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Die Erfindung betrifft eine Ladespule für das induktive Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.
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Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie, in der elektrische Energie zum Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
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Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Speicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine Sekundärspule 121 am Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule 121 über eine nicht gezeigte Impedanzanpassung und einen Gleichrichter 101 mit dem Speicher 103 für elektrische Energie verbunden ist. Die Sekundärspule 121 ist typischerweise Teil einer sogenannten „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit 120.
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Die Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 kann über einer Primärspule 111 positioniert werden, wobei die Primärspule 111 z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule 111 ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 110. Die Primärspule 111 ist mit einer Stromversorgung 113 verbunden. Die Stromversorgung 113 kann einen Radio-Frequenz-Generator bzw. Wechselrichter umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit 110 erzeugt, wodurch ein magnetisches Feld (insbesondere ein elektromagnetisches Ladefeld) induziert wird. Das elektromagnetische Ladefeld kann einen vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Die Ladefeld-Frequenz des elektromagnetischen Ladefelds kann im Bereich von 80–90kHz (insbesondere bei 85kHz) liegen.
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Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule 111 der WPT-Bodeneinheit 110 und Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 über die Unterbodenfreiheit 130 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule 121 induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von der Stromversorgung 113 zum Energie-Speicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät 105 gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät 105 kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos, mit der WPT-Bodeneinheit 110 zu kommunizieren.
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Die Sekundärspule 121 ist typischerweise in einem Gehäuse verbaut und bedeckt eine relativ große Fläche am Unterboden eines Fahrzeugs 100. Dabei steigt der Platzbedarf einer Sekundärspule 121 typischerweise mit steigender Ladeleistung und/oder mit steigender Unterbodenfreiheit 130 an.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise großflächige Sekundärspulen 121 in einem Fahrzeug 100 zu ermöglichen (z.B. für hohe Ladeleistungen). Dabei sollen großflächige Sekundärspulen 121 insbesondere derart bereitgestellt werden, dass andere Fahrzeugfunktionen und insbesondere der Zugang zu anderen Komponenten eines Fahrzeugs möglichst wenig beeinträchtigt werden.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Sekundärspuleneinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Die Sekundärspuleneinheit kann insbesondere dazu verwendet werden, über ein Ladefeld elektrische Energie zum Laden eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs zu empfangen. Die Sekundärspuleneinheit kann z.B. Teil der WPT-Fahrzeugeinheit eines Fahrzeugs sein. Insbesondere kann die Sekundärspuleneinheit am Unterboden des Fahrzeugs befestigt und über ein Anschlusskabel mit einem Gleichrichter der WPT-Fahrzeugeinheit verbunden sein.
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Die Sekundärspuleneinheit umfasst ein Gehäuse mit einem Deckel, der von dem Gehäuse entfernt werden kann. Des Weiteren umfasst die Sekundärspuleneinheit eine, in dem Gehäuse angeordnete, Sekundärspule, die einen Kernbereich umschließt. Der Deckel und das Gehäuse sind derart ausgebildet, dass durch Entfernen des Deckels von dem Gehäuse im Kernbereich eine Öffnung durch die Sekundärspuleneinheit (hindurch) geschaffen wird. Dabei kann die Öffnung insbesondere derart sein, dass im eingebauten Zustand der Sekundärspuleneinheit die Öffnung einen Zugang zu ein oder mehreren Komponenten (z.B. zu einer Ölwanne) an einem von der Sekundärspuleneinheit abgedeckten Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs ermöglicht.
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Die Sekundärspuleneinheit ermöglicht somit einen effizienten Zugang zu Komponenten am Unterboden eines Fahrzeugs. Dabei umfasst der Deckel typischerweise keine elektrischen und/oder stromführenden Elemente, da diese sich typischerweise außerhalb des Kernbereichs befinden. Es kann somit ein sicherer Zugang zu Komponenten am Unterboden eines Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Bereitstellung einer derartigen Öffnung innerhalb einer Sekundärspuleneinheit ermöglicht andererseits die Verwendung von Sekundärspulen, die eine relativ große Fläche am Unterboden eines Fahrzeugs abdecken. Die Bereitstellung einer Öffnung ermöglicht somit die Verwendung von großflächigen Sekundärspulen, z.B. um die Ladeleistung eines induktiven Ladesystems zu erhöhen.
