DE102012007323B4 - Wheel, in particular for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Rad (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (8), das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge (2) und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe (3), wobei das Rad (1) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen (4) und wenigstens einen elektrischen Anschluss für in den Spulen (4) induzierten Strom aufweist, wobei das Rad (1) derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung (10) erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) oberhalb der Ladevorrichtung (10) auf die Spulen (4) übertragbar ist, wobei die Spulen (4) elektrisch mit einer Übergangseinheit (7) verbunden sind.Wheel (1), in particular for a motor vehicle (8) which is designed for the inductive transmission of energy, comprising a rim (2) and a wheel disc (3) formed in one piece with it, the wheel (1) having a plurality of circumferentially arranged , a metal core having coils (4) and at least one electrical connection for current induced in the coils (4), the wheel (1) being designed in such a way that the energy of a magnetic alternating field generated by a stationary, external charging device (10) can be transferred to the coils (4) after the motor vehicle (1) has been parked above the charging device (10), the coils (4) being electrically connected to a transition unit (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe.The invention relates to a wheel, in particular for a motor vehicle, which is designed for the inductive transmission of energy, comprising a rim and a wheel disk formed in one piece therewith.

Bei bestimmten Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridfahrzeugen, ist es erforderlich, einen elektrischen Energiespeicher an eine Stromquelle anzuschließen und aufzuladen. Um die Akzeptanz bei Benutzern zu erhöhen und den Aufladevorgang möglichst einfach zu gestalten, sind bereits induktive Ladegeräte und Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einer induktiven Aufladung entfällt eine mechanische Ankopplung des Energiespeichers an eine Ladestation, beispielsweise durch Einsetzen eines Steckers in eine Ladebuchse.In certain motor vehicles, in particular in vehicles with an electric drive or hybrid vehicles, it is necessary to connect an electrical energy storage device to a power source and to charge it. In order to increase user acceptance and to make the charging process as simple as possible, inductive charging devices and methods have already been proposed. In the case of inductive charging, there is no mechanical coupling of the energy store to a charging station, for example by inserting a plug into a charging socket.

Bei einem induktiven Ladevorgang wird von einer Ladestation ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, dazu werden einen Metallkern aufweisende Spulen benutzt. Fahrzeugseitig ist wenigstens eine Sekundärspule vorgesehen, die in das von der Primärspule erzeugte magnetische Wechselfeld gebracht wird. Das magnetische Wechselfeld induziert eine Spannung in der Sekundärspule, so dass ein Strom fließt, der einem Energiespeicher oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann.In the case of inductive charging, an alternating magnetic field is generated by a charging station using coils with a metal core. On the vehicle side, at least one secondary coil is provided, which is brought into the alternating magnetic field generated by the primary coil. The alternating magnetic field induces a voltage in the secondary coil, so that a current flows that can be made available to an energy store or a consumer of the motor vehicle.

In der WO 2010/057799 A1 wird eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Energie vorgeschlagen, die primär für Eisenbahnen geeignet ist. Ein induktives Rad, auf das Energie übertragen werden soll, umfasst zwei voneinander beabstandete Radscheiben, die magnetisch leitfähig sind, zwischen denen ein Eisenkern angeordnet ist.In the WO 2010/057799 A1 a device for the transmission of electrical energy is proposed, which is primarily suitable for railways. An inductive wheel to which energy is to be transmitted comprises two wheel disks which are spaced apart from one another and which are magnetically conductive, between which an iron core is arranged.

Aus der Druckschrift DE 20 2008 015 230 U1 ist ein induktives Rad bekannt, durch das beim Befahren eines Bodeninduktors Energie über den Bodeninduktor auf das Rad übertragen werden kann.From the pamphlet DE 20 2008 015 230 U1 an inductive wheel is known through which energy can be transferred to the wheel via the floor inductor when driving on a floor inductor.

Die Druckschrift DE 200 15 506 U1 offenbart ein Laufrad für ein Radfahrzeug, wobei in einem Reifen des Laufrades mindestens eine mit einer Lichtquelle verbundene Spule angeordnet ist, die mit mindestens einem in der unmittelbaren Nähe des Reifens am Radfahrzeug angeordneten Magneten zusammenwirkt, um einen Lichteffekt zu erzielen.The pamphlet DE 200 15 506 U1 discloses a wheel for a wheeled vehicle, with at least one coil connected to a light source being arranged in a tire of the wheel, which coil interacts with at least one magnet arranged in the immediate vicinity of the tire on the wheeled vehicle in order to achieve a light effect.

