DE102017202138A1 - Inductive charging device for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Ein Induktive Ladeeinrichtung (1) für Kraftfahrzeuge weist eine Ladeplatte (10) und Mittel (20) zur Verlagerung der Ladeplatte (10) auf. Letztere umfassen mindestens einen Luftbalg (21) zur Verlagerung der Ladeplatte (10) in Vertikalrichtung welcher an der Ladeplatte (10) angreift. An inductive charging device (1) for motor vehicles has a loading plate (10) and means (20) for displacing the loading plate (10). The latter comprise at least one air bellows (21) for displacing the loading plate (10) in the vertical direction which acts on the loading plate (10).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektromobilität und hier insbesondere auf eine induktive Ladeeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Ladeplatte sowie Mitteln zur Verlagerung der Ladeplatte.The invention relates to the field of electromobility and in particular to an inductive charging device for motor vehicles with a pallet and means for moving the pallet.
Eine induktive Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art ist aus
Für einen hohen Wirkungsgrad der Energieübertragung ist es erforderlich, die Ladeplatte am Kraftfahrzeug und die Ladeplatte an der Ladestation möglichst genau zueinander auszurichten und nahe zueinander anzuordnen.For a high efficiency of energy transfer, it is necessary to align the loading plate on the motor vehicle and the loading plate on the charging station as closely as possible to each other and to arrange close to each other.
Wird die fahrzeugseitige Ladeplatte im Bereich des Fahrzeugbodens angeordnet, besteht das Problem, dass zur Gewährleistung einer ausreichenden Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb bei einem Ladevorgang beide Ladeplatten für einen hohen Wirkungsgrad der Energieübertragung zu weit voneinander entfernt sind.If the vehicle-side charging plate is arranged in the region of the vehicle floor, there is the problem that in order to ensure sufficient ground clearance of the motor vehicle when driving during a charging process, both charging plates are too far away from each other for a high energy transfer efficiency.
Aus diesem Grunde sind bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, welche für den Ladebetrieb Mechanismen zur Annäherung der Ladeplatten vorsehen. Zum einen besteht die Möglichkeit, die fahrzeugseitige Ladeplatte abzusenken. Zum anderen ist es möglich, die Ladeplatte der Ladestation anzuheben. Ferner können beide Maßnahmen miteinander kombiniert werden.For this reason, a variety of devices have already been proposed, which provide mechanisms for approaching the loading plates for the loading operation. On the one hand, it is possible to lower the vehicle-side pallet. On the other hand, it is possible to lift the loading plate of the charging station. Furthermore, both measures can be combined.
Zudem ist es bereits bekannt, zusätzlich zu einer Annäherung in Vertikalrichtung Mechanismen zur Ausrichtung der Ladeplatten quer zur Vertikalrichtung vorzusehen. Die oben bereits genannte
Zur Vermeidung von Störungen wurden in
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst robuste induktive Ladeeinrichtung zu schaffen, welche gegen Umwelteinflüsse möglichst unempfindlich ist.In contrast, the invention is based on the object to provide a robust as possible inductive charging device, which is as insensitive to environmental influences.
Diese Aufgabe wird durch eine induktive Ladeeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung weist eine Ladeplatte sowie Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte mindestens einen Luftbalg zur Verlagerung der Ladeplatte in Vertikalrichtung umfasst, welcher an der Ladeplatte angreift.This object is achieved by an inductive charging device according to
Es hat sich nämlich gezeigt, dass solche Luftbälge überraschenderweise erheblich unempfindlicher gegen Umwelteinflüsse sind, als beispielsweise Hebebühnen mit mechanischem Scherenmechanismus oder Hubzylindern.It has been shown that such bellows are surprisingly much less sensitive to environmental influences than, for example, lifting platforms with mechanical scissor mechanism or lifting cylinders.
Überdies lassen sich mit Luftbälgen sehr kompakte Hub- und Senkmechanismen verwirklichen. Dies gilt sowohl für die elektrische Primärseite, d.h. für die Ladestation als auch für die elektrische Sekundärseite, d.h. für das Kraftfahrzeug.Moreover, very compact lifting and lowering mechanisms can be realized with air bellows. This applies to both the electrical primary side, i. for the charging station as well as for the electrical secondary side, i. for the motor vehicle.
