DE102017009765A1

DE102017009765A1 - Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017009765A1
Application number: DE102017009765.8A
Authority: DE
Inventors: Kiran Sathyan
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (10) zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie, mit einem Gehäuse (14), welches einen Aufnahmeraum (16) und wenigstens eine dem Aufnahmeraum (16) abgewandte äußere Oberfläche (24) aufweist, mit wenigstens einer in dem Aufnahmeraum (16) angeordneten Ladespule (18) zum induktiven Übertragen der elektrischen Energie, und mit wenigstens einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (28), wobei der Kühlkanal (28) direkt an der Oberfläche (24) vorbeiführt, welche direkt mittels des Kühlmediums zu kühlen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie ist beispielsweise bereits der DE 10 2015 011 285 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Ladeeinrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen Aufnahmeraum und wenigstens eine dem Aufnahmeraum abgewandte äußere Oberfläche aufweist, welche beispielsweise von sich in der Umgebung der Ladeeinrichtung aufhaltenden Personen optisch und haptisch sichtbar ist, das heißt gesehen und berührt werden kann.
Die Ladeeinrichtung umfasst ferner wenigstens eine in dem Aufnahmeraum angeordnete Ladespule zum induktiven Übertragen der elektrischen Energie, welche beispielsweise dem Energiespeicher zugeführt und in dem Energiespeicher gespeichert werden kann. Außerdem ist wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal vorgesehen.
Außerdem ist aus der WO 2011/006884 A2 eine elektronische Positionierhilfe für Elektrofahrzeuge im Nahbereich von induktiven Ladestationen bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders sicherer Betrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Ladeeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kühlkanal direkt an der Oberfläche vorbeiführt, welche dadurch direkt mittels des beispielsweise als Kühlgas, insbesondere als Luft, oder aber als Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlmediums zu kühlen ist. Hierdurch können während des Ladens des Energiespeichers, aber auch insbesondere nach dem Laden des Energiespeichers, übermäßige Temperaturen der Oberfläche vermieden werden, sodass beispielsweise Berührungen zwischen der Oberfläche und Tieren oder Personen ohne Folgen bleiben.
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung ist beispielsweise an dem Kraftfahrzeug vorgesehen beziehungsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, sodass die Ladespule beispielsweise eine Sekundärspule ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Ladeeinrichtung als eine Bodenstation ausgebildet ist, deren Ladespule als eine Primärspule ausgebildet ist. Dabei ist die Ladeeinrichtung beispielsweise zur Anordnung auf einem von dem Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund ausgelegt. Der auch als Kühlführung bezeichnete Kühlkanal ist beispielsweise unter, neben oder über der Oberfläche vorgesehen, wobei dann, wenn die Kühlführung über der Oberfläche vorgesehen ist, die Kühlführung beispielsweise zumindest einen Teil der Oberfläche bildet. Dadurch kann beispielsweise das den Kühlkanal durchströmende Kühlmedium die Oberfläche direkt an- und umströmen, wodurch die Überfläche effizient und effektiv gekühlt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Kühlführung direkt eine Fortführung einer Kühlung anderer Teile der beispielsweise als Ladeplatte ausgebildeten Ladeeinrichtung sein, sodass beispielsweise wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauteil der Ladeeinrichtung in dem Kühlkanal angeordnet und/oder mittels des dem Kühlkanal durchströmenden Kühlmediums zu kühlen ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Kühlführung ein Teilkreis der genannten Kühlung der Ladeeinrichtung ist. Alternativ kann es sich bei der Kühlführung um die einzige oder eine eigenständige Kühlung handeln.
Die Kühlung kann dabei als Flüssigkeitskühlung ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Kühlmedium eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser oder Öl ist. Ferner kann der Kühlkanal Teil eines geschlossenen Kühlkreises sein, welcher beispielsweise wenigstens einen Kühler zum Kühlen des Kühlmediums umfasst. Alternativ ist es denkbar, dass der genannte Kühlkreis als offener Kühlkreis ausgebildet ist, um dadurch beispielsweise eine Luftkühlung mit Umgebungsluft zu realisieren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung.
Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise ein einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Ladeeinrichtung 10 zum induktiven und somit kabellosen beziehungsweise berührungslosen Laden eines in der Fig. nicht erkennbaren Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie. Mit anderen Worten wird die Ladeeinrichtung 10 genutzt, um den Energiespeicher mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom zu laden. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen und insbesondere als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Der Energiespeicher wird genutzt, um die elektrische Maschine mit elektrischem Strom zu versorgen, wenn das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch angetrieben wird. Der Energiespeicher ist hierzu insbesondere als Hochvolt-Speicher ausgebildet, wobei der Energiespeicher insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet sein kann.
Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Ladeeinrichtung 10 als Bodenstation ausgebildet, welche an einem Boden 12 angeordnet ist. Der Boden 12 ist Bestandteil eines von dem Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrunds. Die Ladeeinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 14, welches einen Aufnahmeraum 16 aufweist. Außerdem umfasst die Ladeeinrichtung 10 wenigstens eine Ladespule 18, mittels welcher die elektrische Energie, mit welcher der Energiespeicher geladen wird, induktiv übertragen werden kann beziehungsweise übertragen wird. Unter der induktiven Übertragung der elektrischen Energie ist eine magnetische Übertragung der elektrischen Energie zu verstehen. Dabei ist in der Fig. wenigstens ein Magnetfeld 20 besonders schematisch dargestellt, mittels welchem die elektrische Energie induktiv übertragen wird.
Die als Primärspule ausgebildete Ladespule 18 ist in dem Aufnahmeraum 16 angeordnet. Die Ladeeinrichtung 10 umfasst ferner eine Leistungselektronik 22, welche ebenfalls in dem Aufnahmeraum 16 und somit in dem Gehäuse 14 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 weist wenigstens eine dem Aufnahmeraum 16 abgewandte äußere Oberfläche 24 auf, welche von sich in einer Umgebung 27 der Ladeeinrichtung 10 aufhaltenden und beispielsweise auf dem Boden 12 stehenden Personen und Tieren optisch und haptisch wahrnehmbar ist, das heißt gesehen und berührt werden kann.
Die Ladeeinrichtung 10 umfasst ferner eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Kühleinrichtung 26, welche wenigstens einen Kühlkanal 28 aufweist. Der Kühlkanal 28 ist von einem in der Fig. nicht dargestellten Kühlmedium durchströmbar, welches beispielsweise als ein Kühlgas, insbesondere als Luft, oder aber als Flüssigkeit, insbesondere als Öl oder Wasser, ausgebildet ist. Wird als das Kühlmedium beispielsweise Luft verwendet, so stammt die Luft beispielsweise aus der Umgebung 27, sodass als das Kühlmedium Umgebungsluft verwendet werden kann. Die Kühleinrichtung 26 umfasst dabei beispielsweise wenigstens eine in der Fig. nicht dargestellte Fördereinrichtung, mittels welcher das Kühlmedium gefördert werden kann. Die Fördereinrichtung ist dabei beispielsweise in dem Kühlkanal 28 angeordnet.
In der Fig. ist besonders schematisch auch eine kraftfahrzeugseitige Ladeeinrichtung 30 dargestellt. Die Ladeeinrichtung 30 ist somit Bestandteil des Kraftfahrzeugs und umfasst ein zweites Gehäuse 32 und eine in dem Gehäuse 32 angeordnete und als Sekundärspule ausgebildete zweite Ladespule 34. Die Ladespulen 18 und 34 können induktiv zusammenwirken, sodass beispielsweise elektrische Energie, die von einer Stromquelle über die Primärspule bereitgestellt wird, induktiv von der Primärspule an die Sekundärspule übertragen werden kann. Die an die Sekundärspule induktiv übertragene elektrische Energie kann von der Sekundärspule zu dem Energiespeicher geführt und in dem Energiespeicher gespeichert werden, wodurch der Energiespeicher geladen wird. Während des Ladens des Energiespeichers können sich die Ladespulen 18 und 34 erwärmen, sodass sich insbesondere die Oberfläche 24 erwärmen kann, falls keine entsprechenden Maßnahmen vorgesehen sind.
