DE102019203527A1 - Device for inductive energy transmission for a truck - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (12) zur induktiven Energieübertragung zwischen einer Traktions-Batterie (10) und einem Elektromotor (8) eines Lastzuges (2) mit einem Lastkraftwagen (4) und mit einem Anhänger (6), wobei der Lastkraftwagen (4) die Traktions-Batterie (10) oder den Elektromotor (8) aufweist. Die Vorrichtung weist eine Anhängerkupplung (18) mit einem Kupplungsbolzen (22) sowie mit einer ersten Transformatorwicklung (24), und eine Anhängerdeichsel (14) mit einer Zugöse (20) für den Kupplungsbolzen (22), sowie mit einer in die Anhängerdeichsel (14) integrierte zweite Transformatorwicklung (26) auf, wobei die Zugöse (20) von der zweiten Transformatorwicklung (26) umwickelt ist, und wobei der Kupplungsbolzen (22) einen ersten ferromagnetischen Kern für die zweite Transformatorwicklung (26) bildet, wenn dieser in der Zugöse (20) aufgenommen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen solchen Lastzug (2), einen Lastkraftwagen (4) und einen Anhänger (6).The invention relates to a device (12) for inductive energy transmission between a traction battery (10) and an electric motor (8) of a truck (2) with a truck (4) and with a trailer (6), the truck (4) the traction battery (10) or the electric motor (8). The device has a trailer coupling (18) with a coupling pin (22) and a first transformer winding (24), and a trailer drawbar (14) with a towing eye (20) for the coupling pin (22) and one in the trailer drawbar (14) ) integrated second transformer winding (26), wherein the towing eye (20) is wrapped by the second transformer winding (26), and wherein the coupling bolt (22) forms a first ferromagnetic core for the second transformer winding (26) when it is in the towing eye (20) is included. The invention also relates to such a truck (2), a truck (4) and a trailer (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung zwischen einer Traktions-Batterie und einem Elektromotor eines Lastzugs mit einem Lastkraftwagen und mit einem Anhänger, wobei der Lastkraftwagen die Traktions-Batterie oder den Elektromotor aufweist.The invention relates to a device for inductive energy transmission between a traction battery and an electric motor of a truck with a truck and with a trailer, the truck having the traction battery or the electric motor.

Ein Lastzug ist ein Gespann mit einem Lastkraftwagen und mit einem Anhänger für den Lastkraftwagen. Zur mechanischen Kopplung des Lastkraftwagens mit dem Anhänger ist am Lastkraftwagen typischerweise eine Anhängerkupplung mit einem Kupplungsbolzen angebracht, welcher in eine als Zugöse bezeichnete Aufnahme einer Anhängerdeichsel des Anhängers aufgenommen wird.A truck trailer is a combination of a truck and a trailer for the truck. For the mechanical coupling of the truck to the trailer, a trailer coupling with a coupling pin is typically attached to the truck, which is received in a receptacle, called a towing eye, of a trailer drawbar of the trailer.

Ein elektromotorisch angetriebener Lastzug weist eine Traktions-Batterie auf, welche die zum Antrieb des Lastzugs notwendige elektrische Energie für einen Elektromotor bereitstellt. Hierbei können beispielsweise der Anhänger die Traktions-Batterie und der Lastkraftwagen den Elektromotor aufweisen oder umgekehrt. Es ist also notwendig die zum Betrieb des Elektromotors, und somit zum Antrieb des Lastzugs, notwendige elektrische Energie vom Anhänger zum Lastzug zu übertragen.A truck-trailer combination driven by an electric motor has a traction battery which provides the electrical energy required to drive the truck-trailer combination for an electric motor. Here, for example, the trailer can have the traction battery and the truck the electric motor or vice versa. It is therefore necessary to transfer the electrical energy required to operate the electric motor, and thus to drive the truck, from the trailer to the truck.

Für eine Übertagung der elektrischen Energie zum Antrieb des Lastzugs mittels eines Stromkabels müsste dieses einen vergleichsweise großen Querschnitt und damit einhergehend ein vergleichsweise großes Eigengewicht aufweisen. Des Weiteren würde auf ein solches Stromkabel bei einer Relativbewegung des Anhängers und des Lastkraftwagens, beispielsweise im Zuge einer Lenkbewegung, eine entsprechende Zugbelastung wirken. Aufgrund dessen wäre bei einem solchen Stromkabel nachteilig eine Gefahr eines Kabelbruchs und damit einhergehend die Gefahr eines Kurzschlusses und/oder eines Brandes vergleichsweise hoch.For the electrical energy to be transmitted to drive the truck by means of a power cable, it would have to have a comparatively large cross section and, as a result, a comparatively large dead weight. Furthermore, a corresponding tensile load would act on such a power cable in the event of a relative movement of the trailer and the truck, for example in the course of a steering movement. Because of this, the disadvantage of such a power cable would be a risk of a cable break and the associated risk of a short circuit and / or a fire being comparatively high.

Beispielsweise ist aus der US 6,222,443 B1 ein System zur induktiven Übertragung von Energie und Daten zwischen einem Personenkraftwagen und einem Anhänger bekannt. Hierzu ist in einem Kugelkopf einer als Kugelkopfkupplung ausgebildeten Anhängerkupplung des Personenkraftwagens eine erste Spule und in einer an der Deichsel des Anhängers angeordneten Kugelpfanne eine zweite Spule integriert. Mittels der Spulen werden elektrische Energie und Signale für eine Beleuchtung oder für elektrisches Bremssystem vom Personenkraftwagen an den Anhänger induktiv übertragen.For example, from the US 6,222,443 B1 a system for inductive transmission of energy and data between a passenger car and a trailer is known. For this purpose, a first coil is integrated in a ball head of a trailer coupling of the passenger vehicle, which is designed as a ball head coupling, and a second coil is integrated in a ball socket arranged on the drawbar of the trailer. By means of the coils, electrical energy and signals for lighting or for electrical braking systems are inductively transmitted from the passenger car to the trailer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung für einen Lastzug anzugeben, mittels welcher Energie von einer Traktions-Batterie zu einem Elektromotor des Lastzugs induktiv übertragbar ist. Insbesondere soll dabei eine möglichst große Leistung induktiv übertragbar sein. Ferner soll ein solcher Lastzug mit einer solchen Vorrichtung, sowie ein Anhänger und ein Lastkraftwagen eines solchen Lastzugs angegeben werden.The invention is based on the object of specifying a suitable device for a truck, by means of which energy can be transmitted inductively from a traction battery to an electric motor of the truck. In particular, the greatest possible power should be able to be transmitted inductively. Furthermore, such a truck with such a device, as well as a trailer and a truck of such a truck are to be specified.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Anhängers wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8, hinsichtlich des Lastkraftwagens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und bezüglich des Lastzugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung sinngemäß auch für den Lastzug, den Lastkraftwagen und den Anhänger und umgekehrt.With regard to the device, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the trailer, the object is achieved with the features of claim 8, with regard to the truck with the features of claim 9 and with regard to the truck with the features of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements made in connection with the device also apply accordingly to the truck, truck and trailer, and vice versa.

Hierzu ist die Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung zwischen einer Traktions-Batterie und einem Elektromotor eines Lastzugs vorgesehen und eingerichtet. Insbesondere ist der Elektromotor hierbei zum Antrieb des Lastzugs vorgesehen. Weiterhin weist der Lastzug einen Lastkraftwagen und einen Anhänger auf, wobei entweder der Lastkraftwagen die Traktions-Batterie und der Anhänger den Elektromotor, oder alternativ hierzu der Lastkraftwagen den Elektromotor und der Anhänger die Traktions-Batterie aufweist. Die Traktions-Batterie wird im Folgenden auch kurz als Batterie bezeichnet. Sofern der Anhänger den Elektromotor aufweist, wird der Anhänger insbesondere zusätzlich zu einem weiteren Antriebsstrang des Lastkraftwagens zur Beschleunigung des Lastzugs herangezogen.For this purpose, the device for inductive energy transfer between a traction battery and an electric motor of a truck is provided and set up. In particular, the electric motor is provided to drive the truck. Furthermore, the truck has a truck and a trailer, either the truck having the traction battery and the trailer having the electric motor, or alternatively the truck having the electric motor and the trailer having the traction battery. The traction battery is also referred to below as the battery for short. If the trailer has the electric motor, the trailer is used in addition to a further drive train of the truck to accelerate the truck.