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Der Deckel kann eine Deckel-Schicht aus einem Spulenkern-Material umfassen. Dabei umfasst das Spulenkern-Material typischerweise ein oder mehrere ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Stoffe (insbesondere Ferrit). Damit kann die Deckel-Schicht zur Feldlinienführung des Ladefeldes beitragen. Diese Deckel-Schicht kann zumindest teilweise in den Kernbereich hineinreichen, wenn der Deckel an dem Gehäuse angeordnet ist. Durch die Deckel-Schicht können die Induktivität der Sekundärspule und der Kopplungsgrad mit einer Primärspule erhöht werden, so dass höhere Ladeleistungen ermöglicht werden.
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Die Sekundärspuleneinheit kann eine Gehäuse-Schicht aus einem Spulenkern-Material umfassen, wobei das Spulenkern-Material typischerweise ein oder mehrere ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Stoffe umfasst. Die Gehäuse-Schicht befindet sich dabei im Gehäuse der Sekundärspuleneinheit (und nicht im Deckel der Sekundärspuleneinheit). Insbesondere kann die Gehäuse-Schicht an der Sekundärspule fixiert sein. Die Gehäuse-Schicht kann zumindest eine Seite (insbesondere die Oberseite bzw. die von der Primärspule abgewandten Seite) der Sekundärspule bedecken, wobei die Gehäuse-Schicht dabei eine Öffnung im Bereich des Kernbereichs aufweist. Die Gehäuse-Schicht kann sich dabei in einer Fläche senkrecht zu einer Längsachse der Sekundärspule erstrecken. Durch die Gehäuse-Schicht kann die Induktivität der Sekundärspule weiter erhöht werden.
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Die Gehäuse-Schicht und die Deckel-Schicht können derart ausgebildet sein, dass sich die Gehäuse-Schicht und die Deckel-Schicht teilweise überlappen, wenn der Deckel an dem Gehäuse angeordnet ist. Durch eine derartige Überlappung kann ein magnetischer Widerstand zwischen der Gehäuse-Schicht und der Deckel-Schicht reduziert werden, wodurch ein erhöhter Kopplungsgrad zwischen Sekundärspule und Primärspule ermöglicht wird.
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Die Gehäuse-Schicht kann in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt sein, die jeweils durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Dies ist vorteilhaft, da durch die Segmentierung der Gehäuse-Schicht Beschädigungen der Gehäuse-Schicht aufgrund von mechanischem Einwirken vermieden werden können. Andererseits kann die Deckel-Schicht durchgängig sein und keine Segmentierung aufweisen. Der magnetische Fluss in den einzelnen Segmenten der Gehäuse-Schicht kann dann durch die Deckel-Schicht zusammengeführt werden, was vorteilhaft in Bezug auf den Kopplungsgrad der Sekundärspule zur Primärspule ist.
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Das Gehäuse kann eine erste Schutz-Schicht und der Deckel kann eine zweite Schutz-Schicht umfassen. Die Schutz-Schichten sind dabei auf einer Seite der Sekundärspuleneinheit angeordnet, die im eingebauten Zustand der Sekundärspuleneinheit vom Fahrzeug abgewandt ist. Die Schutz-Schichten können somit die Sekundärspuleneinheit vor Steinschlag und/oder vor anderen mechanischen Belastungen schützen, die von der Fahrbahn her kommen können. Die Schutz-Schichten können einen Verbundwerkstoff bzw. einen faserverstärkten Kunststoff (z.B. einen polymerfaserverstärkten, glasfaserverstärkten oder Aramidfaser-enthaltenden Kunststoff) umfassen.
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Aufgrund der Bereitstellung eines separaten Deckels, der von dem Gehäuse der Sekundärspuleneinheit abgetrennt werden kann, ist es möglich, die zweite Schutz-Schicht dünner auszugestalten als die erste Schutz-Schicht. Insbesondere kann eine erhöhte Beschädigungs-Wahrscheinlichkeit des Deckels in Kauf genommen werden, da ein beschädigter Deckel (im Gegensatz zu einer kompletten Sekundärspuleneinheit) in kosteneffizienter Weise ausgetauscht werden kann. Durch die Verwendung einer relativ dünnen zweiten Schutz-Schicht kann erreicht werden, dass eine ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Deckel-Schicht möglichst nah an eine Primärspule herangeführt wird, und somit ein hoher Kopplungsgrad erreicht werden kann.