Aus der Druckschrift DE 10 2007 001 327 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Linearmotor bekannt. Wenigstens ein Laufrad des Fahrzeugs weist eine ringförmige Nabe auf, an der das Laufrad zur Führung gelagert ist.From the pamphlet DE 10 2007 001 327 A1 a vehicle with a linear motor is known. At least one running wheel of the vehicle has an annular hub on which the running wheel is mounted for guidance.

Ein Flurförderfahrzeug mit Schienensystem ist in der Druckschrift DE 201 20 808 U1 offenbart. Eine flurverlegte Energieleitung stellt die Antriebs-Energie für das Flurförderfahrzeug, insbesondere berührungslos, bereit.An industrial truck with a rail system is in the publication DE 201 20 808 U1 disclosed. A floor-laid power line provides the drive energy for the industrial truck, in particular without contact.

Ein elektrisches Fahrzeug, das über in den Rädern integrierte Empfangsmodule elektrische Energie empfangen kann, ist aus der Druckschrift US 2011/00 310 47 A1 bekannt. In den Rädern ist jeweils eine Sekundärspule angeordnet, um extern bereitgestellte elektrische Energie zu empfangen.An electric vehicle that can receive electrical energy via receiver modules integrated in the wheels is disclosed in the document US 2011/00 310 47 A1 known. A secondary coil is arranged in each of the wheels in order to receive externally provided electrical energy.

In der DE 20 2010 004 841 U1 wird der Vorschlag gemacht, ein Spulengewebe in den Reifenmantel des Fahrzeugs einzulaminieren, so dass beim Parken Energie vom Untergrund über das Spulengewebe des Reifens zu einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeug, übertragen werden kann.In the DE 20 2010 004 841 U1 the proposal is made to laminate a coil fabric into the tire casing of the vehicle so that when parking, energy can be transmitted from the ground via the coil fabric of the tire to a vehicle, in particular an electric vehicle.

Es ist allerdings fraglich, ob ein in einem Reifen eingebettetes Spulengewebe den großen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten kann, denen ein Reifen ausgesetzt ist.However, it is questionable whether a woven coil fabric embedded in a tire can withstand the high mechanical and thermal loads to which a tire is exposed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, anzugeben, mit dem die induktive Übertragung von Energie leichter durchgeführt werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a wheel, in particular for a motor vehicle, with which the inductive transmission of energy can be carried out more easily.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Rad der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Rad eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen und wenigstens einen elektrischen Anschluss für induzierten Strom aufweist, wobei das Rad derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs oberhalb der Ladevorrichtung auf die Spulen übertragbar ist, wobei die Spulen elektrisch mit einer Übergangseinheit verbunden sind.To solve this problem, the invention provides for a wheel of the type mentioned at the outset that the wheel has a plurality of coils arranged in the circumferential direction, having a metal core and at least one electrical connection for induced current, the wheel being designed in such a way that the energy of a A magnetic alternating field generated by a stationary, external charging device can be transmitted to the coils after the motor vehicle has been parked above the charging device, the coils being electrically connected to a transition unit.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die induktive Übertragung von Energie von einer externen Ladestation oder dergleichen wesentlich einfacher und zuverlässiger erfolgen kann, indem die Energie über das Rad übertragen wird, das eine Mehrzahl von Spulen aufweist. Die Spulen sind an dem Rad mechanisch wesentlich besser geschützt im Vergleich zu einer Anordnung im Reifen, so dass eine hohe Lebensdauer erwartet werden kann.The invention is based on the idea that the inductive transmission of energy from an external charging station or the like can take place in a much simpler and more reliable manner in that the energy is transmitted via the wheel, which has a plurality of coils. The coils are mechanically much better protected on the wheel compared to an arrangement in the tire, so that a long service life can be expected.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die mehreren Spulen einen ringförmigen, die Radscheibe umgebenden Spulenring bilden. Dementsprechend kann der Spulenring als separates Bauteil ausgebildet sein, das nachträglich an einem Rad montiert wird. Auf diese Weise ist auch die Nachrüstung herkömmlicher Räder ohne Weiteres möglich. Da der Spulenring eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten einzelnen Spulen aufweist, kann bei jeder Stellung des Rads im Ruhezustand die gewünschte induktive Aufladung stattfinden.According to a further development of the invention, it can be provided that the plurality of coils form an annular coil ring surrounding the wheel disc. Accordingly, the coil ring can be designed as a separate component that is subsequently mounted on a wheel. In this way, conventional wheels can also be retrofitted without any problems. Since the coil ring has a plurality of individual coils distributed in the circumferential direction, the desired inductive charging can take place in any position of the wheel in the idle state.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spulen elektrisch mit einer Übergangseinheit verbunden sind, um den induzierten Strom einem Energiespeicher und/oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Die Übergangseinheit verbindet somit die Spulen elektrisch mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs, die Übergangseinheit kann entsprechende Leitungen, Steckkontakte, Schleifringübertrager oder dergleichen aufweisen. Zweckmäßig ist die Übergangseinheit mit einem Energiespeicher, insbesondere einem elektrischen oder elektrochemischen Energiespeicher, verbunden. Zusätzlich kann eine Ladesteuerung vorgesehen sein, die den Ladevorgang steuert und überwacht. Die Ladesteuerung beendet den Ladevorgang beim Erreichen eines festgelegten Grenzwerts, ebenso kann die Ladesteuerung den Beginn eines Ladevorgangs auslösen, sobald ein festgelegter Grenzwert für eine Spannung oder eine Energiemenge unterschritten wird.A further development of the invention provides that the coils are electrically connected to a transition unit in order to make the induced current available to an energy store and / or a consumer of the motor vehicle. The transition unit thus electrically connects the coils to the electrical system of the motor vehicle; the transition unit can have corresponding lines, plug contacts, slip ring transmitters or the like. The transition unit is expediently connected to an energy store, in particular an electrical or electrochemical energy store. In addition, a charging controller can be provided which controls and monitors the charging process. The charging control ends the charging process when a specified limit value is reached, and the charging control can also trigger the start of a charging process as soon as a specified limit value for a voltage or amount of energy is undershot.

