DE102013219714A1

DE102013219714A1 - Arrangement of electronics in a system for inductive energy transmission

Info

Publication number: DE102013219714A1
Application number: DE201310219714
Authority: DE
Inventors: Rainer Knorr; Thomas Komma
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02
Also published as: CN204230992U

Abstract

Ein System (1) zur induktiven Energieübertragung, zum Laden einer Batterie (21) eines Fahrzeuges (20), weist eine Spule (11, 12, 14) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes (17) oder zur Erzeugung einer Induktionsspannung auf, wobei die Spule (11, 12, 14) einen magnetischen Hauptfluss (17) umfasst, wobei eine Elektronik (5, 6, 7, 8, 9) außerhalb des magnetischen Hauptflusses (17) angeordnet ist. Die Elektronik (5, 6, 7, 8, 9) und die Spule (11, 12, 14) weisen ein gemeinsames Gehäuse (40, 41) auf.A system (1) for inductive energy transfer, for charging a battery (21) of a vehicle (20), has a coil (11, 12, 14) for generating a magnetic field (17) or for generating an induction voltage, wherein the coil (11, 12, 14) comprises a main magnetic flux (17), wherein an electronics (5, 6, 7, 8, 9) outside the main magnetic flux (17) is arranged. The electronics (5, 6, 7, 8, 9) and the coil (11, 12, 14) have a common housing (40, 41).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Energieübertragung. Ein derartiges System weist zumindest eine Spule auf, wobei dieser Spule einer Elektronik zugeordnet ist. Die Spule ist insbesondere eine Primärspule oder eine Sekundärspule des Systems zur induktiven drahtlosen Energieübertragung. Das System betrifft insbesondere eine Anordnung zur induktiven drahtlosen Abgabe von Energie, insbesondere auf eine Empfängerspule eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, umfassend eine zirkular ausgebildete elektrisch leitfähige Spule, wobei die Spule mit einer Stromversorgung verbindbar ist. The invention relates to a system for inductive energy transfer. Such a system has at least one coil, wherein this coil is associated with electronics. The coil is in particular a primary coil or a secondary coil of the system for inductive wireless energy transmission. The system particularly relates to an arrangement for the inductive wireless delivery of energy, in particular to a receiver coil of an electrically operated vehicle, comprising a circularly formed electrically conductive coil, wherein the coil is connectable to a power supply.

Bei der drahtlosen Ladung von Elektrofahrzeugen werden Wicklungen beispielsweise im zirkularen Design oder im solenoiden Design verwendet. Zirkulares Design bezeichnet dabei eine Spule, bei der die Leitungen in einer Ebene spiralförmig verlaufen. Solenoides Design bezeichnet eine Wicklung nach Art einer Spule, welche eine zylindrische Form ausbilden kann. For example, in the wireless charging of electric vehicles, windings are used in circular or solenoids design. Circular design refers to a coil in which the lines in a plane spiral. Solenoid design refers to a winding in the manner of a coil, which can form a cylindrical shape.

Um Störungen einer Elektronik, welche einer Spule zugeordnet ist, durch die induktive Energieübertragung zu vermeiden, kann diese Elektronik von einer zugeordneten Spule weit beabstandet werden. In order to avoid disturbances of electronics, which is associated with a coil, by the inductive energy transfer, this electronics can be widely spaced from an associated coil.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur induktiven Energieübertragung kompakt auszubilden. Insbesondere ist es auch eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur induktiven Energieübertragung störungssicher auszubilden. An object of the invention is to make a system for inductive energy transmission compact. In particular, it is also an object of the invention to form a system for inductive energy transmission interference-proof.

Eine Lösung der Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. durch eine Komponente mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 9 bzw. 11 betreffen weitere Ausgestaltungen der Erfindung. A solution of the problem is solved by a system having the features of claim 1 and by a component having the features of claim 10, respectively. The dependent claims 2 to 9 and 11 relate to further embodiments of the invention.

Ein System zur induktiven Energieübertragung, also ein induktives Ladesystem, weist beispielsweise eine sogenannte Wallbox auf, in der Leistungselektronik inkl. der nötigen Frequenzwandler und der dazugehörigen Regelung untergebracht sind. Eine Wallbox ist insbesondere im Bereich einer Einzelanwendung oder einer privaten Anwendung des induktiven Ladens (insbesondere in einer Garage) anzunehmen. Das induktive Ladesystem weist insbesondere auch eine Spule auf, die z.B. in der Garage am Boden fixiert ist. Diese primärseitige Spule (Infrastrukturseite) wird dann über ein entsprechendes Kabel von der Wallbox mit der benötigten Spannung (insbesondere eine einphasige Wechselspannung in entsprechender Frequenz oder Amplitude) versorgt. Das entstehende magnetische Wechselfeld koppelt im Ladebetrieb in die am Fahrzeug angebrachte sekundärseitige Spule ein. Die fahrzeugseitig in der Sekundärspule induzierte Spannung wird gleichgerichtet und kann zum Laden der Batterie des Fahrzeugs verwendet werden. A system for inductive energy transmission, so an inductive charging system, for example, has a so-called wallbox, are housed in the power electronics incl. The necessary frequency converter and the associated control. A wallbox is to be assumed in particular in the area of a single application or a private application of inductive charging (in particular in a garage). In particular, the inductive charging system also includes a coil, e.g. fixed in the garage at the bottom. This primary-side coil (infrastructure side) is then powered by a corresponding cable from the wallbox with the required voltage (in particular a single-phase AC voltage in the appropriate frequency or amplitude). The resulting magnetic alternating field coupled in the loading mode in the mounted on the vehicle secondary coil. The voltage induced in the secondary coil on the vehicle side is rectified and can be used to charge the battery of the vehicle.

