DE102017203800A1 - DISPLACEMENT LOADING DEVICE FOR INDUCTIVELY CHARGING AN ENERGY STORAGE OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (20) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (12) eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend ein flächiges Spulenelement (30) zum induktiven Aufnehmen von elektrischer Energie, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung um eine Schwenkachse (28) verschwenkbar ist, die seitlich neben dem Spulenelement (30) angeordnet ist, eine mit dem Spulenelement (30) elektrisch verbundene Leitung (40) zum Übertragen der elektrischen Energie an den Energiespeicher (12), und eine Fixiereinrichtung (50) zum ortsfesten Fixieren der Leitung (40) bezüglich der Schwenkachse (28). Die Ladeeinrichtung (20) zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitung (40) einen ersten Abschnitt (42) aufweist, der sich zwischen der Fixiereinrichtung (50) und dem Spulenelement (30) befindet und zumindest im Wesentlichen auf der Schwenkachse (28) angeordnet ist. The invention relates to a charging device (20) for inductively charging an energy store (12) of a motor vehicle (10), comprising a planar coil element (30) for inductive absorption of electrical energy between a first position and a second position about a pivot axis (28 ), which is arranged laterally next to the coil element (30), an electrically connected to the coil element (30) line (40) for transmitting the electrical energy to the energy store (12), and a fixing device (50) for fixedly fixing the Line (40) with respect to the pivot axis (28). The charging device (20) is characterized in that the line (40) has a first portion (42) which is located between the fixing device (50) and the coil element (30) and arranged at least substantially on the pivot axis (28) is.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10.The present invention relates to a charging device for inductively charging an energy store of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a motor vehicle equipped therewith according to
Bei Kraftfahrzeugen mit Elektro- oder Hybrid-Antrieb ist es zweckmäßig, den hierfür vorgesehenen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie (auch als Akku oder Batterie bezeichnet) induktiv - also kontaktlos - aufladen zu können. Hierfür ist beispielsweise aus der
Beim Abklappen muss jedoch die Anschlussleitung für die Sekundärspule entsprechend gebogen werden. Eine Möglichkeit zur definierten Biegung dieser Anschlussleitung wurde bereits in der
Eine Demontage erfordert dagegen das regelmäßige Ab- und Anstecken der Sekundärspule zu jedem Ölwechsel. Die in diesem Bereich eingesetzten Stecksysteme für die Hochspannung sind jedoch nicht für die nötige Anzahl von Steckzyklen ausgelegt. Jeder Steckvorgang bringt zudem Qualitätseinbußen mit sich.On the other hand, disassembly requires regular disconnection and connection of the secondary coil to each oil change. However, the plug-in systems for the high voltage used in this area are not designed for the required number of mating cycles. Each plug-in process also brings quality losses.
Großflächige Spulen benötigen auch zur Montage im Werk entsprechende Vorkehrungen. Soll sich die Steckverbindung oberhalb der Spule befinden, muss diese vor der Spulenmontage gesteckt werden. Dabei muss die Anschlussleitung eine entsprechende Überlänge aufweisen. Diese muss beim Montageschritt der Spule verstaut werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Anschlussleitung gebogen werden muss.Large-area coils also require appropriate precautions for installation in the factory. If the connector is above the coil, it must be inserted before the coil assembly. The connecting cable must have a corresponding excess length. This must be stowed during the assembly step of the coil. This in turn means that the connection line must be bent.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine (fahrzeugseitige) Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden können, und bei der insbesondere keine Beschädigungen der Anschlussleitung beim Abklappen der Ladeeinrichtung auftreten.The present invention has for its object to provide a (vehicle-side) charging device for inductively charging an energy storage of a motor vehicle, with which the aforementioned disadvantages can be avoided, and in particular no damage to the connecting cable when folding down the charging device occur.
