DE102012025273A1

DE102012025273A1 - Sekundärtransformatoreinrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012025273A1
Application number: DE201210025273
Authority: DE
Inventors: Bernhard Scherbauer; Ulrich Schneider
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sekundärtransformatoreinrichtung (10) für eine Anbringung an einem Kraftfahrzeug zum induktiven Koppeln mit einer Primärtransformatoreinrichtung, wobei die Sekundärtransformatoreinrichtung (10) eine Sekundärspule (12) umfasst, welche zumindest zum Teil in einem Gehäuse (14) angeordnet ist. Das Gehäuse (14) weist mindestens einen Teil mindestens einer Leitung (16) auf, wobei die mindestens eine Leitung (16) mit einer Messeinrichtung gekoppelt ist. Die Messeinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, mindestens eine physikalische Größe zu messen, wobei die Leitung (16) derart ausgebildet ist, dass eine Beschädigung der Leitung (16) eine Änderung der mindestens einen von der Messeinrichtung messbaren physikalischen Größe bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sekundärtransformatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sekundärtransformatoreinrichtung.
Die US 2009/0175060 A1 beschreibt eine Steuereinrichtung für eine Energieübertragungseinrichtung, insbesondere zur induktiven Energieübertragung, mittels welcher eine Fehlfunktion bei der Energieübertragung durch Berücksichtigung einer weiteren mit der Primärspule der Energieübertragungseinrichtung gekoppelten Schaltung detektiert werden kann.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik auch Transformatoreinrichtungen zum induktiven Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs bekannt. Üblicherweise weist dabei das Kraftfahrzeug eine Sekundärtransformatoreinrichtung mit einer in einem Gehäuse angeordneten Sekundärspule auf, die mit einer fahrzeugexternen Primärspule einer Primärtransformatoreinrichtung induktiv gekoppelt werden kann.
Da Defekte und Fehlfunktionen bei solchen Transformatoreinrichtungen sehr gefährlich sein können, wäre es wünschenswert, eine möglichst fehlerlose Funktionsweise der Transformatoreinrichtung, insbesondere beim Laden, sicherstellen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Sekundärtransformatoreinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen bereitzustellen, mittels welcher Gefahrsituationen zuverlässiger vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Sekundärtransformatoreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
Die erfindungsgemäße Sekundärtransformatoreinrichtung für eine Anbringung an einem Kraftfahrzeug zum induktiven Koppeln mit einer Primärtransformatoreinrichtung umfasst eine Sekundärspule, welche zumindest zum Teil in einem Gehäuse angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Sekundärtransformatoreinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse mindestens einen Teil mindestens einer Leitung aufweist, wobei die mindestens eine Leitung mit einer Messeinrichtung gekoppelt ist. Die Messeinrichtung ist dazu ausgelegt, mindestens eine physikalische Größe zu messen, wobei die Leitung derart ausgebildet ist, dass eine Beschädigung der Leitung eine Änderung der mindestens einen von der Messeinrichtung messbaren physikalischen Größe bewirkt.
So kann auf sehr einfache und kostengünstige Weise detektiert werden, wenn die Leitung und somit das Gehäuse beschädigt ist, woraus sich auf eine mögliche Beschädigung der Sekundärspule schließen lässt. Durch diese frühzeitige Erkennung eines Defekts können Gefahrensituationen besser und zuverlässiger vermieden werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Leitung elektrisch leitfähig und zur Führung eines elektrischen Stroms ausgelegt, wobei die Messeinrichtung zur Messung einer elektrischen Größe ausgelegt ist. Die Messeinrichtung kann beispielsweise zur Messung einer elektrischen Spannung und/oder einer elektrischen Stromstärke ausgelegt sein. Eine Beschädigung der elektrischen Leitung führt zu einer Änderung beispielsweise der Spannung oder der Stromstärke oder gar zu einer Unterbrechung des Stromflusses. So kann besonders einfach eine Beschädigung der Sekundärtransformatoreinheit detektiert und frühzeitig erkannt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die mindestens eine Leitung eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, wobei die Messeinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Druck in der Leitung zu messen.
