CN111137148A - 感应充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动车辆(2)的感应充电装置(1)，其包括：底面保护装置(3)和屏蔽元件(4)；感应充电模块(5)，其中，所述屏蔽元件(4)具有凹部(6)，其中所述底面保护装置(3)具有容纳区域(7)，其中所述凹部(6)和所述容纳区域(7)形成所述感应充电模块(5)布置在其中的插入区域(8)。

Description

感应充电装置
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的感应充电装置。
背景技术
为了提高终端消费者对电动车辆的接受度，若在固定能量源和车辆的能量存储装置之间实现非接触式能量传递，会是有利的。非接触式能量传递对于终端消费者是有利的，因为例如不需要携带或插入充电电缆。此外，固定感应充电站可以部分地掩埋在地下，从而可以更好地融合在城市或乡村景观中。另外，掩埋式感应充电站尤其很好地防止故意破坏。
连接到固定能量源的固定感应充电站能够由初级线圈产生随时间变化的磁场。电动车辆具有包括感应线圈的感应充电装置。如果感应充电装置位于固定感应充电站的磁场区域中，则时变磁场在感应充电装置的感应线圈中感应出交流电流或交流电压。所述感应出的交流电流或交流电压可以用于给车辆的能量存储装置充电。
与商用车辆相比，客用车中用于感应充电装置的可用结构空间非常有限。然而除了实际的能量传递之外，在许多情况下感应充电装置还必须具有一定的电磁兼容性、包括用于控制热流的热管理、具有尽可能低的重量、以及为机械敏感部件提供抵抗外部作用的机械保护。
大量的车辆型号还导致感应充电装置必须分别针对相应的车辆进行适配或设计，增加了开发成本。因此，感应充电装置应该能够用于多种车辆型号，其中应将开发工作量限制到最低。
发明内容
在这些需求的紧张关系之内，本发明的目的是提供一种上述类型的感应充电装置，其特别有利地应用于客用车。
根据本发明，独立权利要求的主题解决了该问题。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于这种一般构思，即感应充电装置具有标准化设计的能够用于多个车辆的感应充电模块，其中能够将感应充电模块标准化地连接到底面保护装置和屏蔽元件，其中该底面保护装置和屏蔽元件分别地适于相应车辆的要求。
根据本发明的感应充电装置具有底面保护装置、屏蔽元件、以及感应充电模块。在固定能量源或固定感应充电站与车辆的能量存储装置之间的非接触式能量传递经由感应充电模块进行。
底面保护装置保护感应充电装置的部件、特别是感应充电模块的部件免受大气影响和机械影响。底面保护装置可以由纤维-塑料复合材料制成，在该复合材料中增强纤维嵌入塑料基质中，其中玻璃纤维优选地能够用作增强纤维，因为玻璃纤维不导电并因此是电磁中性的。
能够构成为屏蔽板的屏蔽元件用于电磁屏蔽，因为当能量传递时产生场强随充电功率增加的磁场辐射和电场辐射。为了防止损坏车辆的部件、特别是电子部件，屏蔽元件可以由导电材料制成，其中屏蔽元件的厚度能够对应于至少一个趋肤深度，所述至少一个趋肤深度可以在屏蔽元件的导电材料的指定能量传递频率下具有磁场辐射和电场辐射。屏蔽元件例如可以由铝制成。屏蔽元件能够通过材料配合的连接(例如借助于注塑或冲击挤压)不可拆卸地连接到底面保护装置或者通过螺纹连接可拆卸地连接到底面保护装置。
屏蔽元件具有凹部并且底面保护装置具有容纳区域。凹部和容纳区域形成布置有感应充电模块的插入区域。凹部能够至少对应于感应充电模块的尺寸。底面保护装置的容纳区域能够构成为凹处，该凹处在车辆中的底面保护装置的安装位置中沿车辆底面的方向延伸。该凹处能够具有深度，从而能够将感应充电模块至少部分地或完全地布置在插入区域中。能够将凹部和容纳区域彼此对齐地布置。
插入区域以及感应充电模块针对多个车辆标准化地构造，其中能够根据车辆的要求来选择底面保护装置和屏蔽元件的尺寸。由此简化了感应充电装置的开发和制造，其中基本上仅底面保护装置和屏蔽元件要求对应的适配，从而显著地降低了感应充电装置的制造成本。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，感应充电模块具有包括盖子和底部的壳体，其中在壳体内部布置至少一个感应线圈。可以将感应线圈导电地连接到电子模块。可以将感应线圈配置为螺旋扁平线圈或环形线圈或双D线圈。感应线圈可以由线圈绞合线构造。感应线圈可以至少部分地由铜制成。
在感应充电模块的安装位置中，可以将底部布置成抵靠底面保护装置。底部可以由纤维-塑料复合材料制成(在该复合材料中增强纤维嵌入塑料基质中)，其中玻璃纤维能够优选地用作增强纤维，因为玻璃纤维不导电并因此是电磁中性的。
能够将盖子构造为至少部分地电磁屏蔽。为此，盖子可以由导电材料制成，其中盖子的厚度能够对应于至少一个趋肤深度，在指定能量传递频率下盖子的导电材料的电场和磁场能够具有该趋肤深度。盖子可以例如由铝制成。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，感应充电模块的底部至少部分地形成线圈支架。由此可以使感应充电模块或感应充电装置的结构特别紧凑。感应线圈能够至少部分地容纳于线圈支架，从而其位置基本上相对于底部固定。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，在感应充电模块的感应线圈和感应充电模块的盖子之间分别布置至少一个磁场导体或场引导件。
