CN109986976A - 具有次级线圈的、用于进行感应式电荷转移的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安装在车辆中的、用于通过初级线圈来对车辆进行感应式充电或放电的装置，其中该装置具有底部衬板，其中该装置具有次级线圈，其特征在于，该次级线圈通过能够以可逆方式相连的电气连接件与车辆的功率单元电气相连。本发明还涉及一种用于借助根据本发明的装置向车辆进行电荷转移的方法。

Description

具有次级线圈的、用于进行感应式电荷转移的装置
技术领域
本发明涉及一种用于安装在车辆中的装置，其具有次级线圈、用于在初级线圈与次级线圈之间进行感应式电荷转移。
背景技术
在环境保护的背景下，越来越多的车主转向选择电动车辆或插入式混合动力车辆。在大多数情况下，借助于充电站与车辆之间的插塞连接在充电站对车辆充电。但这令人不舒服。一方面，对于车辆驾驶员而言插入意味着额外的工作步骤。另一方面，存在大量不同的插头系统，因此必须在车辆中携带同样大量的插头转接器。
此外，不断移动的装置、例如从充电站至车辆的输入导线或者充电站的插头经受磨损和损坏风险。
从现有技术中已知了向车辆的感应式电荷转移。文件WO 2014/206661公开了一种用于对电动车辆充电的感应式充电装置，其中能量由初级线圈被传递至次级线圈。文件DE10 2013 214 311公开了一种用于对电动车辆的进行感应式充电的接收器线圈，该接收器线圈集成在变速器油底壳中。文件DE 10 2011 108 544 A1公开了安装在车辆底部的次级线圈。
现有技术的缺点在于：要么必须安装用于安置次级线圈的成本高昂的线圈外壳，要么次级线圈无法容易地进行更换而在大多数情况下与车辆、尤其与车辆的功率单元固定相连。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种装置和一种方法，其相对于现有技术省去了线圈外壳、节省了车辆中的结构空间、可以集成在车辆的结构元件中、并且能够容易地进行更换。
该目的是通过一种用于安装在车辆中的、用于通过初级线圈来对车辆进行感应式充电或放电的装置实现的，其中该装置具有底部衬板，其中该装置具有次级线圈，其特征在于，该次级线圈通过能够以可逆方式相连的电气连接件与车辆的功率单元电气相连。通过这种方式，提供了一种装置，其适用于实现从初级线圈到次级线圈的感应式电能传递。初级线圈被置于车辆外部并与电网相连。在能量传递过程中，初级线圈充当发送器。次级线圈与车辆电气相连并且在能量传递过程中充当接收器。初级线圈和次级线圈优选被设计为圆形线圈或双D形线圈。该次级线圈以可逆的方式与(例如AC/DC转换器的)电力电子器件接触。这例如可以通过插塞连接、拧接连接或磁性接触来实现。该连接是可松脱的，从而该装置可以容易地安装到车辆上或从车辆上松夹(拆下)。此外，该装置可以具有用于控制车辆外部的充电装置的控制元件或者也可以具有在充电过程中识别车辆的识别元件。该装置的底部衬板可以是车辆的底部衬板的一部分。根据本发明，该装置优选被设置成用于安装在车辆的下部。
本发明的有利的构型和改进方案可以自参考附图的说明得出。
根据本发明的一种优选的实施方式提出，该装置在该底部衬板的上侧至少部分地具有铁氧体层，该上侧在该装置已安装于车辆中的状态下背离地面。这以有利的方式使得次级线圈被屏蔽免受来自车辆方向的干扰影响。该铁氧体层可以被拧接、粘接或插接在底部衬板上。但是还可以设想的是，铁氧体层不是被固定在底部衬板上、而是直接被固定在车辆下侧。后者可能有利于更容易地更换装置的部件。