Die Vorrichtung weist eine, insbesondere als Maulkupplung ausgebildete, Anhängerkupplung für den Lastkraftwagen auf. Die Anhängerkupplung umfasst dabei einen Kupplungsbolzen sowie eine erste Transformatorwicklung. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Anhängerdeichsel für einen (LKW-)Anhänger mit einer Zugöse für den Kupplungsbolzen und mit einer zweiten Transformatorwicklung auf. Diese ist in die Anhängerdeichsel integriert. Insbesondere ist die zweite Transformatorwicklung in der Anhängerdeichsel angeordnet. Zudem ist die Zugöse von der zweiten Transformatorwicklung umwickelt, mit anderen Worten umfasst die zweite Transformatorwicklung die Zugöse.The device has a trailer coupling, in particular designed as a jaw coupling, for the truck. The trailer coupling comprises a coupling bolt and a first transformer winding. Furthermore, the device has a trailer drawbar for a (truck) trailer with a drawbar eye for the coupling bolt and with a second transformer winding. This is integrated into the trailer drawbar. In particular, the second transformer winding is arranged in the trailer drawbar. In addition, the towing eye is wrapped around by the second transformer winding, in other words, the second transformer winding includes the towing eye.

Wenn der Kupplungsbolzen in der Zugöse aufgenommen ist, also in einer Schließstellung oder in einem Schließzustand, bildet der Kupplungsbolzen einen (ersten) ferromagnetischen Kern (Magnetkern, Eisenkern) für die zweite Transformatorwicklung. Auf diese Weise umfasst die zweite Transformatorwicklung im Schließzustand den kurz auch als Bolzen bezeichneten Kupplungsbolzen. Mit anderen Worten ist die zweite Transformatorwicklung um den Kupplungsbolzen gewickelt. Weiterhin ist der Kupplungsbolzen zweckmäßigerweise aus Eisen gebildet.When the coupling bolt is received in the drawbar eye, i.e. in a closed position or in a closed state, the coupling bolt forms a (first) ferromagnetic core (magnetic core, iron core) for the second transformer winding. In this way, in the closed state, the second transformer winding includes the coupling bolt, also referred to for short as a bolt. In other words, the second transformer winding is around the Coupling bolt wound. Furthermore, the coupling bolt is expediently made of iron.

Insbesondere weist die zweite Transformatorwicklung eine Wicklungsachse (Spulenachse) auf, welche einer Längsachse des Kupplungsbolzens entspricht. Somit ist die zweite Transformatorwicklung konzentrisch zu dem den ersten ferromagnetischen Kern bildenden Kupplungsbolzen angeordnet. Die erste Transformatorwicklung wird hier und im Folgenden kurz auch als erste Wicklung und die zweite Transformatorwicklung auch als zweite Wicklung bezeichnet.In particular, the second transformer winding has a winding axis (coil axis) which corresponds to a longitudinal axis of the coupling bolt. Thus, the second transformer winding is arranged concentrically to the coupling bolt forming the first ferromagnetic core. The first transformer winding is also referred to here and below for short as the first winding and the second transformer winding is also referred to as the second winding.

Mittels der beiden Transformatorwicklungen ist eine induktive Kopplung realisiert, so dass bei an die Vorrichtung angeschlossener Traktions-Batterie und an die Vorrichtung angeschlossenem Elektromotor Energie induktiv zwischen diesen übertragen werden kann und zweckmäßigerweise auch wird. Vorteilhafterweise ist hierzu kein Stromkabel notwendig, welches den Anhänger mit dem Lastkraftwagen elektrisch verbindet.An inductive coupling is implemented by means of the two transformer windings, so that when the traction battery is connected to the device and the electric motor is connected to the device, energy can and expediently be transmitted inductively between them. Advantageously, no power cable is necessary for this, which electrically connects the trailer to the truck.

Der Kupplungsbolzen erfüllt zusammenfassend eine Doppelfunktion. Zum einen dient der Kupplungsbolzen der mechanischen Kopplung mit der Anhängedeichsel. Zum anderen dient dieser als ferromagnetischer Kern für die zweite Transformatorwicklung und somit zur induktiven Energieübertragung.In summary, the coupling bolt fulfills a double function. On the one hand, the coupling bolt is used for mechanical coupling with the drawbar. On the other hand, it serves as a ferromagnetic core for the second transformer winding and thus for inductive energy transmission.

Gemäß einer ersten Variante der Vorrichtung ist die erste Transformatorwicklung um den Kupplungsbolzen gewickelt. Im Schließzustand bildet der Kupplungsbolzen somit einen für beide Transformatorwicklungen gemeinsamen (ersten) ferromagnetischen Kern. Somit ist mittels der beiden Transformatorwicklungen und mittels des Kupplungsbolzens ein Transformator mit stabförmigem Kern gebildet.According to a first variant of the device, the first transformer winding is wound around the coupling bolt. In the closed state, the coupling bolt thus forms a (first) ferromagnetic core that is common to both transformer windings. A transformer with a rod-shaped core is thus formed by means of the two transformer windings and by means of the coupling bolt.

Aufgrund der Bildung eines gemeinsamen Transformatorkerns mittels des Kupplungsbolzens ist vorteilhafterweise ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad bei der induktiven Energieübertragung realisierbar. Entsprechend ist eine vergleichsweise große elektrische Leistung induktiv übertragbar. Weiterhin ist diese Variante der Vorrichtung vorteilhaft vergleichsweise einfach und platzsparend aufgebaut. So sind für die induktive Kopplung lediglich die beiden Transformatorwicklungen in der Deichsel bzw. um den Kupplungsbolzen notwendig.Due to the formation of a common transformer core by means of the coupling bolt, a comparatively high degree of efficiency can advantageously be achieved in the inductive energy transmission. Accordingly, a comparatively large electrical power can be transmitted inductively. Furthermore, this variant of the device is advantageously constructed in a comparatively simple and space-saving manner. For the inductive coupling, only the two transformer windings in the drawbar or around the coupling bolt are necessary.

Gemäß einer zweiten Variante der Vorrichtung weist die Anhängerkupplung einen U-förmigen (zweiten) ferromagnetischen Kern auf. Der zweite Kern weist also zwei zueinander beabstandete und zueinander parallel verlaufende U-Schenkel und einen diese verbindenden U-Verbindungsschenkel auf. Die erste Transformatorwicklung ist dabei um den zweiten Kern, vorzugsweise um den U-Verbindungsschenkel gewickelt.According to a second variant of the device, the trailer coupling has a U-shaped (second) ferromagnetic core. The second core thus has two U-legs which are spaced apart from one another and run parallel to one another and a U-connecting leg connecting them. The first transformer winding is wound around the second core, preferably around the U-connecting leg.

Zudem sind die U-Verbindungsschenkel freiendseitig, also mit deren dem U-Verbindungsschenkel abgewandten Ende, dem Kupplungsbolzen, insbesondere einer mittels des Kupplungsbolzens definierten Achse, zugewandt. Insbesondere spannen dabei die beiden U-Schenkel und der U-Verbindungsschenkel eine Ebene auf, welche die mittels des Kupplungsbolzens definierte Achse umfasst. Infolgedessen ist in der Schließstellung mittels des U-förmigen zweiten Kerns und mittels des Kupplungsbolzens ein gemeinsamer Transformatorkern für die beiden Transformatorwicklungen gebildet. Insbesondere ist auf diese Weise ein geschlossener magnetischer Kreis realisiert.In addition, the free end of the U-connecting legs, that is to say with their end facing away from the U-connecting leg, face the coupling bolt, in particular an axis defined by means of the coupling bolt. In particular, the two U-legs and the U-connecting leg span a plane which comprises the axis defined by means of the coupling bolt. As a result, a common transformer core for the two transformer windings is formed in the closed position by means of the U-shaped second core and by means of the coupling bolt. In particular, a closed magnetic circuit is implemented in this way.

Der zweite Kern ist dabei beispielsweise innerhalb eines von einem Kupplungsmaul (Zugmaul) der Anhängerkupplung gebildeten Aufnahmeraums für die Zugöse angeordnet. Alternativ umfasst der zweite Kern das Kupplungsmaul und ist also außerhalb des vom Kupplungsmaul gebildeten Aufnahmeraums angeordnet.The second core is arranged, for example, within a receiving space for the towing eye formed by a coupling mouth (pulling mouth) of the trailer coupling. Alternatively, the second core comprises the coupling mouth and is therefore arranged outside the receiving space formed by the coupling mouth.