Bei dem erfindungsgemäßen Rad wird es ganz besonders bevorzugt, dass es zum Zusammenwirken mit einer externen, vorzugsweise stationären Ladevorrichtung ausgebildet ist, die zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds ausgebildet ist. Die externe Ladevorrichtung kann beispielsweise auf oder im Boden eines Parkplatzes, einer Garage, eines Parkhauses oder dergleichen angeordnet sein, so dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs oberhalb der Ladevorrichtung der induktive Ladevorgang beginnt. Die Ladevorrichtung kann eine mechanische Führung aufweisen, so dass das Fahrzeug beim Abstellen exakt an der richtigen Stelle, oberhalb der Primärspulen der Ladevorrichtung, abgestellt werden kann. Wenn die Sekundärspulen lediglich einen geringen Abstand zu den Primärspulen aufweisen, kann der Ladevorgang mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden.In the case of the wheel according to the invention, it is particularly preferred that it is designed to interact with an external, preferably stationary, charging device that is designed to generate an alternating magnetic field. The external charging device can be arranged, for example, on or in the floor of a parking lot, a garage, a multi-storey car park or the like, so that the inductive charging process begins after the vehicle has been parked above the charging device. The loading device can have a mechanical guide so that the vehicle can be parked at exactly the right place when it is parked, above the primary coils of the loading device. If the secondary coils are only at a small distance from the primary coils, the charging process can be carried out with a high degree of efficiency.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine oder mehrere Räder der beschriebenen Art auf.The invention also relates to a motor vehicle. The motor vehicle according to the invention has one or more wheels of the type described.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

  • 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rads; und
  • 2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Rädern während eines Aufladevorgangs.
The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
  • 1 a side view of a wheel according to the invention; and
  • 2 a motor vehicle according to the invention with wheels according to the invention during a charging process.

Das in 1 in einer Seitenansicht gezeigte Rad 1 umfasst im Wesentlichen eine Felge (Felgenband) 2 und eine Radscheibe (Radschüssel) 3. Felge 2 und Radscheibe 3 sind abschnittsweise miteinander verschweißt, wodurch das einteilige, integrale Rad 1 gebildet wird.This in 1 Wheel shown in a side view 1 essentially comprises a rim (rim tape) 2 and a wheel disc (wheel dish) 3 . rim 2 and wheel disc 3 are welded together in sections, creating the one-piece, integral wheel 1 is formed.

