DE102016205863A1

DE102016205863A1 - Drahtlose Auflademagnetstruktur

Info

Publication number: DE102016205863A1
Application number: DE102016205863.0A
Authority: DE
Inventors: Aribert NEUMANN; David A. Hein; Madhur Bhattacharya
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2036-04-09
Also published as: CN106058953A; DE102016205863B4; CN106058953B; US10131236B2; US20160303981A1

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform wird eine induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten Basisplatte und einer zweiten Basisplatte offenbart. Die erste Basisplatte umfasst mindestens eine erste Spule zum Übertragen eines Magnetflusses. Die zweite Basisplatte umfasst mindestens eine zweite Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite, um den Magnetfluss zum Aufladen eines Fahrzeugs zu empfangen. Die mindestens eine zweite Spule definiert ein Fenster, um mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen zweiten Spule anzuordnen. Der mindestens eine Ferrit ist dazu beschaffen, den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Seite und zurück zur Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zu führen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Hier beschriebene Aspekte beziehen sich im Allgemeinen auf eine drahtlose Auflademagnetstruktur für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Die US-Veröffentlichung Nr. 2014/0060505 , Khan u. a., schafft eine induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug. Die Anordnung umfasst eine erste Basisplatte mit mindestens einer darauf befindlichen ersten Spule zum Empfangen eines Magnetflusses, um eine Fahrzeugbatterie aufzuladen. Die Anordnung umfasst ferner eine zweite Basisplatte mit mindestens einer zweiten Spule, wobei eine obere Oberfläche davon einen erhabenen Abschnitt bildet, um den Magnetfluss auf die mindestens eine erste Spule zu fokussieren.
Die US-Veröffentlichung Nr. 2011/0181240 , Baarman u. a., offenbart ein induktives Aufladesystem für Elektrofahrzeuge. Insbesondere offenbart Baarman ein Aufladesystem für ein Elektrofahrzeug, das beim Ausrichten einer Primäraufladespule und einer Sekundärspule unterstützt. Das System kann einen Unterlegekeil umfassen, der die Primärspule auf die Sekundärspule ausgerichtet anhebt, wenn ein Reifen auf den Unterlegekeil trifft. Das System kann eine primäre umfassen, die unter die Oberfläche vertieft ist, die das Fahrzeug abstützt, und durch eine Abdeckung geschützt ist. Die Sekundärspule kann durch einen Unterfahrschutz, der am Fahrzeug montiert ist, geschützt und abgestützt sein. Das System kann eine Aufladeschaltung umfassen, die durch Signale gesteuert wird, die von einem Garagentüröffnersender oder einem Garagentüröffner übertragen werden. Das System kann Sensoren umfassen, die die Anwesenheit eines Tiers oder Objekts in dem Raum zwischen der Primärspule und der Sekundärspule detektieren.
ZUSAMMENFASSUNG
In mindestens einer Ausführungsform wird eine induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten Basisplatte und einer zweiten Basisplatte offenbart. Die erste Basisplatte umfasst mindestens eine erste Spule zum Übertragen eines Magnetflusses. Die zweite Basisplatte umfasst mindestens eine zweite Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite, um den Magnetfluss zum Aufladen eines Fahrzeugs zu empfangen. Die mindestens eine zweite Spule definiert ein Fenster, um mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen zweiten Spule anzuordnen. Der mindestens eine Ferrit ist dazu beschaffen, den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Seite und zurück zur Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zu führen.
In mindestens einer Ausführungsform wird eine induktive Aufladespulenvorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Fahrzeugbasisplatte umfasst, offenbart. Die Fahrzeugbasisplatte umfasst mindestens eine Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite zum Empfangen des Magnetflusses von einer zweiten Basisplatte, um ein Fahrzeug aufzuladen. Die mindestens eine Spule definiert ein Fenster, um mindestens einen Ferrit aufzunehmen, um den mindestens einen Ferrit an der Oberseite und der Unterseite der mindestens einen Spule anzuordnen. Der mindestens eine Ferrit ist dazu beschaffen, den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen Spule zur Oberseite der mindestens einen Spule und zurück zur Unterseite der mindestens einen Spule zu führen.
