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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur induktiven Energieübertragung an ein elektrisch antreibbares Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung anwenderfreundlichere, da einfacher zu bedienende, Vorrichtungen, mittels welcher fahrzeugbasierte Energiespeicher induktiv geladen werden können.
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Im Stand der Technik sind Anordnungen zur induktiven Energieübertragung zwischen planaren oder zylindrischen Spulen, welche induktiv miteinander gekoppelt sind, bekannt. Die Spulen stehen sich dabei beispielsweise in einem horizontalen Abstand in Richtung des sie durchdringenden Magnetfeldes gegenüber. In anderen bekannten Anordnungen, wie z.B. bei elektrischen Zahnbürsten, tauchen die Spulen ineinander ein. Insbesondere bei in Magnetfeldrichtung zueinander beabstandeten Spulen ergeben sich während des Betriebes elektromagnetische Streufelder im kHz-Bereich, welche unterschiedliche Nachteile mit sich bringen. Einerseits wird dadurch der Wirkungsgrad der Anordnung zur Übertragung induktiv vermittelter Energie durch eine verringerte magnetische Kopplung verschlechtert. Zweitens können die Streufelder dazu führen, dass international geregelte zulässige Grenzwerte (siehe EN 300 330 und ICNIRP-Regularien) für diese Streufelder erreicht oder überschritten werden. Einerseits kann dies die Verwendung der Anordnung stark einschränken oder reglementieren, andererseits kann die Kundenakzeptanz solcher Systeme durch befürchtete negative Einflüsse auf den Menschen und die Umwelt in Mitleidenschaft gezogen werden. Zudem erfordert ein ideal gekoppeltes Spulenpaar eine genaue laterale und vertikale Zentrierung, um die Energieübertragung zwischen den Einzelspulen zu optimieren. Dies wird mitunter durch aufwändige Mechanik und/oder Positionssensoren erreicht, wobei im Ansprechen auf Signale der Letzteren Korrekturen erfolgen müssen. Überdies können Gegenstände oder Tiere in den Luftspalt zwischen den Spulen gelangen. Magnetische Gegenstände heizen sich hierbei beispielsweise durch Wirbelströme erheblich auf und können somit eine Gefahrenquelle für Anwender und Material bedeuten. In heutigen Systemen ist daher mitunter eine Systemabschaltung für solche Fälle vorgesehen, was zusätzlichen Aufwand an Bauteilen und Software erfordert, damit in den Zwischenraum des Spulenpaars eingedrungenes Material und/oder Getier sicher erkannt werden kann. Überdies sind bekannte Spulensysteme zur Aufladung von elektrisch antreibbaren Zweirädern stets zusätzlich zu einer Ständervorrichtung für das Zweirad zu bedienen, was die Bedienerfreundlichkeit verringert, da der Parkvorgang mehrere Schritte erfordert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorgenannten Probleme werden durch Vorrichtungen mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 und 2 sowie Anspruch 7 behoben. Entsprechend weist die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur induktiven Energieübertragung an ein elektrisch antreibbares Fahrzeug eine erste Energieübertragungseinheit mit einer ersten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche auf. Unter einer kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche sei dabei eine Oberfläche verstanden, mittels welcher die erste Energieübertragungseinheit zur Energieübertragung mechanisch kontaktiert werden kann. Sämtliche Oberflächenpunkte liegen im Wesentlichen auf einem Abschnitt einer gedachten Kugel. Weiter weist die erste Energieübertragungseinheit eine erste Spule zur induktiven Energieübertragung an das Fahrzeug auf. Beispielsweise kann die erste Spule dabei innerhalb einer gedachten Kugel angeordnet sein, deren Oberfläche mit dem Kugelabschnitt der Kontaktfläche zusammenfällt. Hierbei ist die Kontaktfläche vorzugsweise konvex ausgestaltet, so dass die erste Spule innerhalb eines massiven Kugelkörpers angeordnet, bevorzugt eingegossen (gemoulded) ist. Erfindungsgemäß ist die erste Spule dabei mit einer Schirmung, insbesondere aus ferromagnetischem Material (z.B. Ferrit), versehen, wobei die Schirmung eingerichtet ist, ein magnetisches Streufeld außerhalb der ersten Energieübertragungseinheit zu reduzieren, indem sich die Schirmung bevorzugt entlang der kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche erstreckt. Dabei dient die Schirmung einer Verhinderung von Streufeldern, welche durch die erste Spule während der induktiven Energieübertragung außerhalb der ersten Energieübertragungseinheit verursacht wurden. Um grundsätzlich magnetisch durchlässig und dennoch witterungsbeständig zu sein, bietet sich eine Ausgestaltung der Kontaktfläche aus Kunststoff an.