DE102014204517A1 - Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug - Google Patents

Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102014204517A1
DE102014204517A1 DE102014204517.7A DE102014204517A DE102014204517A1 DE 102014204517 A1 DE102014204517 A1 DE 102014204517A1 DE 102014204517 A DE102014204517 A DE 102014204517A DE 102014204517 A1 DE102014204517 A1 DE 102014204517A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor vehicle
induction coil
vehicle
energy absorption
screen component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014204517.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Manuel Blum
Thomas Komma
Monika Poebl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE102014204517.7A priority Critical patent/DE102014204517A1/de
Priority to CN201510094810.2A priority patent/CN104916420B/zh
Priority to US14/645,620 priority patent/US9991046B2/en
Publication of DE102014204517A1 publication Critical patent/DE102014204517A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieaufnahmevorrichtung (1) für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (11), mit einer Induktionsspule (2), welche zum Aufladen eines Energiespeichers (4) des Kraftfahrzeugs (11) ausgestaltet ist. Die Energieaufnahmevorrichtung (1) umfasst eine Schirmvorrichtung, mittels welcher die Induktionsspule (2) zum Kraftfahrzeug (11) hin abschirmbar ist. Die Schirmvorrichtung (5) weist mindestens ein, die Induktionsspule (2) in Fahrzeugquerrichtung (13) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (14) von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandendes erstes Schirmbauteil (6) sowie mindestens ein die Induktionsspule (2) in Fahrzeughochrichtung (12) nach oben hin von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandendes zweites Schirmbauteil (7) auf, welches mit dem ersten Schirmbauteil (6) verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung (1) für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (11).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Induktionsspule, welche zum Aufladen eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug.
  • Bei einer derartigen Energieaufnahmevorrichtung wird eine Induktionsspule (Sekundärspule) mittels einer externen Induktionsspule (Primärspule) mit einem elektromagnetischen Feld beaufschlagt. Bei dieser Beaufschlagung wird ein fahrzeuginterner Energiespeicher mittels eines sich ändernden Magnetfelds der externen Induktionsspule aufgeladen. Der Energiespeicher kann beispielsweise als sogenannte Hochvoltbatterie ausgebildet sein. Im Gegensatz zum Betanken mit fossilen Brennstoffen (zum Beispiel LPG, CNG, Benzin oder Dieselöl) erfolgt die Energiespeicherung, beim induktiven Laden berührungslos, wobei eine Überwachung durch den Fahrer beziehungsweise die den Tankvorgang durchführende Person nicht erforderlich ist. Da beim induktiven Laden, anders als beim Betanken mit fossilen Brennstoffen, keine Einfüllöffnung zum Einfüllen von Kraftstoff geöffnet werden muss, besteht beim induktiven Laden im Gegensatz zum Betanken mit fossilem Kraftstoff keine Gefahr der Emission von zum Beispiel austretenden Kraftstoffdämpfen. Dementsprechend besteht auch keine Explosionsgefahr, weshalb das induktive Laden als besonders sicher gilt. Die Primärspule, bzw. die Primärspulen (externe Induktionsspulen) können zum Beispiel an öffentlichen Parkplätzen installiert sein, wobei ein mit einer Induktionsspule ausgestattetes Kraftfahrzeug während der Parkdauer an einem derartigen Parkplatz betankt beziehungsweise der Energiespeicher (Hochvoltbatterie) während des Parkens geladen wird.
  • Allerdings treten beim Ladevorgang in der Sekundärseite des Spulensystems, also in der Induktionsspule sowie bei der Gleichrichtung der induzierten Wechselspannung Verluste beziehungsweise Verlustleistungen auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energieaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher besonders geringe Verluste beim induktiven Laden auftreten und anfallende Verlustleistung besonders effizient abgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Energieaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Energieaufnahmevorrichtung umfasst eine Schirmvorrichtung, mittels welcher die Induktionsspule zum Kraftfahrzeug hin abschirmbar ist, wobei die Schirmvorrichtung mindestens ein, die Induktionsspule in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung von dem Kraftfahrzeug beabstandendes erstes Schirmbauteil sowie mindestens ein die Induktionsspule in Fahrzeughochrichtung nach oben hin von dem Kraftfahrzeug beabstandendes zweites Schirmbauteil aufweist, welches mit dem ersten Schirmbauteil verbunden ist.