Aufgrund der Bildung eines gemeinsamen Transformatorkerns mittels des ersten Kerns, also des Kupplungsbolzens, und des zweiten Kerns ist vorteilhafterweise ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad bei der induktiven Energieübertragung realisierbar. Entsprechend ist eine vergleichsweise große elektrische Leistung induktiv Übertragbar.Due to the formation of a common transformer core by means of the first core, that is to say the coupling bolt, and the second core, a comparatively high degree of efficiency can advantageously be achieved in inductive energy transmission. Accordingly, a comparatively large electrical power can be transmitted inductively.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der zweiten Variante ist der zweite Kern an dessen U-Schenkeln freiendseitig, also an dessen dem Kupplungsbolzen zugewandten Enden, insbesondere bogenförmig, vorzugsweise halbkreisförmig, nach innen, also zum U-Verbindungsschenkel hin, gewölbt. Aufgrund der Rundung ist eine Kontaktfläche zwischen dem ersten Kern und dem zweiten Kern vergrößert. Insbesondere ist auf diese Weise die Bildung eines (Luft-)Spaltes zwischen dem ersten Kern, also dem Kupplungsbolzen, und dem zweiten Kern vermieden oder die Ausdehnung dieses Spaltes zumindest verringert. Folglich ist die Bildung eines magnetischen Streufelds bei Betrieb der Vorrichtung vermieden oder zumindest stark verringert und somit vorteilhafterweise der Wirkungsgrad der Vorrichtung bezüglich der induktiven Energieübertragung verbessert.According to an advantageous embodiment of the second variant, the second core is curved on its U-legs on the free-end side, i.e. at its ends facing the coupling bolt, in particular arcuate, preferably semicircular, inward, i.e. towards the U-connecting leg. Due to the rounding, a contact area between the first core and the second core is increased. In particular, in this way the formation of an (air) gap between the first core, that is to say the coupling bolt, and the second core is avoided or the extent of this gap is at least reduced. As a result, the formation of a magnetic stray field during operation of the device is avoided or at least greatly reduced and the efficiency of the device with regard to inductive energy transmission is thus advantageously improved.

Gemäß einer geeigneten Weiterbildung der ersten und der zweiten Variante der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung einen Spannungswandler. Dieser ist an die zweite Transformatorwicklung angeschlossen, sofern die Traktions-Batterie für den Anhänger vorgesehen ist. Alternativ, also sofern die Traktions-Batterie für die Lastkraftwagen vorgesehen ist, ist der Spannungswandler an die erste Transformatorwicklung angeschlossen. Der Spannungswandler dient dabei dem Zweck, die von der Traktions-Batterie bereitgestellte Gleichspannung bzw. den von der Traktions-Batterie bereitgestellten Gleichstrom in einen die zur induktiven Übertragung notwendige Wechselspannung bzw. den zur induktiven Übertragung notwendigen Wechselstrom und/oder die in der mit der Traktions-Batterie verbundenen Transformatorwicklung induzierte Wechselspannung bzw. den dort induzierten Wechselstrom in eine, insbesondere zum Laden der Traktions-Batterie geeignete, Gleichspannung bzw. ein einen entsprechenden Gleichstrom zu wandeln.According to a suitable development of the first and the second variant of the device, the device comprises a voltage converter. This is connected to the second transformer winding if the traction battery is intended for the trailer. Alternatively, provided the traction battery for the truck is provided, the voltage converter is connected to the first transformer winding. The voltage converter serves the purpose of converting the direct voltage provided by the traction battery or the direct current provided by the traction battery into the alternating voltage required for inductive transmission or the alternating current required for inductive transmission and / or the one with the traction -Battery connected transformer winding induced alternating voltage or the alternating current induced there into a, in particular for charging the traction battery suitable, to convert direct voltage or a corresponding direct current.

Zudem umfasst die Vorrichtung gemäß dieser Weiterbildung einen Umrichter, der an die zweite Transformatorwicklung angeschlossen ist, sofern der Elektromotor für den Anhänger vorgesehen ist. Alternativ, also sofern der Elektromotor für die Lastkraftwagen vorgesehen ist, ist der Umrichter an die erste Transformatorwicklung angeschlossen. Der Umrichter dient dabei zum einen dem Zweck, die vom Elektromotor im Zuge einer Rekuperation, insbesondere bei einem Bremsvorgang des Lastzugs, bereitgestellte Wechselspannung bzw. Wechselstrom in eine Wechselspannung bzw. in einen Wechselstrom zu wandeln, deren bzw. dessen Frequenz zur induktiven Übertragung mittels der Transformatorwicklungen geeignet ist. Vorzugsweise ist diese Frequenz dabei konstant und/oder derart gewählt, dass ein Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung entsprechend der Ausgestaltung der ersten Transformatorwicklung, der zweiten Transformatorwicklung, des ersten Kerns und des zweiten Kerns möglichst hoch ist. Weiterhin dient der Umrichter dem Zweck, die in der mit dem Elektromotor verbundenen Transformatorwicklung induzierte Wechselspannung bzw. den dort induzierten Wechselstrom in eine, insbesondere zum Betrieb des Elektromotors geeignete, Wechselspannung bzw. in einen entsprechenden Wechselstrom zu wandeln. In addition, the device according to this development comprises a converter which is connected to the second transformer winding, provided that the electric motor is provided for the trailer. Alternatively, if the electric motor is intended for the truck, the converter is connected to the first transformer winding. The converter serves the purpose of converting the alternating voltage or alternating current provided by the electric motor in the course of recuperation, in particular when braking the truck, into an alternating voltage or alternating current, the frequency of which for inductive transmission by means of the Transformer windings is suitable. This frequency is preferably constant and / or selected such that an efficiency of the inductive energy transmission is as high as possible in accordance with the configuration of the first transformer winding, the second transformer winding, the first core and the second core. Furthermore, the converter serves the purpose of converting the alternating voltage induced in the transformer winding connected to the electric motor or the alternating current induced there into an alternating voltage or a corresponding alternating current, particularly suitable for operating the electric motor.

Zusammenfassend weist die Vorrichtung einen batterieseitigen Spannungswandler und einen motorseitigen Umrichter auf.In summary, the device has a battery-side voltage converter and a motor-side converter.

Gemäß einer geeigneten Weiterbildung der Vorrichtung weist diese zwei Modulations-/Demodulationseinrichtungen auf. Eine dieser Modulations-/Demodulationseinrichtungen ist an der ersten Transformatorwicklung und die andere der beiden Modulations-/Demodulationseinrichtungen ist an der zweiten Transformatorwicklung angeschlossen. Insbesondere mittels der primärseitigen der beiden Modulations-/Demodulationseinrichtungen, also mittels der Modulations-/Demodulationseinrichtung, welche an diejenige Transformatorwicklung angeschlossen ist, welche zur Erzeugung eines entsprechenden induzierten Stromes in der anderen Transformatorwicklung mit einem Wechselstrom beaufschlagt ist, sind Daten und/oder Signale auf den verwendeten Wechselstrom aufmodulierbar. Mittels der anderen (sekundärseitigen) Modulations-/Demodulationseinrichtung, also mittels der Modulations-/Demodulationseinrichtung, welche an diejenige Transformatorwicklung angeschlossen ist, in welcher eine Spannung bzw. ein Strom induziert wird, sind die Daten und/oder die Signale von dem induzierten Wechselstrom extrahierbar (demodulierbar) und zweckmäßigerweise auch extrahiert. Die extrahierten Daten/und oder Signale sind einer mit der sekundärseitigen Modulations-/Demodulationseinrichtungen verbundenen Steuereinheit zuführbar, welche beispielsweise der Steuerung des Elektromotors, eines die Traktions-Batterie aufweisenden Batteriesteuersystems oder weiterer Komponenten dienen. Die weiteren Komponenten sind insbesondere Aktoren, beispielsweise für eine Bremse, oder Lichter, wie beispielsweise Rücklichter oder Blinker. Beispielsweise wird die induktiv übertragene Energie auch zum Betrieb der weiteren Komponenten herangezogen.According to a suitable development of the device, it has two modulation / demodulation devices. One of these modulation / demodulation devices is connected to the first transformer winding and the other of the two modulation / demodulation devices is connected to the second transformer winding. In particular, by means of the primary-side of the two modulation / demodulation devices, i.e. by means of the modulation / demodulation device which is connected to that transformer winding to which an alternating current is applied to generate a corresponding induced current in the other transformer winding, data and / or signals are available the alternating current used can be modulated. The data and / or the signals can be extracted from the induced alternating current by means of the other (secondary) modulation / demodulation device, i.e. by means of the modulation / demodulation device which is connected to the transformer winding in which a voltage or current is induced (demodulable) and expediently also extracted. The extracted data / or signals can be fed to a control unit connected to the secondary-side modulation / demodulation devices, which are used, for example, to control the electric motor, a battery control system having the traction battery, or other components. The other components are, in particular, actuators, for example for a brake, or lights, such as taillights or turn signals, for example. For example, the inductively transmitted energy is also used to operate the other components.

