CN104769805B - 能量传输装置和能量传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能量传输装置（30），其具有用于联接电能量源（16）或者电能量槽（12）的联接单元（32）、传输器件（34）和清洗单元（36），所述传输器件与所述联接单元（32）电耦接，并且能够与第二传输器件（34）感应地耦接以传输电能，所述清洗单元构造用于将清洗介质（37）输入到所述第一传输器件（34）和所述第二传输器件（34）之间的传输区段（26）中，以便从所述传输区段（26）中去除颗粒（28）。

Description

能量传输装置和能量传输设备

技术领域

本发明涉及一种能量传输装置，其具有用于联接电能量源或者电能量槽的联接单元和传输器件，所述传输器件与所述联接单元电耦接，并且能够与第二传输器件感应地耦接以传输电能。

此外，本发明涉及一种能量传输设备，其具有第一能量传输单元和第二能量传输单元，所述第二能量传输单元能够与所述第一能量传输单元感应地耦接以传输电能。

背景技术

在机动车驱动技术领域普遍公开了，将电机作为唯一的驱动装置进行使用或者将其与其他类型的驱动马达（混合动力驱动装置）一同进行使用。在这类电动车或者混合动力车辆中，典型地将电机用作驱动马达，通过电力蓄能器如例如蓄电器来为所述电机供应电能。电动车或者插入式混合动力汽车的电力蓄能器例如根据充电状态有规律地与供电网络连接，以便利用电能为蓄能器充电。

为了将电能由充电站传输到车辆上，例如能够使用电缆/缆线。然而这类电缆连接提供了非常糟糕的操作舒适度，并且此外对于使用者构成可能存在的/潜在危险，这是由于当在插塞连接部或者在电缆上出现损坏时，该电缆可能与带电部件接触。

替代电缆连接存在这样一种可能性/方案，即通过无线能量传输为车辆供应电能。当进行感应式能量传输时，在初级侧上借助线圈产生交变磁场。该交变磁场的至少一部分穿透同样具有线圈的次级侧。由此在次级侧的线圈中感应产生电压，并且因此使能量从初级侧传输到次级侧上。在此，初级侧和次级侧的线圈系统能够塑造成具有较大空气隙的变压器。所述空气隙造成较大的漏感和初级侧和次级侧之间相对较差的耦合性。漏感造成在系统中较大的无功电流，所述无功电流无益于能量传输，反而会产生欧姆损耗。因而，无线能量传输的效率会比有线传输时糟糕。然而，这样的能量传输由于便于操作而舒适度较高，并且因此在使用者中提供了较高的接受度。

对于无线能量传输，运行安全性是一个重要的话题。这样在能量传输过程中，在初级侧和次级侧之间的区域中建立起具有较高场强和通量密度的交变磁场。如果例如能够磁化的粉尘或者污染物位于该间隙中，则这些粉尘或者污染物会通过感应产生的涡流被非常高强度地进行加热。因此，能够磁化的粉尘或者污染物作为发热的材料在无线能量传输的环境中被释放并且由此会威胁在该区域中的人类和物体。因而无线能量传输装置不能应用在其中出现这类能够磁化的粉尘或者污染物的环境中（例如铁矿石开采、五金车间、炼钢厂等）。

发明内容

因而本发明提供了一种能量传输装置，其具有用于联接电能量源或者电能量槽的联接单元、传输器件和清洗单元，所述传输器件与所述联接单元电耦接，并且能够与第二传输器件感应地耦接以传输电能，所述清洗单元构造用于将清洗介质输入到所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的传输区段中，以便从所述传输区段中去除颗粒。

此外，本发明提供了一种能量传输设备，其具有第一能量传输单元和第二能量传输单元，所述第二能量传输单元能够与所述第一能量传输单元感应地耦接以传输电能，其中所述能量传输单元中的至少一个能量传输单元具有根据本发明的能量传输装置。

通过根据本发明的清洗单元，将颗粒有效地从第一传输器件和第二传输器件之间的传输区段中去除。由此，所述无线能量传输装置也能够在其中需要考虑能够磁化的粉尘或者污染物的环境中运行。降低了无线能量传输的潜在危险。由此，能够利用尽可能最大的功率运行所述能量传输装置。