Ein System zur induktiven Energieübertragung, zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges, weist eine Spule auf. Das System weist insbesondere eine primärseitige Spule und eine sekundärseitige Spule auf. Eine Spule weist zumindest eine Wicklung auf. Eine erste Spule des Systems ist primärseitig insbesondere zur Erzeugung eines magnetischen Feldes vorgesehen. Eine zweite Spule des Systems ist sekundärseitig insbesondere zur Induktion also zur Erzeugung einer Induktionsspannung vorgesehen. Die jeweilige Spule umfasst einen magnetischen Hauptfluss, der insbesondere von der primärseitigen Spule selbst erzeugt ist. Eine Elektronik des Systems ist außerhalb des magnetischen Hauptflusses angeordnet. Die Elektronik ist insbesondere eine primärseitige Elektronik und/oder einer sekundärseitige Elektronik. Die Elektronik weist beispielsweise Leistungshalbleiter und/oder einen Mikrocontroller auf. Mit der Elektronik ist beispielsweise auch eine Steuerungsfunktion und/oder einer Regelungsfunktion ausführbar. Die primärseitige Elektronik betrifft insbesondere die Regelung bzw. Steuerung eines Umrichters oder Wechselrichters zur Speisung der primärseitigen Spule. Die sekundärseitige Elektronik betrifft insbesondere die Regelung bzw. Steuerung eines Gleichrichters zur Gleichrichtung der sekundärseitig induzierten Spannung bzw. Stroms. An inductive energy transfer system for charging a battery of a vehicle includes a coil. In particular, the system has a primary-side coil and a secondary-side coil. A coil has at least one winding. A first coil of the system is provided on the primary side, in particular for generating a magnetic field. A second coil of the system is provided on the secondary side, in particular for induction, ie for generating an induction voltage. The respective coil comprises a main magnetic flux, which is generated in particular by the primary-side coil itself. An electronics of the system is located outside of the main magnetic flux. The electronics are in particular a primary-side electronics and / or a secondary-side electronics. The electronics have, for example, power semiconductors and / or a microcontroller. With the electronics, for example, a control function and / or a control function executable. The primary-side electronics relates in particular to the regulation or control of an inverter or inverter for feeding the primary-side coil. The secondary-side electronics relates in particular to the regulation or control of a rectifier for rectifying the secondary-side induced voltage or current.

In einer Ausgestaltung des Systems ist dieses sekundärseitig in ein aufzuladendes Fahrzeug baulich integriert. Die Integration in das Fahrzeug betrifft dabei die sekundärseitige Spule (Sekundärspule) und die dazugehörige Leistungselektronik. In einer Ausgestaltung der Sekundärseite ist die sekundärseitige Spule ein um einen flachen, quaderförmigen Ferritkern gewickelter Solenoid. Damit kann man dem limitierten Platzangebot im Fahrzeug gerecht werden. In einer Ausgestaltung des Systems weist die Sekundärseite der induktiven Ladeeinrichtung eine Sekundärspule und eine integrierte Elektronik (insbesondere eine integrierter Leistungselektronik) auf. Dabei bilden die Elektronik und die sekundärseitige Spule zumindest eine Baueinheit. Eine weitere Baueinheit kann auch durch eine primärseitige Spule und eine primärseitige Elektronik ausgebildet sein. In one embodiment of the system, this system is structurally integrated into a vehicle to be charged on the secondary side. Integration into the vehicle affects the secondary-side coil (secondary coil) and the associated power electronics. In an embodiment of the secondary side, the secondary-side coil is a solenoid wound around a flat cuboid ferrite core. So you can do justice to the limited space in the vehicle. In one embodiment of the system, the secondary side of the inductive charging device has a secondary coil and integrated electronics (in particular integrated power electronics). In this case, the electronics and the secondary-side coil form at least one structural unit. Another assembly may also be formed by a primary-side coil and a primary-side electronics.

In einer Ausgestaltung des Systems weisen die Elektronik und die Spule ein gemeinsames Gehäuse auf. Dies betrifft jeweils die Primärseite und/oder die Sekundärseite, so dass ein primärseitiges Gehäuse und/oder ein sekundärseitiges Gehäuse ausgebildet sind, welche eine Spule und eine Elektronik einhausen. In one embodiment of the system, the electronics and the coil have a common housing. This relates in each case to the primary side and / or the secondary side, so that a primary-side housing and / or a secondary-side housing are formed, which house a coil and electronics.