Zusammenfassend wird also bei Betrieb der Vorrichtung dem zur induktiven Übertragung herangezogenen (Träger-)Wechselstrom mittels der primärseitig Modulations-/Demodulationseinrichtung ein Signal und/oder Daten aufmoduliert. Mittels des modulierten Wechselstroms wird ein entsprechender Strom in der sekundärseitigen Transformatorwicklung induziert, welcher der sekundärseitigen Modulations-/Demodulationseinrichtung zugeführt wird. Mittels dieser werden die Daten und/oder das Signal vom induzierten Strom extrahiert (getrennt). Der demodulierte Wechselstrom, also anhand der Extraktion der Daten und/oder Signale vom induzierten Strom entstandene Strom, wird, insbesondere über den Spannungswandler bzw. über den Umrichter, der mit der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbundenen Traktions-Batterie oder dem mit der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbundenen Elektromotor zugeführt.In summary, when the device is in operation, a signal and / or data is modulated onto the (carrier) alternating current used for inductive transmission by means of the modulation / demodulation device on the primary side. By means of the modulated alternating current, a corresponding current is induced in the transformer winding on the secondary side, which is fed to the modulation / demodulation device on the secondary side. By means of this, the data and / or the signal are extracted (separated) from the induced current. The demodulated alternating current, i.e. the current resulting from the extraction of the data and / or signals from the induced current, is fed to the traction battery connected to the secondary transformer winding or to the electric motor connected to the secondary transformer winding, in particular via the voltage converter or via the converter .

In vorteilhafter Ausgestaltung weist ein Anhänger eine Anhängerdeichsel zur mechanischen Kopplung mit einer Anhängerkupplung eines Lastkraftwagens auf. Insbesondere weist der Anhänger eine Anhängerdeichsel einer Vorrichtung gemäß einer der oben dargestellten Varianten auf. Allenfalls weist die Anhängerdeichsel eine Zugöse zur Aufnahme des Kupplungsbolzens der Anhängerkupplung auf, wobei in die Anhängerdeichsel eine (zweite) Transformatorwicklung integriert ist. Diese ist dabei um die Zugöse gewickelt.In an advantageous embodiment, a trailer has a trailer drawbar for mechanical coupling with a trailer coupling of a truck. In particular, the trailer has a trailer drawbar of a device according to one of the variants presented above. At most, the trailer drawbar has a drawbar eye for receiving the coupling bolt of the trailer coupling, a (second) transformer winding being integrated into the trailer drawbar. This is wrapped around the towing eye.

Sofern der Anhänger eine Traktions-Batterie für einen auf dem Lastkraftwagen angeordneten Elektromotor aufweist, ist an die zweite Transformatorwicklung, insbesondere zwischen der zweiten Transformatorwicklung und der Traktions-Batterie, ein Spannungswandler geschaltet. Sofern der Anhänger einen Elektromotor aufweist, welcher von einer auf dem Lastkraftwagen angeordneten Traktions-Batterie versorgt ist bzw. werden soll, ist an die zweite Transformatorwicklung, insbesondere zwischen der zweiten Transformatorwicklung und dem Elektromotor, ein Umrichter geschaltet. Zusätzlich oder alternativ ist zwischen die erste Transformatorwicklung und dem Umrichter bzw. dem Spannungswandler eine Modulations-/Demodulationseinrichtung geschaltet.If the trailer has a traction battery for an electric motor arranged on the truck, the second transformer winding, in particular between the second transformer winding and the traction Battery connected to a voltage converter. If the trailer has an electric motor which is or is to be supplied by a traction battery arranged on the truck, a converter is connected to the second transformer winding, in particular between the second transformer winding and the electric motor. Additionally or alternatively, a modulation / demodulation device is connected between the first transformer winding and the converter or the voltage converter.

Weiterhin weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Lastkraftwagen (LKW) eine Anhängerkupplung, vorzugsweise eine Anhängerkupplung einer Vorrichtung gemäß einer der oben dargestellten Varianten, mit einem Kupplungsbolzen zur mechanischen Kopplung mit einer Zugöse einer Anhängerdeichsel eines Anhänger auf, welcher Anhänger insbesondere gemäß einer der oben dargestellten Varianten ausgebildet ist. Entweder weist die Anhängerkupplung dabei eine (erste) Transformatorwicklung auf, welche um den einen ferromagnetischen (ersten) Kern bildenden Kupplungsbolzen gewickelt ist, oder die Anhängerkupplung weist einen U-förmigen ferromagnetischen (zweiten) Kern auf, wobei dieser mit der ersten Transformatorwicklung versehen ist. Dabei sind die U-Schenkel des zweiten Kerns dem Kupplungsbolzen zugewandt. In einer Schließstellung des Kupplungsbolzens ist in dieser zweiten Alternative mittels des Kupplungsbolzens und mittels des ferromagnetischen zweiten Kerns ein Transformatorkern gebildet.Furthermore, according to an advantageous embodiment, a truck has a trailer coupling, preferably a trailer coupling of a device according to one of the variants shown above, with a coupling bolt for mechanical coupling with a towing eye of a trailer drawbar of a trailer, which trailer is in particular according to one of the variants shown above is trained. Either the trailer coupling has a (first) transformer winding, which is wound around the coupling bolt forming a ferromagnetic (first) core, or the trailer coupling has a U-shaped ferromagnetic (second) core, which is provided with the first transformer winding. The U-legs of the second core face the coupling bolt. In a closed position of the coupling bolt, in this second alternative, a transformer core is formed by means of the coupling bolt and by means of the ferromagnetic second core.

Beispielsweise ist in analoger Weise zu den oben dargestellten Ausführungen bezüglich des Anhängers ein Umrichter oder ein Spannungswandler und zusätzlich oder alternativ eine Modulations-/Demodulationseinrichtung an die erste Transformatorwicklung angeschlossen.For example, a converter or a voltage converter and additionally or alternatively a modulation / demodulation device are connected to the first transformer winding in a manner analogous to the explanations presented above with regard to the trailer.

In zweckmäßiger Ausgestaltung weist ein Lastzug einen Lastkraftwagen in einer der oben dargelegten Varianten sowie einen Anhänger in einer der oben dargestellten Varianten auf. Dabei sind die Lastkraftwagen und der Anhänger mittels der Anhängerkupplung und mittels des Kupplungsbolzens mechanisch und induktiv miteinander gekoppelt.In an expedient embodiment, a truck has a truck in one of the variants presented above and a trailer in one of the variants presented above. The trucks and the trailer are mechanically and inductively coupled to one another by means of the trailer coupling and by means of the coupling bolt.

Dabei sind in einem ersten Betriebsmodus, welcher dem Antrieb des Lastzugs dient, die an der Traktions-Batterie angeschlossene Transformatorwicklung, also je nach Ausgestaltung des Lastzugs die erste oder die zweite Transformatorwicklung, mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen. An der an den Elektromotor angeschlossenen zweiten bzw. ersten Transformatorwicklung ist bzw. wird eine Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert.In a first operating mode, which is used to drive the truck, the transformer winding connected to the traction battery, i.e. the first or the second transformer winding, depending on the design of the truck, has a voltage between 0 V and 1500 V and / or a current with a current intensity between 0 A and 1500 A flows through it. A voltage with an amount between 0 V and 1500 V or a current with a current with an amount between 0 A and 1500 A is or will be induced on the second or first transformer winding connected to the electric motor.