  • Die Energieaufnahmevorrichtung ist sowohl zur Aufnahme von elektrischer Energie, also zum Laden der Induktionsspule des Kraftfahrzeugs, als auch z.B. zum Rückspeisen von elektrischer Energie in ein Versorgungsnetz geeignet. Beim Rückspeisen wird der fahrzeuginterne Energiespeicher (z.B. Hochvoltbatterie) zumindest teilweise entladen. Ein derartiges Einspeisen und Rückspeisen ist beispielsweise sinnvoll, wenn der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs als Netzpuffer für ein Stromnetz („vehicle-to-grid“-Anwendung) eingesetzt wird. Mit anderen Worten ist die Energieaufnahmevorrichtung bidirektional betreibbar, wobei sowohl Energie aufgenommen, als auch abgegeben werden kann. Die Induktionsspule (Sekundärspule) ist vorzugsweise am Fahrzeugunterboden des Kraftwagens angeordnet, wobei mittels der Schirmvorrichtung sogar während des induktiven Ladens auftretende elektromagnetische Strahlung besonders lokal begrenzt wird und somit fahrzeuginterne Komponenten wie beispielsweise Entertainmentsysteme in besonderem Maße von dem induktiven Ladeprozess unbeeinflusst bleiben und somit nicht durch elektromagnetische Strahlung gestört werden. Somit wird mittels der Schirmvorrichtung eine besonders hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sichergestellt. Beim induktiven Laden wird üblicherweise eine externe Induktionsspule an die Induktionsspule herangeführt beziehungsweise relativ zu der Induktionsspule ausgerichtet, um einen besonders hohen Ladewirkungsgrad und dementsprechend besonders geringe Verluste beziehungsweise eine besonders geringe Verlustleistung zu erzielen. Um dies zu erreichen, werden mittels der Schirmvorrichtung die Komponenten des Kraftfahrzeugs beziehungsweise die metallischen und ferromagnetischen Bauteile von dem magnetischen Feld (der Induktionsspule) zur Energieübertragung abgeschirmt.
  • Die Induktionsspule wird mittels des ersten Schirmbauteils seitlich beziehungsweise zu den Seiten der Induktionsspule hin abgeschirmt. Mit anderen Worten ist das erste Schirmbauteil zwischen dem Kraftfahrzeug und der Induktionsspule des Kraftfahrzeugs angeordnet. Je nachdem, wie abzuschirmende Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Entertainmentsysteme oder strahlungsempfindliche Steuergeräte, relativ zu der Induktionsspule angeordnet sind, kann das erste Schirmbauteil also einen Rahmen um die Induktionsspule bilden und diese dementsprechend in Fahrzeugquerrichtung, in Fahrzeuglängsrichtung und zumindest bereichsweise zusätzlich in Fahrzeughochrichtung umgeben. Es ist klar, dass z.B. auch mehreren Bauteilen, also mehrere erste Schirmbauteile diesen, (gegebenenfalls geschlossenen) Rahmen bilden können. Ist die Induktionsspule jedoch beispielsweise an einem Ende des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel in unmittelbarer Nähe zur Stoßstange) angeordnet, so könnte gegebenenfalls eine Abschirmung in Richtung des Kraftfahrzeugendes (zum Beispiel zur Stoßstange hin) unterbleiben, wobei dann beispielsweise das erste Schirmbauteil die Induktionsspule lediglich U-förmig umgeben kann. Dementsprechend könnte dann auf eine Beabstandung beziehungsweise Abschirmung zumindest bereichsweise verzichtet werden, sofern dadurch keine elektromagnetischen Störungen zu erwarten sind. Das erste Schirmbauteil kann also besonders flexibel hinsichtlich der Erfordernisse der elektromagnetischen Verträglichkeit ausgebildet sein und dementsprechend die Induktionsspule auch lediglich bereichsweise umranden beziehungsweise von dem Kraftfahrzeug beabstanden und von übrigen Komponenten des Kraftfahrzeugs abschirmen.