In einer Ausgestaltung des Systems wird bei der Integration von Spule und Elektronik auf der Sekundärseite die sekundärseitige Spule und die Leistungselektronik zur Gleichrichtung des in der Spule induzierten Stromes/Spannung, sowie insbesondere auch ein Charge Release (insbesondere analog) in eine Baueinheit integriert. Die Integration sieht insbesondere ein gemeinsames Gehäuse vor. In one embodiment of the system is in the integration of coil and electronics on the secondary side, the secondary-side coil and the Power electronics for rectification of the current induced in the coil / voltage, and in particular a charge release (especially analog) integrated into a unit. The integration provides in particular a common housing.

In einer Ausgestaltung des Systems bildet die Spule eine Volumenform (insbesondere eine zylindrische Form) mit einer Länge, Breite und Höhe aus. Auch die Elektronik bildet eine Volumenform mit einer Länge, Breite und Höhe aus. Dies betrifft die Sekundärseite und/oder die Primärseite. Dabei überschneiden sich die Position der Spule und die Position der Elektronik in der Höhe zumindest teilweise. Diese Überschneidung betrifft zumindest die Position im bestimmungsgemäßen Gebrauch während des Ladens des Fahrzeugs. Die Sekundärseite ist dabei fahrzeugseitig im Bereich des Unterbodens des Fahrzeuges angebracht. Die Primärseite ist im Bereich der Fahrbahn angebracht. In one embodiment of the system, the coil forms a volume shape (in particular a cylindrical shape) with a length, width and height. The electronics also form a voluminous shape with a length, width and height. This concerns the secondary side and / or the primary side. The position of the coil and the position of the electronics overlap in height at least partially. This overlap concerns at least the position in the intended use during the loading of the vehicle. The secondary side is mounted on the vehicle side in the area of the underbody of the vehicle. The primary side is mounted in the area of the roadway.

In einer Ausgestaltung des Systems ist die Spule um ein Element zur Führung des magnetischen Feldes gewickelt. Dieses Element ist beispielsweise ein Ferrit. Damit lässt sich die Effektivität des induktiven Ladesystems erhöhen. In one embodiment of the system, the coil is wound around an element for guiding the magnetic field. This element is for example a ferrite. This can increase the effectiveness of the inductive charging system.

In einer Ausgestaltung des Systems weist die Spule eine Wicklung auf, wobei die Wicklung ein oder mehrere Bogensegmente aufweist. Weist die Spule einen flachen rechteckförmigen Ferritkern auf, so befinden sich die Bogensegmente insbesondere seitlich an einer schmalen Flanke des Ferritkerns. Die Elektronik ist gegenüber einer Vielzahl von Bogensegmenten angeordnet. Damit ist sichergestellt, dass sich die Elektronik nicht im Bereich eines magnetischen Hauptflusses der Spule befindet. Dies betrifft auch Spulen mit einem quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt des Ferritkerns. In one embodiment of the system, the coil has a winding, wherein the winding has one or more arc segments. If the coil has a flat rectangular ferrite core, then the arc segments are in particular laterally on a narrow flank of the ferrite core. The electronics are arranged opposite a plurality of arc segments. This ensures that the electronics are not in the area of a magnetic main flux of the coil. This also applies to coils with a square or circular cross-section of the ferrite core.

In einer Ausgestaltung des Systems ist die Spule eine primärseitige Spule oder eine sekundärseitige Spule. Die beschriebene Anordnung von Spule und Elektronik ist also sowohl primärseitig wie auch sekundärseitig vorteilhaft einsetzbar. In one embodiment of the system, the coil is a primary-side coil or a secondary-side coil. The described arrangement of the coil and the electronics can therefore be advantageously used both on the primary side and on the secondary side.

In einer Ausgestaltung des Systems sind die Länge und/oder die Breite der Spule größer als die Höhe der Spule. Dies ist primärseitig und/oder sekundärseitig vorteilhaft für einen kompakten flachen Aufbau des Systems. Der flache Aufbau betrifft folglich die Höhe von Primärteil und/oder Sekundärteil. Die Höhe dieser Teile bzw. auch die Höhe der Spule entspricht dabei einer Richtung, welche durch einen Abstand des induktiv ladbaren Fahrzeuges von einer Standfläche des Fahrzeuges vorgegeben ist. In one embodiment of the system, the length and / or the width of the coil are greater than the height of the coil. This is advantageous on the primary side and / or secondary side for a compact, flat design of the system. The flat construction thus relates to the height of the primary part and / or secondary part. The height of these parts or the height of the coil corresponds to a direction which is predetermined by a distance of the inductively loadable vehicle from a footprint of the vehicle.