Die Flüssigkeit und/oder das Gas weisen dabei bevorzugt einen größeren Druck auf als eine Umgebung. Wird die Sekundärspule und somit das Gehäuse beschädigt, so kann dies anhand des Drucks in der Leitung detektiert werden, da eine Beschädigung wie beispielsweise ein Loch oder ein Riss im Gehäuse bzw. in der Leitung dazu führt, dass beispielsweise Flüssigkeit oder Gas aus der Leitung entweicht und sich somit der Druck in der Leitung ändert. Dabei kann die Messeinrichtung beispielsweise einen in der Leitung angeordneten Drucksensor umfassen, mittels welchem eine Druckänderung besonders einfach detektierbar ist. So kann ebenfalls auf sehr einfache und kostengünstige Weise detektiert werden, ob das Gehäuse beschädigt ist und frühzeitig Defekte erkannt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest der Teil der mindestens einen Leitung, welchen das Gehäuse aufweist, zumindest teilweise mäanderförmig und/oder gitterförmig ausgebildet.
Durch die mäanderförmige und/oder gitterförmige Ausbildung der Leitung ist auf besonders vorteilhafte Weise eine flächige Fehlererkennung möglich. Durch die Vielzahl an Ausgestaltungsmöglichkeiten kann die Geometrie und Anordnung und Ausbildung der geschlossenen Aussparung optimal an eine Geometrie des Gehäuses und an besonders beschädigungsanfällige Bereiche des Gehäuses angepasst werden, so dass eine möglichst zuverlässige Detektion von Defekten und Beschädigungen gewährleistet werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sekundärspule als segmentierte Spule mit einer Mehrzahl an Spulensegmenten ausgebildet, wobei der mindestens eine Teil der mindestens einen Leitung in mindestens einem Bereich des Gehäuses angeordnet ist, welcher in einem Bereich der Sekundärspule zwischen zwei Spulensegmenten der Mehrzahl an Spulensegmenten angeordnet ist.
So kann die Leitung in den Bereichen des Gehäuses angeordnet sein, in welchen die magnetische Feldstärke beim induktiven Laden geringer ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Leitung als elektrische Leitung zur Führung eines elektrischen Stroms ausgebildet ist, da sich somit die Feldstärke nicht auf einen Stromfluss in der Leitung auswirkt.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Sekundärtransformatoreinrichtung, oder eine ihrer Ausgestaltungsvarianten auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist die Sekundärtransformatoreinrichtung im Unterboden des Kraftfahrzeugs oder am Kraftfahrzeug zwischen einem Nummernschild und dem Kraftfahrzeug angeordnet.
Gerade hinter dem Nummernschild oder im Unterboden sind besonders vorteilhafte Anbringungsbereiche der Sekundärtransformatoreinrichtung, da diese dort möglichst optisch unauffällig und gut integrierbar ist. Da diese Bereiche aber auch sehr anfällig für eine mögliche Beschädigung sind, ermöglicht es die Erfindung nun, diese Anbringungsstellen sicher und gefahrlos nutzen zu können, da mögliche Defekte schnell und einfach detektiert und somit auch behoben werden können, bevor Gefahrensituationen entstehen.
Des Weiteren gelten die für die erfindungsgemäße Sekundärtransformatoreinrichtung beschriebenen Merkmale, Merkmalskombinationen, Ausgestaltungen und deren Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der folgenden Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Sekundärtransformatoreinrichtung 10 mit einer Sekundärspule 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sekundärspule 12 ist dabei segmentiert ausgeführt und weist hierbei exemplarisch sechs Spulensegmente auf. Die Sekundärspule 12 ist weiterhin in einem Gehäuse 14 angeordnet. Darüber hinaus sind in das Gehäuse 14 Leitungen 16 eingearbeitet. Diese können als elektrische Leitungen 16 und/oder als pneumatische oder flüssigkeitsgefüllte Leitungen 16 ausgeführt sein. Insbesondere bei einer Ausführung als elektrische Leitungen 16 ist die Ausbildung der Sekundärspule 12 als segmentierte Sekundärspule 12, wie hier dargestellt, sinnvoll, da so die Feldstärke beim Laden im Bereich der Leitungen 16 geringer ist. Durch die mäanderförmige Verlegung der Leitung 16, insbesondere um die Bereiche der Spulensegmente herum, ist eine großflächige Fehlererkennung möglich. Bei einer Ausführung als pneumatische oder flüssigkeitsgefüllte Leitung 16, ist die Leitung 16 bevorzugt so auszuführen, dass diese in Bezug auf einen Teilchenaustausch mit der Umgebung geschlossen ist, so dass keine Flüssigkeit oder kein Gas aus der Leitung 16 im unbeschädigten Zustand des Gehäuses 14 bzw. der Leitung 16 entweichen kann.