In mindestens einer Ausführungsform wird eine induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug, die eine erste Basisplatte und eine zweite Basisplatte umfasst, offenbart. Die erste Basisplatte umfasst mindestens eine erste Spule zum Übertragen eines Magnetflusses. Die zweite Basisplatte umfasst mindestens eine zweite Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite, um den Magnetfluss zum Aufladen eines Fahrzeugs zu empfangen. Die mindestens eine zweite Spule definiert ein Fenster zum Aufnehmen mindestens eines Ferrits, um den Magnetfluss von der Unterseite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Spule zu lenken. Die mindestens eine zweite Spule definiert ein Fenster mit mindestens einem Ferrit, um den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Seite und zurück zur Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zu lenken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind im Einzelnen in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigt.
Weitere Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen werden jedoch besser ersichtlich und werden am besten verstanden mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 eine Seitenansicht einer drahtlosen Auflademagnetstruktur (oder Auflademagnetanordnung) gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 eine Draufsicht einer Fahrzeugplatte der Anordnung von 1 gemäß einer Ausführungsform darstellt;
3A eine Draufsicht der Fahrzeugplatte der Anordnung gemäß einer Ausführungsform von unten darstellt;
3B eine angehobene Draufsicht der Fahrzeugplatte der Anordnung gemäß einer Ausführungsform von unten darstellt;
4A eine angehobene Draufsicht der Sekundärspule gemäß einer Ausführungsform von unten darstellt;
4B eine Draufsicht der Sekundärspule gemäß einer Ausführungsform darstellt;
5 eine Draufsicht der Fahrzeugplatte, die über der Basisplatte angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform darstellt;
6 eine Modellierung der magnetischen Kopplung und Magnetfeldverteilung zwischen der Basisplattenseite und der Fahrzeugplatte der Anordnung gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
7 ein Diagramm ist, das einen Kopplungskoeffizienten für die Anordnung bei verschiedenen Versätzen auf der x-Achse und der y-Achse darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; selbstverständlich sind jedoch die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von speziellen Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte spezielle Struktur- und Funktionsdetails nicht als Begrenzung interpretiert werden, sondern lediglich als repräsentative Basis zum Lehren eines Fachmanns auf dem Gebiet, die vorliegende Erfindung verschiedenartig einzusetzen.
Die induktive Aufladung, die auch als drahtlose Aufladung bekannt ist, verwendet eine Primärspule und eine Sekundärspule, die durch einen Luftspalt voneinander beabstandet sind. Die Primärspule kann in einem Basisblock angeordnet sein, wohingegen die Sekundärspule an einer Vorrichtung (z. B. einer Fahrzeugplatte oder einem Fahrzeugblock) angeordnet sein kann, die Energie für Batterieladezwecke empfangen soll. Die Primärspule und die Sekundärspule kombinieren miteinander unter Bildung eines elektrischen Transformators. Die Primärspule erzeugt ein elektromagnetisches Wechselstromfeld oder ein zeitlich variierendes Magnetfeld und überträgt dasselbe zur Sekundärspule. Die Sekundärspule erzeugt wiederum Spannung in Reaktion auf das Magnetfeld, die dann in einen elektrischen Strom umgesetzt wird. Die Spannung und der Strom liefern die Leistung zum Aufladen der Batterie.
Die hier beschriebenen Aspekte schaffen eine drahtlose Auflademagnetstruktur (oder Auflademagnetanordnung), die die Kopplung zwischen der Primärspule im Basisblock und der Sekundärspule, die im Fahrzeug angeordnet ist, verbessert. Die Sekundärspule kann beispielsweise abgewinkelt sein, um mindestens einen Ferritstab zum Leiten oder Lenken des Magnetflusses, der von der Primärspule empfangen wird, durch mindestens ein Fenster, das innerhalb der Sekundärspule ausgebildet ist, aufzunehmen. In diesem Fall kann ein Abschnitt des mindestens einen Ferritstabs auf einer Seite der Sekundärspule angeordnet sein und ein anderer Abschnitt des mindestens einen Ferritstabs kann auf einer anderen Seite der Sekundärspule angeordnet sein. Dieser Aspekt und die hier beschriebenen können unter anderem eine gesamte Effizienz der drahtlosen Aufladung in einem Elektrofahrzeug erhöhen, während eine kleine Packungsgröße aufrechterhalten wird.