Diese Aufgabe wird mit einer Ladeeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with a charging device according to claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß umfasst die Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs ein flächiges Spulenelement als Sekundärspule zum induktiven Aufnehmen von elektrischer Energie, das zwischen einer ersten Stellung (beispielsweise Betriebs- oder Gebrauchsstellung) und einer zweiten Stellung (beispielsweise Wartungsstellung) um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, die seitlich neben dem Spulenelement angeordnet ist. In anderen Worten ist die Schwenkachse in einem bestimmten Abstand von dem Spulenelement angeordnet und verläuft nicht durch das Spulenelement hindurch. Außerdem befindet sich die Schwenkachse grob gesagt in etwa in der gleichen Ebene wie die Mittelebene des flächig ausgebildeten Spulenelements. Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung umfasst ferner eine mit dem Spulenelement elektrisch verbundene Leitung zum Übertragen der elektrischen Energie an den Energiespeicher und eine Fixiereinrichtung zum ortsfesten Fixieren der Leitung bezüglich der Schwenkachse. In anderen Worten soll dadurch die Leitung an einer definierten Position relativ zur Schwenkachse (und beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug relativ zur Karosserie) gehalten werden.According to the invention, the charging device for inductively charging an energy accumulator of a motor vehicle comprises a flat coil element as a secondary coil for inductive absorption of electrical energy, which is pivotable about a pivot axis between a first position (eg operating or use position) and a second position (eg maintenance position) is arranged laterally adjacent to the coil element. In other words, the pivot axis is arranged at a certain distance from the coil element and does not pass through the coil element. In addition, the pivot axis is roughly roughly in the same plane as the median plane of the flat-shaped coil element. The charging device according to the invention further comprises a line electrically connected to the coil element for transmitting the electrical energy to the energy store and a fixing device for fixed fixing of the line with respect to the pivot axis. In other words, thereby the line at a defined position relative to the pivot axis (and for example in a motor vehicle relative to the body) are held.
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitung einen ersten Abschnitt aufweist, der sich zwischen der Fixiereinrichtung und dem Spulenelement befindet und zumindest im Wesentlichen auf der Schwenkachse angeordnet ist. Unter „zumindest im Wesentlichen auf der Schwenkachse angeordnet“ ist hierbei zu verstehen, dass der erste Abschnitt vollständig, nahezu vollständig oder auch nur annähernd auf der Schwenkachse angeordnet ist bzw. mit der Schwenkachse zusammenfällt, wobei es auf kleinere Abweichungen von einer perfekten Übereinstimmung zwischen Schwenkachse und Leitung nicht wesentlich ankommt. Wenn bei dieser Konfiguration das Spulenelement von der ersten Stellung in die zweite Stellung verschwenkt wird, wird dabei der erste Abschnitt der Leitung in erster Linie nicht wie bei bekannten Lösungen gebogen, sondern unterliegt lediglich einer definierten Torsion, da durch das Abklappen des Spulenelements keine Änderung der Wegstrecke von dem ersten Abschnitt bis zum Spulenelement erfolgt, weil der erste Abschnitt auf der Schwenkachse angeordnet ist. Solche definierten Torsionen der Leitung sind deutlich besser beherrschbar hinsichtlich einer Materialverschlechterung der Leitung, da Biegebeanspruchungen vermieden bzw. sehr stark reduziert werden. Da demzufolge keine Biegungen der Leitung beim Abklappen oder Zurückklappen des Spulenelements auftreten, wird auch die Gefahr von Beschädigungen der Leitung vermieden.The charging device according to the invention is characterized in that the line has a first portion, which is located between the fixing device and the coil element and is arranged at least substantially on the pivot axis. By "at least substantially arranged on the pivot axis" is to be understood that the first portion is completely, almost completely or even approximately arranged on the pivot axis or coincides with the pivot axis, wherein it is smaller Deviations from a perfect match between the pivot axis and line does not matter significantly. In this configuration, when the coil element is pivoted from the first position to the second position, the first portion of the line is not bent in the first place as in known solutions, but is subject only to a defined torsion, as by folding the coil element no change in the Distance from the first portion to the coil element is made because the first portion is arranged on the pivot axis. Such defined torsions of the line are much easier to control in terms of material deterioration of the line, since bending stresses are avoided or greatly reduced. As a result, since no bends of the line when folding or folding back of the coil element occur, the risk of damage to the line is avoided.
Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung weist weitere Vorteile auf:The charging device according to the invention has further advantages:
Verschleiß und Beschädigungen durch die Bewegung können ausgeschlossen werden. Deutliche Überlängen der Kabel (um z.B. im abgeklappten Zustand die Verbindung darstellen zu können) sowie scharfe Knicke und undefinierte Biegungen der Leitungen werden vermieden. Mit sehr geringen zusätzlichen Biegebewegungen können sehr flexibel Kabelführungen konstruiert werden. Es besteht eine hohe Freiheit bei der Gestaltung der Drehaufhängung/-Lagerung. Aufgrund des integrativen Ansatzes (Bewegung der Leitung erfolgt sehr nahe der Schwenkachse, es treten nur sehr geringe Überlängen auf, die definiert geführt werden können) ist eine Realisierung auf kleinem Bauraum möglich.Wear and damage due to movement can be excluded. Significant overlength of the cables (in order to be able to connect, for example, when folded down) and sharp bends and undefined bends of the lines are avoided. With very little additional bending movements cable guides can be designed very flexibly. There is a high degree of freedom in the design of the pivoting suspension / storage. Due to the integrative approach (movement of the line is very close to the pivot axis, there are only very small overlength, which can be performed defined) a realization in a small space is possible.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich die Ladeeinrichtung dadurch aus, dass - wenn das Spulenelement durch eine erste Hauptflächenseite und eine zweite Hauptflächenseite begrenzt ist - die Schwenkachse in dem Bereich, der durch die durch die beiden Hauptflächenseiten definierten Ebenen begrenzt ist, im Abstand von dem Spulenelement angeordnet ist. Somit befindet sich die Schwenkachse in etwa in der gleichen „Schicht“, wie sie durch das flächige Spulenelement definiert ist, oder auch etwas außerhalb, jedoch noch in dem besagten Bereich. Dadurch ist eine besonders einfache und sichere Handhabung sowie praktische Einsetzbarkeit insbesondere beim Einbau einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung im Bereich des Fahrzeugunterbodens möglich.According to an advantageous embodiment of the invention, the charging device is characterized in that - when the coil element is bounded by a first main surface side and a second main surface side - the pivot axis in the region which is bounded by the planes defined by the two main surface sides, at a distance of the coil element is arranged. Thus, the pivot axis is approximately in the same "layer", as defined by the flat coil element, or also slightly outside, but still in the said area. As a result, a particularly simple and safe handling and practical applicability in particular when installing a charging device according to the invention in the area of the vehicle underbody is possible.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Ladeeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittelachse des ersten Abschnitts mit der Schwenkachse zusammenfällt. Bei einer solchen Konfiguration einer weitestgehenden Übereinstimmung des ersten Abschnitts mit der Schwenkachse treten praktisch keinerlei Biegebeanspruchungen der Leitung auf, sondern nur Torsionsbeanspruchungen, was eine besonders gute Materialschonung ermöglicht.A further advantageous embodiment of the charging device is characterized in that the central axis of the first section coincides with the pivot axis. With such a configuration of a far-reaching match of the first section with the pivot axis occur virtually no bending stress on the line, but only torsional stresses, which allows a particularly good material conservation.
In vorteilhafter Weise weist die Leitung einen Anschlussabschnitt auf, mit dem sie an das Spulenelement angeschlossen ist, und der Anschlussabschnitt ist an einer Abwinkelstelle abgewinkelt und geht in den ersten Abschnitt über. Hierbei erstreckt sich der erste Abschnitt im Wesentlichen über die gesamte Strecke von der Abwinkelstelle bis zur Fixiereinrichtung. Dadurch wird die Torsion beim Abklappen des Spulenelements auf die maximal mögliche Weglänge „verteilt“, was ebenfalls eine verbesserte Materialschonung ermöglicht.Advantageously, the line has a connection section, with which it is connected to the coil element, and the connection section is angled at a Abwinkelstelle and merges into the first section. In this case, the first section extends essentially over the entire distance from the Abwinkelstelle to the fixing device. As a result, the torsion when folding the coil element "distributed" to the maximum possible path length, which also allows for improved material protection.