  • Das zweite Schirmbauteil ist zwischen der Induktionsspule und dem Kraftfahrzeug angeordnet und kann ebenso wie das erste Schirmbauteil als Bestandteil des Fahrzeugunterbodens beziehungsweise des Unterbodenschutzes des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Dementsprechend kann das erste Schirmbauteil mit dem zweiten Schirmbauteil verbunden sein und zusammen mit diesem eine Mulde beziehungsweise eine Aussparung bilden, in welcher die Induktionsspule eingelegt wird, wobei die Induktionsspule dabei bündig zum restlichen Fahrzeugunterboden, also beispielsweise zu einem an das erste Schirmbauteil angrenzenden Crashrahmen des Kraftfahrzeugs, bündig ausgerichtet sein kann. Die Induktionsspule ist dementsprechend dann in Fahrzeughochrichtung nach oben hin abgesenkt und ragt nicht in Fahrzeughochrichtung nach unten von dem Fahrzeugunterboden hervor. Dementsprechend ist die Induktionsspule besonders gut vor mechanischer Beschädigung zum Beispiel durch hochgewirbelte Steine oder Äste beziehungsweise gegenüber einem Abreißen der Induktionsspule infolge eines Aufliegens des Kraftfahrzeugunterbodens auf der Fahrbahnoberfläche oder auf einem auf der Fahrbahnoberfläche befindlichen Gegenstand geschützt.
  • Um eine optimale Feldführung zu erreichen, bilden das erste Schirmbauteil und das zweite Schirmbauteil zusammen ein Schirmblech, mittels welchem die Feldlinien beim induktiven Laden trichterförmig auf die Querschnittsfläche (welche sich in Fahrzeughoch- beziehungsweise Fahrzeugquerrichtung erstreckt) des (sekundärseitigen) Solenoids der Induktionsspule zugeführt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine erste Schirmbauteil in Fahrzeughochrichtung nach oben hin V-förmig zulaufende Seitenteile auf.
  • Durch ein V-förmiges Anordnen der Seitenteile des ersten Schirmbauteils beziehungsweise der jeweiligen einander gegenüberliegenden Seitenteile, welche Bestandteil des ersten Schirmbauteils sind, bzw. in einem stumpfen Winkel zu dem zweiten Schirmbauteil an dieses anschließen, ist es möglich, die Sekundärseite des Spulensystems, also die Induktionsspule derart in dem Fahrzeugunterboden zu integrieren, dass die Induktionsspule im Fahrzeugunterboden komplett versenkt ist. Durch das V-förmig Zulaufen schließen die Seitenteile einen stumpfen Winkel mit dem zweiten Schirmbauteil ein.
  • Andererseits erfolgt durch diese V-Form eine optimale Feldführung unter besonders geringen Verlusten beziehungsweise besonders geringer Verlustleistung beim induktiven Laden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine zweite Schirmbauteil zumindest bereichsweise eine größere Wandstärke auf, als das mindestens eine erste Schirmbauteil.
  • Die Induktionsspule bedeckt (in Fahrzeughochrichtung nach oben) einen besonders großen Bereich des zweiten Schirmbauteils, wobei die Induktionsspule entweder an dem zweiten Schirmbauteil anliegt oder durch einen Spalt von diesem beabstandet ist. Durch das Ausbilden des zweiten Schirmbauteils als bereichsweise dickeres Schirmblech, welches beispielsweise aus Kupfer gebildet ist, bilden sich beim induktiven Ladevorgang Wirbelströme aus, die dem Erregerfeld entgegenwirken, dieses dadurch formen und damit eine Erwärmung umliegender Bauteile verhindern.
  • Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zweite Schirmbauteil einen Kühlbereich zum Abführen von Wärme von der Induktionsspule aufweist.