1 stellt eine Seitenansicht einer drahtlosen Auflademagnetstruktur (oder Auflademagnetanordnung) 10 gemäß einer Ausführungsform dar. Die Anordnung 10 wird im Allgemeinen in Verbindung mit der induktiven Aufladung von einer oder mehreren Batterien 12 in einem Fahrzeug 14 verwendet. Die Anordnung 10 umfasst eine Basisplatte (oder einen Basisblock) 16 und eine Fahrzeugbasisplatte (oder einen Fahrzeugbasisblock) (nachstehend ”Fahrzeugplatte 18”). Die Basisplatte 16 umfasst eine Primärspule 20 und mindestens einen Ferrit 22 (nachstehend ”Ferrit 22”). Ebenso umfasst die Fahrzeugplatte 18 eine Sekundärspule 24 und mindestens einen Ferrit 26 (nachstehend ”Ferrit 26”). Im Allgemeinen ist die Basisplatte 16 von der Fahrzeugplatte 18 physikalisch beabstandet. Im Allgemeinen kann die Basisplatte 16 auf einer horizontalen Oberfläche wie z. B. einem Boden angeordnet sein und die Fahrzeugplatte 18 kann an einer Unterseite des Fahrzeugs 14 angeordnet sein.
Die Primärspule 20 der Basisplatte 16 ist in der Lage, eine Energieübertragung über magnetische Induktion und einen Resonanzbetrieb bei einer vorbestimmten Frequenz zur Sekundärspule 24 der Fahrzeugpatte 18 zu ermöglichen, um eine drahtlose Aufladung der Batterie 12 zu schaffen. Im Allgemeinen kann der Magnetfluss von der Primärspule 20 (wenn erregt) und dem Ferrit 22 in Richtung der Sekundärspule 24 und des Ferrits 26 gelenkt werden, um eine effiziente Energieübertragung und eine stärkere magnetische Kopplung zu schaffen. Die Primärspule 20 und die Sekundärspule 24 können einen lose gekoppelten Transformator bilden. Die Primärspule 20 erzeugt und überträgt ein Magnetfeld (oder einen Magnetfluss) zur Sekundärspule 24. Die Sekundärspule 24 erzeugt wiederum eine Spannung in Reaktion auf das Magnetfeld, die dann in elektrischen Strom umgesetzt wird, um die Batterie 12 aufzuladen.
Die Sekundärspule 24 umfasst im Allgemeinen mindestens einen abgewinkelten Abschnitt 28 zum Aufnehmen des Ferrits 26. Der mindestens eine abgewinkelte Abschnitt (z. B. 28a oder 28b, wie in 1 gezeigt), der eine Neigung relativ zum anderen Abschnitt der Sekundärspule 24 bildet. In der Anordnung 10 kann die Sekundärspule 24 einen ersten abgewinkelten Abschnitt 28a auf einer Seite der Sekundärspule 24 und einen zweiten abgewinkelten Abschnitt 28b auf der anderen Seite der Sekundärspule 24 umfassen. Wie nachstehend genauer gezeigt wird, bildet oder definiert jede Seite der Sekundärspule 24 ein Fenster 29a und 29b an jedem abgewinkelten Abschnitt 28a und 28b. Die Sekundärspule 24 umfasst eine erste Seite 30 und eine zweite Seite 32. Die erste Seite 30 ist in Richtung des Bodens orientiert, auf dem die Basisplatte 16 aufliegt. Die zweite Seite 32 ist so orientiert, dass sie in das Fahrzeug 14 nach oben gewandt ist. Die Fenster 29a und 29b, die an den abgewinkelten Abschnitten 28a bzw. 28b ausgebildet sind, nehmen den Ferrit 26 auf, so dass zumindest ein erster Abschnitt 34 (siehe 34a und 34b) des Ferrits 26 unter der ersten Seite 30 der Sekundärspule 24 (oder unter der Sekundärspule 24) angeordnet ist. Außerdem nehmen die Fenster 29a und 29b an den abgewinkelten Abschnitten 28a bzw. 28b den Ferrit 26 auf, so dass ein zweiter Abschnitt 36 des Ferrits 26 über der zweiten Seite 32 der Sekundärspule 24 (oder über der Sekundärspule 24) angeordnet ist.
