CN106004475B - 用于为机动车辆的电能存储装置无接触充电的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及为机动车辆的电能存储装置(2)无接触充电的设备(1)，包括：至少一个初级线圈(3)，能够连接至一个电力供应系统；一个底部壳体(4)，初级线圈(3)被安排在该底部壳体内，设备(1)被形成的方式为使得初级线圈(3)可以在运行过程中有交流电流动经过并且可以产生交变磁场(10)，该交变磁场可以在该车辆侧上在通过气隙与初级线圈(3)分开的次级线圈(6)中感应产生交流电压，从而导致电流，电流是随时间可变的并且可以借助于提供在车辆侧上的一个整流器装置来转换为直流电，以为连接至整流器装置的电能存储装置充电，该至少一个初级线圈(3)被连接至该底部壳体(4)的方式为在外部压缩力的作用下能够机械地屈服。

Description

用于为机动车辆的电能存储装置无接触充电的设备
技术领域
本发明涉及一种用于为机动车辆的电能存储装置无接触充电的设备，该设备包括可以被连接至电力供应系统的至少一个初级线圈以及一个底部壳体，该初级线圈被安排在该底部壳体内，该设备被形成的方式为使得该初级线圈可以在运行过程中有交流电流动经过并且可以产生交变磁场，该交变磁场可以在该车辆侧上在通过气隙与该初级线圈分开的次级线圈中感应产生交流电压，从而导致电流，该电流是随时间可变的并且可以借助于被提供在该车辆侧上的一个整流器装置来转换为直流电，以用于为被连接至该整流器装置的该电能存储装置充电。
背景技术
交流驱动在机动车辆技术中扮演着越来越重要的角色。现有技术披露了驱动包括电动机器或电动机器与内燃发动机的组合(已知为混合动力车辆)的机动车辆。这种机动车辆具有用于存储电能的电能存储装置，该电能存储装置用于给该电动机器馈电。该电能存储装置(其电压电平一般处于200V与400V之间的范围中)具有彼此相连接的多个可充电的蓄电池单元或可充电的蓄电池单元组。
从现有技术已知用于解决为电能存储装置充电的问题的不同途径。通常借助于充电缆线来执行充电，该充电缆线可以被连接至该机动车辆的充电接口并且连接至公共电力供应系统的充电接口(已知为插入式技术)。公共电力供应系统的充电接口通常是标准插座，充电缆线的常规充电插头可以插入其中。在公共电力供应系统上的充电操作通常需要车辆使用者的干预，因为必须将充电缆线插入到为其提供的充电接口中，其结果是它们要经受磨损。如果车辆使用者无意间没有携带充电缆线，则机动车辆的电能存储装置不能充电。如果用于机动车辆的电能存储装置的充电站被安装在公共可触及的区域中，则还存在它们会经常被故意破坏而损坏的问题。
为了补救上述问题，从现有技术已知使用感应为机动车辆的电能存储装置无接触充电，可以通过这种无接触充电来为电动机器馈电。为此目的，需要两个线圈。第一线圈(初级线圈)被容纳在底部壳体中并且被连接至公共电力供应系统。此外，第二线圈(次级线圈)被定位在机动车辆的底板的区域中。为了给机动车辆的电能存储装置充电，该初级线圈和该次级线圈必须被尽可能准确地彼此上下定位，并且因此在x、y和z方向上彼此对齐。用于为该电能存储装置充电的交流电流流动经过在该底部侧上设置的该初级线圈。该初级线圈产生交变磁场，该交变磁场在车辆侧上的次级线圈中感应产生交流电压，其结果是产生随时间可变的电流。在该车辆侧上设置了一个整流器装置，以便引起交流电的整流，从而可以为该电能存储装置充电。
在z方向(竖直方向)上该初级线圈与该次级线圈之间的距离可以通过使用升降设备来改变，该升降设备被安排在该底部壳体内并且可以例如以剪刀的方式来形成。通过升高该初级线圈，在该初级线圈与该次级线圈之间的气隙的大小可以在限定方式下变化并且被适当地设定。