此外，通过所述清洗单元确保了，在所述传输区段中不再存在较大块的石头。由此能够如此调整第一传输器件和第二传输器件之间的间距，使得在能量传输时实现尽可能高的效率。

在此，所述清洗单元在一种方式中仅仅布置在第一能量传输单元或者第二能量传输单元中。由此能够节省成本，这是因为所述清洗单元仅仅布置在其中一个能量传输单元中。

在一种替代的实施方式中，两个能量传输单元也分别具有根据本发明的能量传输装置。由此实现了为传输区段非常有效且彻底地清洗掉颗粒。

在一种实施方式中，所述颗粒具有能够磁化的颗粒。

在能够磁化的颗粒中，通过交变磁场感应产生涡流。而涡流又导致该颗粒被非常高强度地进行加热。直至加热成白炽光的颗粒在无线能量传输的环境中释放，并且由此危害在该区域中的人类和物体。例如通过加热的颗粒会引发火灾。基于根据本发明的清洗单元可以能够从传输区段中清除能够磁化的颗粒。由此能够避免上述危险。因而也能够在其中出现金属屑和/或金属粉尘的环境中运行所述能量传输装置。

根据另一种实施方式，所述能量传输装置此外具有控制单元，所述控制单元构造用于识别所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的靠近并且在所识别的靠近的基础上控制所述清洗单元。

通过该措施，在识别出所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的靠近时自动开始清洗传输区段。由此不必要进行人工干预。这样则例如在调整第一传输器件和第二传输器件之间正确的空气隙期间进行传输区段的清洗。因而在达到正确的空气隙间距时便立即开始能量传输，这是由于清洗传输区段的工作已经完成。

在一种替代的实施方式中，当达到两个传输器件之间正确的间距时，才能够开始清洗传输区段。

在另一种实施方式中，控制单元附加地构造用于识别传输区段的污染程度。此外，所述控制单元能够构造用于根据该污染度控制清洗单元。

这使得能够非常灵活地且与污染程度相协调地清洗传输区段。

在另一种实施方式中，所述清洗单元构造用于从所述第一传输器件和/或所述第二传输器件的、布置在所述传输区段的区域中的表面部分中去除所述颗粒。

如果在受污染的环境中使用所述能量传输装置，则例如能够磁化的粉尘会沉积在传输器件的表面上。当随后进行能量传输时，能够磁化的粉尘会基于感应产生的涡流被非常高强度地加热，并且由此会损坏传输器件。借助根据本发明的清洗单元能够从从所述传输区段26中去除已经沉积在传输器件的表面上的颗粒或者说能够磁化的粉尘。基于此，能够避免在传输器件处的损坏。

根据另一种实施方式，所述第一传输器件具有用于传输电能的线圈。

借助所述线圈能够使所述第一传输器件与所述第二传输器件感应耦接。如果所述磁化的颗粒位于所述线圈的表面，则在开始能量传输之前便通过清洗单元从传输区段中清除这些颗粒。由此降低了由四处乱飞的、发热的颗粒带来的危害。

在另一种实施方式中，所述清洗单元具有至少一个用于将清洗介质输入到所述传输区段的区域中的供给单元，其中所述清洗介质构造用于从所述传输区段中去除所述颗粒。

根据本发明，设置例如能够实现为传输器件中的冲洗通道的供给单元。所述供给单元用于将清洗介质施加到传输器件的表面上并且在传输器件之间的区域中导入所述清洗介质。这使得能够对整个传输区段进行非常彻底地清洗。

根据另一种实施方式，所述供给单元与压力单元耦接，所述压力单元构造用于借助所述供给单元在压力下将所述清洗介质输入到所述传输区段的区域中。

通过在压力下输入清洗介质还能够更加有效且彻底地为传输区段清洗掉颗粒。

在另一种实施方式中，所述清洗介质具有周围空气，其中所述清洗单元构造用于将压缩空气输入到所述传输区段的区域中。

所使用的压缩空气能够更好地清洗传输区段，并且基本上在传输器件的表面上不留下残渣。因而有效地从传输区段中例如去除了磁性污物。由此能够实现无危险的无线功率传输。

根据另一种实施方式，所述清洗介质具有水和/或溶剂。

在其中需要考虑泥泞的污染物的环境中，可以将溶剂或者水混合到压缩空气中。替代地，也可以仅仅使用溶剂和/或水作为清洗介质。

在另一种实施方式中，如此布置所述供给单元，从而能够在所述第一传输器件周围在所述传输区段的中央区域中输入清洗介质。

通过该措施确保了能够为传输器件进行彻底的、尽可能大面积的清洗。利用该布置方式，也实现了传输器件之间区域的非常好清洗。

然而在一种替代的实施方式中，所述供给单元也可以布置在传输区段周围的任意一个其他位置上。

在另一种实施方式中，所述清洗单元具有清扫刷（Besen），所述清扫刷活动地支承在所述能量传输装置上，并且所述清扫刷构造用于借助于相对于所述能量传输装置的运动从传输区段中清除颗粒。