Der Ferrit 26 umfasst einen ersten Verbindungsabschnitt 38a zum Koppeln des ersten Abschnitts 34a mit dem zweiten Abschnitt 36 auf einer Seite des Ferrits 26. Der Ferrit 26 umfasst einen zweiten Verbindungsabschnitt 38b zum Koppeln des ersten Abschnitts 34b mit dem zweiten Abschnitt 36 auf einer entgegengesetzten Seite des Ferrits 26. Wie in 1 zu sehen ist, bildet der Ferrit 26 einen Winkel von im Allgemeinen neunzig Grad am ersten Abschnitt 34a, am ersten Verbindungsabschnitt 38a und am zweiten Abschnitt 36 des Ferrits 26. Ebenso bildet der Ferrit 26 einen Winkel von im Allgemeinen neunzig Grad am ersten Abschnitt 34b, am zweiten Verbindungsabschnitt 38b und am zweiten Abschnitt des Ferrits 26. Diese Aspekte ermöglichen, dass der Ferrit 26 sowohl an der ersten Seite 30 (z. B. Unterseite) der Sekundärspule 24 als auch der zweiten Seite 32 (z. B. Oberseite) der Sekundärspule 24 angeordnet wird. In dieser Konfiguration führt der Ferrit 26 den Magnetfluss von der Basisplatte 16 von der ersten Seite 30 der Sekundärspule 24 an einem ersten Ende 31 zur zweiten Seite 32 der Sekundärspule 24 und zurück durch die erste Seite 30 der Sekundärspule 24 an einem zweiten Ende 33 der Sekundärspule 24. Wie gezeigt, ist das erste Ende 31 der Sekundärspule 24 entgegengesetzt zum zweiten Ende 33 der Sekundärspule 24 angeordnet. Die Fenster 29a und 29b sind dazu konfiguriert, den ersten Verbindungsabschnitt 38a bzw. den zweiten Verbindungsabschnitt 38b aufzunehmen. Wie in 1 gezeigt, überlappt ein oberer Abschnitt des Ferrits 26 mit einem unteren Abschnitt des Ferrits im Fenster 29a oder 29b (z. B. wenn der Ferrit 26 im Fenster 29a oder 29b relativ zu den abgewinkelten Abschnitten 28a oder 28b angeordnet ist).
Durch Orientieren des ersten Abschnitts 34a und/oder 34b des Ferrits 26 so, dass er unter der Sekundärspule 24 angeordnet ist, und Orientieren des zweiten Abschnitts 36 des Ferrits 26 so, dass er über der Sekundärspule 24 angeordnet ist, ermöglicht diese Bedingung, dass der Ferrit 26 den Magnetfluss von der Primärspule 20 zusammenführt und den Magnetfluss durch die Fenster 29a und 29b (und durch das erste Ende 31 und das zweite Ende 33 der Sekundärspule 24, wie vorstehend beschrieben), die in der Sekundärspule 24 ausgebildet sind, zirkuliert, leitet oder lenkt, um die magnetische Kopplung zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 24 zu erhöhen. Im Allgemeinen bestimmt das Ausmaß an Magnetfluss, der durch die Fenster 29a und 29b verläuft, das Ausmaß an magnetischer Kopplung zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 24. Da der Ferrit 26 das Ausmaß an Magnetfluss durch die Fenster 29a und 29b der Sekundärspule 24 erhöht, weisen folglich die Primärspule 20 und die Sekundärspule 24 größere Niveaus an magnetischer Kopplung auf.