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Der Deckel und das Gehäuse können Befestigungsmittel umfassen, mit denen der Deckel an dem Gehäuse (lösbar) arretiert bzw. befestigt werden kann. Die Befestigungsmittel können z.B. eine Verschraubung und/oder bevorzugt einen Bajonettverschluss umfassen.
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Die Sekundärspule kann z.B. eine Zirkular-Spule (mit einem Kernbereich) und/oder eine Double-D-Spule (mit zwei Kernbereichen) umfassen.
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Die Sekundärspuleneinheit weist typischerweise eine flächenförmige Ausdehnung entlang einer Ausdehnungs-Fläche auf, die im eingebauten Zustand der Sekundärspuleneinheit parallel zu dem Unterboden des Fahrzeugs verläuft (sowie senkrecht zu der Längsachse der Sekundärspule). Feldlinien eines magnetischen Feldes im Kernbereich können dann senkrecht zu der Ausdehnungs-Fläche verlaufen (sowie parallel zu der Längsachse der Sekundärspule).
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine (induktive) Ladevorrichtung (z.B. eine WPT-Fahrzeugeinheit) für ein Fahrzeug beschrieben. Die Ladevorrichtung umfasst eine in diesem Dokument beschriebene Sekundärspuleneinheit. Des Weiteren umfasst die Ladevorrichtung eine Steuereinheit (z.B. ein Lade-Steuergerät), die eingerichtet ist, zu bestimmen, ob der Deckel der Sekundärspuleneinheit an dem Gehäuse angeordnet ist. Die Steuereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, ein Indiz für eine Induktivität der Sekundärspule der Sekundärspuleneinheit zu ermitteln. Es kann dann auf Basis des Indizes für die Induktivität bestimmt werden, ob der Deckel der Sekundärspuleneinheit an dem Gehäuse angeordnet ist.
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Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, einen Nutzer des Fahrzeugs darüber zu informieren, dass der Deckel der Sekundärspuleneinheit nicht an dem Gehäuse angeordnet ist. So können Beschädigungen der Sekundärspuleneinheit im Fahrbetrieb und/oder verminderte Ladeleistungen im Ladebetrieb vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Sekundärspuleneinheit umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 beispielhafte Komponenten eines induktiven Ladesystems;
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2a eine beispielhafte Anordnung einer Sekundärspuleneinheit am Unterboden eines Fahrzeugs;
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2b eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit in einer Seitenansicht;
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2c eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit in einer Draufsicht;
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3a eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit mit abnehmbaren Deckel in einer Seitenansicht;
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3b eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit mit abnehmbaren Deckel in einer Draufsicht;
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3c eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit mit einem Deckel mit erweitertem Spulenkern bzw. mit einer erweiterten Deckel-Schicht aus Spulenkern-Material (z.B. Ferrit); und
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3d eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit mit einem segmentierten Spulenkern.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung von flächenmäßig großen Sekundärspulen 121 für ein induktives Ladesystem zum Laden des Energiespeichers 103 eines Fahrzeugs 100. 2a zeigt eine beispielhafte Anordnung einer Sekundärspuleneinheit 210 (mit einer Sekundärspule 121) am Unterboden eines Fahrzeugs 100. Die Sekundärspuleneinheit 210 ist typischerweise mit Befestigungen 203 an ein oder mehreren Trägern des Fahrzeugs 100 befestigt. Desweiteren ist die Sekundärspuleneinheit 210 typischerweise über ein Anschlusskabel 204 mit dem Gleichrichter 101 gekoppelt.