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung an ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit einer ersten Energieübertragungseinheit vorgeschlagen, welche eine erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche und eine erste Spule zur induktiven Energieübertragung an das Fahrzeug aufweist. Dabei ist die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche zur mechanischen Stützung des Fahrzeugs eingerichtet. Mit anderen Worten ist eine räumliche und statische Ausgestaltung der ersten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche derart vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Ständer für das Fahrzeug verwendet werden kann, welcher einerseits zumindest einen Teil des Fahrzeuggewichts aufnehmen und das Fahrzeug währenddessen stabilisieren kann, andererseits ein zeitgleiches induktives Laden eines im Fahrzeug angeordneten Energiespeichers ermöglicht. Dabei kann die Vorrichtung einen Sockel umfassen, welcher zur Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem festen Untergrund dient. Bevorzugt kann ebenfalls eine Schirmung vorgesehen sein, wie sie in Verbindung mit dem vorstehend genannten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist.
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Sämtliche Merkmale der vorstehend beschriebenen Aspekte sind beliebig untereinander kombinierbar und werden durch die nachfolgenden bevorzugten Ausgestaltungen einzeln oder in Kombination weitergebildet.
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Bevorzugt weist die Schirmung eine Schwächung in einem von der Längsachse der ersten Spule durchdrungenen Bereich auf. Mit anderen Worten ist die Schirmung in Richtung der durch die Feldlinien innerhalb der ersten Spule vorgegebenen Richtung nicht so wirksam oder bevorzugt nicht vorhanden, um in diesem durch die Schirmung vordefinierten Bereich magnetische Energieübertragung möglichst ungehindert durchzulassen. In einem einfachsten Fall kann eine deckelförmige Ausnehmung in der Schirmung vorgesehen sein, welche eine jenseits der Schirmung befindliche weitere Spule mit der ersten Spule koppelt. Alternativ kann eine Schwächung durch eine Perforation der Schirmung vorgesehen sein, welche lediglich eine reduzierte Ausbreitung von magnetischen Feldern in einem vordefinierten Kontaktflächenabschnitt ermöglicht.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist die erste Kontaktfläche kugelabschnittsförmig und um sich selbst drehbar ausgestaltet, während die erste Spule relativ zur ersten Kontaktfläche fest, also mitdrehbar, angeordnet ist. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die erste Kontaktfläche auf einer physikalisch vorhandenen (tatsächlichen) Kugel als Einhausung für die erste Spule ausgestaltet ist. Dabei kann die erste Energieübertragungseinheit einen Sockel umfassen, welcher die Kugel drehbar lagert. Elektrische Anschlüsse für die erste Spule verbinden die Kugel und den Sockel, womit eine Einschränkung der möglichen Drehpositionen einhergeht. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Energieübertragungseinheit weiter eine dritte Spule umfassen, welche relativ zur ersten Kontaktfläche beweglich angeordnet ist. Beispielsweise kann die dritte Spule innerhalb des Sockels angeordnet und bevorzugt in ihn eingegossen sein. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, eine relative Positionierung zwischen dem Sockel und der Kugel aufgrund der magnetischen Kopplung zwischen der ersten und dritten Spule zu erreichen. Des Weiteren kann die erste Spule zum Propagieren bzw. Formen eines Magnetfeldes dienen, welches insbesondere durch die dritte Spule erzeugt und mit Energie versorgt wird. Mit anderen Worten formt die erste Spule innerhalb der Kugel in ihre Richtung aus der dritten Spule austretende Magnetfeldlinien und bündelt diese zur Weiterleitung an eine jenseits der Schwächung in der Schirmung angeordnete zweite Spule.