Die Verlagerung in Vertikalrichtung kann dabei entweder über einen einzigen, entsprechend bemessenen Luftbalg oder aber über eine Vielzahl von an der Ladeplatte angreifenden Luftbälgen realisiert werden.The displacement in the vertical direction can be realized either via a single, appropriately sized air bellows or via a plurality of acting on the pallet bellows.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of further claims.
Insbesondere können die Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte eine Einrichtung zur Erzeugung von Unter- und/oder Überdruck, eine Steuereinrichtung sowie eine durch die Steuereinrichtung angesteuerte Ventileinrichtung zum Versorgen des mindestens einen Luftbalgs mit Unter- und/oder Überdruck umfassen. Hierdurch lässt sich je nach Bedarf ein gewünschtes Anheben oder Absenken erzielen.In particular, the means for displacing the loading plate may comprise a device for generating underpressure and / or overpressure, a control device and a valve device controlled by the control device for supplying the at least one pneumatic bellows with underpressure and / or overpressure. As a result, a desired raising or lowering can be achieved as needed.
In einer Ausführungsvariante ist es möglich, die Steuereinrichtung innerhalb des mindestens einen Luftbalgs anzuordnen. Hierdurch wird eine gleichzeitig platzsparende und gegen äußere Einflüsse geschützte Unterbringung der Steuereinrichtung ermöglicht. Jedoch kann eine Steuereinrichtung auch an anderer Stelle außerhalb eines Luftbalgs untergebracht werden.In one embodiment, it is possible to arrange the control device within the at least one air bellows. As a result, a simultaneously space-saving and protected against external influences accommodation of the control device is made possible. However, a control device can also be accommodated elsewhere outside of a pneumatic bellows.
Weiterhin ist es möglich, eine Führungseinrichtung zur Führung der Verlagerung der Ladeplatte in einer Richtung quer zur Vertikalrichtung innerhalb des mindestens einen Luftbalgs anzuordnen. Auch dies trägt zu einer besonders kompakten Bauweise bei.Furthermore, it is possible, a guide device for guiding the displacement of the pallet to arrange in a direction transverse to the vertical direction within the at least one air bellows. This also contributes to a particularly compact design.
Geeignete Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte quer zur Vertikalrichtung können außerhalb des mindestens einen Luftbalgs angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, solche Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte quer zur Vertikalrichtung innerhalb des mindestens einen Luftbalgs unterzubringen, wodurch diese durch den Luftbalg gegen Umwelteinflüsse geschützt sind.Suitable means for shifting the loading plate transversely to the vertical direction can be arranged outside the at least one air bellows. However, it is also possible to accommodate such means for shifting the pallet transversely to the vertical direction within the at least one air bellows, whereby they are protected by the air bellows against environmental influences.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist mindestens ein weiterer Luftbalg als Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte in einer Richtung quer zur Vertikalrichtung vorgesehen, welcher an der Ladeplatte angreift. Das für die Vertikalrichtung vorgesehene robuste Prinzip wird in diesem Fall auch zur Verlagerung in mindestens einer Richtung quer zur Vertikalrichtung eingesetzt. Dies eignet sich insbesondere für solche Fälle, bei denen eine Vielzahl von kleinen Luftbälgen zur Verlagerung in Vertikalrichtung zum Einsatz kommt, in welchen ein weiterer Mechanismus nicht mehr ohne weiteres untergebracht werden kann.In a further embodiment, at least one further air bellows is provided as a means for displacing the loading plate in a direction transverse to the vertical direction, which acts on the loading plate. The robust principle provided for the vertical direction is also used in this case for the displacement in at least one direction transverse to the vertical direction. This is particularly suitable for those cases in which a large number of small bellows for displacement in the vertical direction is used, in which a further mechanism can not be readily accommodated.
Wie oben bereits angedeutet, lässt sich die erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung sowohl fahrzeugseitig als auf der Seite einer Ladestation verwenden.As already indicated above, the inductive charging device according to the invention can be used both on the vehicle side and on the side of a charging station.