Zusätzlich oder alternativ sind in einem zweiten Betriebsmodus, welcher dem rekuperativen Laden der Traktions-Batterie dient, die an den Elektromotor angeschlossene erste oder zweite Transformatorwicklung mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen. An der an die Traktions-Batterie angeschlossenen zweiten bzw. ersten Transformatorwicklung wird bzw. ist dabei eine Spannung zwischenmit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert.Additionally or alternatively, in a second operating mode, which is used for recuperative charging of the traction battery, the first or second transformer winding connected to the electric motor has a voltage between 0 V and 1500 V applied to it and / or a current with a current strength with an amount between 0 A and 1500 A. At the second or first transformer winding connected to the traction battery, a voltage between 0 V and 1500 V or a current with a current strength between 0 A and 1500 A is induced.

Insbesondere ist die Vorrichtung also dazu ausgebildet, Energie, Daten und/oder Steuersignale sowohl vom Anhänger an den Lastkraftwagen als auch vom Lastkraftwagen zum Anhänger zu übertragen.In particular, the device is designed to transmit energy, data and / or control signals both from the trailer to the truck and from the truck to the trailer.

Zusammenfassend ist eine Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie mittels induktiver Energieübertragung zum Antreiben des Lastzugs ermöglicht. Beispielsweise verwendet der Elektromotor lediglich die induktiv übertragene Energie zum Antreiben des Lastzugs. Alternativ hierzu weist der Lastzug eine weitere, zweite mit dem Elektromotor verbundene Traktions-Batterie auf, welche im Lastkraftwagen angeordnet ist, sofern der Elektromotor im Lastkraftwagen angeordnet ist, oder welche im Anhänger angeordnet ist, sofern der Elektromotor in der Lastkraftwagen angeordnet ist. In diesem Fall wirkt die induktiv übertragene Energie unterstützend für die zweite Traktions-Batterie. Mit anderen Worten wird für den Betrieb des Elektromotors die induktiv übertragene Energie zusätzlich zu einer von der zweiten Traktions-Batterie bereitgestellten Energie, insbesondere bei einem Beschleunigungsvorgang des Lastzugs, verwendet.In summary, the electric motor can be supplied with electrical energy by means of inductive energy transmission for driving the truck. For example, the electric motor only uses the inductively transmitted energy to drive the truck. Alternatively, the truck has a further, second traction battery connected to the electric motor, which is arranged in the truck if the electric motor is arranged in the truck, or which is arranged in the trailer if the electric motor is arranged in the truck. In this case, the inductively transmitted energy supports the second traction battery. In other words, the inductively transmitted energy is used to operate the electric motor in addition to an energy provided by the second traction battery, in particular when the truck is accelerating.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 in einer schematischen Seitenansicht einen Lastzug mit einem Anhänger und mit einem Lastkraftwagen, wobei der Anhänger eine Anhängerdeichsel einer Vorrichtung aufweist, welche mit einer Anhängerkupplung der Vorrichtung für den Lastkraftwagen mechanisch gekoppelt ist, und wobei der Anhänger und die Anhängerkupplung eine zweite Transformatorwicklung bzw. eine erste Transformatorwicklung aufweisen, mittels welchen eine Traktions-Batterie des Anhängers mit einem Elektromotor des Lastkraftwagen induktiv gekoppelt sind,
  • 2a schematischen in einer perspektivischen Ansicht die Vorrichtung gemäß einer ersten Variante, wobei ein Kupplungsbolzen der Anhängerkupplung in einer Zugöse der Anhängerdeichsel aufgenommen ist, und wobei der Kupplungsbolzen einen gemeinsamen ferromagnetischen Kern für eine um die Zugöse gewickelte zweite Transformatorwicklung der Anhängerdeichsel und für eine erste Transformatorwicklung der Anhängerkupplung bildet,
  • 2b schematischen in einer Seitenansicht die erste Variante der Vorrichtung mit Kupplungsmaul der als Maulkupplung ausgebildeten Anhängerkupplung,
  • 3a schematisch in einer Seitenansicht die Vorrichtung gemäß einer zweiten Variante, gemäß welcher die Anhängerkupplung einen U-förmigen zweiten Kern aufweist, der mit der ersten Transformatorwicklung versehen ist, wobei dessen U-Schenkel dem Kupplungsbolzen zugewandt sind, und
  • 3b schematisch in einer Draufsicht die Vorrichtung gemäß der zweiten Variante.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
  • 1 a schematic side view of a truck with a trailer and a truck, the trailer having a trailer drawbar of a device which is mechanically coupled to a trailer coupling of the device for the truck, and wherein the trailer and the trailer coupling have a second transformer winding and a first Have transformer winding, by means of which a traction battery of the trailer is inductively coupled to an electric motor of the truck,
  • 2a Schematic in a perspective view of the device according to a first variant, wherein a coupling bolt of the trailer coupling is received in a drawbar eye of the trailer drawbar, and wherein the coupling bolt has a common ferromagnetic core for a second transformer winding of the trailer drawbar wound around the drawbar eye and for a first transformer winding of the trailer coupling forms,
  • 2 B a schematic side view of the first variant of the device with the coupling mouth of the trailer coupling designed as a mouth coupling,
  • 3a schematically in a side view the device according to a second variant, according to which the trailer hitch has a U-shaped second core which is provided with the first transformer winding, the U-legs of which face the coupling bolt, and
  • 3b schematically in a plan view the device according to the second variant.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der 1 ist ein Lastzug 2 mit einem Lastkraftwagen 4 und mit einem Anhänger 6 gezeigt. Zum Antrieb des Lastzugs 2 weist der Lastkraftwagen 4 einen Elektromotor 8 auf, welcher von einer Traktions-Batterie 10 des Anhängers 6 mit elektrischer Energie versorgt ist. Zur induktiven Übertragung der elektrischen Energie von der Traktions-Batterie 10 des Anhängers 6 an den Elektromotor 8 weist der Lastzug 2 eine Vorrichtung 12 auf.In the 1 is a truck 2 with a truck 4th and with a trailer 6th shown. To drive the truck 2 instructs the truck 4th an electric motor 8th on which from a traction battery 10 of the trailer 6th is supplied with electrical energy. For the inductive transmission of electrical energy from the traction battery 10 of the trailer 6th to the electric motor 8th instructs the truck 2 a device 12 on.

Die Vorrichtung 12 umfasst dabei eine Anhängerdeichsel 14, welche an einem (Rahmen) Fahrgestell 16 des Anhängers befestigt ist, und eine Anhängerkupplung 18, welche am Lastkraftwagen 4 montiert ist.The device 12 includes a trailer drawbar 14th , which on a (frame) chassis 16 of the trailer is attached, and a trailer coupling 18th which on the truck 4th is mounted.

Die Anhängerdeichsel 14 weist dabei eine Zugöse 20 auf, in welcher ein Kupplungsbolzen 22 der Anhängerkupplung 18 aufgenommen ist (2a bis 3b), so dass der Anhänger 6 mit dem Lastkraftwagen 4 mechanisch gekoppelt ist.The trailer drawbar 14th has a towing eye 20th on, in which a coupling bolt 22nd the trailer coupling 18th is recorded ( 2a to 3b) so that the trailer 6th by truck 4th is mechanically coupled.

Des Weiteren weist die Anhängerkupplung eine erste Transformatorwicklung 24, welche an den Elektromotor 8 angeschlossen ist, und die Anhängerdeichsel 14 eine zweite Transformatorwicklung 26 auf, welche an die Traktions-Batterie 10 angeschlossen ist. Mittels der beiden Transformatorwicklungen 24 und 26 ist somit eine induktive Übertragung elektrischer Energie von der Traktions-Batterie 10 an den Elektromotor 8 ermöglicht. Also sind der Elektromotor 8 und die Traktions-Batterie 10 mittels der beiden Transformatorwicklungen 24 und 26 induktiv miteinander gekoppelt.The trailer coupling also has a first transformer winding 24 which to the electric motor 8th and the trailer drawbar 14th a second transformer winding 26th on which to the traction battery 10 connected. By means of the two transformer windings 24 and 26th is therefore an inductive transfer of electrical energy from the traction battery 10 to the electric motor 8th enables. So are the electric motor 8th and the traction battery 10 by means of the two transformer windings 24 and 26th inductively coupled to one another.

