DE102014017068A1 - Fahrzeug mit Sekundärteil - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug mit Sekundärteil, wobei das Sekundärteil eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere wobei die Sekundärwicklung aus Litze gewickelt ist, deren Einzeldrähte jeweils von einer Isolierschicht umgeben sind, wobei das Sekundärteil ein mit einem Lichtwellenleiter verbundenes Trägerteil und/oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Sekundärteil.
  • Es ist allgemein bekannt, dass ein Automobil an seiner Unterseite mechanischen Einwirkungen, wie Steinschlägen, Beschädigungen durch Überfahren von Hindernissen oder dergleichen, ausgesetzt ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein beim Parken oder beim Fahren induktiv beladbares Elektrofahrzeug weiterzubilden, wobei ein sicherer Betrieb gewährleistet werden soll.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Fahrzeug nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Fahrzeug mit Sekundärteil sind, dass das Sekundärteil eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere wobei die Sekundärwicklung aus Litze gewickelt ist, deren Einzeldrähte jeweils von einer Isolierschicht umgeben sind,
    wobei das Sekundärteil ein mit einem Lichtwellenleiter verbundenes Trägerteil und/oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, aufweist.
  • Von Vorteil ist dabei, dass das verbundene Teil aus einem unter Einwirkung von aus der Umgebung aufschlagenden Partikeln spröde brechenden Material, wie Glas oder Polycarbonat, fertigbar ist. Somit wird beim Zerbrechen dieses Materials der mit diesem Material stoffschlüssig verbundene Lichtleiter ebenfalls geschädigt oder zerstört. Dies ist mit einer Auswerteeinheit detektierbar und somit die gehäusebildende Schutzfunktion des Gehäuseteils beziehungsweise die Schutzfunktion des Trägerteils überwachbar. Dabei muss der Lichtwellenleiter nicht auf der Verlegefläche flächenfüllend verlegt werden sondern es genügt, ihn mäanderförmig oder spiralförmig zu verlegen, wobei ein Mindestabstand zwischen den Windungen des Lichtwellenleiters eingehalten wird. Somit ist also ein Fahrzeug induktiv mit Energie beladbar ist, indem das Fahrzeug mit einer an seiner Unterseite angeordneten Sekundärwicklung aus einer stationär angeordneten Primärwicklung induktiv versorgt wird und aus dem dabei an die Sekundärwicklung übertragenen Strom ein Energiespeicher des Fahrzeugs aufgeladen wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist Energie induktiv von einer an der Verfahrfläche angeordneten Primärwicklung an die Sekundärwicklung übertragbar,
    wobei der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in die Primärwicklung eingespeisten Wechselstromes, insbesondere also 10 bis 1000 kHz, entspricht,
    insbesondere wobei aus der in der Sekundärwicklung induzierten Spannung und/oder dem induktiv übertragenen Strom ein Energiespeicher des Fahrzeugs speisbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass Energie mit hohem Wirkungsgrad und unempfindlich gegen Abstandsänderungen übertragbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sekundärteil an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Beladung von unten, also beim Parken oder beim Fahren des Fahrzeugs ermöglicht ist.
  • Vorteiligerweise ist bei der Erfindung eine oberflächige Beschädigung, welche die Funktion des Übertragerelements nicht beeinträchtigt, erkennbar, wenn eine Gefahr im Sinne der Hochvoltsicherheit auftritt. Wird beispielsweise durch einen Steinschlag ein Teil des Hüllmaterials der die Hochspannung führenden Leitungen derart beschädigt, dass die Wicklung berührbar ist, besteht im Betrieb die Gefahr eines Stromschlags. Dies ist dann der Fall, wenn das induktive Übertragersystem mit dem elektrischen Hochvoltkreis des Fahrzeugs verbunden ist oder eine induktive Leistungsübertragung stattfindet.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass eine Wicklung derartig beschädigt wird, dass diese einen Kabelbruch aufweist. Tritt dieser Bruch ungünstig auf, bildet sich je nach Auslegung des Schwingkreises, insbesondere bei einer Auslegung mit Stromquellenverhalten des Schwingkreises, ein Lichtbogen aus, von dem ein Brand verursachbar ist.