Um nun während des Ladens und/oder insbesondere nach dem Laden übermäßig hohe Temperaturen der Oberfläche 24 sicher vermeiden und in der Folge einen sicheren Betrieb gewährleisten, führt der Kühlkanal 28 direkt an der Oberfläche 24 vorbei, welche direkt mittels des Kühlmediums zu kühlen ist. Hierdurch können beispielsweise insbesondere nach dem Laden Menschen und Tiere die Oberfläche 24 berühren, ohne dass es zu unerwünschten Folgen kommt.
Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel führt der Kühlkanal 28 in Einbaulage der Ladeeinrichtung 10 unter der Oberfläche 24 vorbei, wobei der Kühlkanal 28 beispielsweise durch eine die Oberfläche 24 bildende Wandung 36 des vorzugsweise nicht-magnetischen Gehäuses 14 begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Mit anderen Worten ist die Oberfläche 24 nicht-magnetisch und dabei durch die nicht-magnetische Wandung 36 gebildet, sodass beispielsweise die Oberfläche 24 beziehungsweise die Wandung 36 infolge eines Wärmeübergangs von der Ladespule 18 an die Wandung 36 erwärmt werden kann. Bei der Ladeeinrichtung 10 können nun jedoch übermäßige Temperaturen der Wandung 36 und somit der Oberfläche 24 vermieden werden, da mittels des den Kühlkanal 28 durchströmenden Kühlmediums eine besonders hohe Wärmemenge in kurzer Zeit von der Wandung 36 und somit von der Oberfläche 24 abtransportiert werden kann.
Wird als das Kühlmedium beispielsweise Luft verwendet, so wird als die zuvor genannte Fördereinrichtung beispielsweise ein Gebläse verwendet, mittels welchem die Luft durch den Kühlkanal 28 gefördert beziehungsweise geblasen wird. Durch Einsatz des Kühlmediums können übermäßig hohe Temperaturen der Oberfläche 24, Brände und unerwünschte, aus Berührungen zwischen einem Menschen und einem Tier mit der Oberfläche 24 resultierende Folgen sicher vermieden werden.
Der Kühlkanal 28 ist beispielsweise Bestandteil eines Kühlkreises, welcher von dem Kühlmedium durchströmbar ist. In dem Kühlkreis kann wenigstens ein Kühler zum Kühlen des Kühlmediums angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Kühlkreis wenigstens eine elektronische oder elektrische Komponente der Ladeeinrichtung 10 angeordnet sein, sodass die elektronische oder elektrische Komponente mittels des den Kühlkanal 28 durchströmenden Kühlmediums gekühlt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Ladeeinrichtung
12: Boden
14: Gehäuse
16: Aufnahmeraum
18: Ladespule
20: Magnetfeld
22: Leistungselektronik
24: Oberfläche
26: Kühleinrichtung
27: Umgebung
28: Kühlkanal
30: Ladeeinrichtung
32: Gehäuse
34: Ladespule
36: Wandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015011285 A1 [0002]
WO 2011/006884 A2 [0004]

Claims

Ladeeinrichtung (10) zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie, mit einem Gehäuse (14), welches einen Aufnahmeraum (16) und wenigstens eine dem Aufnahmeraum (16) abgewandte äußere Oberfläche (24) aufweist, mit wenigstens einer in dem Aufnahmeraum (16) angeordneten Ladespule (18) zum induktiven Übertragen der elektrischen Energie, und mit wenigstens einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (28), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (28) direkt an der Oberfläche (24) vorbeiführt, welche direkt mittels des Kühlmediums zu kühlen ist.
Ladeeinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (28) in Einbaulage der Ladeeinrichtung (10) über, unter oder neben der Oberfläche (24) vorbeiführt.
Ladeeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium als Kühlgas, insbesondere als Luft, oder als Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.
Ladeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (10) als Bodenstation ausgebildet ist, deren Ladespule (18) als Primärspule ausgebildet ist.
Ladeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Kühlmedium aktiv durch den Kühlkanal (28) zu fördern ist.