Entsprechend wird vorliegend ein Kraftfahrzeug mit einer induktiven Ladeeinrichtung der vorstehend erläuterten Art vorgeschlagen, bei dem die Ladeplatte der induktiven Ladeeinrichtung als Fahrzeugladeplatte ein oder mehrere Sekundärspulen zur induktiven Stromübertragung aufweist.Accordingly, a motor vehicle with an inductive charging device of the type described above is proposed in the present case, in which the charging plate of the inductive charging device has as vehicle loading plate one or more secondary coils for inductive power transmission.
In einer Ausführungsvariante des Kraftfahrzeugs ist die Ladeplatte hängend an dem mindestens einen Luftbalg angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Ladeplatte durch Unterdruck in dem mindestens einen Luftbalg in einer Ruheposition am Kraftfahrzeug zu halten sowie durch Unterdruckabbau gegenüber der Ruheposition am Fahrzeug abzusenken. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, auf Rückstellelemente, welche im Fall eines überdruckgesteuerten Luftbalgs erforderlich wären, zu verzichten, wodurch gerade am Fahrzeug eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden kann. Für das Absenken gegen den Unterdruck ist die Gewichtskraft der Ladeplatte ausreichend.In one embodiment of the motor vehicle, the loading plate is arranged suspended on the at least one air bellows. This makes it possible to keep the pallet by negative pressure in the at least one air bellows in a rest position on the motor vehicle and lower by reducing the vacuum relative to the rest position on the vehicle. This embodiment makes it possible to dispense with restoring elements, which would be required in the case of an overpressure-controlled pneumatic bellows, whereby a particularly compact design can be achieved precisely on the vehicle. For lowering against the negative pressure, the weight of the pallet is sufficient.
Weiterhin ist es möglich, die Einrichtung zur Erzeugung von Unter- und/oder Überdruck in ein Luftfedersystem zu integrieren, über welches sich Fahrzeugräder gegen den Fahrzeugaufbau abstützen. Bei einem Fahrzeug mit Luftfederung kann somit die gleiche Einrichtung für die Druckansteuerung der Luftfedern der Radaufhängung wie auch für die Druckansteuerung des mindestens einen Luftbalgs der induktiven Ladeeinrichtung verwendet werden.Furthermore, it is possible to integrate the device for generating underpressure and / or overpressure in an air spring system, via which vehicle wheels are braced against the vehicle body. In a vehicle with air suspension can thus be used the same means for the pressure control of the air springs of the suspension as well as for the pressure control of the at least one air bladder of the inductive charging device.
Weiterhin kann eine induktive Ladeeinrichtung der vorstehend erläuterten Art in einer vorzugsweise stationären Ladestation zum Einsatz kommen, wobei die Ladeplatte der induktiven Ladeeinrichtung als Bodenladeplatte ein oder mehrere Primärspulen zur induktiven Stromübertragung aufweist.Furthermore, an inductive charging device of the type described above can be used in a preferably stationary charging station, the charging plate of the inductive charging device having as a bottom charging plate one or more primary coils for inductive power transmission.
In einer Ausführungsvariante der Ladestation ist die Ladeplatte mittels des mindestens einen Luftbalgs gegenüber einer bodenseitigen Struktur abgestützt und durch Überdruck aus ihrer abgesenkten Ruheposition anhebbar und durch Überdruckabbau wieder absenkbar. Durch ein solches Druckregime lassen sich auf der Seite der Ladestation ansonsten erforderliche Rückstelleinrichtungen vermeiden, wodurch der Aufbau vereinfacht und Bauraum eingespart werden.In one embodiment of the charging station, the loading plate is supported by means of the at least one air bellows with respect to a bottom-side structure and raised by overpressure from its lowered rest position and lowered again by overpressure reduction. By such a pressure regime can be avoided on the side of the charging station otherwise required restoring devices, whereby the structure is simplified and space can be saved.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer induktiven Ladeeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine schematische Darstellung einer induktiven Ladeeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
3 eine schematische Darstellung einer induktiven Ladeeinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, -
4 eine Teilschnittansicht einer Ladeplatte mit Luftbalg, und in -
5 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs mit einer induktiven Ladeeinrichtung sowie einer Ladestation mit einer induktiven Ladeeinrichtung.