2 stellt eine Draufsicht der Fahrzeugplatte 18 der Anordnung 10 gemäß einer Ausführungsform dar. Im Allgemeinen ist die zweite Seite 32 der Sekundärspule 24 in das Fahrzeug 14 gewandt und die erste Seite 30 der Sekundärspule 24 ist der Basisplatte 16 zugewandt. Folglich ist die Draufsicht der Fahrzeugplatte 18, wie in 2 gezeigt, nach unten in die Basisplatte 16 gewandt. Die Fahrzeugplatte 18 ist am Fahrzeug 14 befestigt. Die Basisplatte 16 ist vertikal vom Fahrzeug verschoben (d. h. von der Fahrzeugplatte 18) und kann an einer flachen Oberfläche unter dem Fahrzeug 14 angeordnet sein. 2 stellt auch dar, dass die Sekundärspule 24 beschaffen ist, um zwei Ferrite 26 aufzunehmen. Jeder Ferrit 26 kann vom anderen separat sein oder sie können miteinander kombiniert sein, um ein einzelnes Stück zu bilden. Es wird erkannt, dass die Sekundärspule 24 angeordnet sein kann, um eine Anzahl von Ferriten 26 aufzunehmen. Wie gezeigt, umfasst die Sekundärspule 24 zwei im Allgemeinen D-förmige Spulen 24a, 24b, die aneinander befestigt sein können oder nicht. Die spezielle Form des Ferrits 26 kann auf der Basis der gewünschten Kriterien einer speziellen Implementierung variieren. Dies wird nachstehend genauer erörtert.
3A stellt eine Draufsicht der Fahrzeugplatte 18 der Anordnung 10 gemäß einer Ausführungsform von unten dar. Im Allgemeinen ist die Unterseite (oder die erste Seite 30 der Sekundärspule 2) der Basisplatte 16 zugewandt. Die Anordnung 10, wie in 3A dargestellt, stellt dar, dass zwei Ferrite 26 von der Sekundärspule 24 aufgenommen sind. In dieser Implementierung sind die Ferrite 26 auf der zweiten Seite 32 (oder der Oberseite) der Sekundärspule 24 miteinander verbunden. Es wird erkannt, dass die Ferrite 26 miteinander verbunden sein können oder voneinander separat sein können. 3B stellt eine angehobene Draufsicht der Fahrzeugplatte 18 der Anordnung 10 gemäß einer Ausführungsform von unten dar.
4A stellt eine Draufsicht der Sekundärspule 24 dar. Wie vorstehend angegeben, ist die erste Seite 30 (oder Oberseite) der Sekundärspule 24 so angeordnet, dass sie der Basisplatte 16 zugewandt ist. Die Sekundärspule 24 umfasst im Allgemeinen zwei im Allgemeinen D-förmige Spulen 24a, 24b, die aneinander befestigt sein können oder nicht. Jede Spule 24a und 24b definiert ein entsprechendes Fenster 29a bzw. 29b zum Aufnehmen des mindestens einen Ferrits 26. 4B stellt eine Draufsicht der Sekundärspule 24 dar. Wie vorstehend angegeben, ist die zweite Seite 32 der Sekundärspule 24 so angeordnet, dass sie dem Fahrzeug 14 zugewandt ist.
5 stellt eine Draufsicht der Fahrzeugplatte 18, die über der Basisplatte 16 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform dar. Diese Darstellung ist im Allgemeinen repräsentativ für die Position der Fahrzeugplatte 18 in Bezug auf die Basisplatte 16, wenn das Fahrzeug 14 einem Aufladevorgang unterzogen wird. Die Primärspule 20 kann auch zwei D-förmige Spulen 16a und 16b umfassen, die durch einen Spalt G in der x-Richtung voneinander beabstandet sein können. In einem Beispiel kann der Spalt G 100 mm sein. Jede Spule 16a und 16b definiert auch ein entsprechendes Fenster 40a bzw. 40b. Der Ferrit 26 der Basisplatte 16 ist unterhalb jeder Spule 16a und 16b angeordnet. Wie gezeigt, sind eine gesamte Länge und Breite der Primärspule 20 größer als eine gesamte Länge und Breite der Sekundärspule 24. Diese Bedingung ist vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Fahrzeugplatte 18 über der Basisplatte 16 angeordnet wird (z. B. in der z-Achse, die sich durch die Seite erstreckt), um eine mögliche Fehlausrichtung in der x- und/oder y-Richtung (oder Achse) zu berücksichtigen, wenn das Fahrzeug 14 über der Basisplatte 16 für die Zwecke des Aufladens der Batterie 12 geparkt wird.