在此，优选使用不导电的和/或不能磁化的清扫刷。借助清扫刷的旋转运动或者擦拭运动能够清洗所述能量传输装置的表面或者说清洗所述传输区段。除了清扫刷的运动，例如能够将已压缩的空气和/或清洗剂输入到传输区段中，以便给清洗过程提供支持。

在另一种实施方式中，所述清洗单元具有传感器，所述传感器构造用于识别清扫刷的磨损。

由此自动探测例如清扫刷的刷毛已经磨损，并且因而需要更换清扫刷，以保持清洗的有效性。

在所述能量传输设备的一种特别优选的实施方式中，所述第一能量传输单元安装在可电驱动的机动车上并且与机动车的牵引电池电耦接，并且所述第二能量传输单元安装在充电站中，并且与供电网络电耦接。

在该实施方式中，在一种实施方式中的电能能够由所述供电网络传输到所述牵引电池上，以便为牵引电池充电。在另一个实施例中，牵引电池也能将电能供给到供电网络中。

在此，例如可以仅仅在充电站的能量传输单元中布置清洗单元。

由此能能够节省成本，这是因为所述能量传输装置仅仅布置在其中一个能量传输单元中。

在一种替代的实施方式中，所述能量传输装置也可以仅仅布置在可电驱动的机动车的能量传输单元中。由此能够直接在机动车中实现不依赖于充点电的解决方案。因而，能够不依赖于实施方式在任何环境中为所述配备有根据本发明的清洗单元的机动车进行无线充电。

在另一种替代的实施方式中，不仅所述第一能量传输单元而且所述第二能量传输单元均具有带有清洗单元的能量传输装置。由此能够非常有效且彻底地清洗传输器件之间的传输区段。能够避免由被加热的、发热的颗粒产生的危害。

在所述能量传输设备的另一种实施方式中，所述第一能量传输单元也能够安装在例如在矿山中使用的工作机中，如例如轮式装载机、翻模机或者钻孔机。在此，所述第一能量传输单元与电池耦接，所述电池为待实施的工作职能提供了电能。

附图说明

图1示意性地示出了电驱动的机动车和能量传输设备；并且

图2示意性地示出了能量传输设备的细节构造。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了电驱动的机动车，并且普遍用“10”来标记。所述电驱动的机动车10例如是电动车10或者混合动力汽车10。在这类电动车或者混合动力汽车中，典型地使用异步电机作为驱动马达。在此，在图1中未详细标识的异步机通常由一机动车10车载的牵引电池12供应电能。在机动车10运行了一定时间后，所述牵引电池12必须利用电能再次充电。为此，牵引电池12通过能量传输设备14与供电网络16。在图1中，示出了三种替代的耦接方案，所述耦接方案通过相应的能量传输设备14a、14b、14c和属于这些能量传输设备的供电网络16a、16b、16c标识。如能够从图1中得出的那样，能量传输设备14例如能够垂直地或者水平地定向。

能量传输设备14具有第一能量传输单元18和第二能量传输单元20。所述第一能量传输单元18和所述第二能量传输单元20能够相互感应耦接，以便在两个能量传输单元18、20之间传输能量。在当前的示例中，所述第一能量传输单元18牢固地安装在机动车10上，并且与牵引电池12电耦接。而相反的，所述第二能量传输单元20牢固地安装在固定位置22处，并且与供电网络16电耦接。在此，所述第二能量传输单元20能够构成牢固安装的充电站的一部分。根据实施例，所述固定位置22例如可以是车道垫层22a，所述第二能量传输单元20a嵌入在所述车道垫层中。替代地，所述固定位置22也可以是车库天花板22b或者墙壁22c。

可选的，所述第一能量传输单元18和/或所述第二 能量传输单元20能够与升降装置24耦接。借助升降装置24，能够调整两个能量传输单元18、20之间较短的传输区段26、在本实施例中一较小的空气隙26。通过所述较小的空气隙26确保了能量传输设备14有效的功率传输。

