CN106463254A - 用于给电存储器感应式充电的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于给尤其机动车的电存储器感应式充电的设备（1），所述设备具有位置固定的一次线圈（2）和给所述机动车分配的/能够给所述机动车分配的二次线圈，其中给所述一次线圈（2）和二次线圈分别分配至少一个谐振电容器（7）。规定：所述谐振电容器（7）中的至少一个谐振电容器被构造为至少基本上包围所述相应的线圈（2）或者被所述相应的线圈（2）至少基本上包围。

Description

用于给电存储器感应式充电的设备
技术领域
本发明涉及用于给尤其机动车的电存储器感应式充电的设备，所述设备具有位置固定的一次线圈和被分配/能够分配给所述机动车的二次线圈，其中给所述一次线圈和所述二次线圈分别分配至少一个谐振电容器。
背景技术
开头所提到的类型的设备从现有技术中已知。在用于电动车辆或混合动力车辆的感应式充电的设备中，对于车辆电池组的充电来说必要的能量不是经由充电电缆被传输到车辆（传导式充电），而是经由具有大的空气隙的变压器被传输到车辆。在这种情况下，变压器的一次线圈通常要么被装入在道路底面（Straßenboden）中要么被构造为被放置到底面上的充电盘并且借助于合适的电子装置与电力网连接。变压器的二次线圈通常固定地被安装在车辆/机动车的底部中并且在其方面借助于合适的电子装置与车辆电池组连接。为了能量传输，一次线圈产生高频的交变磁场，所述交变磁场穿透二次线圈并且在那里感应出相应的电流。针对所述感应在一次侧设置有整流器，所述整流器以高的开关频率来运行。为了不必经由空气隙传输无功功率，构造谐振地运行的振荡回路。该振荡回路由一次线圈的电感和相应地选择的谐振电容器的电容构成。在二次侧也构造由二次线圈和谐振电容器构成的振荡回路。两个振荡回路根据相同的谐振频率来设计并且以该谐振频率来运行，使得在这样构造的传输网络之外仅仅出现可忽略的无功功率。
通常划分相应的侧的组成部分，使得一次电子装置单元和一次线圈以及二次线圈和二次电子装置单元分别被联合。在此，所提及的谐振电容器通常被安放在相应的电子装置单元中。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1的特征的设备具有如下优点：可以放弃谐振回路之内的或者一次线圈和/或二次线圈与相应的谐振电容器之间的电缆连接。谐振电容器与相应的线圈紧凑地布置，使得此外得出结构空间优点并且可以取消或者至少降低对单电缆的载流能力、绝缘能力和屏蔽的要求。根据本发明，对此规定：谐振电容器中的至少一个谐振电容器被构造为至少基本上包围给所述至少一个谐振电容器分配的线圈、即一次线圈或二次线圈、尤其是被构造为环形的。因此，本发明规定：谐振电容器不是仅仅被分配给相应的线圈，而是被构造为包围该线圈，使得谐振电容器围绕相应的线圈延伸。替代地，根据本发明规定：所述至少一个谐振电容器被构造为被相应的线圈至少基本上包围。因此，在此情况下，不是谐振电容器包围线圈，而是线圈包围谐振电容，使得后者位于线圈之内。对此，线圈适宜地具有相应的凹坑或者容纳部，谐振电容器能够被装入在所述凹坑或者容纳部中。由此，谐振电容器直接被集成到相应的线圈或者容纳线圈的外壳中。
根据本发明的一种有利的改进方案规定：相应的谐振电容器在其形状上与被分配给所述谐振电容器的线圈相适配。由此提供由线圈和谐振电容器构成的具有有利的振荡特性的特别紧凑的单元。
根据本发明的一种有利的改进方案规定：相应的谐振电容器被构造为薄膜电容器。在此，谐振电容器具有多个在卷包载体上制成的薄膜，所述薄膜例如可以圆形地或者四角形地相互重叠地卷绕。在此，可以通过卷包载体的形状来以简单的方式模仿所有线圈绕组几何结构。根据用于制造根据本发明的设备的有利的方法规定：卷包载体已经具有要制造的谐振电容器的形状。由此可以通过缠绕所述薄膜来以所期望的几何结构、尤其适合于相应的线圈地来制造谐振电容器。
此外，优选地规定：相应的谐振电容器与被分配给其的线圈一起被布置在共同的外壳中。由此得出紧凑的线圈单元、尤其具有一次线圈和给其分配的谐振电容器的一次单元和/或具有二次线圈和给其分配的谐振电容器的二次单元。通过共同的外壳能够简单地处理所述单元并且将所述单元布置在马路底面上或者布置车辆底部处。
此外，优选地规定：相应的谐振电容器的接触连接部构成线圈绕组，所述线圈绕组与所分配的线圈的绕组反向或者同向。在这种情况下，反向的构造方案应理解为在运行中反向的电流流动方向。相应的谐振电容器的接触面例如可以是外部的线圈绕组，所述线圈绕组的电流流动与二次线圈或者一次线圈的剩余的线圈绕组相反地进行，使得进行对干扰性杂散磁场的部分抹消。在此，产生辅助磁场，所述辅助磁场以合适的方式相应地有助于一次线圈或二次线圈的磁场的形成。