现代机动车辆通常装备有高度可调整的底盘，可以通过其来设定机动车辆的至少两个不同的高度水平。该高度可调整的底盘可以例如包括一个高度可调整的空气悬挂设备。如在WO 2014/114762 A2、WO 2012/079668 A2和US 2012/0025761 A1中所披露的，可以在充电过程开始之前，通过降低该高度可调整的底盘来设定在底部侧初级线圈与车辆侧次级线圈之间的距离，并且因此设定气隙的大小。当使用上述设备为具有高度可调整的底盘的机动车辆的电能存储装置无接触充电时，可以根据通过降低该高度可调整的底盘、或通过借助于该升降设备升高该初级线圈的选择来执行对该气隙的设定。原理上可以想到这两种高度调整的组合(即，降低该高度可调整的底盘和借助于该升降设备升高该初级线圈)。例如在具有相对大的离地间隙的机动车辆的情况下(例如在越野车辆的情况下)，如果该机动车辆借助于该高度可调整的底盘的降低不足以将该初级线圈与该次级线圈之间的气隙设定到所需要的值，则可能会需要这种组合。原理上，如果该机动车辆可以借助于该高度可调整的底盘降低到可以将该初级线圈与该次级线圈之间的气隙设定到对应值的程度，则可以省去在该底部壳体内的升降设备。
在高度可调整的底盘包括空气悬挂设备的机动车辆的情况下，可能存在的问题是，如果该机动车辆已经使用了相对长的时间则该空气悬挂设备下垂。当该机动车辆已经被定位在具有用于为该电能存储装置充电的初级线圈的该底部壳体上方时，该空气悬挂设备的下垂在一些情况下可能具有的效果是，该机动车辆在下面置于该初级线圈上，其结果是在一些情况下可能发生损坏。
发明内容
本发明基于的目的是：开发用于为在开篇处提及类型的机动车辆的电能存储装置无接触充电的一种设备，其方式为使得可以防止由该机动车辆向下置于该初级线圈上可能造成的损坏。
这个目的实现的方式是借助于在开篇处提及类型的具有下述1的特征部分的特征的设备来提供的。下述2-9涉及本发明的多个有利发展。
1.一种用于为机动车辆的电能存储装置(2)无接触充电的设备(1)，该设备包括
-至少一个初级线圈(3)，该至少一个初级线圈能够被连接至一个电力供应系统，以及
-一个底部壳体(4)，该初级线圈(3)被安排在该底部壳体内，该设备(1)被形成的方式为使得该初级线圈(3)能够在运行过程中有交流电流动经过并且能够产生交变磁场(10)，该交变磁场能够在该车辆侧上在通过气隙与该初级线圈(3)分开的次级线圈(6)中感应产生交流电压，从而导致电流，该电流是随时间可变的并且能够借助于被提供在该车辆侧上的一个整流器装置(7)来转换为直流电，以用于为被连接至该整流器装置(7)的该电能存储装置(2)充电，其特征在于，该至少一个初级线圈(3)被连接至该底部壳体(4)的方式为在外部压缩力的作用下能够机械地屈服。
2.如上述1所述的设备(1)，其中该设备(1)包括至少一个压缩弹簧装置(8，9)，该初级线圈(3)借助于该至少一个压缩弹簧装置而连接至该底部壳体(4)。
3.如上述2所述的设备(1)，其中该至少一个压缩弹簧装置(8，9)在该底部壳体(4)的底部部分(41)与该初级线圈(3)之间延伸。
4.如上述2或3所述的设备(1)，其中该至少一个压缩弹簧装置(8，9)被形成为螺旋弹簧。
5.如上述2或3所述的设备(1)，其中该至少一个压缩弹簧装置(8，9)被形成为气体压缩弹簧。
6.如上述2至5之一所述的设备(1)，其中该至少一个压缩弹簧装置(8，9)的长度被选择为使得：在该至少一个压缩弹簧装置(8，9)的松弛状态下，该初级线圈(3)在该底部壳体(4)的上部壳体开口的上方延伸。
7.如上述2至6之一所述的设备(1)，其中该压缩弹簧装置(8，9)的长度被选择为使得：在该压缩弹簧装置(8，9)的未加载的状态下，该初级线圈(3)被保持与该次级线圈(6)相隔一距离，其方式为在该机动车辆的具有至少两个高度水平的高度可调整的底盘的较低高度水平处，在该初级线圈(3)与该次级线圈(6)之间形成气隙。
8.如上述2至7之一所述的设备(1)，其中该设备具有多个压缩弹簧装置(8，9)。
9.如上述1至8之一所述的设备(1)，其中该底部壳体(4)具有被选择为使得在该机动车辆下垂的事件中能够防止该机动车辆下置在该底部壳体(4)的上侧(40)上的总体高度。
根据本发明用于为机动车辆的电能存储装置无接触充电的设备的突出之处在于以下事实，即该至少一个初级线圈被连接至该底部壳体的方式为使得在外部压缩力的作用下能够机械地屈服。本发明基于不以刚性方式而以屈服方式将该初级线圈连接至该底部壳体的想法。避免该初级线圈与该底部壳体的刚性连接能够尤其抵消的问题是：具有空气悬挂设备的高度可调整底盘的机动车辆下置到该初级线圈上，其方式为如果例如该空气悬挂设备由于其使用持续时间而下垂则可能导致损坏。该空气悬挂设备的下垂致使压力从上方施加在该初级线圈上，在根据本发明的设备的情况下，其作用是，以屈服的方式被连接至该底部壳体的该初级线圈被压向下，从而可以有效地防止损坏。