Darüber hinaus ist eine Messeinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist eine physikalische Größe zu messen. Bei einer Ausführung der Leitung 16 als elektrische Leitung 16 kann die Messeinrichtung beispielsweise zur Messung eines elektrischen Stroms ausgelegt sein. Eine Beschädigung der Sekundärtransformatoreinrichtung 10 kann somit durch die Änderung oder Unterbrechung des Stromflusses detektiert werden. Bei einer Ausführung der Leitung 16 als gas- oder flüssigkeitsgefüllte Leitung 16 kann die Messeinrichtung beispielsweise einen Drucksensor umfassen, welcher in der Leitung 16 angeordnet ist. Mit diesem Drucksensor kann auf sehr einfache Weise ein Druckabfall bei einer Beschädigung der Leitung 16 detektiert werden. So kann der Druck der Flüssigkeit und/oder des Gases überwacht werden. Bei einer Beschädigung der Außenhaut bzw. des Gehäuses 14 der Sekundärspule 12, welches als Außenhaut ausgebildet sein kann, fällt der Druck deutlich ab und der Fehler an der Isolation der Sekundärspule 12 für das induktive Laden kann erkannt werden.
Insgesamt wird so eine Sekundärtransformatoreinrichtung bereitgestellt, welche es ermöglicht, auf sehr einfache und kostengünstige Weise zu detektieren, ob das Gehäuse beschädigt ist. Durch dieses frühzeitige Erkennen eines Defekts können Gefahrensituationen, insbesondere beim induktiven Laden, besser und zuverlässiger vermieden werden.
Bezugszeichenliste

10: Sekundärtransformatoreinrichtung
12: Sekundärspule
14: Gehäuse
16: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0175060 A1 [0002]

Claims

Sekundärtransformatoreinrichtung (10) für eine Anbringung an einem Kraftfahrzeug zum induktiven Koppeln mit einer Primärtransformatoreinrichtung, wobei die Sekundärtransformatoreinrichtung (10) eine Sekundärspule (12) umfasst, welche zumindest zum Teil in einem Gehäuse (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) mindestens einen Teil mindestens einer Leitung (16) aufweist, wobei die mindestens eine Leitung (16) mit einer Messeinrichtung gekoppelt ist, wobei die Messeinrichtung dazu ausgelegt ist, mindestens eine physikalische Größe zu messen, wobei die Leitung (16) derart ausgebildet ist, dass eine Beschädigung der Leitung (16) eine Änderung der mindestens einen von der Messeinrichtung messbaren physikalischen Größe bewirkt.
Sekundärtransformatoreinrichtung (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (16) elektrisch leitfähig und zur Führung eines elektrischen Stroms ausgelegt ist, wobei die Messeinrichtung zur Messung einer elektrischen Größe ausgelegt ist.
Sekundärtransformatoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (16) eine Flüssigkeit und/oder ein Gas beinhaltet, wobei die Messeinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Druck in der Leitung (16) zu messen.
Sekundärtransformatoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Teil der mindestens einen Leitung (16), welchen das Gehäuse (14) aufweist, zumindest teilweise mäanderförmig und/oder gitterförmig ausgebildet ist.
Sekundärtransformatoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (12) als segmentierte Spule mit einer Mehrzahl an Spulensegmenten ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Teil der mindestens einen Leitung (16) in mindestens einem Bereich des Gehäuses (14) angeordnet ist, welcher in einem Bereich der Sekundärspule (12) zwischen zwei Spulensegmenten der Mehrzahl an Spulensegmenten angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Sekundärtransformatoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärtransformatoreinrichtung (10) im Unterboden des Kraftfahrzeugs oder am Kraftfahrzeug zwischen einem Nummernschild und dem Kraftfahrzeug angeordnet ist.