  • Somit ist mit der Erfindung nicht nur eine totale Beschädigung des Systems überwachbar, sondern es sind auch schon Schäden erkennbar, die erst in der Folge – beispielsweise beim nächsten Ladevorgang – zu Gefährdungssituationen führen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtwellenleiter in einer Fläche angeordnet, welche die Sekundärwicklung abdeckt, insbesondere wobei die senkrechte Projektion der Fläche in eine zur Verfahrebene des Fahrzeugs parallele Ebene die senkrechte Projektion der Sekundärwicklung in diese Ebene umfasst und/oder abdeckt. Von Vorteil ist dabei, dass trotz der Befestigung des Sekundärteils an der Unterseite des Fahrzeugs das die Sekundärwicklung samt Spulenkern aus Ferrit schützende Teil, insbesondere Trägerteil oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, auf Ausführung seiner mechanischen Schutzfunktion überwachbar ist.
  • Bei der Erfindung liegt der Einbauort des Lichtwellenleiters während der Energieübertragung, also bei Betriebs des Systems, innerhalb des magnetischen Feldes. Da dieses jedoch nicht beeinflussbar ist, besteht das Überwachungssystem vorzugsweise im Bereich der magnetisch wirksamen Koppelfläche aus nicht magnetisch wirksamem Material.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtwellenleiter mäanderförmig oder konzentrisch ringspiralförmig in der Fläche gewickelt. Von Vorteil ist dabei, dass mit wenig Lichtwellenleiterlänge eine große Fläche überwachbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtwellenleiter auf der vom Fahrzeug abgewandten Seite der Sekundärwicklung zwischen der Sekundärwicklung und der Umgebungsluft angeordnet, insbesondere wobei der Lichtwellenleiter stoffschlüssig mit einem Teil verbunden ist, das zwischen der Umgebungsluft und der Sekundärwicklung angeordnet ist, insbesondere wobei der Lichtwellenleiter umspritzt ist mit Kunststoffmaterial, welches das Teil bildet. Von Vorteil ist dabei, dass bei Beschädigung durch aufprallende Partikel zunächst der Lichtwellenleiter und erst bei starker oder weiterer Beschädigung die Sekundärwicklung oder der Spulenkern aus Ferrit beschädigt wird. Somit ist die Warnmeldung frühzeitig herausgebbar. Außerdem ist eine einfache Herstellung ermöglicht, indem der Lichtwellenleiter in eine Spritzgussformteil, also ein Werkzeug für Spritzguss, einlegbar ist und dann der Spritzvorgang ausführbar ist. Vorteiligerweise weist das Formteil, also Formwerkzeugteil, Vertiefungen auf, in welche der Lichtwellenleiter einlegbar ist und somit während des Spritzvorgangs genügend fixiert ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtwellenleiter in Vertiefungen, insbesondere Nuten eines Teils, eingelegt, insbesondere in Vertiefungen einer Trägerplatte oder eines Gehäuseteils, insbesondere Deckelteils, und ist vergossen oder klebeverbunden mit dem Teil. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung ausführbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Fahrzeug eine Abschirmplatte angeordnet, insbesondere angeschraubt, mit der das Teil, insbesondere Trägerplatte oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Sekundärteil an ein Fahrzeuggestänge aus Stahl oder anderem ferromagnetischen Material anschraubbar ist. Durch die Abschirmung des Wechselfeldes ist somit Verlust begrenzbar und Erwärmung des Fahrzeuggestänges vermeidbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abschirmplatte aus Aluminium gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Abschirmung ohne unzulässig hohe Erwärmung erreichbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bricht das mit dem Lichtleiter verbundene Material spröde und/oder das mit dem Lichtleiter verbundene Teil ist aus Glas, aus Polycarbonat oder aus einem anderen spröden Kunststoff gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass kostengünstige Werkstoffe verwendbar sind, die spröde brechen und somit den Lichtwellenleiter beim Brechen ebenfalls schädigen, so dass dies mittels der Auswerteeinheit in einfacher Weise überwachbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit im Sekundärteil angeordnet, insbesondere in Vergussmasse. Von Vorteil ist dabei, dass die Überwachung im Sekundärteil integriert vorsehbar ist.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
  • In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Sekundärteil explodiert dargestellt.
  • Bei einem System zur berührungslosen, insbesondere kontaktlosen, induktiven Energieübertragung von einer stationär angeordneten Primärwicklung an eine Sekundärwicklung, welche in einem Sekundärteil angeordnet ist, das an der Unterseite eines Elektrofahrzeugs befestigt ist, wird in die Primärwicklung ein mittelfrequenter Wechselstrom eingespeist, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 1000 kHz.
  • An der Unterseite des Elektrofahrzeugs ist ein Sekundärteil angeordnet, das eine Abschirmplatte 1 aufweist, welche am Fahrzeug befestigt ist.
  • Vorzugsweise ist die die Abschirmplatte 1 aus Aluminium ausgeführt und schirmt somit magnetische Wechselfelder ab.
  • Auf der vom Fahrzeug abgewandten Seite, also auf der der Verfahrfläche zugewandten Seite der Abschirmplatte 1, eine Spule angeordnet, welche die mit Spulenkern, insbesondere Ferrit, aufweist. An der von der Abschirmplatte 1 abgewandten Seite der Spule ist ein Trägerteil 4 angeordnet, in welchem oder an welchem ein Lichtwellenleiter 3 angeordnet ist. Dabei ist eine stoffschlüssige Verbindung von Vorteil.
  • Die Sekundärwicklung ist mittels Vergussmasse mechanisch stabilisiert und stoffschlüssig verbunden mit der Abschirmplatte 1 und/oder mit einem sonstigen benachbarten Teil.
  • Auf der Unterseite, also auf der von der Spule abgewandten Seite des Trägerteils 4 ist ein zumindest teilweise gehäusebildendes Deckelteil 5 angeordnet.
  • Vorzugsweise ist das Deckelteil 5 und/oder das Trägerteil 4 aus sprödem Material ausgeführt.
  • Somit wird bei Steinschlag mit einer Korngröße, welche eine kritische Korngröße überschreitet, das spröde Material zerstört, so dass auch der Lichtwellenleiter 3 beschädigt wird, insbesondere deformiert, zerfasert und/oder zerbrochen wird.
  • Eine Auswerteeinheit ist ebenfalls am Fahrzeug vorgesehen, vorzugsweise integriert im Sekundärteil, insbesondere in der die Sekundärwicklung umgebenden Vergussmasse.
  • Die Auswerteeinheit weist eine Lichtquelle auf, welche einen Lichtstrahl in den Lichtwellenleiter 3 einstrahlt. Außerdem weist die Auswerteeinheit einen Lichtsensor auf, der die Intensität und/oder Phase des durch den Lichtwellenleiter 3 durchgeleiteten Lichtes detektiert und überwacht. Bei unzulässigen Abweichungen vom zulässigen Messwert wird die Beschädigung oder Zerstörung detektiert und an einen übergeordneten Rechner gemeldet. Somit ist eine Warnung optisch und/oder akustisch anzeigbar, insbesondere im Fahrzeug, und/oder eine Warnmeldung weiterleitbar an eine die Primärwicklung speisende elektronische Schaltung. Somit ist eine unverzügliche Abschattung des Energieflusses und/oder Verhinderung der Aktivierung des Energieflusses erreichbar.