在优选实施例中所提出的是，该设备包括至少一个压缩弹簧装置，该初级线圈借助于该至少一个压缩弹簧装置来连接至该底部壳体。这允许了实现该初级线圈到该底部壳体的鲁棒设计的屈服连接。
在此背景下已经证明有利的是，该至少一个压缩弹簧装置在该底部壳体的底部部分与该初级线圈之间延伸。因此该至少一个压缩弹簧装置的弹簧力恰好抵消该机动车辆的重量的力。
在优选实施例中所提出的是，该至少一个压缩弹簧装置被形成为螺旋弹簧。这允许了该至少一个压缩弹簧装置被特别鲁棒机械地形成。
在替代实施例中还存在的可能性是，该至少一个压缩弹簧装置被形成为气体压缩弹簧。以此方式，同样实现了压缩弹簧装置的机械鲁棒设计。
在优选实施例中，该至少一个压缩弹簧装置的长度可以被选择为使得：在该至少一个压缩弹簧装置的松弛状态下，该初级线圈在该底部壳体的上部壳体开口的上方延伸。当该至少一个压缩弹簧装置承受压缩力时，连接到其上的该初级线圈尤其可以移动到该底部壳体的内部中。
该至少一个压缩弹簧装置的长度可以优选地被选择为使得：在该压缩弹簧装置的未加载的状态下，该初级线圈被保持与该次级线圈相隔一距离，其方式为在该机动车辆的具有至少两个高度水平的高度可调整的底盘的较低高度水平处，在该初级线圈与该次级线圈之间形成气隙。这个措施实现的效果是，可以通过降低该高度可调整的底盘来可靠地调整在该初级线圈与该次级线圈之间的气隙。
在特别优选的发展中，存在的可能性是该设备具有多个这种压缩弹簧装置。在该机动车辆下置的事件中，这可以使作用在该初级线圈上的压缩力以有利的方式分布在多个压缩弹簧装置中。
在有利的实施例中可以提供的是，该底部壳体具有被选择为使得在该机动车辆下垂的事件中可以防止该机动车辆下置在该底部壳体的上侧上的总体高度。这个措施具有例如以下效果：防止了在该机动车辆的高度可调整的底盘的空气悬挂设备由于其使用寿命而下垂的事件中，该初级线圈屈服但尽管如此该机动车辆还是下置在该底部壳体的上侧上。
附图说明
参照附图，本发明的进一步的特征和优点从优选示例性实施例的以下描述中变得清楚，在附图中：
图1示出了示意性地大大简化的表示，展示了通过感应为机动车辆的电能存储装置无接触充电的物理原理，
图2示出了根据本发明的优选示例性实施例配置的用于机动车辆的电能存储装置的无接触充电的设备的示意性地大大简化的表示。
具体实施方式
参照图1，下文旨在更详细地解释机动车辆的电能存储装置2的无接触充电的基本物理原理，该机动车辆具有电动机器或者电动机器与内燃发动机的组合(已知为混合动力车辆)作为驱动。为此目的设置的用于为电能存储装置2无接触充电的设备1具有一个初级线圈3，该初级线圈被安排在底部壳体4中，该底部壳体呈现在图2中。初级线圈3关闭底部壳体4的上部壳体开口。
在底板5的区域中，该机动车辆具有一个次级线圈6，该次级线圈被连接至整流器装置7，次级线圈6和整流器装置7可以被一个共同的壳体封闭。整流器装置7就其本身而言被连接至电能存储装置2。为了给该机动车辆的电能存储装置2充电，初级线圈3和次级线圈6必须在x、y和z方向上彼此对齐并且尽可能准确地彼此上下定位。初级线圈3被连接至公共电力供应系统并且其上有用于为电能存储装置2充电的交流电流流动经过。初级线圈3由此产生交变磁场10，该交变磁场至少部分地穿透车辆侧的次级线圈6并且在其中感应产生交流电压。这个交流电压导致了随时间可变的电流。在该车辆侧上设置的整流器装置7引起了交流电的整流，从而可以为连接到其上的电能存储装置2充电。
如果该机动车辆装备有具有空气悬挂设备的高度可调整的底盘，则可能存在的问题是，如果该机动车辆已经使用了相对长的时间则该空气悬挂设备会下垂。作为结果，在一些情况下该机动车辆可能下置在被安排在该底部侧上的初级线圈3上，并且由此造成损坏。