如果牵引电池12借助能量传输设备14和与此耦接的能量传输网络16利用电能充电，则在两个能量传输单元18、20之间建立起具有较高场强和通量密度的交变磁场。当在需要考虑能够磁化的粉尘或者污染物的环境（例如铁矿石开采、五金车间、炼钢厂等）中使用能量传输设备14时，能够磁化的颗粒28位于传输区段26中。在此，所述能够磁化的颗粒28可以布置在能量传输单元18、20的表面上和/或布置在能量传输单元18、20之间的间隙中。

当开始进行能量传输时，通过因感应产生的涡流较高强度地加热能够磁化的颗粒28。发热的颗粒28在能量传输设备14的环境中被释放并且由此会威胁人类和/或损坏物体。例如通过四处乱飞的、发热的颗粒28能够引发火灾。同样也可以想象的是，通过发热的颗粒28对能量传输单元18、20造成损坏。

为了避免这类危害和/或损害，根据本发明的能量传输设备14构造用于在能量传输之前/或者在能量传输期间从传输区段26中移除颗粒28。

为了详细地阐述，在图2中示出了能量传输设备14的细节示意图。在本实施例中假设，不仅所述第一能量传输单元18而且所述第二能量传输单元20均具有根据本发明的能量传输装置30。在能量传输设备14的一种替代的实施方式中，也可以仅仅是所述两个能量传输单元18、20中的其中一个能量传输单元具有根据本发明的能量传输装置30。

所述能量传输装置30具有联接单元32和传输器件34，所述联接单元和所述传输器件相互电耦接。在图2中绘制的示例中，联接单元32a与牵引电池12电耦接，并且联接单元32b与供电网络16电耦接。传输器件34a、34b例如能够具有线圈34a、34b，所述线圈能够感应耦接以传输电能。

如已针对图1进行说明的那样，在开始进行能量传输时，布置在传输区段26的能够磁化的颗粒28被较高强度地加热。因而，优选在传输区段26上开始传输能量之前或者能量传输开始一小段时间之后去除所述能够磁化的颗粒28。为此，能量传输装置30具有清洗单元36。所述清洗单元36构造用于将清洗介质37输入到传输器件34a和传输器件34b之间的传输区段26中，以便从传输区段26中去除颗粒28。由此能够避免人类遭受危险和/或物品遭受损坏。

为了将清洗介质37输入到传输区段26的区域中，所述清洗单元36具有供给单元38，所述供给单元优选布置在传输器件34的中部区域，从而使得能够将所述清洗介质37输入到所述传输区段26的中央区域中。此外，清洗单元36具有与所述供给单元38耦接的压力单元40。借助压力单元40和供给单元38，能够将所述清洗介质37在压力下输入到所述传输区段26的区域中。由此，能够非常有效地从所述传输区段26清洗掉能够磁化的颗粒28。在此，不仅已经沉积在传输器件34的表面上的能够磁化的颗粒28而且布置在两个传输器件34之间的间隙中的能够磁化的颗粒28均被从所述传输区段26中去除。

作为清洗介质37，压缩空气37例如能够吹入到所述传输区段26的区域中。在具有泥泞的污染物的环境中，可以将溶剂或者水混合到压缩空气中。在一种替代的实施方式中，也可以通过溶剂或者水来替代压缩空气37。通过去除能够磁化的颗粒28（例如金属屑、金属粉尘）能够无危险地进行无线能量传输。

能量传输装置30此外具有控制单元42，所述控制单元42构造用于识别传输器件34a和传输器件34b之间的靠近。只要识别出这类靠近，控制单元42就触发清洗单元36，以便开始将清洗介质37输入到传输区段26中。为了求得两个传输器件34的靠近，所述控制单元42例如能够与在图2中未详细标记的、构造用于识别相互对置的传输器件34的传感器耦接。替代地，所述控制单元42能够从磁性耦接的变化中和与此相关的、传输器件34的电气参量的变化中推导出两个传输器件34的靠近。

控制单元42如此触发所述清洗单元36或者说所述压力单元40，从而从识别出传输器件34的靠近直至实现所述传输器件34之间预先设定的间距开始将所述清洗介质37输入到传输区段26中。由此，在开始能量传输之前为传输区段26清洗掉能够磁化的颗粒28。由此避免了危险，或者也避免了传输器件34的损坏。