In den 2a, 2b und 3a, 3b sind zwei Varianten der Vorrichtungen dargestellt. Diese beiden Varianten sind in der 1 zusammenfassend schematisch als ein Transformator dargestellt, wobei erste Transformatorwicklung 24 der Anhängerkupplung 18 und die zweite Transformatorwicklung 26 der Anhängerdeichsel 14 zugeordnet ist.In the 2a , 2 B and 3a , 3b two variants of the devices are shown. These two variants are in the 1 summarized schematically as a transformer, with first transformer winding 24 the trailer coupling 18th and the second transformer winding 26th the trailer drawbar 14th assigned.

Wie weiterhin in der 1 gezeigt ist, weist die Vorrichtung 12 weiterhin einen Spannungswandler 28 auf, der an die zweite Transformatorwicklung 26 und an die Traktions-Batterie 10 angeschlossen ist. Dieser wandelt zum Antrieb des Lastzugs 2 die von der Traktions-Batterie 10 bereitgestellte Gleichspannung bzw. den von der Traktions-Batterie 10 bereitgestellten Gleichstrom in einen die zur induktiven Übertragung notwendige Wechselspannung bzw. den zur induktiven Übertragung notwendigen Wechselstrom. Zudem wandelt der Spannungswandler 28 im Zuge einer Rekuperation die in der zweiten Transformatorwicklung 26 induzierte Wechselspannung bzw. den dort induzierten Wechselstrom in eine zum Laden der Traktions-Batterie 10 geeignete Gleichspannung bzw. in einen entsprechenden Gleichstrom.As continued in the 1 is shown, the device 12 furthermore a voltage converter 28 on that to the second transformer winding 26th and to the traction battery 10 connected. This converts to drive the truck 2 those from the traction battery 10 DC voltage provided or that of the traction battery 10 provided direct current into an alternating voltage necessary for inductive transmission or the alternating current necessary for inductive transmission. In addition, the voltage converter converts 28 in the course of a recuperation in the second transformer winding 26th induced alternating voltage or the alternating current induced there in a for charging the traction battery 10 suitable direct voltage or a corresponding direct current.

Zudem umfasst die Vorrichtung 12 einen Umrichter 30, der an die erste Transformatorwicklung 24 angeschlossen ist. Dieser wandelt die vom Elektromotor 8 im Zuge einer Rekuperation bereitgestellte Wechselspannung bzw. Wechselstrom in eine Wechselspannung bzw. in einen Wechselstrom, deren bzw. dessen Frequenz zur induktiven Übertragung der Energie mittels der Transformatorwicklungen 24 und 26 geeignet ist. Weiterhin wandelt der Umrichter 30 zum Antrieb des Lastzugs 2 die in der ersten Transformatorwicklung 24 induzierte Wechselspannung bzw. den dort induzierten Wechselstrom in eine zum Betrieb des Elektromotors 8 geeignete Wechselspannung bzw. in einen entsprechenden Wechselstrom.The device also includes 12 a converter 30th attached to the first transformer winding 24 connected. This converts the from the electric motor 8th alternating voltage or alternating current provided in the course of recuperation into an alternating voltage or alternating current, the frequency of which for the inductive transmission of energy by means of the transformer windings 24 and 26th suitable is. The converter continues to convert 30th to drive the truck 2 those in the first transformer winding 24 induced alternating voltage or the alternating current induced there into one for operating the electric motor 8th suitable alternating voltage or a corresponding alternating current.

Zusammenfassend weist die Vorrichtung 12 einen batterieseitigen Spannungswandler 28 und einen motorseitigen Umrichter 30 auf.In summary, the device 12 a battery-side voltage converter 28 and a motor-side converter 30th on.

Zwischen der zweiten Transformatorwicklung 26 und dem Spannungswandler 28 sowie zwischen der ersten Transformatorwicklung 24 und dem Umrichter 30 ist jeweils eine Modulations-/Demodulationseinrichtungen 32 geschaltet. Mittels der Modulations-/Demodulationseinrichtungen 32 können Daten und/oder Signale auf den zur induktiven Energieübertagung verwendeten Wechselstrom aufmoduliert werden. Mittels der primärseitigen der beiden Modulations-/Demodulationseinrichtungen 32, sind also Daten und/oder Signale auf den verwendeten Wechselstrom aufmodulierbar. Mittels der anderen (sekundärseitigen) Modulations-/Demodulationseinrichtung 32, werden die Daten und/oder die Signale extrahiert.Between the second transformer winding 26th and the voltage converter 28 as well as between the first transformer winding 24 and the converter 30th is a modulation / demodulation device 32 switched. By means of the modulation / demodulation devices 32 data and / or signals can be modulated onto the alternating current used for inductive energy transmission. By means of the primary side of the two modulation / demodulation devices 32 , are so Data and / or signals can be modulated onto the alternating current used. By means of the other (secondary) modulation / demodulation device 32 , the data and / or the signals are extracted.

Beispielhaft ist in der 1 eine Steuereinheit 34 des Lastkraftwagens 4 gezeigt, welche mit der mit der ersten Transformatorwicklung 24 verbundenen Modulations-/ Demodulationseinrichtung 32 verbunden ist. Die mittels dieser Modulations-/ Demodulationseinrichtung 32 extrahierten Daten/und oder Signale werden der Steuereinheit 34 zugeführt, und dienen beispielsweise der Steuerung des Elektromotors 8.An example is in the 1 a control unit 34 of the truck 4th shown which with the one with the first transformer winding 24 connected modulation / demodulation device 32 connected is. The means of this modulation / demodulation device 32 extracted data / and or signals are sent to the control unit 34 supplied, and are used, for example, to control the electric motor 8th .

In einem ersten Betriebsmodus zum Antrieb des Lastzugs 2, welcher auch als Antriebsmodus bezeichnet wird, ist die an der Traktions-Batterie 10 angeschlossene zweite Transformatorwicklung 26 mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen. An der an den Elektromotor 8 angeschlossenen ersten Transformatorwicklung 24 ist bzw. wird eine Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert.In a first operating mode for driving the truck trailer 2 , which is also referred to as the drive mode, is the one on the traction battery 10 connected second transformer winding 26th A voltage with an amount between 0 V and 1500 V is applied and / or a current with an amperage with an amount between 0 A and 1500 A flows through it. On the one on the electric motor 8th connected first transformer winding 24 a voltage with an amount between 0 V and 1500 V or a current with a current with an amount between 0 A and 1500 A is induced.

In einem zweiten Betriebsmodus zum rekuperativen Laden der Traktions-Batterie 10 ist die an den Elektromotor 8 angeschlossene erste Transformatorwicklung 24 mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen. An der an die Traktions-Batterie 10 angeschlossenen zweiten Transformatorwicklung 26 ist bzw. wird eine Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert.In a second operating mode for recuperative charging of the traction battery 10 is the one to the electric motor 8th connected first transformer winding 24 A voltage with an amount between 0 V and 1500 V is applied and / or a current with an amperage with an amount between 0 A and 1500 A flows through it. On the one on the traction battery 10 connected second transformer winding 26th a voltage with an amount between 0 V and 1500 V or a current with a current with an amount between 0 A and 1500 A is induced.

Zusammenfassend weist der Anhänger 6 die Anhängerdeichsel 14 der Vorrichtung 12 und der Lastkraftwagen 4 die Anhängerkupplung 18 der Vorrichtung 12 auf.In summary, the trailer points 6th the trailer drawbar 14th the device 12 and the truck 4th the trailer hitch 18th the device 12 on.

Gemäß einer nicht weiter dargestellten alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung 12 und des Lastzugs 2, weist der Anhänger 6 den Elektromotor 8 und der Lastkraftwagen 4 die Traktions-Batterie 10 auf. Die Ausführungen zur Vorrichtung 12, zum Lastzug 2, zum Anhänger 6 und zum Lastkraftwagen 4 gelten mit Ausnahme des Folgenden analog zur oben dargestellten Variante. Gemäß dieser alternativen Ausgestaltung ist der Spannungswandler 28 zwischen der erste Transformatorwicklung 24 und der Traktions-Batterie 10 und der Umrichter 30 zwischen der zweiten Transformatorwicklung 26 und dem Elektromotor 8 des Anhängers 6 geschaltet.According to an alternative embodiment of the device, not shown further 12 and the truck 2 the trailer instructs 6th the electric motor 8th and the truck 4th the traction battery 10 on. The remarks on the device 12 , to the truck 2 , to the trailer 6th and to the truck 4th apply analogously to the variant shown above, with the exception of the following. According to this alternative embodiment, the voltage converter is 28 between the first transformer winding 24 and the traction battery 10 and the converter 30th between the second transformer winding 26th and the electric motor 8th of the trailer 6th switched.