Im Allgemeinen kann jedes der Fenster 40a und 40b, wie in der Primärspule 20 ausgebildet, eine entsprechende Länge l_pc aufweisen, die auch eine Positionstoleranz oder eine Positionslänge l_pl umfasst. Der Einschluss der Positionslänge l_pl in die Primärspule 20 erhöht die Gesamtgröße der Primärspule 20. Die Gesamtlänge der Sekundärspule 24 kann durch l_sc definiert sein. In diesem Fall ist es folglich erwünscht, die Fahrzeugplatte 18 vollständig irgendwo über die Länge l_pc und mit dem Fenster 40a und/oder 40b zusammenfallend anzuordnen. Im Allgemeinen wird bei induktiver Aufladung erkannt, dass ein gewisser Grad der Länge (oder Toleranz l_pl) erforderlich ist, um verschiedene Positionen der Fahrzeugplatte 18 über der Basisplatte 16 zu berücksichtigen (d. h. verschiedene Orte der Fahrzeugplatte 18 über der Basisplatte 16, wenn das Fahrzeug 14 geparkt wird). In dieser Hinsicht ist folglich die Länge l_pc der Fenster 40a und 40b so beschaffen, dass sie gleich oder größer ist als die gesamte Länge der Sekundärspule (z. B. l_sc) und die Positionslänge l_pl. Diese Bedingung stellt sicher, dass die Fahrzeugplatte 18 und die Basisplatte 16 eine im Allgemeinen gleichmäßige Kopplungskoeffizientenreaktion erhalten, wenn das Fahrzeug 14 während eines Aufladevorgangs über der Basisplatte 16 geparkt ist. Um eine optimale Aufladeleistung sicherzustellen, ermöglicht die Anordnung 10 im Allgemeinen ein Ausmaß an Variabilität der Fahrzeugposition relativ zum Aufladeblock (oder zur Basisplatte 16). Das Ausmaß, in dem das Fahrzeug 12 fehlausgerichtet sein kann, ist eine Fehlausrichtungstoleranz. Die Positionslänge l_pl kann die Fahrzeugfehlausrichtungstoleranz von Seite zu Seite sein.
6 stellt eine Modellierung der magnetischen Kopplung und Magnetfeldkopplung zwischen der Basisplatte 16 und der Fahrzeugplatte 18 der Anordnung 10 dar. Wie zu sehen ist, stellt die Modellierung dar, dass die Magnetflussdichte zwischen den Fenstern 29a–29b an der Sekundärspule 24 und den Fenstern 40a–40b an der Primärspule 20 irgendwo zwischen 1,5104 × 10^–3 und 5,8122 × 10^–3 liegt. Die Magnetflussdichte nimmt natürlich für Orte ab, die weiter von den Fenstern 29a–29b an der Sekundärspule 24 und den Fenstern 40a–40b der Primärspule 20 weg angeordnet sind.
7 ist ein Diagramm, das einen Kopplungskoeffizienten für die Anordnung 10 bei verschiedenen Versätzen auf der z-Achse und der x-Achse (siehe 5 für die z-Achse und die x-Achse) darstellt. Im Allgemeinen ist der Kopplungskoeffizient zwischen der Basisplatte 16 und der Fahrzeugplatte 18 für eine Implementierung, die nicht die Positionstoleranz l_pl verwendet (z. B. keine zusätzliche Toleranz wird in der Anordnung 10 verwendet, was die Gesamtgröße der Basisplatte 16 verringert – diese Bedingung erfordert eine engere Anordnung oder einen kleineren Versatz zwischen der Basisplatte 16 und der Fahrzeugplatte 18 während der Fahrzeugaufladung), und für eine Implementierung, die die Positionstoleranz l_pl verwendet, wie in Verbindung mit 5 erörtert, dargestellt, wobei die Gesamtgröße der Basisplatte 16 erhöht ist, um sicherzustellen, dass die Basisplatte 16 und die Fahrzeugplatte 18 eine gleichmäßige Kopplungskoeffizientenreaktion erhalten, wenn das Fahrzeug 14 über der Basisplatte 16 während eines Aufladevorgangs geparkt ist. Das Diagramm von 7 stellt im Allgemeinen die Leistung der Anordnung 10 mit Fehlausrichtung in drei möglichen Richtungen dar, wie beispielsweise Seite zu Seite, vorwärts-rückwärts in der Fahrtrichtung und Differenzen in der Fahrzeugfahrhöhe.