-
1 a schematic representation of an inductive charging device according to a first embodiment, -
2 a schematic representation of an inductive charging device according to a second embodiment, -
3 a schematic representation of an inductive charging device according to a third embodiment, -
4 a partial sectional view of a pallet with air bellows, and in -
5 An embodiment of a motor vehicle with an inductive charging device and a charging station with an inductive charging device.
Das erste Ausführungsbeispiel in
Im Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad der Energieübertragung ist die Ladeplatte
Erfindungsgemäß sind zur Bewerkstelligung der Verlagerung der Ladeplatte
Bei dem in
Die Luftbälge
Durch die Verwendung von mehr als einem Luftbalg
Letzteres ermöglicht es wiederum, eine Führungseinrichtung
In
Weiterhin ist es möglich, zusätzlich zu der Führungseinrichtung
In
Grundsätzlich ist es möglich, entsprechende Mittel
Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, wie in
Zunächst ist eine Einrichtung
Die Einrichtung
Weiterhin ist eine Steuereinrichtung
Bei hinreichender Größe des Luftbalgs
Wie oben bereits ausgeführt, kann eine induktive Ladevorrichtung
Bei einem Kraftfahrzeug
Die Ladeplatte
Durch eine entsprechende Ansteuerung des bzw. der Luftbälge
Ein mögliches Ansteuerkonzept für die fahrzeugseitige induktive Ladeeinrichtung
Eine alternatives Ansteuerkonzept besteht darin, den bzw. die Luftbälge
Bei Kraftfahrzeugen
Weiterhin ist in
Die Ladeplatte
Ein mögliches Ansteuerkonzept für die induktive Ladeeinrichtung
Weiterhin ist es möglich eine Einrichtung
Die vorstehend erläuterten Luftbälge
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, können sowohl unabhängig von diesen als auch in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, und zwar auch dann, wenn dies oben nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst mindestens alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above with reference to exemplary embodiments and further modifications. Technical individual features, which have been explained above in the context of further individual features, can be implemented both independently of them and in combination with further individual features, even if this is not expressly described above, as long as this is technically possible. The invention is expressly not limited to the described embodiments and modifications, but comprises at least all embodiments defined by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Induktive LadeeinrichtungInductive charging device
- 1010
- Ladeplatte (sowohl Fahrzeugladeplatte als auch Bodenladeplatte)Pallet (both vehicle pallet and bottom pallet)
- 1111
- elektrische Einrichtung zur induktiven Energieübertragungelectrical device for inductive energy transmission
- 1212
- elektrische Leitungelectrical line
- 2020
- Mittel zur Verlagerung der LadeplatteMeans for shifting the pallet
- 2121
- Luftbalgbellows
- 2222
- seitlicher Luftbalglateral air bellows
- 2323
- seitlicher Luftbalglateral air bellows
- 2424
- Einrichtung zur Erzeugung von Unter- und/oder ÜberdruckDevice for generating underpressure and / or overpressure
- 2525
- Druckleitungpressure line
- 2626
- Ventileinrichtungvalve means
- 2727
- Steuereinrichtungcontrol device
- 3030
- Führungseinrichtungguide means
- 3131
- erster Schlittenfirst sled
- 3232
- zweiter Schlittensecond sled
- 4040
- Mittel zur Verlagerung der Ladeplatte quer zur Vertikalrichtung zMeans for shifting the pallet transverse to the vertical direction z
- 4141
- erster Aktuator (dem ersten Schlitten zugeordnet)first actuator (assigned to the first slide)
- 4242
- zweiter Aktuator (dem zweiten Schlitten zugeordnet)second actuator (assigned to the second carriage)
- 5050
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 5151
- Sekundärspulesecondary coil
- 5252
- Unterbodenunderbody
- 5353
- Luftfederair spring
- 60 60
- Ladestationcharging station
- 6161
- Primärspuleprimary coil
- 6262
- bodenseitige Strukturbottom-side structure
- 6363
- Fahrbahnroadway
- 6464
- Wannetub
- s1s1
- Steuersignalcontrol signal
- s2s2
- Steuersignalcontrol signal
- s3s3
- Steuersignalcontrol signal
- xx
- x-Richtungx-direction
- yy
- y-Richtungy-direction
- zz
- Vertikalrichtungvertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102015006308 A1 [0007]DE 102015006308 A1 [0007]
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