In den 2a und 2b ist die erste Variante der Vorrichtung 12 gezeigt. Hierbei ist die erste Transformatorwicklung 24 um den Kupplungsbolzen 22 gewickelt. Mit anderen Worten ist der Kupplungsbolzen 22 mit der ersten Transformatorwicklung 24 versehen. Dabei ragt der Kupplungsbolzen 22 über ein Kupplungsmaul 36 der als sogenannte Maulkupplung ausgebildeten Anhängerkupplung 18 hinaus ( 2b). Die erste Transformatorwicklung 24 ist dabei außerhalb eines vom Kupplungsmaul 36 der Anhängerkupplung 18 gebildeten Aufnahmeraums für die Zugöse 20 angeordnet. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist die erste Transformatorwicklung 24 um den Kupplungsbolzen 22 gewickelt, dabei aber innerhalb des vom Kupplungsmaul 36 der Anhängerkupplung 18 gebildeten Aufnahmeraums für die Zugöse 20 angeordnet.In the 2a and 2 B is the first variant of the device 12 shown. Here is the first transformer winding 24 around the coupling bolt 22nd wrapped. In other words, it is the coupling bolt 22nd with the first transformer winding 24 Mistake. The coupling bolt protrudes 22nd via a coupling jaw 36 the trailer coupling designed as a so-called jaw coupling 18th out ( 2 B) . The first transformer winding 24 is outside one of the coupling jaws 36 the trailer coupling 18th formed receiving space for the towing eye 20th arranged. According to an alternative not shown further, the first transformer winding 24 around the coupling bolt 22nd wrapped, but within the coupling jaw 36 the trailer coupling 18th formed receiving space for the towing eye 20th arranged.

In einer Schließstellung des Kupplungsbolzens 22, also wenn dieser in der Zugöse aufgenommen ist, bildet der Kupplungsbolzen 22 einen gemeinsamen (ersten) ferromagnetischen Kern für beide Transformatorwicklungen 24 und 26. Die erste Transformatorwicklung 24 und die zweite Transformatorwicklung 26 sind entlang der Längsrichtung (Erstreckungsrichtung) des Kupplungsbolzens 22 hintereinander angeordnet, wobei deren Wicklungsachsen (Spulenachsen) gleich sind.In a closed position of the coupling bolt 22nd , so when this is received in the drawbar eye, the coupling pin forms 22nd a common (first) ferromagnetic core for both transformer windings 24 and 26th . The first transformer winding 24 and the second transformer winding 26th are along the longitudinal direction (extension direction) of the coupling bolt 22nd arranged one behind the other, their winding axes (coil axes) being the same.

In den 3a und 3b ist die zweite Variante der Vorrichtung 12 dargestellt. Hierbei weist die Anhängerkupplung 18 einen U-förmigen zweiten ferromagnetischen Kern 38 auf. Der kurz als zweiter Kern 38 bezeichnete zweite ferromagnetische Kern 38 weist also zwei zueinander beabstandete und zueinander parallel verlaufende U-Schenkel 40 und einen diese verbindenden U-Verbindungsschenkel 42 auf. Die erste Transformatorwicklung 24 ist dabei um den U-Verbindungsschenkel 42 gewickelt.In the 3a and 3b is the second variant of the device 12 shown. Here, the trailer coupling 18th a U-shaped second ferromagnetic core 38 on. The short as the second core 38 designated second ferromagnetic core 38 thus has two spaced apart and parallel U-legs 40 and a U-connecting leg connecting them 42 on. The first transformer winding 24 is around the U-connecting leg 42 wrapped.

Weiterhin sind die U-Schenkel 40 freiendseitig dem Kupplungsbolzen 22 zugewandt, wobei in einer Schließstellung des Kupplungsbolzens 22 mittels diesem und mittels des zweiten ferromagnetischen Kerns 38 ein Transformatorkern gebildet ist. In der Schließstellung ist dabei der Kupplungsbolzen 22 von der zweiten Transformatorwicklung 26 der Anhängerdeichsel 14 umfasst. Eine Längsachse des Kupplungsbolzens 22 ist dabei in einer mittels der beiden U-Schenkel 40 und mittels der U-Verbindungsschenkel 42 aufgespannten Ebene angeordnet.Furthermore, the U-legs are 40 on the free end of the coupling bolt 22nd facing, wherein in a closed position of the coupling bolt 22nd by means of this and by means of the second ferromagnetic core 38 a transformer core is formed. The coupling bolt is in the closed position 22nd from the second transformer winding 26th the trailer drawbar 14th includes. A longitudinal axis of the coupling bolt 22nd is in one by means of the two U-legs 40 and by means of the U-connecting legs 42 arranged on the spanned plane.

Der Kupplungsbolzen 22 ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Zur Vermeidung oder zumindest zur Verminderung eines magnetischen Streufeldes an den Freienden der U-Schenkeln 40 sind diese freiendseitig, nach innen, also zum U-Verbindungsschenkel 42, hin gewölbt. Die Wölbung ist halbkreisförmig ausgebildet, so dass eine Kontaktfläche zwischen der Kupplungsbolzen 22 und den (Frei-) Enden der U-Schenkel 40 vergrößert ist.The coupling bolt 22nd is designed as a circular cylinder. To avoid or at least reduce a magnetic stray field at the free ends of the U-legs 40 are these on the free-end, inward, i.e. towards the U-connecting leg 42 , arched. The curvature is semicircular, so that a contact surface between the Coupling bolt 22nd and the (free) ends of the U-legs 40 is enlarged.

In den 3a und 3b ist zum Zwecke einer besseren Erkennbarkeit der Kupplungsbolzen 22 punktiert, der vom Kupplungsmaul 36 verdeckte Abschnitt der Anhängerdeichsel 14 strichpunktiert und in der 3a der zweite Kern 38 strichliniert dargestellt.In the 3a and 3b is for the purpose of better visibility of the coupling bolts 22nd dotted that of the coupling jaw 36 concealed section of the trailer drawbar 14th dash-dotted lines and in the 3a the second core 38 shown in dashed lines.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
Lastzugarticulated lorry
44th
LastkraftwagenTrucks
66th
Anhängerpendant
88th
ElektromotorElectric motor
1010
Traktions-BatterieTraction battery
1212
Vorrichtungcontraption
1414th
AnhängerdeichselTrailer drawbar
1616
Fahrgestellchassis
1818th
Anhängerkupplungtrailer hitch
2020th
ZugöseTowing eye
2222nd
Kupplungsbolzen/ erster ferromagnetischer KernCoupling bolt / first ferromagnetic core
2424
erste Transformatorwicklungfirst transformer winding
2626th
zweite Transformatorwicklungsecond transformer winding
2828
SpannungswandlerVoltage converter
3030th
UmrichterConverter
3232
Modulations-/DemodulationseinrichtungModulation / demodulation device
3434
SteuereinheitControl unit
3636
KupplungsmaulCoupling jaw
3838
zweiter ferromagnetischer Kernsecond ferromagnetic core
4040
U-SchenkelU-leg
4242
U-VerbindungsschenkelU-connecting leg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 6222443 B1 [0005]US 6222443 B1 [0005]

Claims (9)