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Weiter bevorzugt kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung benachbart zur ersten Spule eine erste Hilfsspule und zusätzlich oder alternativ benachbart zur dritten Spule eine zweite Hilfsspule aufweisen. Diese können eingerichtet sein, ein durch die erste Spule bzw. die dritte Spule erzeugtes magnetisches Feld zu detektieren. Auf diese Weise kann unabhängig von einem induktiv gekoppelten Fahrzeug eine Funktionsüberprüfung der ersten und/oder der dritten Spule erfolgen.
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Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Vorrichtung für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, umfassend eine zweite Energieübertragungseinheit mit einer kugelabschnittsförmigen zweiten Kontaktfläche, und einer zweiten Spule zur induktiven Energieübertragung an das Fahrzeug vorgeschlagen. Dabei ist die zweite Spule eingerichtet, durch die zweite Kontaktfläche induktive Energie einer wie oben beschriebenen Vorrichtung zu empfangen. Dabei dienen die zuvor beschriebenen Vorrichtungen bevorzugt als Energiequellen, deren Energie an das Fahrzeug bzw. innerhalb des Fahrzeugs angeordnete (elektrochemische) Energiespeicher gesendet werden. Zur mechanischen Kopplung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dieses Aspektes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem vorgenannten Aspekt sind die kugelabschnittsförmigen ersten und zweiten Kontaktflächen korrespondierend ausgestaltet. Mit anderen Worten weisen sie ähnliche Radien auf, während die erste Kontaktfläche konvex und die zweite Kontaktfläche konkav bzw. anders herum ausgestaltet sind. Auf diese Weise ist ein einfaches Verdrehen und damit relatives Positionieren der ersten und zweiten Spule zueinander möglich, was bevorzugt aufgrund des sich bei der induktiven Energieübertragung einstellenden Magnetfeldes automatisch erfolgt. Zudem ist es möglich, die zweite Energieübertragungseinheit aus beliebiger Richtung kommend (z.B. an einem Zweirad befestigt) mit der ersten Energieübertragungseinheit in Eingriff zu bringen. Insbesondere für den Fall, dass der Schwerpunkt eines Fahrzeugs, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dieses Aspektes ausgestattet ist, niedriger als der Berührungspunkt zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche liegt, ein einfaches Aufsetzen der zweiten Energieübertragungseinheit auf die erste Energieübertragungseinheit möglich, um eine mechanisch (statisch) stabile Verbindung zwischen den beiden Energieübertragungseinheiten herzustellen.
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Weiter bevorzugt kann die zweite Kontaktfläche zur mechanischen Stützung eines mit der zweiten Energieübertragungseinheit verbundenen Fahrzeugs dienen, wobei die erste Energieübertragungseinheit zur mechanischen Stützung der zweiten Energieübertragungseinheit dient. Mit anderen Worten sind die Kontaktflächen und restlichen Bestandteile der Energieübertragungseinheiten jeweils dazu eingerichtet, die zur Stützung eines mit der zweiten Energieübertragungseinheit gekoppelten Fahrzeugs erforderlichen Kräfte aufzunehmen und z. B. in den unterhalb der ersten Energieübertragungseinheit befindlichen Boden einzuleiten. Auf diese Weise erübrigt sich die Verwendung eines separaten Ständers bzw. einer separaten Stützung des Fahrzeugs, wie beispielsweise durch im Stand der Technik bekannte ausklappbare Ständer oder fest mit der Umgebung verankerte Stützen bekannt sind.
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Indem bevorzugt die erste Kontaktfläche konvex ausgestaltet ist und die zweite Kontaktfläche konkav ausgestaltet ist, können Gegenstände, Tiere und Niederschläge sich nicht in der ersten Energieübertragungseinheit sammeln, wenn diese nicht mit einer zweiten Energieübertragungseinheit in Eingriff steht. Mit anderen Worten können Verunreinigungen der ersten Kontaktfläche leicht abgewischt werden bzw. fallen automatisch von der ersten Kontaktfläche herunter.