为了补救这个问题，在图2中呈现的用于为电能存储装置2无接触充电的设备1的底部壳体4在其总体高度方面被设计成使得该机动车辆在该空气悬挂设备下垂的事件中不会下置在底部壳体4的上侧40上。此外，初级线圈3没有被刚性地紧固在底部壳体4上，而是与其连接的方式为使得在外部压缩力的作用下屈服。在此所示的示例性实施例中，两个压缩弹簧装置8、9为此目的被安排在底部壳体4内，这些压缩弹簧装置在底部部分41与初级线圈3之间延伸。在这个示例性实施例中，这些压缩弹簧装置8、9被形成为螺旋弹簧，这些螺旋弹簧被安排为在底部壳体4的纵向方向上彼此相隔一距离。这些压缩弹簧装置8、9还可以通过其他类型的弹簧(例如通过气体压缩弹簧)来实现。
因为底部壳体4具有比现有技术中更小的总体高度，在这些压缩弹簧装置8、9的松弛状态下，初级线圈3延伸超出底部壳体4的上部壳体开口。这些压缩弹簧装置8、9的长度被选择的方式为使得：在松弛状态下，初级线圈3处于一个高度水平处，借助于该高度可调整的底盘的空气悬挂设备、同时在初级线圈3与次级线圈6之间形成气隙，则可以将该机动车辆的高度水平可靠地降低到该高度水平处，而没有下置的风险。
该空气悬挂设备在使用了相对长的时间之后会下垂，使得该机动车辆下置在初级线圈3上，这些压缩弹簧装置8、9被压缩。换言之，初级线圈3因此由于该机动车辆产生的压力而屈服并且在轴向方向上朝下移动，从而可以尤其有效地防止对初级线圈3以及对设置在该车辆侧上的次级线圈6的损坏。

Claims (7)

1.一种用于为机动车辆的电能存储装置(2)无接触充电的设备(1)，该设备包括
-至少一个初级线圈(3)，该至少一个初级线圈能够被连接至一个电力供应系统，以及
-一个底部壳体(4)，该初级线圈(3)被安排在该底部壳体内，
该设备(1)被形成的方式为使得该初级线圈(3)能够在运行过程中有交流电流动经过并且能够产生交变磁场(10)，该交变磁场能够在该车辆侧上在通过气隙与该初级线圈(3)分开的次级线圈(6)中感应产生交流电压，从而导致电流，该电流是随时间可变的并且能够借助于被提供在该车辆侧上的一个整流器装置(7)来转换为直流电，以用于为被连接至该整流器装置(7)的该电能存储装置(2)充电，
其特征在于，该至少一个初级线圈(3)被连接至该底部壳体(4)的方式为在外部压缩力的作用下能够机械地屈服；
该设备(1)包括至少一个压缩弹簧装置(8，9)，该初级线圈(3)借助于该至少一个压缩弹簧装置而连接至该底部壳体(4)；
该压缩弹簧装置(8，9)的长度被选择为使得：在该压缩弹簧装置(8，9)的未加载的状态下，该初级线圈(3)被保持与该次级线圈(6)相隔一距离，其方式为在该机动车辆的具有至少两个高度水平的高度可调整的底盘的较低高度水平处，在该初级线圈(3)与该次级线圈(6)之间形成气隙。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，该至少一个压缩弹簧装置(8，9)在该底部壳体(4)的底部部分(41)与该初级线圈(3)之间延伸。
3.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该至少一个压缩弹簧装置(8，9)被形成为螺旋弹簧。
4.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该至少一个压缩弹簧装置(8，9)被形成为气体压缩弹簧。
5.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该至少一个压缩弹簧装置(8，9)的长度被选择为使得：在该至少一个压缩弹簧装置(8，9)的松弛状态下，该初级线圈(3)在该底部壳体(4)的上部壳体开口的上方延伸。
6.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该设备具有多个压缩弹簧装置(8，9)。
7.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该底部壳体(4)具有被选择为使得在该机动车辆下垂的事件中能够防止该机动车辆下置在该底部壳体(4)的上侧(40)上的总体高度。
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