Es ist von Vorteil, wenn zwischen der Fixiereinrichtung und der Abwinkelstelle eine Straffungseinrichtung zur Straffhaltung der Leitung sowohl in der ersten Stellung als auch in der zweiten Stellung vorgesehen ist. Auf diese Weise lässt sich in dem Fall, in dem die Leitung beispielsweise mangels Verkürzung durch die Torsion infolge des Herunterklappens des Spulenelements eine gewisse Überlänge aufweist, ein Spiel der Leitung und ein entsprechendes, meist als störend empfundenes, Klappern vermeiden. Durch das permanente Straffhalten der Leitung kann nicht nur das Klappern, sondern auch jegliche andere Bewegung der Leitung bzw. des ersten Abschnitts verhindert werden, was günstige Auswirkungen auf die Alterung der Leitung hat.It is advantageous if between the fixing device and the Abwinkelstelle a tightening device for the maintenance of the line is provided both in the first position and in the second position. In this way, in the case in which the line has a certain excess length, for example, due to the shortening caused by the torsion as a result of the coil element being folded down, a play of the line and a corresponding, usually annoying, rattling can be avoided. By keeping the line constantly taut, not only rattling but also any other movement of the line or first section can be prevented, which has beneficial effects on the aging of the line.
Besonders gut geeignet ist die vorliegende Erfindung dann, wenn die Leitung als Flachkabel mit mindestens zwei Leitungssträngen ausgebildet ist. Bei dieser Konfiguration ist die Torsion der Leitung in besonders einfacher Weise möglich.The present invention is particularly well suited when the cable is designed as a flat cable with at least two cable strands. In this configuration, the torsion of the line is possible in a particularly simple manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung weist das Spulenelement eine Hauptflächenseite auf, an der eine Schutzplatte lösbar befestigt ist, die in eine Schutzstruktur, insbesondere einen Unterfahrschutz eines Kraftfahrzeugs, eingebaut bzw. einbaubar ist und/oder an der Schutzstruktur befestigt werden kann. Daher ist die Leitung durch die Schutzstruktur gut geschützt.According to a further advantageous embodiment of the charging device according to the invention, the coil element has a main surface side to which a protective plate is releasably attached, which is in a protective structure, in particular a underrun protection of a motor vehicle, installed or installed and / or can be attached to the protective structure. Therefore, the line is well protected by the protective structure.
Eine vorteilhafte Variante der Befestigung des Spulenelements besteht darin, dass das Spulenelement Zapfen für einen Eingriff mit einer jeweiligen Lagereinrichtung in Form eines Lagerbocks oder einer federnden Einrasteinrichtung aufweist, wodurch das Spulenelement zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verschwenkbar bezüglich der Lagereinrichtung ist.An advantageous variant of the attachment of the coil element is that the coil element has pins for engagement with a respective bearing device in the form of a bearing block or a resilient latching device, whereby the coil element between the first position and the second position is pivotable relative to the bearing device.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Befestigung des Spulenelements besteht darin, dass das Spulenelement Haken für einen Eingriff mit einer jeweiligen Lagereinrichtung in Form von Eingriffsöffnungen aufweist, wodurch das Spulenelement zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verschwenkbar bezüglich der Lagereinrichtung ist. A further advantageous variant of the fastening of the coil element consists in that the coil element has hooks for engagement with a respective bearing device in the form of engagement openings, whereby the coil element between the first position and the second position is pivotable with respect to the bearing device.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Ladeeinrichtung gemäß vorstehender Beschreibung, wobei die Schwenkachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeughochachse angeordnet ist. Dementsprechend ergeben sich auch gleiche oder ähnliche Vorteile wie die in Verbindung mit dem vorstehend Beschriebenen, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung verwiesen wird.The aforementioned object is also achieved by a motor vehicle with a charging device according to the above description, wherein the pivot axis is arranged at least substantially perpendicular to the vehicle vertical axis. Accordingly, the same or similar advantages as those in connection with the above described, which is why reference is made to avoid repetition of the above statements in connection with the charging device according to the invention.
Einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.Some advantageous embodiments of the invention will be explained by way of example with reference to the figures.