Vorrichtung (12) zur induktiven Energieübertragung zwischen einer Traktions-Batterie (10) und einem Elektromotor (8) eines Lastzuges (2) mit einem Lastkraftwagen (4) und mit einem Anhänger (6), wobei der Lastkraftwagen (4) die Traktions-Batterie (10) oder den Elektromotor (8) aufweist, aufweisend - eine Anhängerkupplung (18) mit einem Kupplungsbolzen (22) sowie mit einer ersten Transformatorwicklung (24), - eine Anhängerdeichsel (14) mit einer Zugöse (20) für den Kupplungsbolzen (22), sowie mit einer in die Anhängerdeichsel (14) integrierten zweiten Transformatorwicklung (26), wobei die Zugöse (20) von der zweiten Transformatorwicklung (26) umwickelt ist, und wobei der Kupplungsbolzen (22) einen ersten ferromagnetischen Kern für die zweite Transformatorwicklung (26) bildet, wenn dieser in der Zugöse (20) aufgenommen ist.Device (12) for inductive energy transfer between a traction battery (10) and an electric motor (8) of a truck (2) with a truck (4) and with a trailer (6), the truck (4) having the traction battery (10) or the electric motor (8) having - a trailer coupling (18) with a coupling bolt (22) and with a first transformer winding (24), - A trailer drawbar (14) with a drawbar eye (20) for the coupling bolt (22), and with a second transformer winding (26) integrated into the trailer drawbar (14), the drawbar eye (20) being wrapped by the second transformer winding (26) , and wherein the coupling bolt (22) forms a first ferromagnetic core for the second transformer winding (26) when this is received in the drawbar eye (20). Vorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Transformatorwicklung (24) um den Kupplungsbolzen (22) gewickelt ist.Device (12) after Claim 1 , characterized in that the first transformer winding (24) is wound around the coupling bolt (22). Vorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung (18) einen U-förmigen zweiten ferromagnetischen Kern (38) aufweist, um den die erste Transformatorwicklung (24) gewickelt ist, und deren U-Schenkel (40) dem Kupplungsbolzen (22) zugewandt sind, wobei in einer Schließstellung des Kupplungsbolzens (22) mittels diesem und mittels des zweiten ferromagnetischen Kerns (38) ein Transformatorkern gebildet ist.Device (12) after Claim 1 , characterized in that the trailer coupling (18) has a U-shaped second ferromagnetic core (38) around which the first transformer winding (24) is wound, and whose U-legs (40) face the coupling bolt (22), wherein in a closed position of the coupling bolt (22) by means of this and by means of the second ferromagnetic core (38) a transformer core is formed. Vorrichtung (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Kern (38) an dessen U-Schenkeln (40) freiendseitig, insbesondere bogenförmig, vorzugsweise halbkreisförmig, nach innen gewölbt ist.Device (12) after Claim 3 , characterized in that the ferromagnetic core (38) on its U-legs (40) is curved inward on the free-end side, in particular in an arcuate, preferably semicircular manner. Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch - einen Spannungswandler (28), der an die erste Transformatorwicklung (24) angeschlossen ist, sofern die Traktions-Batterie (10) für den Lastkraftwagen (4) vorgesehen ist, oder der an die zweite Transformatorwicklung (26) angeschlossen ist, sofern die Traktions-Batterie (10) für den Anhänger (6) vorgesehen ist, und - einen Umrichter (30), der an die erste Transformatorwicklung (24) angeschlossen ist, sofern der Elektromotor (8) für den Lastkraftwagen (4) vorgesehen ist, oder der an die zweite Transformatorwicklung (26) angeschlossen ist, sofern der Elektromotor (8) für den Anhänger (6) vorgesehen ist.Device (12) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized by - a voltage converter (28) which is connected to the first transformer winding (24) if the traction battery (10) is provided for the truck (4), or which is connected to the second transformer winding (26), if the traction battery (10) is provided for the trailer (6), and - a converter (30) which is connected to the first transformer winding (24) if the electric motor (8) is provided for the truck (4) , or which is connected to the second transformer winding (26), provided that the electric motor (8) is provided for the trailer (6). Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Modulations-/Demodulationseinrichtungen (32), welche an der ersten Transformatorwicklung (24) bzw. an der zweiten Transformatorwicklung (26) angeschlossen sind, wobei mittels der Modulations-/Demodulationseinrichtungen (32) Daten und/oder Signale auf den zur induktiven Energieübertagung verwendeten Wechselstrom aufmodulierbar sind.Device (12) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized by two modulation / demodulation devices (32) which are connected to the first transformer winding (24) and to the second transformer winding (26), wherein by means of the modulation / demodulation devices (32) data and / or signals to the AC current used inductive energy transmission can be modulated. Anhänger (6) mit einer Anhängerdeichsel (14), insbesondere einer Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur mechanischen Kopplung mit einer Anhängerkupplung (18) eines Lastkraftwagens (4), wobei die Anhängerdeichsel (14) eine Zugöse (20) für einen Kupplungsbolzen (22) der Anhängerkupplung (18) aufweist, und wobei in die Anhängerdeichsel (14) eine Transformatorwicklung (26) integriert ist, welche um die Zugöse (20) gewickelt ist.Trailer (6) with a trailer drawbar (14), in particular a device (12) according to one of the Claims 1 to 6th , for mechanical coupling to a trailer coupling (18) of a truck (4), the trailer drawbar (14) having a towing eye (20) for a coupling bolt (22) of the trailer coupling (18), and wherein the trailer drawbar (14) has a transformer winding (26) is integrated, which is wrapped around the drawbar eye (20). Lastkraftwagen (4) mit einer Anhängerkupplung (18), insbesondere einer Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Kupplungsbolzen (22) zur mechanischen Kopplung mit einer Zugöse (20) einer Anhängerdeichsel (14), - wobei die Anhängerkupplung (18) eine Transformatorwicklung (24) aufweist, welche um den Kupplungsbolzen (22) gewickelt ist, oder - wobei die Anhängerkupplung (18) einen U-förmigen ferromagnetischen Kern (38) aufweist, um welchen die Transformatorwicklung (24) gewickelt ist, wobei die U-Schenkel (40) des ferromagnetischen Kerns (38) dem Kupplungsbolzen (22) zugewandt sind, und wobei in einer Schließstellung des Kupplungsbolzens (22) mittels diesem und mittels des ferromagnetischen Kerns (38) ein Transformatorkern gebildet ist.Lorry (4) with a trailer coupling (18), in particular a device (12) according to one of the Claims 1 to 6th , with a coupling bolt (22) for mechanical coupling with a drawbar eye (20) of a trailer drawbar (14), - wherein the trailer coupling (18) has a transformer winding (24) which is wound around the coupling bolt (22), or - wherein the Trailer coupling (18) has a U-shaped ferromagnetic core (38) around which the transformer winding (24) is wound, the U-legs (40) of the ferromagnetic core (38) facing the coupling bolt (22), and wherein in a closed position of the coupling bolt (22) is formed by means of this and by means of the ferromagnetic core (38) a transformer core. Lastzug (2) mit einem Lastkraftwagen (4) nach Anspruch 8 sowie mit einem Anhänger (6) nach Anspruch 7, wobei der Lastkraftwagen (4) und der Anhänger (6) mittels der Anhängerkupplung (18) und mittels der Anhängerdeichsel (14) mechanisch und induktiv miteinander gekoppelt sind, - wobei in einem ersten Betriebsmodus zum Antrieb des Lastzugs (2) die an der Traktions-Batterie angeschlossene Transformatorwicklung (24 oder 26) mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen ist, wobei an der an den Elektromotor (8) angeschlossenen Transformatorwicklung (26 bzw. 24) eine Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert ist bzw. wird, und/oder - wobei in einem zweiten Betriebsmodus zum rekuperativen Laden der Traktions-Batterie (10) die an den Elektromotor (8) angeschlossene Transformatorwicklung (24 oder 26) mit einer Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V beaufschlagt und/oder von einem Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A durchflossen ist, wobei an der an die Traktions-Batterie (10) angeschlossenen Transformatorwicklung (26 bzw. 24) eine Spannung mit einem Betrag zwischen 0 V und 1500 V bzw. ein Strom mit einer Stromstärke mit einem Betrag zwischen 0 A und 1500 A induziert ist bzw. wird.Truck (2) with a truck (4) after Claim 8 as well as with a trailer (6) Claim 7 , wherein the truck (4) and the trailer (6) are mechanically and inductively coupled to one another by means of the trailer coupling (18) and by means of the trailer drawbar (14), - in a first operating mode for driving the truck (2) the traction -Battery connected transformer winding (24 or 26) with a voltage with an amount between 0 V and 1500 V and / or with a current with a current with an amount between 0 A and 1500 A flowing through it, whereby the to the electric motor ( 8th) connected transformer winding (26 or 24) a voltage with an amount between 0 V and 1500 V or a current with a current with an amount between 0 A and 1500 A is induced or is, and / or - wherein in a second operating mode for recuperative charging of the traction battery (10), the transformer winding (24 or 26) connected to the electric motor (8) is charged with a voltage with an amount between 0 V and 1500 V and / or with a current with a current intensity with an amount between 0 A and 1500 A is flowing through, whereby on the transformer winding (26 or 24) connected to the traction battery (10) a voltage with an amount between 0 V and 1500 V or a current with an amperage with an amount between 0 A and 1500 A is or will be induced.
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