Eine Komponente eines Systems zur induktiven Energieübertragung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges betrifft eine Sekundärseite oder eine Primärseite des induktiven Systems. Die Sekundärseite oder die Primärseite weisen eine Spule und eine Elektronik auf, wobei die Spule zur Ausbildung eines magnetischen Feldes und/oder zur Erzeugung einer Induktionsspannung vorgesehen ist. Die Spule weist für den Betriebszustand (Laden) einen Eintrittsbereich des magnetischen Feldes und einen Austrittsbereich des magnetischen Feldes auf, wobei insbesondere zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich eine Fläche aufspannt ist. Diese Fläche hat beispielsweise eine zylindrische Form mit einer runden oder ellipsoiden Querschnittsform. Die Elektronik ist im Bereich einer Flächennormalen der aufgespannten Fläche positioniert. Die Elektronik ist also nicht in einem Bereich positioniert, welcher eine Flächennormale des Eintrittsbereiches oder des Austrittsbereiches betrifft. One component of an inductive energy transfer system for charging a battery of a vehicle relates to a secondary side or a primary side of the inductive system. The secondary side or the primary side have a coil and an electronics, wherein the coil is provided for forming a magnetic field and / or for generating an induction voltage. For the operating state (charging), the coil has an entry region of the magnetic field and an exit region of the magnetic field, wherein in particular a surface is spanned between the entry region and the exit region. For example, this surface has a cylindrical shape with a round or ellipsoidal cross-sectional shape. The electronics are positioned in the area of a surface normal of the clamped surface. The electronics are therefore not positioned in an area which relates to a surface normal of the entrance area or the exit area.

In einer Ausgestaltung der Komponente betrifft diese die Sekundärseite, wobei in das Gehäuse der Sekundärseite alles Nötige integriert ist um eine kompakte Sekundärseiteneinheit zu erhalten, die direkt an den Hochvolt-Zwischenkreis des Elektrofahrzeugs – also unmittelbar an die Batterie – angebunden werden kann. Dabei ist darauf zu achten, dass die elektronischen Bauteile außerhalb des Bereichs liegen, in dem der Hauptfluss des magnetischen Feldes zu erwarten ist. Im Falle eines sekundärseitigen Solenoids sind dies der Eintrittsbereich und der Austrittsbereich des magnetischen Feldes. In one embodiment of the component, this relates to the secondary side, wherein in the housing of the secondary side everything necessary is integrated to obtain a compact secondary side unit, which can be connected directly to the high-voltage intermediate circuit of the electric vehicle - ie directly to the battery. Care must be taken that the electronic components are outside the range in which the main flux of the magnetic field is to be expected. In the case of a secondary-side solenoid, these are the entry region and the exit region of the magnetic field.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine bodenseitige Spulenanordnung sowie eine fahrzeugseitige Spulenanordnung in Aufsicht; 1 a bottom-side coil arrangement and a vehicle-side coil arrangement in plan view;

2 die bodenseitige Spulenanordnung sowie eine fahrzeugseitige Spulenanordnung in Seitenansicht; 2 the bottom-side coil assembly and a vehicle-side coil assembly in side view;

3 eine Solenoide Spule 14 mit einer Elektronik 5; 3 a solenoids coil 14 with an electronics 5 ;

4 eine Sekundärseite 4; 4 a secondary side 4 ;

5 eine Sekundärseite 4 mit einem Schirmleitblech; und 5 a secondary side 4 with a shield baffle; and

6 ein Fahrzeug. 6 a vehicle.

Die 1 und 2 zeigen eine bodenseitig angeordnete Ladeeinrichtung 3 für Elektrofahrzeuge zusammen mit einer fahrzeugseitigen 4 solenoiden Spule 14, die dem Empfang von angebotener Energie dient. Die fahrzeugseitige Spule 14 ist dabei an einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug befestigt, während die bodenseitige Ladeeinrichtung 3 in den Boden 10 eingelassen ist. 1 zeigt eine Sicht von oben, also in Richtung eines Bodens 10 bzw. einer Fahrbahndecke, auf die genannten Komponenten 3 und 4, während 2 eine Seitenansicht der Komponenten darstellt. Das System 1 nach 1 bzw. 2 weist neben Spulen 11 und 12 auf der Primärseite 3 und der Spule 14 auf der Sekundärseite 4 auch Elektronik 5, 6, 7, 8 und 9 auf. Die Elektronik 5 und 6 ist in die Sekundärseite 4 integriert. Dabei betrifft die Elektronik 5 und/oder 6 insbesondere die Leistungselektronik. Ein auf der Sekundärseite 4 benötigter Gleichrichter weist diese Leistungselektronik (z.B. IGBT’s) auf. Die Sekundärseite 4 weist ein Gehäuse 40 auf, welches die Elektronik 5, 6 und die sekundärseitige Spule 14 einhaust. The 1 and 2 show a bottom side arranged charging device 3 for electric vehicles together with a vehicle-side 4 solenoid coil 14 that serves the reception of offered energy. The vehicle-side coil 14 is attached to a vehicle, not shown, while the bottom-side charging device 3 in the ground 10 is admitted. 1 shows a view from above, ie in the direction of a floor 10 or a road surface, on the said components 3 and 4 , while 2 represents a side view of the components. The system 1 to 1 respectively. 2 points beside coils 11 and 12 on the primary side 3 and the coil 14 on the secondary side 4 also electronics 5 . 6 . 7 . 8th and 9 on. The Electronic 5 and 6 is in the secondary side 4 integrated. This concerns the electronics 5 and or 6 especially the power electronics. One on the secondary side 4 required rectifier has this power electronics (eg IGBT's) on. The secondary side 4 has a housing 40 on which the electronics 5 . 6 and the secondary-side coil 14 encasing.