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In dem dargestellten Beispiel verdeckt die Sekundärspuleneinheit 210 den Ablass 202 einer Ölwanne 201 des Fahrzeugs 100. Eine solche Situation kann insbesondere bei Hybridfahrzeugen vorliegen, die sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs 100 aufweisen. Um einen Zugang zu dem Ablass 202 zu ermöglichen (z.B. für einen Ölwechsel), muss die Sekundärspuleneinheit 210 demontiert werden. Dies ist typischerweise mit einem hohen Zeitaufwand verbunden. Des Weiteren kann durch die Demontage eine Steckverbindung zwischen der Sekundärspuleneinheit 210 und dem Anschlusskabel 204 beeinträchtigt werden. Außerdem müssen aufgrund möglicher Spannungen am Anschlusskabel 204 typischerweise hohe Sicherheitsanforderung bei der Demontage erfüllt werden.
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Durch eine großflächige Sekundärspuleneinheit 210 wird somit der Zugang zu Komponenten 201, 202 des Fahrzeugs 100 erschwert, die von der Sekundärspuleneinheit 210 verdeckt werden. Um dieses Problem zu begrenzen, kann die Größe der Sekundärspuleneinheit 210 begrenzt werden, wodurch jedoch die maximal mögliche Ladeleistung des induktiven Ladesystems begrenzt wird.
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2b zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Sekundärspuleneinheit 210 in einer Seitenansicht. Die Sekundärspuleneinheit 210 umfasst die Sekundärspule 121, eine Gehäuse-Schicht 213 aus einem ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Material (z.B. aus Ferrit) und ein Gehäuse 212, 211 (z.B. mit einer stabilisierenden Gehäuserückwand 212 und eine schützenden Abdeckung bzw. Schutz-Schicht 211). Wie aus 2c ersichtlich, wird typischerweise eine zirkulare oder ggf. eine Double D Sekundärspule 121 verwendet, die den Aufbau einer relativ flachen Sekundärspule 121 ermöglichen. Beide Spulentypen umschließen dabei zumindest einen Kernbereich 221 (zwei Kernbereiche für den Fall einer Double D Sekundärspule 121), der typischerweise mit einem ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Material ausgefüllt ist, um einen möglichst hohen Kopplungsgrad zu der Primärspule 111 zu ermöglichen.
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Der Kernbereich 221 der Sekundärspuleneinheit 210, der durch die (ggf. zirkulare) Sekundärspule 121 umschlossen wird, kann in effizienter Weise dazu verwendet werden, eine Öffnung in der Sekundärspuleneinheit 210 bereitzustellen. Durch die Öffnung können verdeckte Komponenten 201, 202 des Fahrzeugs 100 zugänglich gemacht werden, ohne die Sekundärspuleneinheit 210 demontieren zu müssen. Durch die Bereitstellung einer derartigen Öffnung wird es somit ermöglicht, großflächige Sekundärspuleneinheiten 210 zu verwenden (die eine hohe Ladeleistung ermöglichen) und dennoch einen einfachen Zugang zu den verdeckten Komponenten 201, 202 des Fahrzeugs 100 zu gewährleisten.
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3a zeigt eine beispielhafte Sekundärspuleneinheit 210 mit einem abnehmbaren Deckel 301 in einer Schnittansicht von der Seite. Der abnehmbare Deckel 301 umfasst dabei eine Deckel-Schicht 305 mit einem (ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen) Spulenkern-Material, um einen möglichst hohen Kopplungsgrad mit der Primärspule 111 zu ermöglichen. Der Deckel 301 übernimmt somit (zumindest teilweise) die Funktion der ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Gehäuse-Schicht 213 der Sekundärspuleneinheit 210. Die Deckel-Schicht 305 des Deckels 301 steht dabei bevorzugt in Kontakt mit der (verbleibenden) Gehäuse-Schicht 213 der Sekundärspuleneinheit 210. Insbesondere weist ein Übergang 302 zwischen der Deckel-Schicht 305 des Deckels 301 und der Gehäuse-Schicht 213 der Sekundärspuleneinheit 210 eine möglichst große Überlappung und einen möglichst kleinen Abstand auf, so dass sich am Übergang 302 ein möglichst kleiner magnetischer Widerstand ergibt.