根据本发明的另一种优选的实施方式提出，该次级线圈安装在该底部衬板的上侧。这可以有利地实现通过底部衬板来防止次级线圈出现例如因石块撞击而导致的机械损伤。优选地，该底部衬板由塑料制成。这允许在降低因衰减或漏损通量而导致的损失的情况下实现由初级线圈向次级线圈的能量传递。
在本发明的另一种优选的实施方式中提出，该次级线圈安装在该车辆的该底部衬板中。优选地，该底部衬板由塑料制成，其介电性能不影响由初级线圈至次级线圈的能量传递。将次级线圈安装在底部衬板中可以很好地防止次级线圈出现机械损伤。此外，因此减小由初级线圈至次级线圈的距离，这进而随之带来能量传递时的效率提高。
根据本发明的另一种优选的实施方式提出，该底部衬板至少部分地由铁氧体-塑料混合物制成。这可以实现屏蔽适用于干扰能量转移的电磁场。然而，作为铁氧体-塑料混合物的实施方式允许在生产过程中使底部衬板容易地成形并且允许高的坚固性。例如可以设想的是，将次级线圈安装在底部衬板内部并且仅底部衬板的区域由铁氧体-塑料混合物制成，这些区域在能量传递时并非位于初级线圈与次级线圈之间的场力线的主要部分延伸经过的体积内。由此可能可以定向地对次级线圈进行屏蔽。同时，由铁氧体的构成来决定磁场的引导。由此得出的优点是，除了由铁氧体进行屏蔽之外，还可以确定磁场的特征和取向。
在本发明的另一种优选的实施方式中提出，该次级线圈在该底部衬板的下侧安装在该底部衬板上，该下侧在该装置已安装于车辆中的状态下朝向地面。这可能实现将次级线圈与初级线圈之间的距离最小化。此外，这可以实现在初级线圈与次级线圈之间、在这两个线圈之间不存在适用于明显减弱电磁场的材料的情况下进行能量传递。可以设想的是，该底部衬板至少部分地由铁氧体-塑料混合物制成。还可以设想的是，次级线圈被保护层覆盖，该保护层防止其出现例如因石块撞击而导致的机械损伤、或例如因腐蚀而导致的化学损伤。
根据本发明的另一种优选的实施方式提出，该底部衬板能够与该次级线圈一起可逆地从该车辆上被旋下、松夹、拔出和/或该次级线圈能够可逆地从该车辆和该底部衬板上被旋下、松夹、拔出。这可以实现：如果次级线圈受损，则可以简单地对其进行更换。可以设想的是：将次级线圈与车辆功率单元之间的电气连接件被实施为用于卡夹的夹子或者用于将底部衬板拧接连接在车辆上的拧接连接件。由此，这可以有利地实现将底部衬板连同次级线圈一起进行安装和拆卸，并且在此在同一个工序中在次级线圈与车辆的电力电子器件之间建立电气连接。
在本发明的另一种优选的实施方式中提出，该次级线圈粘贴在该底部衬板上或压紧在该底部衬板上。这可以实现装置的简单制造过程，其中不需要成本高昂的生产步骤、例如拧接或焊接。此外，由此可以针对底部衬板的相应形状准确地调整次级线圈的形状。例如还可能设想的是，将间隔支架压紧在底部衬板与次级线圈之间。由此，可能独立于底部衬板的造型来选择次级线圈沿着主延伸平面的造型。
根据本发明的另一种优选的实施方式提出，该装置具有用于对该初级线圈进行空间定位的定位单元。这可以实现相对于初级线圈准确地定位次级线圈并且由此避免能量传递时的损失。可以设想的是，对初级线圈进行定位并且根据初级线圈的定位信息用信号向驾驶员显示应向何处行驶。还可以设想的是，驾驶员大致沿初级线圈的方向驾驶车辆并且自动驾驶程序负责准确地控制初级线圈。
此外，优选地提出，该装置能够沿着其主延伸平面相对于车辆进行移动。这可以实现：在由车辆的几何形状预定的框架内，将用于能量传递的次级线圈移至相对于初级线圈的最佳位置，而在此不一定移动车辆本身。可以设想的是，该装置为此由马达驱动，这些马达根据借助定位单元对初级线圈进行定位的信息由控制器进行控制。