Die bodenseitig angeordnete Ladeeinrichtung umfasst eine erste zirkulare Wicklung 11 sowie eine koplanar angeordnete zweite zirkulare Wicklung 12. Beide Wicklungen 11, 12 sind gleich groß und im Prinzip gleichartig aufgebaut. Die Mittelpunkte der beiden Wicklungen 11, 12 liegen dabei etwas weiter auseinander, als ein fahrzeugseitiger Ferritkern 15 lang ist. Die zirkularen Wicklungen dieses Beispiels sind kreisförmig gestaltet. In einer alternativen Ausführungsform sind die zirkularen Wicklungen quadratisch aufgebaut, d.h. die elektrischen Leiter verlaufen abseits der Ecken der Wicklung geradlinig. The bottom side arranged charging device comprises a first circular winding 11 and a coplanar second circular winding 12 , Both windings 11 . 12 are the same size and basically similar. The centers of the two windings 11 . 12 lie a little further apart than a vehicle-side ferrite core 15 is long. The circular windings of this example are circular in shape. In an alternative embodiment, the circular windings are of square construction, ie the electrical conductors extend in a straight line away from the corners of the winding.

Ein primärseitiges Ferritelement 13 verbindet die Zentralbereiche der beiden Wicklungen 11 und 12. Dazu umfasst das Ferritelement 13 zylinderförmige Stücke 50 und 51 (z.B. mit einem rechteckigen oder runden Querschnitt), die im Zentrum der beiden Wicklungen 11, 12 angeordnet sind und ein Verbindungsstück 52, das mechanisch fest mit den beiden zylinderförmigen Stücken 50, 51 gekoppelt ist und unterhalb der Wicklungen 11, 12 im Bereich des Bodens 10 verläuft. A primary-side ferrite element 13 connects the central areas of the two windings 11 and 12 , This includes the ferrite element 13 cylindrical pieces 50 and 51 (eg with a rectangular or round cross-section), which is in the center of the two windings 11 . 12 are arranged and a connector 52 that is mechanically strong with the two cylindrical pieces 50 . 51 is coupled and below the windings 11 . 12 in the area of the soil 10 runs.

Beide Wicklungen 11, 12 sind mit einer steuerbaren Stromversorgung verbunden, wobei hierfür Elektronik 7, 8 und 9 vorgesehen ist. Die Elektronik 7, 8 und 9 ist an verschiedenen Orten der Primärseite 3 positioniert. Es ist auch möglich die Elektronik nur an einer, zwei oder an noch anderen Stellen der Primärseite 3 zu platzieren. Die steuerbare Stromversorgung sorgt für die Ansteuerung der Wicklungen 11 und 12, damit eine induktive Energieübertragung mit geeigneter Frequenz und damit Leistung ermöglicht wird. Dazu wird ein gesteuertes Wechselfeld an die Wicklungen 12, 13 angelegt, sofern ein Ladevorgang erwünscht ist. Hierzu umfasst die Ladeeinrichtung bevorzugt auch eine Kommunikationseinrichtung, die erlaubt, Parameter für den Ladevorgang wie die maximale Leistung o.ä. mit dem Elektrofahrzeug auszutauschen. Die steuerbare Stromversorgung ist dabei derart mit den Wicklungen 12, 13 verbunden, dass in den Wicklungen 12, 13 stets eine gegenläufige Stromrichtung herrscht. Es ist dabei zweckmäßig, dass anderweitig die Stromparameter in beiden Wicklungen 12, 13 gleich sind, d.h. die Stromstärke ist stets gleich, lediglich die Richtung vertauscht. Diese Situation wird durch die Stromrichtungspfeile 16 im Bereich der beiden Wicklungen 11, 12 verdeutlicht. Both windings 11 . 12 are connected to a controllable power supply, with this electronics 7 . 8th and 9 is provided. The Electronic 7 . 8th and 9 is in different places on the primary side 3 positioned. It is also possible the electronics only at one, two or at other points of the primary side 3 to place. The controllable power supply ensures the control of the windings 11 and 12 , so that an inductive energy transmission with a suitable frequency and thus performance is possible. This is a controlled alternating field to the windings 12 . 13 created if a loading is desired. For this purpose, the charging device preferably also includes a communication device that allows parameters for the charging process such as the maximum power or the like. to exchange with the electric vehicle. The controllable power supply is in this case with the windings 12 . 13 connected that in the windings 12 . 13 always an opposite direction of current prevails. It is expedient that otherwise the current parameters in both windings 12 . 13 are the same, ie the current is always the same, only the direction reversed. This situation is caused by the current direction arrows 16 in the area of the two windings 11 . 12 clarified.

Durch die Anordnung und den Betrieb der Wicklungen 11, 12 wie im vorliegenden Beispiel dargestellt, kann im Elektrofahrzeug eine vergleichsweise kleine solenoide Wicklung 14 mit einem passenden Ferritkern 15 verwendet werden. Diese wird idealerweise über den magnetischen Feldstärkekeulen angeordnet. Der vereinfachte Lauf des magnetischen Flusses 17 ist in 2 zur Verdeutlichung dargestellt. Die solenoide Wicklung 14 ist vorteilhaft einfacher im Elektrofahrzeug zu verbauen als eine vergleichbare zirkulare Wicklung. By the arrangement and the operation of the windings 11 . 12 As shown in the present example, in the electric vehicle, a comparatively small solenoid winding 14 with a matching ferrite core 15 be used. This is ideally placed over the magnetic field strength lobes. The simplified course of the magnetic flux 17 is in 2 illustrated for clarity. The solenoid winding 14 is advantageously easier to install in the electric vehicle than a comparable circular winding.

Die zirkulare Wicklung bzw. Spule 11 und 12 weist eine Länge 49 und eine Breite 55 auf. Durch die zirkulare Wicklung ergibt sich eine geringe Aufbauhöhe der Primärseite 3. Die Spulen 11 und 12 weisen eine Spulenhöhe 56 auf. Auf der Sekundärseite 4 ist die Spule 14 mit der solenoiden Wicklung um einen Ferritkern 15 gewickelt. Der Ferritkern 15 weist eine Breite 35 und eine Länge 67 auf. Die Höhe 34 des Ferritkerns 15 ist kleiner als dessen Länge bzw. Breite. Die Elektronik 5 und 6 der Sekundärseite 4 weist eine Länge 53 auf und ist gegenüber der Spule 14 derart positioniert, dass die Elektronik an eine Vielzahl von Bogensegmenten 45 grenzt, bzw. diesen gegenüber liegt. Die Spule 14 weist demnach durch die Wicklung auf den flachen, also den nicht hohen Ferritkern 15, Bogensegmente in einem Bereich 45 auf und Geradensegmente in einem Bereich 46. The circular winding or coil 11 and 12 has a length 49 and a width 55 on. Due to the circular winding results in a low height of the primary side 3 , The spools 11 and 12 have a coil height 56 on. On the secondary side 4 is the coil 14 with the solenoid winding around a ferrite core 15 wound. The ferrite core 15 has a width 35 and a length 67 on. The height 34 of the ferrite core 15 is smaller than its length or width. The Electronic 5 and 6 the secondary side 4 has a length 53 on and is opposite the coil 14 positioned so that the electronics to a variety of arc segments 45 borders, or lies opposite. The sink 14 Therefore, by the winding on the flat, so not the high ferrite core 15 , Bow segments in one area 45 on and straight segments in one area 46 ,

Die Sekundärseite 4 weist das Gehäuse 40 mit einer Länge 30 und einer Breite 31 auf. Die Elektronik 5 und/oder 6 ist in das Gehäuse 40 integriert, wobei die Breite 31 des Gehäuses 40 von der Breite 54 der Spule 14 und einer Breite der Elektronik 5, 6 bestimmt ist. Damit kann ein flacher Aufbau der Sekundärseite erfolgen, was hilft den Unterboden des Fahrzeuges flach gestalten zu können. Ein flaches Sekundärteil 4 ermöglicht es auch die Bodenfreiheit des Fahrzeuges trotz sekundärer Ladeeinrichtung möglichst groß zu halten. Auch die Länge 30 des Sekundärteils sollte möglichst klein sein, so dass die Elektronik derart ausgestaltet ist, dass deren Länge 53 nicht größer ist, als die Länge 67 des Ferrits und/oder als die Länge der Spule 14. The secondary side 4 shows the case 40 with a length 30 and a width 31 on. The Electronic 5 and or 6 is in the case 40 integrated, with the width 31 of the housing 40 from the width 54 the coil 14 and a breadth of electronics 5 . 6 is determined. This can be done a flat structure of the secondary side, which helps to make the bottom of the vehicle flat. A flat abutment 4 It also makes it possible to keep the ground clearance of the vehicle as large as possible despite the secondary charging device. Also the length 30 of the secondary part should be as small as possible, so that the electronics is designed such that their length 53 not larger than the length 67 of the ferrite and / or as the length of the coil 14 ,

Die Darstellung gemäß 2 zeigt eine Elektronik 66 oberhalb der Spule 14 der Sekundärseite. Diese Positionierung der Elektronik 66 vergrößert die Aufbauhöhe 32 des Sekundärteils 4. Diese Positionierung hat allerdings den Vorteil, dass die Elektronik 66 von der Fahrbahn weiter entfernt ist und somit besser vor Beschädigungen geschützt ist. Die Elektronik 5 mit einer Höhe 33 befindet sich auf der Höhe des Ferritkerns 15 und beeinflusst damit die Aufbauhöhe des Sekundärteils nicht negativ. Die Höhe 33 der Elektronik 5 ist kleiner der Höhe 57 der Spule 14. Die Höhe betrifft in dieser Betrachtung eine Länge in Richtung eines Abstandes 36 des Sekundärteils vom Primärteil im Betriebszustand des Systems zur induktiven Energieübertragung. The representation according to 2 shows an electronics 66 above the coil 14 the secondary side. This positioning of the electronics 66 increases the construction height 32 of the abutment 4 , However, this positioning has the advantage that the electronics 66 is further away from the road and thus better protected against damage. The Electronic 5 with a height 33 is located at the height of the ferrite core 15 and thus does not adversely affect the installation height of the secondary part. The height 33 the electronics 5 is smaller in height 57 the coil 14 , The height in this regard relates to a length in the direction of a distance 36 of the secondary part of the primary part in the operating state of the system for inductive energy transmission.