此外，优选地规定：给相应的谐振电容器和给其分配的线圈分配屏蔽元件。屏蔽元件尤其用于屏蔽以及引导通过相应的振荡回路产生的磁场。优选地，屏蔽元件由铁氧体或者其它合适的材料制成。
特别优选地，屏蔽元件被构造为屏蔽盘。在此，屏蔽盘可以与充电盘平行地延伸或者构成充电盘本身。屏蔽盘优选地同时用作用于相应的线圈和谐振电容器的支撑元件。线圈和属于其的谐振电容器优选地被保持或者锁定在屏蔽盘处。
优选地，相应的线圈和给其分配的谐振电容器共同被布置在所述屏蔽盘的一侧上。由此尤其可以将屏蔽盘用作充电盘。
替代地，优选地规定：屏蔽盘逐段地在谐振电容器和相应的线圈之间走向。由此，环形电容器例如可以与二次线圈或者一次线圈在空间上分离地来布置。
根据本发明的一种有利的改进方案，此外规定：相应的谐振电容器具有至少两个电容器。尤其是，谐振电容器由具有加倍的电容和一半的耐压强度的两个电容器制成，以便限制在相应的线圈中相对于地的电压过高，实现对称的结构以及实现相应的线圈绕组相对于能量源、尤其机动车的高伏特电池组的电分离。
附图说明
下面应当根据实施例来进一步解释本发明。对此：
图1示出一种用于给电存储器感应式充电的有利的设备的简化的电路图，
图2A和B以不同的图示示出所述设备的一次单元，
图3A至D示出具有屏蔽元件的一次单元的不同的实施方式，
图4以俯视图示出一次单元的另一实施例，
图5A至D示出所述一次单元的不同的构建方案，以及
图6示出一次单元的另一实施例。
具体实施方式
图1以简化的图示示出用于给电存储器感应式充电的设备1的电路图。所述电路图示出一次线圈2，所述一次线圈通过电子装置单元3能够与或者与能量源、尤其电力网连接。对此，电子装置单元3具有能够以高的开关频率运行的整流器4。电子装置单元3通过电缆5与一次线圈2连接。在此，一次线圈2被布置在外壳6中，在所述外壳中还设置有谐振电容器7。如在下面应进一步解释的那样，谐振电容器7在其形状上对应于一次线圈2的线圈绕组的形状。一次线圈2和谐振电容器7共同构成设备1的一次单元8。具有二次线圈和谐振电容器的这里未示出二次单元优选地根据一次单元8来构造。
对此，图2以不同的图示示出一次单元8，所述一次单元由一次线圈2和谐振电容器7构成。图2A以俯视图示出一次单元8，而图2B以沿着图2A中的线A-A的截面图示出一次单元8。
尤其在图2A中可看出：一次线圈2的线圈绕组9圆形地或者螺旋形地走向，以及谐振电容器7同样圆形地包围线圈绕组9。如尤其在图2B中可见的那样，谐振电容器的接触面7'和7''可以被电接触，以便一方面接触线圈并且在另一方面接触电子装置单元3。
谐振电容器7被构造为由大量相互重叠的层构成的薄膜电容器。谐振电容器7的形状能够以简单的方式通过卷包载体的相应的形状在制造谐振电容器时实现。通过构造为薄膜电容器可以以简单的以及成本低的方式实现谐振电容器的任意的形状。一次线圈2以及谐振电容器7被安放在共同的外壳6中并且在此在外壳内相互接触，使得谐振回路内部的电缆连接不必被引导到外壳6之外。由于大的、于是对于谐振电容器7来说可用的表面，可以显著更容易地使谐振电容器7散热、必要时甚至可以仅仅被动地冷却谐振电容器7。
同时在电子装置单元3中节省比较大的结构面积，并且电子装置单元3也可以远离外壳6被安放在车辆中或者被安放在马路上，因为在外壳6和电子装置单元3之间的连接电缆5中仅出现电池组电压和电池组充电电流。尤其规定：外壳6构成充电盘，所述充电盘能够被安置在马路上或者被安置在车辆底部处。
所述设备1的另一优点在于：出现降低的总成本，因为取消了用于谐振电容器7的单独的外壳。优选地，总归在线圈盘结构中常用的浇注物同时被用作电容器绝缘物。
谐振电容器7的载流的接触面7'和7''优选地被构造为使得通过其电流流动构成的磁场以合适的方式有助于一次线圈2的磁场的形成。尤其规定：电容器7的接触面7'、7''构成外部的线圈绕组，所述线圈绕组的电流流动与一次线圈2的剩余的线圈绕组相反地进行，使得得到对一次线圈2的磁场的部分抹消。
如从图2A中可见的那样，谐振电容器7优选地被构造为环形电容器，使得谐振电容器7的接触面7'、7''与图2A的绘图平面平行。如在图2B的截面图中所示出的那样，为了接触，谐振电容器7因此必须“在上面”以及“在下面”连接。
图3A至D分别以截面图示出所述单元8的不同的实施例，所述单元通过屏蔽元件10来补充。尤其由铁氧体制成的或者具有铁氧体的屏蔽元件10用于引导或者屏蔽一种或多种所产生的磁场。与环形的谐振电容器7的集成相关联地容易想到在铁氧体和屏蔽装置、谐振电容器7和一次线圈2之间的不同的布置。
根据图3A规定：谐振电容器7与一次线圈2一起被布置在屏蔽元件10上。