磁场导体适当地引导磁场，并因此提高了能量传递效率，并且此外通过忽略杂散场使车辆基本上不受感应充电站的时变磁场的影响。与空气相比，磁场导体具有更高的磁导率并且能够至少部分地由亚铁磁性和/或铁磁性材料制成。磁场导体可以由一个板元件或者由多个板元件构造。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，在感应充电模块的磁场导体和感应充电模块的盖子之间布置屏蔽单元。该屏蔽单元首先保护电子部件、特别是感应充电模块的电子模块免受能够导致电子部件损坏的电磁场的影响。屏蔽单元与屏蔽元件一起进一步保护车辆的其他电子部件免受所产生的电磁场和不必要的加热的影响。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，在感应充电模块的磁场导体和感应充电模块的盖子之间布置流体能够流过的冷却元件。冷却元件能够构造为一件式或多件式。能够设置感应充电模块的电子模块和/或磁场导体和/或感应线圈经由导热元件导热地连接到冷却元件，其中，与空气相比，导热元件具有较低的热阻。导热元件可以例如是具有高导热率的粘合剂。导热元件可以是导热膜和/或导热膏和/或导热浇注化合物。
通过这种借助于流体能够流过的冷却元件的主动冷却防止了感应充电模块的过热，使得感应充电模块能够在任何操作位置以最大充电功率充电而不需要降低功率。
冷却元件可以具有冷却元件盖子和冷却元件底部，其中在冷却元件盖子和冷却元件底部之间可以设置构成为例如形成管道的板的至少一个第一冷却元件子部件。在冷却元件盖子和冷却元件底部之间还可以设置构造为例如形成管道的板的第一冷却元件子部件和第二冷却元件子部件。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，感应充电模块的屏蔽单元至少部分地形成流体能够流过的冷却元件，以实现感应充电模块或感应充电装置中的尽可能紧凑的结构。冷却元件和屏蔽单元可以构成包括两个功能的部件。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，在感应充电模块的屏蔽单元和感应充电模块的盖子之间布置电子模块。该电子模块可以具有例如功率电子单元和/或控制单元和/或通信单元。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，感应充电模块具有流体连接到冷却元件的流体入口和流体出口。经由流体入口，流体，特别是冷却剂或制冷剂能够流过冷却元件并且能够吸收感应充电模块中产生的热量并且经由流体出口将热量去除。感应充电模块或冷却元件可以连接到具有用于输送流体的至少一个输送装置的流体回路。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，感应充电模块具有至少一个电压连接件和/或至少一个通信连接件。电压连接件能够导电地连接到车辆的电池单元和/或车载充电器。通信连接件能够通信连接到车辆的控制单元。在感应充电模块内部电压连接件和/或通信连接件能够导电地连接到电子模块和/或与电子模块通信连接。
通信连接在此应理解为在彼此通信连接的两个部件之间提供双向或单向的数据连接，借助于通信连接，能够传递模拟和数字形式的电控制、调节和/或测量信号。该通信能够借助于总线系统实现或者能够无线地进行，特别是能够设置经由WLAN接口的通信。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，将感应充电模块的壳体构造成隔热的。当壳体的热导率小于8W/(mK)时，特别是当小于0.6W/(mK)时，能够认为壳体是隔热的。在该实施例中，感应充电模块的大部分废热能够经由流体回路回收，从而提高了系统的整体效能。回收的废热能够用于例如对车辆、电池单元进行空气调节，或者也能够收集在蓄热装置中。此外借助于底面保护装置，能够减少热损失。
此外，还能够借助于底面保护装置分别增强或促进隔热作用。与底面保护装置结合的外壳能够因此使感应充电装置隔热。因此能够使用废热并且提高感应充电装置的效能/效率。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，底面保护装置具有增强元件。可以将增强元件构造为例如增强筋和/或增强肋和/或增强网。增强元件能够至少部分地由底面保护装置一体构成。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，底面保护装置由玻璃纤维增强塑料制成，以在感应充电模块的自重尽可能低的情况下获得尽可能高的机械稳定性。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，冷却元件流体连接到车辆的冷却回路，以实现能量回收。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，感应充电模块的电子模块的至少一部分区域至少部分地布置在流体能够流过的冷却元件上。感应充电模块的电子模块的至少一部分区域在此能够至少部分地热结合到流体能够流过的冷却元件。可以在电子模块和流体能够流过的冷却元件之间设置热连接。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，流体能够流过的冷却元件至少部分地形成用于电磁屏蔽的屏蔽装置和/或屏蔽单元。