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Der Deckel 301 kann über eine geeignete Befestigung 303 (z.B. über einen Bajonettverschluss und/oder über eine Verschraubung) an dem Gehäuse 211, 212 der Sekundärspuleneinheit 210 arretiert werden. Im geschlossenen Zustand weist die Sekundärspuleneinheit 210 mit Deckel 301 so weitestgehend gleiche Eigenschaften in Bezug auf einen induktiven Ladevorgang auf wie eine Sekundärspuleneinheit 210 ohne Deckel 301. Andererseits ermöglicht der Deckel 301 einen einfachen Zugang zu Komponenten 201, 202 des Fahrzeugs 100, die durch die Sekundärspuleneinheit 210 verdeckt werden. Dies ist insbesondere aus 3b ersichtlich, die eine Sekundärspuleneinheit 210 mit Deckel 301 in einer Draufsicht zeigt.
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Der Deckel 301 kann weitestgehend aus einer ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Deckel-Schicht 305 bestehen. Die Stabilisierung des Deckels 301 kann durch relativ dünne Materialien (z.B. durch Verbundmaterialien) erfolgen. Mit anderen Worten, der Deckel 301 kann eine relativ dünne Schutz-Schicht 306 aufweisen. Ein umfangreicher Schutz des Deckels 301 ist im Gegensatz zum Rest der Sekundärspuleneinheit 210 nicht erforderlich, da ein defekter Deckel 301 bei Bedarf relativ kosteneffizient ausgetauscht werden kann. Somit wird es ermöglicht (wie in 3c dargestellt), die ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Deckel-Schicht 305 des Deckels 301 näher an die Primärspule 111 heranzubringen (im Vergleich zu einer Sekundärspuleneinheit 210 ohne Deckel 301), so dass der Kopplungsgrad und damit die maximale Ladeleistung erhöht werden können.
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Des Weiteren ermöglicht die Verwendung eines Deckels 301 die Segmentierung der ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Gehäuse-Schicht 213 in separate ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Segmente 313. Der magnetische Fluss in den einzelnen Segmenten 313 kann durch den (nicht-segmentierten) Deckel 301 zusammengeführt werden. Durch die Segmentierung der ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Gehäuse-Schicht 213 können Brüche des typischerweise spröden ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Material vermieden werden.
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Das Lade-Steuergerät 105 kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob der Deckel 301 an der Sekundärspuleneinheit 210 angeordnet ist oder nicht. So kann einem Nutzer des Fahrzeugs 100 angezeigt werden, wenn die Sekundärspuleneinheit 210 nicht mit dem Deckel 301 verschlossen ist, und als Folge daraus eine Beschädigungsgefahr der Sekundärspuleneinheit 210 beseht (im Fahrbetrieb) oder ein verminderter Kopplungsgrad und/oder eine verminderte Ladeleistung vorliegt (im Ladebetrieb). Zu diesem Zweck kann das Fahrzeug 100 Mittel aufweisen, mit denen die Induktivität der Sekundärspule 121 gemessen werden kann. Beispielsweise kann eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises der WPT-Fahrzeugeinheit 120, der die Sekundärspule 121 umfasst, ermittelt werden. Aus der Resonanzfrequenz kann dann die Induktivität der Sekundärspule 121 ermittelt werden. Wenn die ermittelte Induktivität unterhalb eines vordefinierten Induktivitäts-Schwellenwerts liegt, kann daraus geschlossen werden, dass der Deckel 301 nicht auf der Sekundärspuleneinheit 210 angeordnet ist. Diese Messung kann auch ohne Primärspule 111 (z.B. im Fahrbetrieb) durchgeführt werden.
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Alternativ können im Ladebetrieb ein oder mehrere Übertragungsparameter für einen Ladevorgang ermittelt werden (z.B. eine Frequenz des Ladefeldes, durch das eine Ladeleistung maximiert wird). Es kann dann auf Basis der Übertragungsparameter bestimmt werden, ob der Deckel 301 auf der Sekundärspuleneinheit 210 angeordnet ist.
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Es wird somit eine Sekundärspuleneinheit 210 mit einer Service-Öffnung beschrieben. Die Service-Öffnung wird in einem Kernbereich 221 der Sekundärspuleneinheit 210 bereitgestellt, der keine stromführenden Teile aufweist. Somit kann die Service-Öffnung in kosteneffizienter Weise bereitgestellt werden. Im inneren Teil der Sekundärspuleneinheit 210 (d.h. im Kernbereich 221 der Sekundärspule 121) wird ein Deckel 301 vorgesehen, der nur ein oder mehrere ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Materialien (z.B. Ferrite) und ein Gehäuse bzw. eine Schutz-Schicht zur Stabilisierung aufweist. Der Deckel 301 umfasst typischerweise keine elektrischen Teile der Sekundärspuleneinheit 210.