根据图3B规定：屏蔽元件被构造为杯形的，其中一次线圈2被布置在屏蔽元件10之内，而谐振电容器7在外部包围屏蔽元件10的罩壁（Mantelwand）。
根据图3C规定：屏蔽元件10杯形地被构造具有突缘11，使得一次线圈2被布置在屏蔽元件10之内，并且谐振电容器7在外部位于所述突缘上。
根据图3D规定：不是谐振电容器7包围一次线圈2，而是一次线圈2包围谐振电容器7。如在图3D中所示出的那样，一次线圈2对此居中地具有凹坑或者容纳部，谐振电容器7至少局部地放入在所述凹坑或者容纳部中。屏蔽元件10对此在中间具有隆起部，谐振电容器7位于所述隆起部中。
如在图4中示例性地示出的那样，为了限制一次线圈2中的相对于地的电压过高、实现对称的结构以及实现线圈绕组9相对于车辆的高伏特电池组的电分离，谐振电容器7被划分成两个电容器12、13，所述两个电容器具有加倍的电容，但是具有一半的耐压强度。在此，电容器12、13被构造为半环形的并且在一端与线圈2连接并且在另一端与电子装置单元3连接。
能够想象谐振电容器7和线圈绕组9的不同的几何结构。因为外壳6或者充电盘在车辆集成中经常具有矩形的轮廓，所以矩形的谐振电容器7可以是有利的，从而例如增大距线圈绕组的间隔并且因此减少由线圈磁场引起的干扰。
对此，图5A至D示出一次单元8的不同的实施例。图5A示出具有正方形的轮廓的一次单元8，图5B具有椭圆形的轮廓，图5C具有八角形的轮廓，而图5D具有谐振电容器7的正方形的轮廓以及一次线圈2的圆形的或者螺旋形的造型。图5C和D澄清的是：谐振电容器7在其形状上不一定必须与一次线圈2的形状相适配。图5A至D的所描述的实施例同样适用于如下布置，在所述布置中谐振电容器7如在图3D中所示出的那样以被一次线圈2包围的方式来构造。这里，谐振电容器例如也可以具有正方形的或者矩形的形状或者轮廓，所述形状或者轮廓优选地对应于一次线圈2的形状或者轮廓，然而也可以与其不同。
还可以设想的是，如在图6中示例性地示出的那样，仅仅使用谐振电容器7的环件，以便实现外壳6的或者充电盘的特别小的空间需求。在此，外壳的外部轮廓以虚线的方式来表示。上面的实施方案如已经在上面提及的那样优选地同样适用于感应式充电系统的二次单元。

Claims (10)

1.用于给尤其机动车的电存储器感应式充电的设备（1），所述设备具有位置固定的一次线圈（2）和给所述机动车分配的/能够给所述机动车分配的二次线圈，其中给所述一次线圈（2）和所述二次线圈分别分配至少一个谐振电容器（7），其特征在于，所述谐振电容器（7）中的至少一个谐振电容器被构造为至少基本上包围所述相应的线圈（2）或者被所述相应的线圈（2）至少基本上包围。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述谐振电容器（7）在其形状上与所述相应的线圈（2）相适配。
3.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述相应的谐振电容器（7）被构造为薄膜电容器。
4.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述相应的谐振电容器（7）与给所述谐振电容器分配的线圈（2）一起被布置在共同的外壳（6）中。
5.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述相应的谐振电容器（7）的接触连接部（7'、7''）构成线圈绕组，所述线圈绕组与所分配的线圈的绕组反向或者同向。
6.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，给所述相应的谐振电容器（7）和所分配的线圈（2）分配至少一个屏蔽元件（10）。
7.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述屏蔽元件（10）被构造为屏蔽盘。
8.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述谐振电容器（7）和所分配的线圈（2）被布置在所述屏蔽盘的一侧上。
9.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述屏蔽盘逐段地位于所述谐振电容器和所分配的线圈（2）之间。
10.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述相应的谐振电容器（7）具有两个电容器（12、13）。
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