本发明的另一个主题是，一种用于借助根据本发明技术方案之一所述的装置向车辆进行电荷转移的方法，其中在第一步骤中，将该车辆定位成使得该次级线圈与该初级线圈之间的传递距离小到使得能够实现由该初级线圈到该次级线圈的感应式能量传递；在第二步骤中，借助由该初级线圈生成的交变磁场在该次级线圈中感应生成交流电；以及在第三步骤中，将在该次级线圈中感应生成的交流电传导至该功率单元。这可以实现在无需复杂操作的情况下用线缆和插头简单地对车辆进行充电。可以设想的是，能量传递过程由用于控制车辆外部的充电装置的控制元件来控制。此外，可以设想的是，用于识别车辆的识别元件可以在能量传递时识别车辆并且因此例如可以检验使用初级线圈的授权或计算所传递的能量。
根据本发明的另一种优选的实施方式提出，该装置还具有用于对该初级线圈进行空间定位的定位单元，其中在该第一步骤期间，该定位单元对该初级线圈进行定位并且根据该定位将该车辆定位成使得在进行感应式能量传递时使漏损通量最小化。这可能通过以下方式来实现：向驾驶员显示正确的位置，并且然后驾驶员向所显示的位置行驶。但是还可以设想的是，驾驶员大致沿初级线圈的方向驾驶车辆并且自动驾驶程序将车辆定位成使得初级线圈和次级线圈以最佳方式相互定位。
在本发明的另一种优选的实施方式中提出，该装置能够沿着其主延伸平面相对于车辆运动，其中在该第一步骤期间，该定位单元对该初级线圈进行定位并且根据该定位将该车辆定位成使得在进行感应式能量传递时降低漏损通量，并且在该第一步骤与该第二步骤之间，根据该定位将该装置相对于该车辆定位成使得在进行感应式能量传递时使漏损通量最小化。这可以有利地实现将次级线圈以最佳方式放置在初级线圈处，而不一定确保车辆本身位于最佳位置。通过装置相对于车辆的移动来实施次级线圈相对于初级线圈的准确调节。可以设想的是，该装置为此由马达驱动，这些马达根据借助定位单元对初级线圈进行定位的信息由控制器进行控制。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点将从附图以及下文借助附图对优选实施方式的说明得出。这些附图在此仅示例性展示本发明的实施方式，而不限制发明构思。
图1示出了根据一种优选实施方式的本发明装置的示意性截面图。
图2示出了根据另一种优选实施方式的本发明装置的示性截面图。
图3示出了根据另一种优选实施方式的本发明装置的示意性截面图。
具体实施方式
在图1中示出了根据一种优选实施方式的本发明装置的示意性截面图。初级线圈1’位于底部衬板4的下方。在底部衬板4背离地面的一侧粘贴有次级线圈1。由此防止次级线圈受到因例如石块撞击而导致的机械影响。次级线圈1由铁氧体层屏蔽干扰。次级线圈1经由能够以可逆方式连接的连接件3与车辆的功率单元2实现电气连接。初级线圈1’中的交流电产生交变磁场，该交变磁场向次级线圈1中感应生成交流电。通过所感应生成的交流电，车辆经由连接件3进行充电。
在图2中示出了根据本发明的另一种优选实施方式的装置的示意性截面图。初级线圈1’位于底部衬板4的下方。次级线圈1安装在底部衬板4中。由此防止次级线圈受到因例如石块撞击而导致的机械影响，但从初级线圈1’到次级线圈1的距离与图1中示出的实施方式的对应距离相比减小。铁氧体层5位于底部衬板4的上方，该铁氧体层屏蔽对次级线圈1的干扰。次级线圈1经由呈夹子和对应配合件的形式的、能够以可逆方式连接的连接件3与车辆的功率单元2相连。初级线圈1’中的交流电产生交变磁场，该交变磁场向次级线圈1中感应生成交流电。通过所感应生成的交流电，车辆经由连接件3进行充电。次级线圈1与底部衬板4一起被夹紧在车辆上且可以作为部件以可逆的方式从车辆上松夹。