  • Wichtig ist dabei, dass der Lichtwellenleiter 3 zwischen der Sekundärwicklung und der äußeren Oberfläche oder der Umgebung angeordnet wird. Somit wird – bei Einwirkung aus der Umgebung – zuerst der Lichtwellenleiter 3 zerstört und dann die Wicklung oder der Spulenkern.
  • Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Deckelteil 5 und das Trägerteil 4 einteilig, also einstückig, ausgeführt. Somit ist der Lichtwellenleiter 3 im oder am Deckelteil angeordnet, das aus einem spröden Material gefertigt ist.
  • Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Hüllmaterial mit einem schlagabsorbierenden Material beschichtet. Vorteiligerweise ist somit bei Steinschlägen mit geringer Einwirkungsenergie eine Beschädigung des spröden Hüllmaterials verhinderbar. Erst bei Überschreiten eines kritischen Wertes an Einwirkungsenergie, also kritischen mechanischen Energie, kommt es zum Bruch des spröden Hüllmaterials.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abschirmplatte
    2
    Spule, insbesondere Wicklung mit Spulenkern, insbesondere Ferrit
    3
    Lichtwellenleiter
    4
    Trägerteil
    5
    Deckelteil

Claims (11)

  1. Fahrzeug mit Sekundärteil, wobei das Sekundärteil eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere wobei die Sekundärwicklung aus Litze gewickelt ist, deren Einzeldrähte jeweils von einer Isolierschicht umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil ein mit einem Lichtwellenleiter verbundenes Trägerteil und/oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, aufweist.
  2. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Energie induktiv von einer an der Verfahrfläche angeordneten Primärwicklung an die Sekundärwicklung übertragbar ist, wobei der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in die Primärwicklung eingespeisten Wechselstromes, insbesondere also 10 bis 1000 kHz, entspricht, insbesondere wobei aus der in der Sekundärwicklung induzierten Spannung und/oder dem induktiv übertragenen Strom ein Energiespeicher des Fahrzeugs speisbar ist.
  3. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist.
  4. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter in einer Fläche angeordnet ist, welche die Sekundärwicklung abdeckt, insbesondere wobei die senkrechte Projektion der Fläche in eine zur Verfahrebene des Fahrzeugs parallele Ebene die senkrechte Projektion der Sekundärwicklung in diese Ebene umfasst und/oder abdeckt.
  5. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter mäanderförmig oder konzentrisch ringspiralförmig in der Fläche gewickelt ist.
  6. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter auf der vom Fahrzeug abgewandten Seite der Sekundärwicklung zwischen der Sekundärwicklung und der Umgebungsluft angeordnet ist, insbesondere wobei der Lichtwellenleiter stoffschlüssig mit einem Teil verbunden ist, das zwischen der Umgebungsluft und der Sekundärwicklung angeordnet ist, insbesondere wobei der Lichtwellenleiter umspritzt ist mit Kunststoffmaterial, welches das Teil bildet.
  7. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter in Vertiefungen, insbesondere Nuten eines Teils eingelegt ist, insbesondere Trägerplatte oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, und vergossen oder klebeverbunden ist mit dem Teil.
  8. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeug eine Abschirmplatte angeordnet, insbesondere angeschraubt ist, mit der das Teil, insbesondere Trägerplatte oder Gehäuseteil, insbesondere Deckelteil, verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist.
  9. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte aus Aluminium gefertigt ist.
  10. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Lichtleiter verbundene Material spröde bricht und/oder dass das mit dem Lichtleiter verbundene Teil aus Glas, aus Polycarbonat oder aus einem anderen spröden Kunststoff gefertigt ist.
  11. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit im Sekundärteil angeordnete ist, insbesondere in Vergussmasse.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4023483A4 (de) * 2019-08-26 2023-09-06 IHI Corporation Spulenvorrichtung, stromversorgungsvorrichtung und detektionsvorrichtung

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EP4023483A4 (de) * 2019-08-26 2023-09-06 IHI Corporation Spulenvorrichtung, stromversorgungsvorrichtung und detektionsvorrichtung

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