  • Um auftretende Verlustleistung in Form von Wärme an der Sekundärspule abzuführen, weist das zweite Schirmbauteil einen Kühlbereich an dem partiell dickeren Schirmblech auf. An diesem Kühlbereich findet eine Wärmespreizung statt. Die aus der Wärmespreizung resultierende Oberflächenvergrößerung ermöglicht eine dementsprechend bessere Verlustabfuhr. Die Oberflächenvergrößerung kann durch eine Behandlung der Schirmoberfläche (zum Beispiel durch Sandstrahlen) ausgeweitet werden. Wird auf die Behandlung der Schirmoberfläche verzichtet, so kann der Kühlbereich, beziehungsweise der Bereich des verdickten Schirmblechs, beziehungsweise das zweite Schirmbauteil, direkt an ein thermisch gut leitendes Medium zur Wärmeabfuhr kontaktiert werden. Mit anderen Worten kann also der Kühlbereich, beziehungsweise das verdickte Schirmblech beispielsweise an eine mit Kühlrippen versehene Kühlkomponente angrenzen, dessen Werkstoff, beziehungsweise Medium beispielsweise einem Metall mit besonders hoher Wärmeleitfähigkeit entspricht. Dadurch wird eine besonders effiziente Wärmeabfuhr gewährleistet. Dieses thermisch gut leitende Medium könnte beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach oben hin an das zweite Schirmbauteil angrenzen und zur verbesserten Wärmeabfuhr von Fahrtwind umströmt werden.
  • Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn der Kühlbereich zumindest bereichsweise von einem Kühlmedium durchströmbar ist.
  • Um eine besonders hohe Kühlleistung zu erzielen, kann zusätzlich oder alternativ zur Wärmeabfuhr an die Umgebung mittels erzwungener oder freier Konvektion auch ein Kühlmedium durch den Kühlbereich gefördert werden und somit der Kühlbereich beispielsweise als wassergekühlter Wärmetauscher ausgebildet sein.
  • Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Schirmvorrichtung zumindest teilweise aus Aluminium gebildet ist.
  • Aluminium vereinbart den Vorteil einer besonders guten Wärmeleitfähigkeit mit einer besonders geringen Dichte. Dementsprechend eignet sich Aluminium nicht nur ausgezeichnet zum Abführen verlustleistungsbedingter Wärme, sondern trägt auch gleichzeitig zur Verringerung des Fahrzeuggewichts bei.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, welches eine Induktionsspule umfasst, welche dazu ausgelegt ist, einen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zu laden, umfasst die Energieaufnahmevorrichtung eine Schirmvorrichtung, mittels welcher die Induktionsspule zum Kraftfahrzeug hin abgeschirmt wird, wobei die Schirmvorrichtung mindestens ein erstes Schirmbauteil umfasst, durch welches die Induktionsspule in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung von dem Kraftfahrzeug beabstandet und das Kraftfahrzeug vor einem elektromagnetischen Feld abgeschirmt wird, und wobei die Schirmvorrichtung mindestens ein mit dem ersten Schirmbauteil verbundenes, zweites Schirmbauteil umfasst, durch welches die Induktionsspule in Fahrzeughochrichtung nach oben hin von dem Kraftfahrzeug beabstandet und das Kraftfahrzeug vor dem elektromagnetischen Feld abgeschirmt wird.