在一种替代的实施方式中，所述控制单元42能够如此控制所述清洗单元36，从而使得只有低于传输器件34之间预先定义的间距时，所述清洗介质37才会被输入到传输区段26中。由此，只有当能够获得尽可能最大的清洗力时，才输入所述清洗介质37。

在另一种替代的实施方式中，所述控制单元42此外构造用于探测传输区段26的污染程度。清洗单元36则随后通过控制单元42根据污染程度来进行触发。这样则例如在更高的污染程度时调整在压力单元40处更高的压力。此外存在这样的可能性，即根据污染程度混合更大量的溶剂。

通过根据本发明的能量传输装置30和根据本发明的能量传输设备14，也能够无危害地在需要考虑能够磁化的粉尘或者污染物的环境中进行无线的能量传输。

虽然由此已经示出了根据本发明的能量传输装置30和根据本发明的能量传输设备14优选的实施方式，然而也可以考虑在不偏离本发明框架的情况下进行不同的变型和修正。

所述能量传输设备14例如能够应用在任意感应地耦接的能量传输系统中。则所述能量传输设备14也能够在用于设备的感应式充电装置进行使用。

此外，所述清洗单元36能够布置在移动的和/或牢固装配的传输器件34上。

Claims (13)

1.能量传输装置（30），其具有：

用于联接电能量源（16）或者电能量槽（12）的联接单元（32）；

第一传输器件，所述第一传输器件与所述联接单元（32）电耦接，并且所述第一传输器件能够与第二传输器件感应地耦接以传输电能；以及

清洗单元（36），所述清洗单元布置在所述第一传输器件和/或所述第二传输器件上并且构造用于：当识别出所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的靠近直至达到预先设定的间距，开始将清洗介质（37）输入到所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的传输区段（26）中，以便从所述传输区段（26）中去除颗粒（28）。

2.按照权利要求1所述的能量传输装置，其中所述颗粒（28）具有能够磁化的颗粒（28）。

3.按照权利要求1或2所述的能量传输装置，其中所述能量传输装置（30）此外具有控制单元（42），所述控制单元构造用于识别所述第一传输器件和所述第二传输器件之间的靠近，并且在所识别的靠近的基础上控制所述清洗单元（36）。

4.按照权利要求1所述的能量传输装置，其中所述清洗单元（36）构造用于从所述第一传输器件的和/或所述第二传输器件的表面部分中去除颗粒（28），所述表面部分布置在所述传输区段（26）的区域中。

5.按照权利要求1所述的能量传输装置，其中所述第一传输器件具有用于传输电能的线圈。

6.按照权利要求1所述的能量传输装置，其中所述清洗单元（36）具有至少一个用于将清洗介质（37）输入到所述传输区段（26）的区域中的供给单元（38），其中所述清洗介质（37）构造用于从所述传输区段（26）中去除颗粒（28）。

7.按照权利要求6所述的能量传输装置，其中所述供给单元（38）与压力单元（40）耦接，所述压力单元构造用于借助所述供给单元（38）在压力下将所述清洗介质（37）输入到所述传输区段（26）的区域中。

8.按照权利要求7所述的能量传输装置，其中所述清洗介质（37）具有周围空气，并且其中所述清洗单元（36）构造用于将压缩空气输入到所述传输区段（26）的区域中。

9.按照权利要求6所述的能量传输装置，其中所述清洗介质（37）具有溶剂。

10.按照权利要求6所述的能量传输装置，其中如此布置所述供给单元（38），从而能够在所述第一传输器件的周围并且在所述传输区段（26）的中央区域中输入清洗介质（37）。

11.按照权利要求9所述的能量传输装置，其中，所述溶剂是水。

12.能量传输设备（14），其具有：

第一能量传输单元（18）；以及

第二能量传输单元（20），所述第二能量传输单元能够与所述第一能量传输单元（18）感应地耦接以传输电能，

其中所述能量传输单元（18、20）中的至少一个能量传输单元具有根据权利要求1至11中任一项所述的能量传输装置（30）。

13.按照权利要求12所述的能量传输设备，其中所述第一能量传输单元（18）安装在能够电驱动的机动车（10）中，并且与所述机动车（10）的牵引电池（12）电耦接，并且其中所述第二能量传输单元（20）安装在充电站中，并且与供电网络（16）电耦接。

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