在图3中示出了根据另一种优选实施方式的本发明装置的示意性截面图。初级线圈1’位于底部衬板4的下方。在初级线圈1’与底部衬板4之间存在次级线圈1。次级线圈1被压紧在底部衬板4上。底部衬板4由铁氧体-塑料混合物制成。次级线圈1经由呈插头和对应插座的形式的、能够以可逆方式连接的连接件3与车辆的功率单元2相连。初级线圈1’中的交流电产生交变磁场，该交变磁场向次级线圈1中感应生成交流电。通过所感应生成的交流电，车辆经由连接件3进行充电。

Claims (13)

1.一种用于安装在车辆中的、用于通过初级线圈(1’)来对该车辆进行感应式充电或放电的装置，
其中该装置具有底部衬板(4)，
其中该装置具有次级线圈(1)，
其特征在于，该次级线圈(1)通过能够以可逆方式相连的电气连接件(3)与车辆的功率单元(2)电气相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其中该装置在该底部衬板(4)的上侧至少部分地具有铁氧体层(5)，该上侧在该装置已安装于车辆中的状态下背离地面。
3.根据前述权利要求之一所述的装置，其中该次级线圈(1)安装在该底部衬板(4)的上侧。
4.根据前述权利要求之一所述的装置，其中该次级线圈(1)安装在该车辆的底部衬板(4)中。
5.根据权利要求1、2或4之一所述的装置，其中该底部衬板(4)至少部分地由铁氧体-塑料混合物制成。
6.根据权利要求5所述的装置，其中该次级线圈(1)在该底部衬板(4)的下侧安装在该底部衬板(4)上，该下侧在该装置已安装于车辆中的状态下朝向地面。
7.根据权利要求3、4或6之一所述的装置，其中该底部衬板(4)能够与该次级线圈(1)一起可逆地从该车辆上旋下、松夹、拔出和/或该次级线圈(1)能够可逆地从该车辆和该底部衬板(4)上被旋下、松夹、拔出。
8.根据权利要求3或5之一所述的装置，其中该次级线圈(1)粘贴在该底部衬板(4)上或压紧在该底部衬板(4)上。
9.根据前述权利要求之一所述的装置，其中该装置具有用于对该初级线圈(1’)进行空间定位的定位单元(6)。
10.根据权利要求9所述的装置，其中该装置能够沿着其主延伸平面相对于车辆运动。
11.一种借助根据前述权利要求之一所述的装置向车辆进行电荷转移的方法，其中
在第一步骤中，将该车辆放置成使得次级线圈(1)与初级线圈之间的传递距离小到使得能够实现由该初级线圈(1’)到该次级线圈(1)的感应式能量传递；
在第二步骤中，借助由该初级线圈(1’)生成的交变磁场在该次级线圈(1)中感应生成交流电；以及
在第三步骤中，将在该次级线圈(1)中感应生成的交流电传导至功率单元(2)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中该装置是根据权利要求9所述的装置，其中在该第一步骤期间，定位单元(9)对该初级线圈(1’)进行定位并且根据该定位将该车辆放置成使得在进行感应式能量传递时使漏损通量最小化。
13.根据权利要求11所述的方法，其中该装置是根据权利要求10所述的装置，其中在该第一步骤期间，该定位单元(9)对该初级线圈(1’)进行定位并且根据该定位将该车辆放置成使得在进行感应式能量传递时降低漏损通量，并且在该第一步骤与该第二步骤之间，根据该定位将该装置相对于该车辆放置成使得在进行感应式能量传递时漏损通量最小化。
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