  • Durch dieses Verfahren treten besonders geringe Verluste beziehungsweise Verlustleistungen beim induktiven Laden auf, welche besonders effizient in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der FIG alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
  • Die FIG zeigt eine Schnittansicht einer eine Induktionsspule (Sekundärspule) umfassenden Energieaufnahmevorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
  • Die einzige FIG zeigt eine Energieaufnahmevorrichtung 1 für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug 11, welches vorliegend lediglich schematisch durch eine gestrichelte Linie verdeutlich ist. Die Energieaufnahmevorrichtung 1 umfasst eine Induktionsspule 2, welche zum Aufladen eines Energiespeichers 4 des Kraftfahrzeugs 11 mit einer externen Induktionsspule 3 mit einem elektromagnetischen Feld beaufschlagbar ist. Der Energiespeicher 4 ist beispielsweise als sogenannte Hochvoltbatterie ausgebildet, welche mit der Induktionsspule 2 Energie übertragend gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen dem Energiespeicher 4 und der Induktionsspule 2 ist vorliegend nicht weiter dargestellt. Die Induktionsspule 2, welche auch als Sekundärspule bezeichnet wird, ist in einem Aufnahmebereich 10, welcher durch eine aus einem ersten Schirmbauteil 6 und einem zweiten Schirmbauteil 7 bestehenden Schirmvorrichtung 5 gebildet wird, an einem Fahrzeugunterboden 17 des Kraftfahrzeugs 11 angeordnet.
  • Die aus dem ersten Schirmbauteil 6 und dem zweiten Schirmbauteil 7 bestehende Schirmvorrichtung 5 ist als Abschirmblech ausgebildet, in welcher die Induktionsspule 2 in Fahrzeughochrichtung 12 nach oben hin versenkt ist. Die Induktionsspule 2 ist somit wenigstens bündig zum Fahrzeugunterboden 17 beziehungsweise zu einem Crashrahmen 9 des Fahrzeugunterbodens 17 angeordnet. In vorteilhafter Weise liegt die Induktionsspule 2 jedoch in Fahrzeughochrichtung 12 nach oben hin tiefer als der Crashrahmen 9. Der Crashrahmen 9 ist besonders widerstandsfähig gegenüber einer mechanischen Deformation und kann sowohl die Schirmvorrichtung 5 als auch die in dem Aufnahmebereich 10 der Schirmvorrichtung 5 aufgenommene Induktionsspule 2 beispielsweise rechteckförmig umschließen, wodurch die Induktionsspule 2 gegenüber einer mechanischen Deformation beziehungsweise Beschädigung besonders gut geschützt ist.
  • Das erste Schirmbauteil 6 der Schirmvorrichtung 5 beabstandet die Induktionsspule 2 in Fahrzeugquerrichtung 13 und zusätzlich oder alternativ in Fahrzeuglängsrichtung 14 von dem Kraftfahrzeug 11. Wie in dieser Schnittansicht zu erkennen ist, bilden jeweilige zueinander gegenüberliegende Seitenteile 19 des ersten Schirmbauteils 6 eine V-Form. Mit anderen Worten schließen die jeweiligen Seitenteile 19 in ihrer gedachten Verlängerung in Fahrzeughochrichtung 12 nach oben hin einen Winkel miteinander ein und sind dementsprechend nicht parallel zueinander. Mit anderen Worten also die einzelnen Seitenteile 19 dementsprechend einen stumpfen Winkel mit dem zweiten Schirmbauteil 7
  • Das erste Schirmbauteil 6 und das zweite Schirmbauteil 7 bilden wie bereits erwähnt die Schirmvorrichtung 5 den muldenförmigem Aufnahmebereich 10, in den die Induktionsspule 2 aufgenommen ist. Mittels der Schirmvorrichtung 5 ist die Induktionsspule 2 auf der der externen Induktionsspule 3 abgewandten Seite 16 des zweiten Schirmbauteils 7 zum Kraftfahrzeug 11 hin abschirmbar. Die Schirmvorrichtung 5, also das Schirmblech, ist dabei so geformt, dass etwaige Feldlinien beim induktiven Laden trichterförmig auf eine Querschnittsfläche 18 des sekundärseitigen Solenoids der Induktionsspule 2 zugeführt werden. Dadurch wird ein besonders hoher Wirkungsgrad beim induktiven Laden mittels der externen Induktionsspule 3 erreicht.