Die Datengruppe 80 entspricht im Allgemeinen dem Kopplungskoeffizienten mit einem Versatz von (100 mm (z. B. in der z-Richtung), 64 mm (z. B. in der x-Richtung)) für die Anordnung 10, die nicht die Positionstoleranz l_pl verwendet, was wiederum die Gesamtgröße der Primärspule 20 verringert. Die Datengruppe 82 entspricht im Allgemeinen dem Kopplungskoeffizienten mit einem Versatz von (100 mm (z. B. in der z-Richtung), 104 mm (z. B. in der x-Richtung)) für die Anordnung 10, die nicht die Positionstoleranz l_pl verwendet, was wiederum die Gesamtgröße der Primärspule 20 verringert. Die Datengruppe 84 entspricht im Allgemeinen dem Kopplungskoeffizienten mit einem Versatz von (100 mm (z. B. in der z-Richtung), 64 mm (z. B. in der x-Richtung)) für die Anordnung 10, die die Positionstoleranz l_pl verwendet.
Wie gezeigt, ist die Datengruppe 84 im Allgemeinen gleichmäßiger als die Datengruppe 80 (d. h. die Datengruppe 84 umfasst keine variierenden Niveaus von Einsenkungen mit dem Kopplungskoeffizienten, was wiederum einen gleichmäßigen Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 24 schafft). Diese Bedingung wird realisiert, da die Länge l_pc größer ist als die Länge l_sc der Sekundärspule 24 und die Positionslänge l_pl, wie in Verbindung mit 5 beschrieben. Die Datengruppe 86 entspricht im Allgemeinen dem Kopplungskoeffizienten mit einem Versatz von (100 mm (z. B. in der z-Richtung), 104 mm (z. B. in der x-Richtung)) für die Anordnung 10, die die Positionstoleranz l_pl verwendet. Wie gezeigt, ist die Datengruppe 86 im Allgemeinen gleichmäßiger als die Datengruppe 82 (d. h. die Datengruppe 86 umfasst keine variierenden Niveaus von Einsenkungen mit dem Kopplungskoeffizienten). Aufgrund des variierenden Niveaus von Einsenkungen, die in den Datengruppen 80 und 82 vorhanden sind, muss die Anordnung 10 mehr Strom während des Fahrzeugaufladevorgangs beziehen, um diese Einsenkungen zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Stromausgabe davon nicht in Reaktion auf die Einsenkungen abfällt.
Die Anordnung 10, wie hier beschrieben, kann die Effizienz der drahtlosen Aufladung des Fahrzeugs 14 erhöhen, während eine kleine Packungsgröße aufrechterhalten wird. Im Allgemeinen wird die drahtlose Aufladung durch beispielsweise Erzeugen eines Magnetfeldes mit 85 kHz von der Primärspule 20 durchgeführt, das an der Sekundärspule 24 empfangen wird, die am Fahrzeug 14 befestigt ist. Jede der Primärspule 20 und der Sekundärspule 24 bilden zwei im Allgemeinen ”D”-förmige Spulen für die Übertragung des Magnetfeldes bzw. den Empfang der magnetischen Energie.