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置感应充电模块的电子模块的部分区域至少部分地形成流体能够流过的冷却元件。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置将感应充电模块、特别是壳体与屏蔽元件分开构造，和/或将感应充电模块、特别是壳体与底面保护装置分开构造。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置屏蔽元件具有比感应充电模块更大的尺寸和/或底面保护装置具有比感应充电模块更大的尺寸。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置凹部部分地或完全地穿透屏蔽元件、特别是完全地穿透屏蔽元件，并形成开口区域和/或材料孔区域和/或材料凹部区域和/或插入口。
凹部能够沿着插入方向完全地穿透屏蔽元件(沿该插入方向感应充电模块能够插入到插入区域中)并且能够形成开口区域和/或材料孔区域和/或材料凹部区域和/或插入口。
凹部能够形成透明的开口区域和/或透明的材料孔区域和/或透明的材料凹部区域和/或透明的插入口。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置屏蔽元件以邻接的方式、特别是以连续邻接的方式和/或以沿所述凹部的周向连续邻接的方式围绕感应充电模块。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施例中，可以设置将屏蔽元件布置在感应充电模块的外侧、特别是布置在壳体的外侧，和/或将底面保护装置布置在感应充电模块的外侧、特别是在壳体的外侧。
本发明还涉及一种包括根据本发明的感应充电装置的电动车辆，例如全电动车辆或混合动力车辆。可以将感应充电装置布置在车辆的底面区域中，从而将感应充电装置布置得尽可能靠近行车道。感应充电装置可以以适当的方式机械地、流体地和/或通信地连接到车辆。
附图说明
本发明的其他重要特征和优点从从属权利要求、附图以及基于附图的对应的图片说明中得出。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和以下将要描述的特征不仅可以以相应的指定组合使用，而且可以以其他组合或单独地使用。
在附图中示出了本发明的优选实施例，并且在下面的描述中将进行详细描述，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
分别示意性地，
图1示出了根据本发明的车辆的高度简化的视图，该车辆包括根据本发明的感应充电装置，
图2示出了根据本发明的感应充电装置的分解示图，
图3示出了根据本发明的感应充电装置的侧视图，
图4示出了感应充电模块的透视图，
图5示出了感应充电模块的分解示图。
具体实施方式
图1中以高度简化的示图示出了根据本发明的车辆2，其中，车辆2具有根据本发明的感应充电装置1，该感应充电装置经由流体线路23流体连接到车辆2的冷却回路22。
感应充电装置1包括底面保护装置3，在该底面保护装置上布置屏蔽元件4。底面保护装置3和屏蔽元件4均具有基本上平面的设计并且形成其中布置有感应充电模块5的插入区域8。
图2中以分解示图示出了感应充电装置1，其中，能够清楚地看到插入区域8由屏蔽元件4的凹部6和底面保护装置3的容纳区域7形成。凹部6可以基本上布置在屏蔽元件4的中央。同样地，可以将容纳区域7基本上布置在底面保护装置3的中央。在组装状态下，凹部6和容纳区域7可以被布置成基本上对齐，并且可以均具有矩形轮廓。
图2中还能够看到底面保护装置3的增强元件21，在该实施例中该增强元件被提供为一体形成的增强网。
图3中示出了感应充电装置1的侧视图，其中在此能够清楚地看到流体入口17、流体出口18、电压连接件19和通信连接件20。
图4中示出了感应充电模块5的透视图，其中能够再次看到上面列出的连接件。感应充电模块5具有包括盖子10和底部11的壳体9，其中，在盖子10上设置有流体入口17、流体出口18、电压连接件19和通信连接件20。
图5中示出了感应充电模块5的分解示图，其中能够看到感应线圈12，在该实施例中感应线圈12设置为螺旋扁平线圈和/或环形线圈，该感应线圈12布置在盖子10和底部11之间。在感应线圈12和盖子10之间设置磁场导体13，在该示例性实施例中，磁场导体13由多个板元件形成。在磁场导体13和盖子10之间设置屏蔽单元14，屏蔽单元14可以例如由导电材料的板制成。当冷却元件24至少部分地由导电金属制成时，冷却元件24能够同时形成屏蔽单元14。如果冷却元件24由电绝缘材料制成，可以例如设置单独的屏蔽单元14。屏蔽单元14能够形成例如冷却元件24的冷却元件底部14b。冷却元件24可以例如包括冷却元件部件15，冷却元件部件15能够由第一冷却元件子部件15a和第二冷却元件子部件15b构成。冷却元件24可以流体连接到流体入口17和流体出口18。电子模块16能够热接合和/或热附接到例如冷却元件24和/或冷却元件24的冷却元件盖子14a。第一冷却元件子部件15a、第二冷却元件子部件15b、冷却元件底部14b、以及冷却元件盖子14a的至少一部分区域能够形成用于电磁屏蔽的屏蔽装置。冷却元件24由此能够形成电磁屏蔽效应。
在冷却元件24和盖子10之间能够设置一个或多个电子模块16，该一个或多个电子模块能够导电地连接到通信连接件19以及通信连接到通信连接件20，以便与其通信。
与底面保护装置3相结合，壳体9能够使感应充电装置1隔热。由此能够使用废热并且能够提高感应充电装置1的效能/效率。

Claims (20)

1.一种用于电动车辆(2)的感应充电装置(1)，其包括：
-底面保护装置(3)和屏蔽元件(4)，
-感应充电模块(5)，
-其中，所述屏蔽元件(4)具有凹部(6)，
-其中，所述底面保护装置(3)具有容纳区域(7)，
-其中，所述凹部(6)和所述容纳区域(7)形成所述感应充电模块(5)布置在其中的插入区域(8)。
2.根据权利要求1所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
-所述感应充电模块(5)具有包括盖子(10)和底部(11)的壳体(9)，
-其中，在所述壳体(9)内部布置至少一个感应线圈(12)。
3.根据权利要求2所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)的所述底部(11)至少部分地形成线圈支架。
4.根据权利要求2或3所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
在所述感应充电模块(5)的感应线圈(12)和所述感应充电模块(5)的盖子(10)之间布置至少一个磁场导体(13)。
5.根据权利要求4所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
在所述感应充电模块(5)的磁场导体(13)和所述感应充电模块(5)的盖子(10)之间布置屏蔽单元(14)。
6.根据权利要求4或5所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
在所述感应充电模块(5)的磁场导体(13)和所述感应充电模块(5)的盖子(10)之间布置流体能够流过的冷却元件(24)。
7.根据权利要求5和6所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)的屏蔽单元(14)至少部分地形成流体能够流过的冷却元件(24)。
8.根据权利要求5至7之一所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
在所述感应充电模块(5)的屏蔽单元(14)和所述感应充电模块(5)的盖子(10)之间布置电子模块(16)。
9.根据权利要求6至8之一所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)具有流体连接到所述冷却元件(24)的流体入口(17)和流体出口(18)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)具有至少一个电压连接件(19)和/或至少一个通信连接件(20)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)的壳体(9)构造为隔热的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述底面保护装置(3)具有增强元件(21)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述底面保护装置(3)由玻璃纤维增强塑料制成。
14.根据权利要求6至13之一所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述冷却元件(24)流体连接到所述车辆(2)的冷却回路(22)，以提供能量回收。
15.根据权利要求8至14之一所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述感应充电模块(5)的电子模块(16)的至少一部分区域至少部分地布置在流体能够流过的冷却元件(24)上。
16.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
流体能够流过的冷却元件(24)至少部分地形成用于电磁屏蔽的屏蔽装置和/或屏蔽单元(14)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述凹部(6)部分地或完全地穿透所述屏蔽元件(4)，特别地，所述凹部(6)完全地穿透所述屏蔽元件(4)，并形成开口区域和/或材料孔区域和/或材料凹部区域和/或插入口。
18.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述屏蔽元件(4)以邻接的方式、特别是以连续邻接的方式和/或特别是以沿所述凹部(6)的周向连续邻接的方式围绕所述感应充电模块(5)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)，其特征在于，
所述屏蔽元件(4)布置在所述感应充电模块(5)的外侧、特别是布置在所述壳体(9)的外侧，和/或所述底面保护装置(3)布置在所述感应充电模块(5)的外侧、特别是布置在所述壳体(9)的外侧。
20.一种电动车辆(2)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的感应充电装置(1)和/或包括根据权利要求1至16中任一项所述的感应充电装置(1)。
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