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Wie bereits dargelegt, kann die Befestigung 303 des Deckels 301 durch einen Bajonettverschluss und/oder durch eine Schraubverbindung erfolgen. Zur Optimierung des Feldflusses in der Sekundärspuleneinheit 201 wird nach Möglichkeit eine möglichst breite Überlappung 302 der ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Materialien des Deckels 301 und des Gehäuses 211, 212 der Sekundärspuleneinheit 210 vorgesehen. Das ferromagnetische bzw. ferrimagnetische Material des Deckels 301 kann sich dabei bis in einen Bereich unterhalb der Sekundärspule 121 erstrecken, so dass der magnetische Abstand zwischen der Sekundärspuleneinheit 210 (mit Deckel 301) und einer Primärspule 111 reduziert werden kann.
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Der Deckel 301 und ggf. die Sekundärspuleneinheit 210 können in Verbundmaterialien einlaminiert sein. So können in kompakter Weise eine Stabilisierung und ein Schutz von mechanischen Einwirkungen bewirkt werden.
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Es kann eine Diagnosefunktion bereitgestellt werden (z.B. durch das Lade-Steuergerät 104), die anhand der Induktivitätswerte der Spulen 111, 121 des Ladesystems (insbesondere der Sekundärspule 121) erkennt, ob der Deckel 301 vorhanden ist oder nicht. Zu diesem Zweck können Parameter der Spulen überwacht werden. Dies kann fahrzeugseitig auch ohne Vorhandensein einer Primärspule 111 erfolgen. Die Diagnose des Deckelstatus während des Ladebetriebs kann durch Überwachung der Ladeparameter bzw. Übertragungsparameter erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann zur Deckeldiagnose ein separater Sensor bereitgestellt werden, der unmittelbar feststellt, ob der Deckel 301 an dem Gehäuse 211, 212 der Sekundärspuleneinheit 210 angeordnet ist oder nicht.
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Eine Service-Öffnung für eine Sekundärspuleneinheit 210 kann für unterschiedliche Spulentypen (insbesondere für Zirkular-Spulen und/oder für Double D Spulen) angewendet werden, die einen ausreichend großen Kernbereich 221 aufweisen, der parallel zum Unterboden des Fahrzeugs 100 verläuft.
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Die Robustheit der verbleibenden Sekundärspuleneinheit 210 (ohne Deckel 301) kann insbesondere durch eine Segmentierung des ferromagnetischen bzw. ferrimagnetischen Materials der Gehäuse-Schicht 213 der Sekundärspuleneinheit 210 erhöht werden. Der Deckel 301 kann dann den magnetischen Fluss der einzelnen Segmente 313 zusammenführen.
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Durch einen Servicedeckel 301 wird ein einfacher Zugang zu Aggregaten 201, 202 eines Fahrzeugs 100 ermöglicht, die hinter der Sekundärspuleneinheit 210 liegen. Zum Entfernen und wieder Einsetzen des Deckels 301 müssen keine elektrischen Teile der Sekundärspuleneinheit 210 bewegt werden, so dass keine besonderen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind. Des Weiteren können aufwendige Leitungskonstruktionen für eine Demontage der Sekundärspuleneinheit 210 vermieden werden. Außerdem wird durch die Bereitstellung eines Deckels 301 in der Sekundärspuleneinheit 210 die Wahrscheinlichkeit dafür reduziert, dass im Falle eines mechanischen Einwirkens (z.B. durch Steinschlag oder durch eine Bordsteinabfahrt) die Sekundärspuleneinheit 210 beschädigt wird. In vielen Fällen wird ein mechanisches Einwirken nur zu der Beschädigung des Deckels 301 führen, der in kosteneffizienter Weise ausgetauscht werden kann. Somit können die Betriebskosten des Fahrzeugs 100 reduziert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