Sowohl das Primärteil 3 wie auch das Sekundärteil 4 kann eine unterschiedliche Anzahl von Modulen von Elektronik aufweisen, welche an den beschriebenen Positionen oder an anderen Positionen angebracht sind. Both the primary part 3 as well as the secondary part 4 may comprise a different number of modules of electronics, which are mounted at the described positions or at other positions.

Die Darstellung gemäß 3 zeigt als eine Komponente 2 eine Solenoide Spule 14 mit einer Elektronik 5. Ein sich änderndes magnetisches Feld 17 induziert Spannung und führt zu einem Stromfluss in der Spule 14. Die Elektronik 5 ist nicht im Bereich einer Längsachse 38 der Spule 14 angeordnet, so dass die Elektronik 5, welche der Spule 14 zugeordnet ist und z.B. einen Gleichrichter aufweist, nicht vom Hauptfluss des magnetischen Feldes 17 durchsetzt wird. Die Spule 14 weist einen Eintrittsbereich 58 und einen Austrittsbereich 59 des magnetischen Feldes 17 auf. Eintrittsbereich 58 und Austrittsbereich 59 spannen eine zylinderartige Fläche mit einem rechteckförmigen Querschnitt auf. Die Elektronik 5 ist in einem Bereich einer Flächennormalen 60 dieser aufgespannten Fläche positioniert. The representation according to 3 shows as a component 2 a solenoids coil 14 with an electronics 5 , A changing magnetic field 17 induces voltage and leads to a current flow in the coil 14 , The Electronic 5 is not in the range of a longitudinal axis 38 the coil 14 arranged so that the electronics 5 that of the coil 14 is assigned and has, for example, a rectifier, not the main flux of the magnetic field 17 is enforced. The sink 14 has an entrance area 58 and an exit area 59 of the magnetic field 17 on. entry area 58 and exit area 59 clamp a cylinder-like surface with a rectangular cross section. The Electronic 5 is in a range of a surface normal 60 positioned this clamped surface.

Die Darstellung gemäß 4 zeigt als Komponente 2 eine Sekundärseite 4. Gezeigt ist eine Wicklung 14 um einen Kern 15 der Breite 35, wobei die Wicklung 14 an der Elektronik 5 elektrisch angeschlossen ist und die Elektronik 5 eine Leiterplatte 42 aufweist. Wicklung 14 und Elektronik 5 befinden sich im Gehäuse 40, welches eine Länge 30 in Richtung der Längsachse 38 der Wicklung 14 aufweist. Die Elektronik 5 befindet sich nicht in einem Freihaltebereich 43 bzw. 44. Der Freihaltebereich 43 bzw. 44 grenzt an den Eintrittsbereich und den Austrittsbereich für ein magnetisches Feld der Spule 14 an. Um Störungen der Elektronik durch das magnetische Feld zu vermeiden befindet sich die Elektronik 5 nicht im Freihaltebereich. The representation according to 4 shows as a component 2 a secondary side 4 , Shown is a winding 14 around a core 15 the width 35 where the winding 14 at the electronics 5 is electrically connected and the electronics 5 a circuit board 42 having. winding 14 and electronics 5 are located in the housing 40 which is a length 30 in the direction of the longitudinal axis 38 the winding 14 having. The Electronic 5 is not in a detention area 43 respectively. 44 , The free space 43 respectively. 44 adjoins the entrance area and the exit area for a magnetic field of the coil 14 at. In order to avoid disturbances of the electronics by the magnetic field is the electronics 5 not in the free area.

Analog dem Freihaltebereich 43 und 44 beim Solenoid des Sekundärteils 4, können auch für andere Spulenformen solche Auslegungsanweisungen generiert werden. Z.B. im Falle einer Zirkularspulenanordnung ist die Elektronik, insbesondere die Leistungselektronik und deren Ansteuerung, nicht mittig in der Spule anzubringen. Analog ist bei weiteren Spulenpaarungen zu verfahren. Analogous to the free space 43 and 44 at the solenoid of the abutment 4 , such design instructions can also be generated for other coil shapes. For example, in the case of a circular coil arrangement, the electronics, in particular the power electronics and their control, are not to be mounted centrally in the coil. The procedure is analogous for further pairs of coils.