  • Das zweite Schirmbauteil 7 weist vorliegend eine größere Wandstärke D auf als das erste Schirmbauteil 6, dessen Wandstärke d entspricht. Des Weiteren weist das zweite Schirmbauteil 7 einen Kühlbereich 8 zum Abführen von Wärme von der Induktionsspule 2 auf. Dadurch, dass das Schirmblech (Schirmvorrichtung 5) im Bereich des zweiten Schirmbauteils 7 eine besonders große Wandstärke D aufweist, können sich beim induktiven Laden Wirbelströme ausbilden, die dem Erregerfeld entgegenwirken, dieses dadurch formen und damit eine Erwärmung umliegender Bauteile beziehungsweise Komponenten des Kraftfahrzeugs 11 verhindern. Die Schirmvorrichtung 5 ist in bevorzugter Ausführungsform zumindest teilweise aus Aluminium gebildet, wodurch sich erhebliche Gewichtseinsparungen erreichen lassen. Das erste Schirmbauteil 6 beziehungsweise die V-förmig angeordneten Seitenteile 19 des ersten Schirmbauteils 6 haben vorwiegend die Aufgabe der trichterförmigen Führung des magnetischen Feldes sowie der Abschirmung jeweiliger Fahrzeugkomponenten, welche sich in Fahrzeughochrichtung 12 oberhalb des Fahrzeugunterbodens 17 beziehungsweise oberhalb der Schirmvorrichtung 5 befinden. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, reicht es aus, dass die Wandstärke d der Seitenteile 19 kleiner ist als die Wandstärke D des zweiten Schirmbauteils 7. Dadurch, dass die Wandstärke d der Seitenteile 19 dementsprechend besonders dünn ausgebildet sein kann, kann das Fahrzeuggewicht reduziert und somit Energie zum Bewegen des Kraftfahrzeugs 11 eingespart werden.
  • Das zweite Schirmbauteil 7 bzw. dessen Kühlbereich 8 (Wandstärke D) hat sowohl die Aufgabe der Abschirmung der in der Umgebung des Fahrzeugunterbodens 17 befindlichen metallischen und ferromagnetischen Bauteile beziehungsweise Komponenten von dem magnetischen Feld beim induktiven Laden, als auch die Aufgabe des Abführens von Wärme, welche infolge von Verlusten beziehungsweise von Verlustleistungen beim induktiven Laden entsteht. Dadurch, dass die Wandstärke D dicker ist als die Wandstärke d, kann vor allem der Kühlbereich 8 des zweiten Schirmbauteils 7 zur Wärmespreizung herangezogen werden. Die aus der Wärmespreizung resultierende Oberflächenvergrößerung ermöglicht eine bessere Wärme- beziehungsweise Verlustabfuhr mittels des Kühlbereichs 8 des zweiten Schirmbauteils 7. Der Kühlbereich 8 kann dabei nicht nur vollständig aus Aluminium, welches als Kühlmedium 15 dient, gebildet sein, sondern auch von einem flüssigen Kühlmedium 15 durchströmbar sein. Dementsprechend könnte der Kühlbereich 8 beispielsweise als von Kühlwasser durchströmter Wärmetauscher ausgebildet sein.

Claims (7)

  1. Energieaufnahmevorrichtung (1) für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (11), mit einer Induktionsspule (2), welche zum Aufladen eines Energiespeichers (4) des Kraftfahrzeugs (11) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmevorrichtung (1) eine Schirmvorrichtung (5) umfasst, mittels welcher die Induktionsspule (2) zum Kraftfahrzeug (11) hin abschirmbar ist, wobei die Schirmvorrichtung (5) mindestens ein, die Induktionsspule (2) in Fahrzeugquerrichtung (13) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (14) von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandendes erstes Schirmbauteil (6) sowie mindestens ein die Induktionsspule (2) in Fahrzeughochrichtung (12) nach oben hin von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandendes zweites Schirmbauteil (7) aufweist, welches mit dem ersten Schirmbauteil (6) verbunden ist.
  2. Energieaufnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Schirmbauteil (6) in Fahrzeughochrichtung (12) nach oben hin V-förmig zulaufende Seitenteile (19) aufweist.
  3. Energieaufnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Schirmbauteil (7) zumindest bereichsweise eine größere Wandstärke (D) aufweist, als das mindestens eine erste Schirmbauteil (6).
