shí)現(xiàn)這樣的通信。例如因此通過加載裝置1來(lái)控制機(jī)動(dòng)車3的車輛或電池管理系統(tǒng)，所述車輛或電池管理系統(tǒng)另外監(jiān)控加載過程。在此，通信包括傳輸不同的信息，例如加載過程的狀態(tài)、系統(tǒng)壓力、輸送的氣體的氧含量、高壓罐的填充度、固體氣體電池中的壓力、氣體溫度、電池溫度。此外，加載裝置1設(shè)計(jì)用于確定對(duì)于通信所必要的信息以及測(cè)量值并且例如可以借助于不同的傳感器來(lái)控制加載過程。這在圖1中通過線條來(lái)表明，所述線條從通信接口離開并且在能量供應(yīng)單元5的電氣導(dǎo)線上和在用于供應(yīng)連接端9的管道中結(jié)束?？梢赃@樣來(lái)接收和轉(zhuǎn)發(fā)所述測(cè)量值和信息，從而例如加載裝置1的控制單元(未明確示出)可以針對(duì)性地影響加載過程。

因此，基于加載裝置1和機(jī)動(dòng)車3之間的通信能實(shí)現(xiàn)用于固體氣體電池33的電流和/或氣體的優(yōu)化和安全的加載過程。

所描述的加載裝置1例如能類似于已知的在公共基礎(chǔ)設(shè)施中用于具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車的加油站那樣地實(shí)現(xiàn)，不過也可以設(shè)計(jì)為私人的而非用于商業(yè)目的。如果加載裝置1例如在用戶的住址上實(shí)現(xiàn)，那么加載裝置1就此而言也可以稱為私人加載站并且附加地也能實(shí)現(xiàn)對(duì)固體氣體電池的加載，所述固體氣體電池給如下組件供應(yīng)電能，這些組件例如設(shè)置在用戶的住處并且不屬于機(jī)動(dòng)車3。

在圖2中示出一種用于對(duì)機(jī)動(dòng)車3進(jìn)行加載的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加載裝置1的實(shí)施例和機(jī)動(dòng)車3。加載裝置1在該設(shè)計(jì)方案中基本上相當(dāng)于圖1中加載裝置1但具有如下區(qū)別，即在圖2中示出有加載裝置1的三個(gè)供應(yīng)連接端9，所述三個(gè)供應(yīng)連接端互相分離并且能實(shí)現(xiàn)在加載過程的范圍中電流和/或氣體的加載以及來(lái)自機(jī)動(dòng)車3的氣體的接收。機(jī)動(dòng)車3相應(yīng)地具有三個(gè)互補(bǔ)的連接端，它們?cè)诩虞d過程的范圍中與加載裝置1的相應(yīng)所屬的供應(yīng)連接端9耦合。在此，加載裝置1的第一供應(yīng)連接端9為了加載氣體而與第一加載連接端31耦合，第二供應(yīng)連接端9為了加載電流而與第二加載連接端31耦合以及第三供應(yīng)連接端9為了接收氣體而與機(jī)動(dòng)車3的氣體排出連接端37耦合。

第一加載連接端31借助于輸入管路與機(jī)動(dòng)車3的高壓罐35耦合并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的接收，所述氣體由加載裝置1提供并且在加載過程的范圍中被輸送。第二加載連接端31例如借助于簡(jiǎn)單的電氣導(dǎo)線與固體氣體電池33耦合并且給固體氣體電池在加載過程的范圍中供應(yīng)電流，這因此導(dǎo)致固體氣體電池33的充電。氣體排出連接端37例如與高壓罐35和固體氣體電池33耦合并且因此能實(shí)現(xiàn)對(duì)之前所罐儲(chǔ)的氣體種類的交換和/或?qū)υ诩虞d過程中例如從固體氣體電池33的外殼所釋放的氣體的回饋。在此，氣體例如由加載裝置1的氣體接收單元13接收，在進(jìn)一步的過程中借助于氣體處理單元15對(duì)有害組分進(jìn)行去除，緊接著借助于壓縮機(jī)11壓縮并且在受壓情況下重新輸送給機(jī)動(dòng)車3。必要時(shí)將處理過的氣體在壓縮前就與來(lái)自所述氣體罐17之一的氣體罐的氣體混合，以便因此例如能實(shí)現(xiàn)高壓罐35的最大容量和機(jī)動(dòng)車3的盡可能大的續(xù)航里程。

供應(yīng)連接端9例如如此設(shè)計(jì)，使得它們根據(jù)其功能至少具有通用的連接體形式。不過，供應(yīng)連接端就其設(shè)計(jì)方案方面也可以另外地設(shè)計(jì)，從而在加載過程的范圍中能至少持續(xù)加載用于固體氣體電池33的電流和/或氣體。

附圖標(biāo)記列表

1 加載裝置

3 機(jī)動(dòng)車

5 能量供應(yīng)單元

7 氣體供應(yīng)單元

8 氣體容器

9 供應(yīng)連接端

10 外界空氣的連接端

11 壓縮機(jī)

13 氣體接收單元

15 氣體處理單元

17 氣體罐

19 閥

21 空氣調(diào)節(jié)器

23 通信接口

31 加載連接端

33 固體氣體電池

35 高壓罐

37 氣體排出連接端

39 機(jī)動(dòng)車-通信接口