Es zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht auf eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit einer kraftfahrzeugseitigen Sekundärspule und einer korrespondierenden Primärspule zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie auf die Sekundärspule; -
2 eine schematische Seitenansicht auf die Ladeeinrichtung; -
3 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Aufbaus einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung (Sekundärspule); -
4A und4B schematische Ansichten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung in hochgeklappter Stellung in Seitenansicht bzw. in Draufsicht; -
4C eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung von4A in heruntergeklappter Stellung; -
5A bis5C schematische Ansichten entsprechend den4A bis4C einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung; -
6A eine schematische Ansicht einer beispielhaften Leitung im Querschnitt ohne Torsion; -
6B eine schematische Ansicht von zwei Schnitten durch eine beispielhafte Leitung ohne bzw. mit 90° Torsion; -
6C eine schematische Ansicht eines ersten Abschnitts einer beispielhaften Leitung in Seitenansicht, wobei am linken Ende zusätzlich ein Querschnitt der Leitung ohne Torsion und am rechten Ende ein Querschnitt der Leitung mit 90° Torsion dargestellt sind; -
7A und7B eine perspektivische bzw. eine Seitenansicht eines ersten Beispiels für die Befestigung der Ladeeinrichtung an einer Stützstruktur; -
8 eine Seitenansicht eines zweiten Beispiels für die Befestigung der Ladeeinrichtung an einer Stützstruktur; -
9 eine Seitenansicht eines dritten Beispiels für die Befestigung der Ladeeinrichtung an einer Stützstruktur; -
10 ein Beispiel für eine Verbindung der Ladeeinrichtung mit einer Fahrzeugstruktur; und -
11A bis11E verschiedene Stadien des Einbaus einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung und deren Verschwenkung in die Gebrauchsstellung.
-
1 a schematic front view of a charging device according to the invention for inductively charging an energy storage device of a motor vehicle, with a motor vehicle side secondary coil and a corresponding primary coil for inductively transmitting electrical energy to the secondary coil; -
2 a schematic side view of the charger; -
3 a schematic view of an exemplary construction of a charging device according to the invention (secondary coil); -
4A and4B schematic views of a first embodiment of a charging device according to the invention in the raised position in side view and in plan view; -
4C a schematic view of the charging device according to the invention of4A in lowered position; -
5A to5C schematic views according to the4A to4C a second embodiment of a charging device according to the invention; -
6A a schematic view of an exemplary conduit in the cross section without torsion; -
6B a schematic view of two sections through an exemplary line without or with 90 ° torsion; -
6C a schematic view of a first portion of an exemplary conduit in side view, wherein at the left end in addition a cross section of the line without torsion and at the right end a cross section of the conduit are shown with 90 ° twist; -
7A and7B a perspective or a side view of a first example of the attachment of the charging device to a support structure; -
8th a side view of a second example of the attachment of the charging device to a support structure; -
9 a side view of a third example of the attachment of the charging device to a support structure; -
10 an example of a connection of the charging device with a vehicle structure; and -
11A to11E various stages of installation of an embodiment of the charging device according to the invention and its pivoting in the position of use.
In
In den nachfolgenden Figuren werden jeweils gleiche Bezugszahlen für gleiche oder äquivalente Teile verwendet und aus Gründen der Knappheit der Darstellung nicht erneut beschrieben.In the following figures, the same reference numerals are used for the same or equivalent parts and not described again for reasons of scarcity of representation.
In den
Der elektrische Anschluss erfolgt über eine Anschlussleitung
Die
Allen drei vorstehend beschriebenen Beispielen der Befestigung der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung
Anhand der
Es ist ersichtlich, dass das gleiche System, wie es zum Verschwenken des Spulenelements
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung des Spulenelements, der Schwenkachse sowie der Leitungen mit ihren jeweiligen Abschnitten, sowie deren räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.It should be noted that the features of the invention described with reference to individual embodiments or variants, such as type and configuration of the coil element, the pivot axis and the lines with their respective sections, as well as their spatial arrangement, may also be present in other embodiments, unless otherwise stated or prohibited by itself for technical reasons. Moreover, such features of individual embodiments described in combination need not necessarily always be realized in a particular embodiment.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015210445 A1 [0002, 0003]DE 102015210445 A1 [0002, 0003]
Claims (10)
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DE102017203800.4A DE102017203800A1 (en) | 2017-03-08 | 2017-03-08 | DISPLACEMENT LOADING DEVICE FOR INDUCTIVELY CHARGING AN ENERGY STORAGE OF A MOTOR VEHICLE |
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