  4. Energieaufnahmevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schirmbauteil (7) einen Kühlbereich (8) zum Abführen von Wärme von der Induktionsspule (2) aufweist.
  5. Energieaufnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (8) zumindest bereichsweise von einem Kühlmedium (15) durchströmbar ist.
  6. Energieaufnahmevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmvorrichtung (5) zumindest teilweise aus Aluminium gebildet ist.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung (1) für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug (11), welches eine Induktionsspule (2) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, einen Energiespeicher (4) des Kraftfahrzeugs (11) zu laden, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmevorrichtung (1) eine Schirmvorrichtung (5) umfasst, mittels welcher die Induktionsspule (2) zum Kraftfahrzeug (11) hin abgeschirmt wird, wobei die Schirmvorrichtung (5) mindestens ein erstes Schirmbauteil (6) umfasst, durch welches die Induktionsspule (2) in Fahrzeugquerrichtung (13) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (14) von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandet und das Kraftfahrzeug vor einem elektromagnetischen Feld abgeschirmt wird, und wobei die Schirmvorrichtung (5) mindestens ein mit dem ersten Schirmbauteil (6) verbundenes, zweites Schirmbauteil (7) umfasst, durch welches die Induktionsspule (2) in Fahrzeughochrichtung (12) nach oben hin von dem Kraftfahrzeug (11) beabstandet und das Kraftfahrzeug (11) vor dem elektromagnetischen Feld abgeschirmt wird.
DE102014204517.7A 2014-03-12 2014-03-12 Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug Withdrawn DE102014204517A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014204517.7A DE102014204517A1 (de) 2014-03-12 2014-03-12 Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
CN201510094810.2A CN104916420B (zh) 2014-03-12 2015-03-03 用于能电运行的机动车的能量吸收装置及其运行方法
US14/645,620 US9991046B2 (en) 2014-03-12 2015-03-12 Energy intake apparatus for a motor vehicle that can be operated electrically and method for operating an energy intake apparatus for a motor vehicle that can be operated electrically

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014204517.7A DE102014204517A1 (de) 2014-03-12 2014-03-12 Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014204517A1 true DE102014204517A1 (de) 2015-09-17

Family

ID=54010129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014204517.7A Withdrawn DE102014204517A1 (de) 2014-03-12 2014-03-12 Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9991046B2 (de)
CN (1) CN104916420B (de)
DE (1) DE102014204517A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202247A1 (de) 2016-02-15 2017-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Induktionsspule
DE102017202067A1 (de) * 2017-02-09 2018-08-09 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
DE102017209216A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Mahle International Gmbh Ladeeinrichtung
DE102018007578A1 (de) 2018-09-25 2019-04-25 Daimler Ag Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
DE102018009626A1 (de) 2018-12-07 2019-06-27 Daimler Ag Energieaufnahmevorrichtung zum Laden eines Kraftfahrzeugs

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2501482A (en) * 2012-04-23 2013-10-30 Bombardier Transp Gmbh Providing a land vehicle with electric energy by magnetic induction
DE102014206739A1 (de) * 2014-04-08 2015-10-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schubfeld für einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs und Fahrzeug
US20160211064A1 (en) * 2015-01-19 2016-07-21 Industry-Academic Cooperation Foundation Chosun University Wireless power charging apparatus using superconducting coil
JP6232030B2 (ja) * 2015-11-02 2017-11-15 本田技研工業株式会社 車両
JP6584971B2 (ja) * 2016-01-28 2019-10-02 マクセルホールディングス株式会社 無線給電システム
DE102018203557A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
DE102018208925A1 (de) * 2018-06-06 2019-12-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen
DE102019216140A1 (de) * 2018-11-05 2020-05-07 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
US11498437B2 (en) * 2018-11-05 2022-11-15 Mahle International Gmbh Inductive charging system with modular underground protection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120242447A1 (en) * 2009-12-17 2012-09-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Shield and vehicle incorporating the shield