Das Rad 1 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Spulen 4 auf, die einen ringförmigen, die Radscheibe 3 umgebenden Spulenring 5 bilden. Jede der Spulen 4 weist einen Metallkern auf. Der Spulenring 5 wird separat hergestellt und anschließend an dem Rad 1 angebracht. Die mehreren Spulen 4 sind mit gleichem Abstand zueinander in Umfangsrichtung des Rads 1 angeordnet. In 1 ist ferner ein aus zwei Leitern 6 gebildeter elektrischer Anschluss dargestellt. Die Leiter 6 münden in einer ebenfalls schematisch dargestellten Übergangseinheit 7, über die das Rad 1 mit dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs und/oder einem Energiespeicher verbunden ist.The wheel 1 has a plurality of coils arranged in the circumferential direction 4th on, the one ring-shaped, the wheel disc 3 surrounding coil ring 5 form. Each of the coils 4th has a metal core. The coil ring 5 is manufactured separately and then attached to the wheel 1 appropriate. The multiple coils 4th are equidistant from one another in the circumferential direction of the wheel 1 arranged. In 1 is also one of two ladders 6th formed electrical connection shown. The ladder 6th open into a transition unit, also shown schematically 7th over which the wheel 1 is connected to the electrical system of a motor vehicle and / or an energy store.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 kein Reifen dargestellt. Nach der Herstellung des Rads 1 wird der Reifen auf das Rad 1 aufgezogen.For the sake of clarity, in 1 no tire shown. After making the wheel 1 gets the tire on the wheel 1 raised.

2 zeigt ein Kraftfahrzeug 8, das mehrere der in 1 gezeigten Räder 1 aufweist. Jedes Rad 1 weist einen Reifen 9 auf. Das Kraftfahrzeug 8 ist auf einer Ladevorrichtung 10 geparkt, die Primärspulen 11 aufweist. Im Bereich einer Bodenplatte 12 sind Schienen 13 vorgesehen, die die genaue Positionierung des Kraftfahrzeugs 8 auf der Bodenplatte 12 über den Primärspulen 11 erleichtern. Die Primärspulen 11 erzeugen ein magnetisches Wechselfeld, durch das in den Spulen 4 des Rads 1, die als Sekundärspulen dienen, eine Spannung induziert wird. Der auf diese Weise von den Primärspulen 11 auf die Spulen (Sekundärspulen) 4 übertragene Strom kann über die Leiter 6 abgegriffen und über die Übergangseinheit 7 dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs 8 zugeführt werden. 2 shows a motor vehicle 8th , which includes several of the in 1 shown wheels 1 having. Every wheel 1 has a tire 9 on. The car 8th is on a loading device 10 parked, the primary coils 11 having. In the area of a base plate 12th are rails 13th provided that the exact positioning of the motor vehicle 8th on the base plate 12th over the primary coils 11 facilitate. The primary coils 11 generate an alternating magnetic field, through which in the coils 4th of the wheel 1 , which serve as secondary coils, a voltage is induced. The way from the primary coils 11 on the coils (secondary coils) 4th Transmitted electricity can be through the ladder 6th tapped and via the transition unit 7th the vehicle electrical system 8th are fed.

Claims (5)

Rad (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (8), das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge (2) und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe (3), wobei das Rad (1) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen (4) und wenigstens einen elektrischen Anschluss für in den Spulen (4) induzierten Strom aufweist, wobei das Rad (1) derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung (10) erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) oberhalb der Ladevorrichtung (10) auf die Spulen (4) übertragbar ist, wobei die Spulen (4) elektrisch mit einer Übergangseinheit (7) verbunden sind.Wheel (1), in particular for a motor vehicle (8) designed for the inductive transmission of energy, comprising a rim (2) and a wheel disc (3) formed in one piece with it, the wheel (1) having a plurality of circumferentially arranged , a metal core having coils (4) and at least one electrical connection for in the coils (4) induced current, wherein the wheel (1) is designed such that the energy of a alternating magnetic field generated by a stationary, external charging device (10) after the motor vehicle (1) has been parked above the charging device (10) can be transmitted to the coils (4), the coils (4) being electrically connected to a transition unit (7) . Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Spulen (4) einen ringförmigen, die Radscheibe (3) umgebenden Spulenring bilden.Wheel after Claim 1 , characterized in that the plurality of coils (4) form an annular coil ring surrounding the wheel disc (3). Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Übergangseinheit (7) der in den Spulen (4) induzierte Strom einem Energiespeicher und/oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs (8) zur Verfügung gestellt werden kann.Wheel after Claim 1 or 2 , characterized in that by means of the transition unit (7) the current induced in the coils (4) can be made available to an energy store and / or a consumer of the motor vehicle (8). Rad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Zusammenwirken mit der externen Ladevorrichtung (10) ausgebildet ist, wobei die externe Ladevorrichtung (10) stationär ist und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds ausgebildet ist.Wheel according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed to interact with the external charging device (10), the external charging device (10) being stationary and being designed to generate an alternating magnetic field. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere Räder (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 aufweist.Motor vehicle, characterized in that it has one or more wheels (1) according to one of the Claims 1 to 4th having.
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