Das Ausmaß des Flusses, der durch die Mitte der Fenster 29a und 29b der Sekundärspule 24 verläuft, bestimmt das Ausmaß an Kopplung zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 24. Vorherige Technologien können einen größeren Fensterbereich in der Empfangsspule verwenden, um mehr Fluss von der Basisspule zusammenzuführen. Diese Bedingung erzeugt jedoch eine ziemlich große und schwere Primärspule und Sekundärspule. Die Sekundärspule 24 umfasst mindestens einen Ferrit 26, der nach unten in Richtung der Primärspule 20 gewandt ist, um den Magnetfluss von einem größeren Bereich zusammenzuführen und zu empfangen und den Magnetfluss durch die Fenster 29a und 29b an der Sekundärspule 24 zu leiten. Dieser Aspekt schafft einen größeren effektiven Fensterbereich als herkömmliche Implementierungen, während der Packungsraum am Fahrzeug 14 verringert wird.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentbeschreibung verwendeten Worte Worte zur Beschreibung als zur Begrenzung und selbstverständlich können verschiedene Änderungen durchgeführt werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale von verschiedenen Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0060505 [0002]
US 2011/0181240 [0003]

Claims

Induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug, die umfasst: eine erste Basisplatte mit mindestens einer ersten Spule zum Übertragen eines Magnetflusses; und eine zweite Basisplatte mit mindestens einer zweiten Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite, um den Magnetfluss zum Aufladen eines Fahrzeugs zu empfangen; wobei die mindestens eine zweite Spule ein Fenster definiert, um mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen zweiten Spule anzuordnen, und wobei der mindestens eine Ferrit dazu beschaffen ist, den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Seite und zurück zur Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zu führen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine erste Spule eine Primärspule ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine zweite Spule eine Sekundärspule ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine zweite Spule einen abgewinkelten Abschnitt umfasst, der das Fenster definiert.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei der abgewinkelte Abschnitt einen Verbindungsabschnitt des mindestens einen Ferrits aufnimmt, um den mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen zweiten Spule anzuordnen.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei der abgewinkelte Abschnitt eine Neigung relativ zu restlichen Abschnitten der mindestens einen zweiten Spule bildet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite Basisplatte am Fahrzeug zum Empfangen des Magnetflusses von der ersten Basisplatte angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Basisplatte horizontal von der zweiten Basisplatte beabstandet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtgröße der ersten Basisplatte größer ist als eine Gesamtgröße der zweiten Basisplatte, um einen gleichmäßigen Kopplungskoeffizienten zwischen der ersten Basisplatte und der zweiten Basisplatte zu schaffen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Ferrit einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfasst und wobei der obere Abschnitt mit dem unteren Abschnitt überlappt.
Induktive Aufladespulenvorrichtung für ein Fahrzeug, die umfasst: eine Fahrzeugbasisplatte mit mindestens einer Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite zum Empfangen eines Magnetflusses von einer zweiten Basisplatte, um ein Fahrzeug aufzuladen, wobei die mindestens eine Spule ein Fenster definiert, um mindestens einen Ferrit aufzunehmen, um den mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen Spule anzuordnen, und wobei der mindestens eine Ferrit dazu beschaffen ist, den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen Spule zur Oberseite der mindestens einen Spule und zurück zur Unterseite der mindestens einen Spule zu führen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine Spule eine Sekundärspule zum Empfangen des Magnetflusses von einer Primärspule ist, die an der zweiten Basisplatte angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine Spule einen abgewinkelten Abschnitt umfasst, der das Fenster definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der abgewinkelte Abschnitt einen Verbindungsabschnitt des mindestens einen Ferrits aufnimmt, um den mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der mindestens einen Spule anzuordnen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der abgewinkelte Abschnitt eine Neigung relativ zu restlichen Abschnitten der mindestens einen Spule bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Fahrzeugbasisplatte am Fahrzeug zum Empfangen des Magnetflusses von der zweiten Basisplatte angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Ferrit einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfasst und wobei der obere Abschnitt direkt über dem unteren Abschnitt angeordnet ist.
Induktive Aufladespulenanordnung für ein Fahrzeug, die umfasst: eine erste Basisplatte mit mindestens einer ersten Spule zum Übertragen eines Magnetflusses; und eine zweite Basisplatte mit mindestens einer zweiten Spule mit einer Oberseite und einer Unterseite, um den Magnetfluss zum Aufladen eines Fahrzeugs zu empfangen, wobei die mindestens eine zweite Spule ein Fenster mit mindestens einem Ferrit definiert, um den Magnetfluss von der Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zur Oberseite der mindestens einen zweiten Seite und zurück zur Unterseite der mindestens einen zweiten Seite zu lenken.
Anordnung nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine zweite Spule den mindestens einen Ferrit am Fenster aufnimmt, um den mindestens einen Ferrit an der Oberseite und an der Unterseite der einen zweiten Spule anzuordnen.
Anordnung nach Anspruch 18, wobei die erste Basisplatte von der zweiten Basisplatte horizontal beabstandet ist.