Die Darstellung gemäß 5 zeigt ein Sekundärteil 4, welches ein Schirmleitblech 47 aufweist. Auf einer ersten Seite des Schirmleitbleches 47, welche zu einer hier nicht dargestellten Fahrbahn 10 gewandt ist, befindet sich eine solenoide Wicklung 14 und einen Ferritkern 15 mit einem rechteckigen Querschnitt und einer Breite 35. Auf dieser ersten Seite befindet sich auch die Elektronik 5 mit einer Breite 37 und einer Höhe 33, wobei die Elektronik 5 in der Breite schmäler ist als der Ferritkern 15. Dies ermöglicht es trotz eines kompakten Aufbaus einen großen Eintrittsbereich für den magnetischen Fluss zu haben. Die Höhe 34 des Ferritkerns 15 überschneidet sich mit der Höhe 33 der Elektronik 5 in einer Betrachtung zum Höhenaufbau des Sekundärteils 4. Auf einer zweiten Seite des Schirmleitbleches 47, befindet sich die Elektronik 6. Das Schirmleitblech 47 leitet das magnetische Feld und übt auch eine Schirmwirkung aus. Dadurch wird die Elektronik 6 vor Störungen durch ein sich änderndes magnetisches Feld geschützt. The representation according to 5 shows a secondary part 4 , which is a Schirmleitblech 47 having. On a first side of the Schirmleitbleches 47 which leads to a roadway, not shown here 10 turned, there is a solenoid winding 14 and a ferrite core 15 with a rectangular cross section and a width 35 , On this first page is also the electronics 5 with a width 37 and a height 33 , where the electronics 5 narrower in width than the ferrite core 15 , This makes it possible, despite a compact construction, to have a large entrance area for the magnetic flux. The height 34 of the ferrite core 15 overlaps with the height 33 the electronics 5 in a consideration of the height of the abutment 4 , On a second side of the Schirmleitbleches 47 , is the electronics 6 , The shield baffle 47 conducts the magnetic field and also exerts a shielding effect. This will make the electronics 6 protected from interference by a changing magnetic field.

Die Darstellung gemäß 6 zeigt ein Fahrzeug 20 auf einer Fahrbahnfläche 10, welches zum Laden einer Batterie 21 ein System zum kabellosen Laden mit zwei Komponenten aufweist. Eine erste Komponente ist das Primärteil 3 und eine zweite Komponente ist das Sekundärteil 4. Das Primärteil 3 ist vom Sekundärteil 4 beabstandet. Diese Beabstandung ergibt sich insbesondere durch den Abstand 36 des Fahrzeugbodens von der Fahrbahn. Die Primärseite 3 wird mittels einer Wallbox 22 mit einem Netzanschluss 23 mit elektrischer Energie versorgt. The representation according to 6 shows a vehicle 20 on a road surface 10 which is for charging a battery 21 a two-component wireless charging system. A first component is the primary part 3 and a second component is the secondary part 4 , The primary part 3 is from the secondary part 4 spaced. This spacing results in particular by the distance 36 of the vehicle floor from the carriageway. The primary side 3 is done by means of a wallbox 22 with a mains connection 23 supplied with electrical energy.

Claims

System ( 1 ) for inductive energy transfer, for charging a battery ( 21 ) of a vehicle ( 20 ), whereby the system ( 1 ) a coil ( 11 . 12 . 14 ) for generating a magnetic field ( 17 ) or for generating an induction voltage, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) a magnetic main flux ( 17 ), wherein an electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) outside the main magnetic flux ( 17 ) is arranged.

System ( 1 ) according to claim 1, wherein the electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) and the coil ( 11 . 12 . 14 ) a common housing ( 40 . 41 ), in particular respectively for a primary side 3 and / or a secondary side 4 ,

System ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) has a volume shape with a length ( 39 . 49 ), Width ( 31 ) and height ( 32 ), whereby the electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) has a volume shape with a length ( 39 . 49 ), Width ( 37 ) and height ( 33 ), wherein the position of the coil ( 11 . 12 . 14 ) and the position of the electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) at least partially overlap in height.

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) around an element ( 50 . 51 ) for guiding the magnetic field ( 17 ) is wound.

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the coil arc segments ( 45 ), the electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) against a plurality of arc segments ( 45 ) is arranged.

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) a primary-side coil ( 11 . 12 ).

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) a secondary-side coil ( 14 ).

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the length ( 39 ) and / or the width ( 54 ) of the coil ( 11 . 12 . 14 ) is greater than the height ( 56 . 57 ) of the coil ( 11 . 12 . 14 ).

System ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the height of the coil ( 11 . 12 . 14 ) corresponds to a direction which is defined by a distance ( 36 ) of the inductively chargeable vehicle ( 20 ) from a stand ( 10 ) of the vehicle ( 20 ) is given.

Component ( 2 ) of a system ( 1 ) for inductive energy transfer for charging a battery ( 21 ) of a vehicle ( 20 ), the component ( 2 ) a secondary side ( 4 ) or a primary page ( 3 ) of the system ( 1 ), the secondary side ( 4 ) or the primary page ( 3 ) a coil ( 11 . 12 . 14 ) and electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ), wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) for forming a magnetic field ( 17 ) and / or for generating an induction voltage, wherein the coil ( 11 . 12 . 14 ) an entrance area ( 58 ) of the magnetic field ( 17 ) and an exit area ( 59 ) of the magnetic field ( 17 ), in particular between the entry area ( 58 ) and the exit area ( 59 ) a surface is spanned, whereby the electronics ( 5 . 6 . 7 . 8th . 9 ) in the area of a surface normal ( 60 ) of the clamped surface is positioned.

Component ( 2 ) according to claim 10, wherein the component is present in a system according to any one of claims 1 to 9.