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Weiter bevorzugt ist für die erste Energieübertragungseinheit und/oder die zweite Energieübertragungseinheit eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, eine Versorgungsspannung einer ersten Frequenz in ein Spannungssignal einer zweiten Frequenz zu wandeln, wobei die zweite Frequenz insbesondere im Bereich zwischen 10 kHz und 1 MHz, bevorzugt zwischen 50 kHz und 300 kHz, liegt. Alternativ kann die zweite Frequenz insbesondere in Verbindung mit der zweiten Energieübertragungseinheit eingerichtet sein, empfangene Signale im kHz-Bereich gleichzurichten, um einen (elektrochemischen) Energiespeicher innerhalb einer Batterie bzw. eines Akkumulators zu laden.
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Bevorzugt kann die Signalverarbeitungseinheit einer jeden Energieübertragungseinheit eingerichtet sein, vor einem Kontaktieren der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche ein elektrisches Signal auf die jeweilige mit ihr verbundene Spule zu geben, welche für einen kurzen Moment zwei aufeinander folgende, einander entgegen gerichtete Magnetfelder erzeugt. Sofern sich magnetisierbares Material auf einer der Kontaktflächen befindet, wird dieses durch das erste Teilsignal in einer ersten Polarität magnetisiert und anschließend durch das umgepolte Magnetfeld von der jeweiligen Kontaktfläche abgestoßen. Auf diese Weise kann eine Einbringung von magnetisierbarem Material in den Luftspalt zwischen den beiden Kontaktflächen verhindert werden, wodurch die Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Systems (bestehend aus einer Vorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt jeweils in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Aspekt) sichergestellt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine Übersicht über Komponenten eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, welches mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattet ist;
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2, 3 Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung möglicher Ausgestaltungen und relativer Anordnungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen;
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4 eine Detailansicht einer Kugel und des in sich ihr ausbildenden Magnetfeldes einer ersten Energieübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 die um eine erfindungsgemäße zweite Energieübertragungseinheit erweiterte Darstellung einer in 4 gezeigten Kugel, wobei der Einfluss auf das sich ausbildende Magnetfeld innerhalb der Energieübertragungseinheiten erkennbar wird; und
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6 ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein aus zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen bestehendes erfindungsgemäßes System.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Fahrrad 2 als elektrisch antreibbares Fahrzeug, welches Akkumulatoren 32, 33 innerhalb bzw. außerhalb einzelner Rahmenabschnitte aufweist. Eine erste Energieübertragungseinheit 20 ist auf dem Boden angeordnet, wobei die Energieübertragungseinheit 20 eine erste Spule 7 innerhalb einer ersten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche 21 aufweist. Dabei ist die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 als Vollkugel ausgestaltet, welche auf einem Sockel der ersten Energieübertragungseinheit 20 angeordnet ist. Die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 wird von oben durch eine zweite kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 31 einer zweiten Energieübertragungseinheit 30 kontaktiert. Innerhalb der zweiten Energieübertragungseinheit 30 ist eine zweite Spule 3 angeordnet und mit einer Signalverarbeitungseinheit 9 elektrisch leitfähig verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 9 ist beispielsweise im Stande, elektrische Wechselsignale in ein Gleichspannungssignal gleichzurichten und den Akkumulatoren 32 und 33 zur Verfügung zu stellen. 1 zeigt dabei lediglich eine beispielhafte Ausführung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei Elektrofahrzeugen grundsätzlich an geeignete Rahmenteile oder Fahrzeugchassis angebracht werden. Die exakte Anordnung und die Wirkweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden anhand der nachfolgenden Detailzeichnungen weiter erläutert.
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2 zeigt eine zweite Energieübertragungseinheit 30, welche auf eine erste Energieübertragungseinheit 20 aufgesetzt ist. Zwei miteinander korrespondierende kugelabschnittsförmige Kontaktflächen 21, 31 sorgen für einen minimalen Abstand zwischen einer ersten Spule 7 innerhalb der kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche 21 und der zweiten Spule 30 hinter der kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche 31. In räumlicher Nähe zur ersten Spule 7 ist ein Ferritkern 13 zur Stärkung des magnetischen Feldes angeordnet, dessen Präsenz durch eine erste Hilfsspule 25 erkannt werden kann. Entsprechend ist ein Ferritkern 12 in räumlicher Nähe zur zweiten Spule 3 angeordnet, um das Magnetfeld der zweiten Spule 3 zu formen und zu verstärken. Die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 ist mit einer Schirmung 22 an ihrer Oberfläche versehen, wobei eine Schwächung 23 der Schirmung 22 in einem der zweiten Spule 3 zugeordneten Oberflächenbereich der kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche 21 vorgesehen ist. Eine Signalverarbeitungseinheit 4 ist innerhalb eines Sockels 34 der ersten Energieübertragungseinheit 20 vorgesehen, um aus einer Netzspannung ein zur induktiven Energieübertragung geeignetes Signal, insbesondere im kHz-Bereich, zu erzeugen. Entsprechend weist die zweite Energieübertragungseinheit 30 eine Signalverarbeitungseinheit 9 auf, welche eingerichtet ist, die von der zweiten Spule 3 stammenden Wechselsignale gleichzurichten, um diese anschließend einem Energiespeicher des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 2 zuzuführen.
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3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein aus einer ersten Energieübertragungseinheit 20 und einer zweiten Energieübertragungseinheit 30 zusammengesetztes erfindungsgemäßes System, bei welchem die kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 – wie durch die Pfeile P angedeutet – drehbar zwischen der zweiten Energieübertragungseinheit 30 und einer dritten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche 26 der ersten Energieübertragungseinheit 20 gelagert ist. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Anordnung weist ein feststehender Teil der ersten Energieübertragungseinheit 20 eine dritte Spule 24 in direkter Nachbarschaft zu einem dritten Ferritkern 14 angeordnet ist. Die Ausrichtung der dritten Spule 24 ist so gewählt, dass die erste Spule 7, die zweite Spule 3, die erste Hilfsspule 25 und die dritte Spule 24 im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine gemeinsame Längsachse entlang der gemeinsamen magnetischen Feldlinien angeordnet sind. Dies bietet mehrere Vorteile: Einerseits kann durch geeignete Beaufschlagung der ersten Spule 7 und der dritten Spule 24 vor der Kontaktierung einer zweiten Energieübertragungseinheit 30 eine Drehung der Kugel, umfassend die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21, provoziert werden, wodurch Verunreinigungen und Fremdkörper entfernt werden können. Andererseits kann die erste Spule 7 quasi zur Weiterleitung magnetischer Energie aus der dritten Spule 24 verwendet werden, welche sich aufgrund des Magnetfeldes automatisch in eine ideal gekoppelte relative Position zueinander bewegen. Wird anschließend die zweite Energieübertragungseinheit 30 auf die Kugel aufgesetzt, gilt für die relative Position bei der Kopplung der zweiten Spule 3 mit dem durch die erste Spule 7 und die dritte Spule 24 gebildeten Magnetfeld Entsprechendes. Der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten Spule 7 bzw. der ersten Hilfsspule 25 mit der Signalverarbeitungseinheit 4, welche in der Praxis die Rotationsfreiheit der Kugel gegenüber der Signalverarbeitungseinheit 4 nur unerheblich einschränkt.
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4 zeigt eine Detailansicht eines sich aufgrund der ersten Spule 7 ausbildenden Magnetfeldes, wenn die kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 nicht von einer zweiten Energieübertragungseinheit 30 kontaktiert wird. Verstärkt durch den Ferritkern 13 bildet sich ein Magnetfeld aus, welches im Bereich der Spule demjenigen eines kurzen Stabmagneten ähnelt. Einzelne Magnetfeldlinien schließen sich innerhalb des Volumens der Kugel, während andere die Schirmung 22 für den "Rückweg" außerhalb der Spule wählen. Aufgrund der Schirmung 22 ist die kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 bzw. das sich durch die erste Spule 7 ausbildende Magnetfeld keine Gefahr für die Umwelt. In 4 ist die Schwächung 23 der Schirmung 22 als Perforation ausgestaltet.
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5 zeigt die in 4 dargestellte Anordnung für den Fall, dass eine zweite Energieübertragungseinheit 30 die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 kontaktiert. Aufgrund der nun naheliegenden zweiten Spule 3 und dem zweiten Ferritkern 12 durchdringen die Magnetfeldlinien die Schirmung 22 (bevorzugt an der Schwächung 23) und durchlaufen die zweite Spule 3. Auf diese Weise wird induktive Energie aus der ersten Spule 7 an die zweite Spule 3 übertragen, welche über die (in 5 nicht dargestellte) zweite Signalverarbeitungseinheit 9 empfangen und gleichgerichtet werden kann.
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6 zeigt eine alternative Anordnung aus einer ersten Energieübertragungseinheit 20 und einer zweiten Energieübertragungseinheit 30. Die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 ist, wie bereits in den vorher beschriebenen Figuren, als Vollkugel ausgestaltet. Überdies ist sie in unmittelbarer räumlicher Nähe zu einer ersten Signalverarbeitungseinheit 4 angeordnet, gegenüber welcher sie nicht drehbar gelagert ist. Die Ausgestaltung der dargestellten zweiten Energieübertragungseinheit 30 entspricht denjenigen der 2 und 3. Gegenüber den zuvor diskutierten Anordnungen ist die erste Spule 7 nicht innerhalb der ersten kugelabschnittförmigen Kontaktfläche 21 angeordnet, sondern weist einen größeren Radius als die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 auf, so dass sie die Vollkugel umfasst. Da ihre Ausrichtung beibehalten wurde, weist die erste Spule 7 bezüglich der Vollkugel eine Gestalt auf, wie sie anschaulich als "Saturnring" bezeichnet werden kann. Selbstverständlich kann auch die in 6 dargestellte erste Spule 7 zum Schutz gegen Witterungseinflüsse in ein Kunststoffmaterial oder Ähnliches eingegossen und von einer (in 6 nicht dargestellten) Schirmung umgeben sein, welche jedoch nicht kugelabschnittsförmig bzw. kugeloberflächenabschnittsförmig ausgestaltet ist. Die dargestellte Anordnung veranschaulicht, dass die Spulen 7, 3 nicht notwendigerweise innerhalb der kugelabschnittsförmigen Kontaktflächen gelegen sein müssen, um die erfindungsgemäße Vorrichtung zu verwirklichen. Beispielsweise kann auch die zweite Spule 3 außerhalb des Korpus der zweiten Energieübertragungseinheit 30 angeordnet und gegebenenfalls in ein Kunststoffmould integriert sein. Während die relative Anordnung der Spulen 7, 3 durch die kugelabschnittsförmige Kontaktfläche 21 bei Anlegen eines Magnetfeldes ideal zueinander ausgerichtet und dabei magnetisch gekoppelt werden, kann die relative Festlegung der Energieübertragungseinheiten 20, 30 von den Spulen 7, 3 unabhängig definiert werden.
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Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, eine selbstausrichtende induktive Übertragungsstrecke insbesondere zur induktiven Energieübertragung an ein elektrisch antreibbares Fahrzeug unter Verwendung einer ersten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche und einer ersten Spule zur induktiven Energieübertragung zur Verfügung zu stellen, wobei bevorzugt die erste kugelabschnittsförmige Kontaktfläche als Auflage für ein dem Fahrzeug zugeordnetes Bauteil und damit zumindest teilweise als Ständer für das Fahrzeug dient. Eine optionale Schirmung der ersten kugelabschnittsförmigen Kontaktfläche bietet darüber hinaus die Möglichkeit eines verringerten magnetischen Streufeldes sowie einer verbesserten Energieübertragung. Erfindungsgemäß kann eine in einer zweiten Energieübertragungseinheit angeordnete zweite Spule auf diese Weise mit einem hohen Wirkungsgrad mit der ersten Spule gekoppelt und somit ein Energiespeicher des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs geladen werden.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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