US20130038135A1 (en) * 2009-12-25 2013-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Non contact-power receiving/transmitting device and manufacturing method therefor
DE102011056807A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Magnetfeldabschirmung für elektromagnetische Felder und Fahrzeug mit integrierter Magnetfeldabschirmung
DE112013001910T5 (de) * 2012-04-05 2014-12-31 Kojima Press Industry Co., Ltd. Fahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001176739A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Toyota Autom Loom Works Ltd 車両用電磁誘導型非接触充電装置
US9431834B2 (en) * 2012-03-20 2016-08-30 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer apparatus and method of manufacture

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120242447A1 (en) * 2009-12-17 2012-09-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Shield and vehicle incorporating the shield
US20130038135A1 (en) * 2009-12-25 2013-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Non contact-power receiving/transmitting device and manufacturing method therefor
DE102011056807A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Magnetfeldabschirmung für elektromagnetische Felder und Fahrzeug mit integrierter Magnetfeldabschirmung
DE112013001910T5 (de) * 2012-04-05 2014-12-31 Kojima Press Industry Co., Ltd. Fahrzeug

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202247A1 (de) 2016-02-15 2017-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Induktionsspule
DE102017202067A1 (de) * 2017-02-09 2018-08-09 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
WO2018146201A1 (de) * 2017-02-09 2018-08-16 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
US10650952B2 (en) 2017-02-09 2020-05-12 Mahle International Gmbh Inductive charging device
DE102017209216A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Mahle International Gmbh Ladeeinrichtung
DE102018007578A1 (de) 2018-09-25 2019-04-25 Daimler Ag Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
DE102018009626A1 (de) 2018-12-07 2019-06-27 Daimler Ag Energieaufnahmevorrichtung zum Laden eines Kraftfahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
US20150262750A1 (en) 2015-09-17
CN104916420B (zh) 2018-05-18
US9991046B2 (en) 2018-06-05
CN104916420A (zh) 2015-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014204517A1 (de) Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Energieaufnahmevorrichtung für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
DE102020209282A1 (de) Induktionsbaugruppe einer induktiven Ladevorrichtung
DE102011089076A1 (de) Inverter für ein fahrzeug
DE10225694A1 (de) Brennstoffzellenbaugruppe und Fahrzeug für einen Brennstoffzellenmotor
DE112007002809T5 (de) Elektrisches Leistungszuführsystem
DE102013101150A1 (de) Spuleneinheit und Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
DE102015208834A1 (de) Kraftfahrzeug mit einer Induktionsspule
DE102018105805A1 (de) Platte eines traktionsbatteriepacks mit rückhalteflansch
DE102010043978A1 (de) Anordnung zum Kühlen von Bauteilen eines HEV
DE102015219558A1 (de) Antriebsbatteriebaugruppe
DE102017207266A1 (de) Induktionsladevorrichtung
DE102010019747A1 (de) Batterieanordnungen
DE102017202067A1 (de) Induktionsladevorrichtung
DE102012203796A1 (de) Gehäuse für elektrische Vorrichtung
DE102018211666A1 (de) Kühlanordnung
DE102014018754A1 (de) Kraftfahrzeug mit einer Umhüllung für dessen Sekundärspule zum induktiven Laden einer kraftfahrzeugseitigen elektrischen Speichereinrichtung
DE112011101365T5 (de) Element, das elektronische Komponenten enthält, und Energiewandlungsvorrichtung
DE102017218865A1 (de) Elektrische Maschine und Kraftfahrzeug
EP3107752B1 (de) Anordnung einer induktionsspule an einem unterboden eines kraftwagens und verfahren zum induktiven laden eines energiespeichers eines kraftwagens
DE102021118397A1 (de) Batterie mit integrierter Busbarkühlung und Kraftfahrzeug
DE102019130089A1 (de) Vorrichtung zum induktiven Laden einer Fahrzeugbatterie
DE102017011388A1 (de) Ladeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102018005120A1 (de) Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
WO2018138127A1 (de) Empfangsvorrichtung und verfahren zur herstellung
DE102013104151B4 (de) Kühlvorrichtung mit einem Kühlblock und Verfahren zur Herstellung solch einer Kühlvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee