DE102009017553A1 - Energy storage i.e. battery, charging arrangement for electrically operable motor vehicle, has primary coil accommodated in unit, where unit includes bracket attached to housing part of unit, at which primary coil is attached - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs und ein VerfahrenThe The invention relates to an arrangement for charging an energy store an electrically operable vehicle and a method
Elektrisch betreibbare Fahrzeuge weisen eine Batterie auf, die meist mittels eines Ladegeräts aufgeladen wird. Dabei ist das Ladegerät außerhalb oder innerhalb des Fahrzeuges angeordnet.electrical operable vehicles have a battery, which usually means Charged a charger becomes. Here is the charger outside or arranged inside the vehicle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit für Menschen bei der Beladung des Fahrzeuges zu erhöhen.Of the The invention is therefore based on the object of safety for people to increase when loading the vehicle.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung nach den in Anspruch 1 oder 2 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention Task in the arrangement according to claim 1 or 2 and in the Method according to the features indicated in claim 14.
Wichtige
Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zum Laden eines Energiespeichers
eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs sind, dass eine berührungslosen
Energieübertragung
ans Fahrzeug ausgeführt
wird, indem eine Primärspule
induktiv koppelbar an eine im Fahrzeug vorgesehene Sekundärspule ist,
wobei
die Primärspule
in einer Einheit aufgenommen ist, die im Wesentlichen der Form einer
Zapfpistole zur Betankung eines Fahrzeuges mit Benzinmotor dient,
insbesondere
wobei die Einheit einen Haltebügel
umfasst, der an einem Gehäuseteil
der Einheit angebracht ist, an der auch die zapfenartige ausgeführte Primärspule angebracht
ist.Important features of the invention in the arrangement for charging an energy store of an electrically operable vehicle are that a contactless energy transfer to the vehicle is carried out by a primary coil being inductively coupled to a secondary coil provided in the vehicle,
wherein the primary coil is housed in a unit that is substantially in the form of a fuel nozzle for refueling a gasoline powered vehicle,
in particular, wherein the unit comprises a retaining bracket which is attached to a housing part of the unit on which the pin-like executed primary coil is mounted.
Von Vorteil ist dabei, dass eine galvanische Trennung erreicht ist und somit der Bediener besser schätzbar ist. Außerdem wird das Primärteil intuitiv als Zapfpistole wie bei benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen erkannt und somit zum Laden, das dem Betanken bei einem benzinbetriebenen Kraftfahrzeug entspricht, eingeführt in eine Ausnehmung, die einer Tanköffnung eines Benzin betriebenen Kraftfahrzeuges ähnlich sieht, an der Karosserie.From The advantage here is that a galvanic isolation is achieved and thus the operator better appreciated is. Furthermore becomes the primary part intuitive as a fuel nozzle as in gasoline powered vehicles recognized and thus to charge, the refueling in a gasoline powered Motor vehicle corresponds introduced in a recess, which is a tank opening of a gasoline-powered Motor vehicle similar looks at the bodywork.
Wichtige
Merkmale bei der Anordnung zum Laden eines Energiespeichers eines
elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach Anspruch 2 sind, dass eine
Primärwicklung
mit einer Sekundärwicklung
induktiv koppelbar ist, indem die Primärwicklung in eine Ausnehmung
einführbar
ist, die von der Sekundärwicklung
umgeben ist,
wobei die Primärspule
zapfenartig, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch, geformt ist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches und leichtes Einführen ermöglicht ist.Important features in the arrangement for charging an energy store of an electrically operable vehicle according to claim 2 are that a primary winding with a secondary winding is inductively coupled by the primary winding is insertable into a recess which is surrounded by the secondary winding,
wherein the primary coil is in the form of a cone, in particular substantially cylindrical. The advantage here is that a simple and easy insertion is possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärspule an einem Gehäuseteil befestigt, an dem auch ein Haltbügel verbunden ist und in das auch das die Primärwicklung der Primärspule versorgende Primärleiterkabel eingeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein zentrales Teil vorgesehen ist, an das nicht nur die Primärspule befestigt ist sondern auch zumindest ein Ende des Haltebügels und in das das Primärleiterkabel eingeführt ist.at In an advantageous embodiment, the primary coil is attached to a housing part attached, on which also a retaining bracket is connected and in that also supplying the primary winding of the primary coil Primary conductor cable introduced is. The advantage here is that a central part is provided, not just the primary coil is attached but also at least one end of the retaining bracket and into that the primary conductor cable introduced is.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Zapfen und die Einmündungsrichtung
des Primärleiterkabels
ins Gehäuseteil
einen Winkel zueinander auf zwischen 90° und 180°, verlaufen also nicht parallel.
Insbesondere weisen der Zapfen und die Einmündungsrichtung des Primärleiterkabels
ins Gehäuseteil
einen stumpfen Winkel zueinander auf, insbesondere also einen Winkel
zwischen 90° und 180°, also nicht
parallel verlaufen und keinen spitzen Winkel von weniger als 90°, aufweisen,
und
der Haltebügel
an der Außenseite,
also im Bereich des Außenwinkels
von den mehr als 180°,
vorgesehen ist, insbesondere wobei der Haltebügel in der vom Zapfen und der
Einmündungsrichtung
aufgespannten Ebene vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass
das Aussehen der Form einer Zapfpistole zur Benzinbetankung eines
Kraftfahrzeuges ähnelt und
somit das Einstecken in eine Ausnehmung, welche einer Tanköffnung ähnelt, beim
Bediener intuitiv klar gemacht ist.In an advantageous embodiment, the pin and the opening direction of the primary conductor cable in the housing part at an angle to each other to between 90 ° and 180 °, so do not run parallel. In particular, the pin and the opening direction of the primary conductor cable in the housing part at an obtuse angle to each other, in particular an angle between 90 ° and 180 °, ie not parallel and have no acute angle of less than 90 °,
and the headband on the outside, that is in the range of the outer angle of the more than 180 °, is provided, in particular wherein the headband is provided in the plane spanned by the pin and the mouthing direction. The advantage here is that the appearance of the shape of a fuel nozzle similar to gasoline refueling of a motor vehicle and thus the insertion into a recess which is similar to a tank opening, the operator intuitively made it clear.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Primärspule einen Ferritkern auf, der einstückig oder aus Ferritkernen zusammengesetzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei kleiner Stückzahl Standardkomponenten verwendbar sind und bei Massenproduktion eine einstückige Ausführung herstellbar ist.at According to an advantageous embodiment, the primary coil has a ferrite core, the one-piece or composed of ferrite cores. The advantage here is that in small quantities Standard components are used and in mass production one-piece execution can be produced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärwicklung der Primärspule auf den Ferritkern aufgewickelt, wobei anschließend an die axialen Enden der Primärwicklung der Ferritkern radial sich erstreckt in den radialen Bereich der Primärwicklung. Insbesondere umfasst der Ferritkern einen axialen Bereich, der radial vertieft vorgesehen ist zur Aufnahme der Primärwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein hundeknochenförmiger Ferritkern vorgesehen ist, auf den die Wicklung einfach und sicher aufbringbar ist.at According to an advantageous embodiment, the primary winding of the primary coil wound up the ferrite core, wherein subsequent to the axial ends of the primary the ferrite core extends radially into the radial region of the Primary winding. Especially For example, the ferrite core includes an axial portion that radially recesses is provided for receiving the primary winding. Is an advantage thereby providing a dog bone ferrite core is, to which the winding is easy and safe applicable.
In entsprechender Weise ist die Sekundärwicklung in einen sekundärseitigen Ferritkern insbesondere als Ringwicklung einlegbar, der einen axialen Bereich aufweist, der rohrartig verläuft und dessen an die Wicklung anschließenden axialen Bereiche radial sich in den radialen Bereich der Sekundärwicklung erstrecken. Mit anderen Worten gleicht der Ferritkern im Wesentlichen einem Rotationskörper, der durch Rotation eines U um die Wicklungsachse der Sekundärwicklung erzeugt ist, wobei die Schenkel des U nach radial innen gerichtet sind.In corresponding manner, the secondary winding is in a secondary side Ferrite core in particular as a ring winding inserted, the axial Has region that extends like a tube and its to the winding subsequent axial regions radially into the radial region of the secondary winding extend. In other words, the ferrite core is essentially the same a rotating body, the by rotation of a U about the winding axis of the secondary winding is generated, wherein the legs of the U directed radially inward are.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärwicklung und Sekundärwicklung eine Ringwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.at an advantageous embodiment is the primary winding and secondary winding a ring winding. The advantage here is that a simple and inexpensive Production possible is.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ferritkern ein Rotationskörper, der durch Rotation eines U, dessen Schenkel radial ausgerichtet sind, erzeugbar. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und die Wicklung in axialer Richtung einfach fixiert ist.at an advantageous embodiment, the ferrite core is a rotary body, the by rotation of a U whose legs are radially aligned, produced. The advantage here is that a simple production allows is and the winding is simply fixed in the axial direction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Detektion des Einführens der Primärspule vorgesehen, insbesondere wobei der Sensor ein REED-Kontakt ist, der von einem Dauermagneten ausgelöst wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstige und Erkennung auch bei hoher Standzeit und Verschmutzung gewährleistbar ist.at an advantageous embodiment is a sensor for detecting the introducing the primary coil provided in particular, wherein the sensor is a REED contact of a Permanent magnet triggered becomes. The advantage here is that a cost-effective and detection even at high durability and pollution can be ensured.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel zur berührungsloser Übertragung von Daten vorgesehen, insbesondere per Infrarot oder Funk. Von Vorteil ist dabei, dass eine störsichere Übertragung von Daten ermöglicht ist, insbesondere im Gegensatz zu einer Aufmodulation von höher frequenten Stromanteilen auf den Primärstrom.at an advantageous embodiment are means for contactless transmission provided by data, in particular by infrared or radio. Advantageous is there a sturdy transmission of data is, in particular in contrast to a modulation of higher frequencies Current shares on the primary current.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Primärspule eine Mantelkühlung auf, insbesondere ist ein Einlass und ein Auslass am Mantel der Primärspule vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Leistung induktiv übertragbar ist und die Steckverbindung kühlbar ist.at In an advantageous embodiment, the primary coil has a jacket cooling, In particular, an inlet and an outlet is provided on the jacket of the primary coil. The advantage here is that a high power inductively transferable is and the plug connection coolable is.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Gehäuseteil ein Halterohrteil oder ein Haltevollrohrteil befestigt, auf das der Ferritkern, insbesondere seine Ferritringe, aufgesteckt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist, da nur Ferritkerne auf ein rohrartiges oder zapfenartiges Teil aufzustecken sind und gegebenenfalls zu verkleben sind.at an advantageous embodiment is on the housing part a holding tube part or a Haltevollrohrteil attached to the ferrite core, in particular its Ferrite rings, are attached. The advantage here is that one easy production allows is because only ferrite cores on a tubular or cone-like part aufzustecken and are to be glued if necessary.
Wichtige
Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Anordnung sind, dass
das Einstecken der Primärspule
in die Sekundärspule
mittels eines Sensors erkannt wird, dessen Sensorsignal eine elektronische
Ladeschaltung im Fahrzeug frei gibt oder anschaltet, so dass der
Ladevorgang ausgeführt
wird,
wobei nach Freigabe und/oder Anschalten eine entsprechende
Information berührungslos,
insbesondere per Funk oder Infrarot, übertragen wird an eine mit der
Primärspule
verbundene elektronische Anordnung, so dass der Primärstrom erst
nach Empfang dieser Information eingeschaltet wird oder auf den zum
Laden des Energiespeichers vorgegebenen Stromwert gebracht wird.Important features in the method for operating an arrangement are that the insertion of the primary coil into the secondary coil is detected by means of a sensor whose sensor signal releases or switches on an electronic charging circuit in the vehicle so that the charging process is carried out,
wherein after release and / or turning on a corresponding information contactless, in particular by radio or infrared, is transmitted to an electronic device connected to the primary coil, so that the primary current is turned on only after receiving this information or brought to the current value for charging the energy store becomes.
Von Vorteil ist dabei, dass sozusagen ein Aufwecken der elektronischen Ladeschaltung des Fahrzeuges ausführbar ist nach dem Einstecken des Primärteils. Hierzu ist allerdings eine Betriebsfähigkeit des Sensors notwendig, also auch eine Spannungsversorgung zur Erzeugung des Sensorsignals. Alternativ wäre die Verwendung eines Sensors ohne Spannungssignalversorgung möglich, wie beispielsweise ein Wiegandsensor, dessen Sensorsignal genügend viel Energie umfasst, um eine elektronische Schaltung zu betrieben.From The advantage here is that, so to speak, a wake-up of the electronic Charging circuit of the vehicle is executable after plugging of the primary part. For this, however, an operability of the sensor is necessary So also a power supply for generating the sensor signal. alternative that would be Use of a sensor without voltage signal supply possible, such as For example, a Wiegandsensor whose sensor signal enough Energy includes to operate an electronic circuit.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiespeicher eine Hochvoltbatteriespannung,
insbesondere mit einer Batteriespannung von mehr als 200 Volt,
und
vor Erhalt der Information wird ein Primärstrom in die Primärwicklung
eingeprägt,
der mindestens zehnmal geringer ist als der zum Laden des Energiespeichers
vorgegebene Wert, oder ein derartiger Primärstrom eingeprägt wird,
der das Laden einer zusätzlich zum Energiespeicher
im Fahrzeug vorgesehenen Niederspannungsbatterie, beispielsweise
12 Volt oder 24 Volt Batterie, ermöglicht. Von Vorteil ist dabei,
dass aus dem Energiespeicher der Antrieb versorgbar ist und aus
der Niederspannungsbatterie eine Notstromversorgung für die Steuerelektronik des
Fahrzeuges auch bei Ausfall oder Entleerung des Energiespeichers
ermöglicht
ist. Wenn nun auch die Niederspannungsbatterie entleert sein sollte, wäre ein Aufladen
derselben dadurch möglich,
dass der kleine Ladestrom hierfür
erzeugt wird, also mit Niederspannung. Somit ist die Sicherheit
gewährleistet
und die Niederspannungsbatterie ist aufladbar. Sobald sie genügend aufgeladen
ist, ist dann das Aufwecken und/oder Einschalten der sonstigen elektronischen
Schaltung ermöglicht,
die diesen Zustand dann berührungslos
zurückmeldet
an die den Primärleiter
speisende elektronische Schaltung. In Reaktion darauf wird dann
der Strom und die Spannung derart erhöht, dass das Aufladen des Energiespeichers
mit hoher Spannung, also mehr als 100 Volt oder 200 Volt, oder einem
entsprechend hohen Strom erfolgt.In an advantageous embodiment, the energy store is a high-voltage battery voltage, in particular with a battery voltage of more than 200 volts,
and before receiving the information, a primary current is impressed into the primary winding, which is at least ten times lower than the value prescribed for charging the energy store, or such a primary current is impressed, charging a battery additionally provided for energy storage in the low-voltage battery, for example, 12 volts or 24 volt battery, possible. The advantage here is that from the energy storage of the drive can be supplied and from the low-voltage battery an emergency power supply for the control electronics of the vehicle is also possible in case of failure or emptying of the energy storage. Now, if the low-voltage battery should be emptied, a charging of the same would be possible by the fact that the small charging current is generated for this, ie with low voltage. Thus, the safety is ensured and the low-voltage battery is rechargeable. As soon as it is sufficiently charged, then the awakening and / or switching on the other electronic circuit is possible, which then returns this condition without contact to the electronic circuit supplying the primary conductor. In response, the current and voltage are then increased so that the charging of the energy store with high voltage, ie more than 100 volts or 200 volts, or a correspondingly high current occurs.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further Advantages emerge from the subclaims.
- 11
- PrimärleiterkabelPrimary conductor cable
- 22
- Haltebügelheadband
- 33
- Gehäuseteilhousing part
- 44
- Primärspuleprimary coil
- 55
- Ausnehmungrecess
- 66
- Gehäuseteilhousing part
- 77
- Auslass für Kühlmediumoutlet for cooling medium
- 88th
- Kabel für sekundärseitigen Stromelectric wire for secondary-sided electricity
- 4040
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 4141
- Primärwicklungprimary
- 4242
- Ferritkernferrite
- 4343
- Ferritkernferrite
- 4444
- sekundärseitige elektronische Anordnungsecondary side electronic arrangement
- 4545
- primärseitige elektronische Anordnungprimary side electronic arrangement
- 4646
- HalterohrteilHolding tube part
- 4747
- Einlass für Kühlmediuminlet for cooling medium
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The Invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In
In
In
In
Im
eingesteckten Zustand ist eine Primärwicklung
Der
Primärstrom
wird mittels der vom Primärleiterkabel
umfassten Leitungen zur Primärwicklung
Zur
schnellen und einfachen Herstellung ist der Ferritkern
Die Wicklungsachse der Primärwicklung ist parallel zur genannten Rotationsachse und ist also sozusagen in einer radialen Vertiefung des Ferritkerns aufgenommen.The Winding axis of the primary winding is parallel to the mentioned axis of rotation and is so to speak received in a radial recess of the ferrite core.
Der
Ferritkern
Das
primärseitige
Steckverbinderteil wird in eine Ausnehmung
Über das
Primärleiterkabel
Das primärseitige Steckverbinderteil weist insgesamt ein Aussehen auf, das einem Tankstutzen einer Tankanlage für PKW, also straßengängige benzinbetriebene Kraftfahrzeuge, nachempfunden ist.The primary side Connector part has an overall appearance that a filler neck of a Tank system for Passenger cars, so gasoline powered street Motor vehicles, is modeled.
Somit ist es einfach und schnell verwendbar zur Beladung eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs. Denn der Bediener erkennt in vom Betanken seines Benzin betriebenen Kraftfahrzeuges die Funktion des Steckverbinders sofort. Er weiß somit sozusagen instinktiv, dass das Steckverbinderteil in eine entsprechende Ausnehmung an der Karosserie des Elektrofahrzeuges einzuführen ist.Consequently It is easy and quick to use for loading an electric operable motor vehicle. Because the operator recognizes in by refueling his Gasoline powered motor vehicle the function of the connector immediately. He knows thus instinctively so that the connector part in a corresponding Recess to introduce the body of the electric vehicle.
Das sekundärseitige Steckverbinderteil weist einen Flansch zur Befestigung an der Karosserie des Elektrofahrzeuges auf. Somit ist äußerlich eine gewisse Ähnlichkeit zur Tanköffnung eines benzinbetriebenen Fahrzeuges erreicht und damit auch die Nutzung instinktiv klar.The secondary side Connector part has a flange for attachment to the body of the electric vehicle. Thus, externally a certain similarity to the tank opening a petrol-powered vehicle and thus the use instinctively clear.
Trotz
der guten induktiven Kopplung ist jedoch eine Wärmeentwicklung in der Steckverbindung unvermeidbar.
Daher ist ein Einlass
Der
sekundärseitige
Strom wird am Kabel
Die
Sekundärwicklung
Am
axialen Endbereich der Primärspule
und ihres Ferritkerns ist eine primärseitige elektronische Anordnung
Des Weiteren ist ein primärseitig angeordneter Sensor vorgesehen, mit dem eine Detektion des primärseitigen Steckverbinderteils nach vollständigem Einstecken ausführbar ist. Beispielsweise ist hierzu ein REED-Kontakt verwendbar, der einen am primärseitigen Steckverbinderteil vorgesehenen Dauermagneten detektierbar macht, wenn dieser in den empfindlichen Bereich des Sensors eintritt. Auch alternative Sensoren, wie Näherungssensoren oder entsprechende Sensoren, sind verwendbar.Of Further is a primary side arranged sensor provided with the detection of the primary side Connector part after complete Plug-in executable is. For example, this is a REED contact usable, the one on the primary side Connector part provided permanent magnet makes detectable when it enters the sensitive area of the sensor. Also alternative Sensors, such as proximity sensors or corresponding sensors, can be used.
Somit ist nach Detektion des primärseitigen Steckverbinderteils ein Einschalten der sekundärseitigen elektronischen Schaltungen ausführbar.Consequently is after detection of the primary-side connector part switching on the secondary side electronic circuits executable.
Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist das Halterohrteil
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009017553A DE102009017553A1 (en) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Energy storage i.e. battery, charging arrangement for electrically operable motor vehicle, has primary coil accommodated in unit, where unit includes bracket attached to housing part of unit, at which primary coil is attached |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009017553A DE102009017553A1 (en) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Energy storage i.e. battery, charging arrangement for electrically operable motor vehicle, has primary coil accommodated in unit, where unit includes bracket attached to housing part of unit, at which primary coil is attached |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009017553A1 true DE102009017553A1 (en) | 2010-10-21 |
Family
ID=42751027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009017553A Pending DE102009017553A1 (en) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Energy storage i.e. battery, charging arrangement for electrically operable motor vehicle, has primary coil accommodated in unit, where unit includes bracket attached to housing part of unit, at which primary coil is attached |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009017553A1 (en) |
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