DE102017206439A1 - Optimized wire for a coil for inductive charging - Google Patents
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Abstract
Es wird eine elektrische Leitung (500, 510), insbesondere eine Litze, für Windungen einer elektrischen Spule (203) beschrieben. Die elektrische Leitung (500, 510) umfasst einen schlauchförmigen, verformbaren Träger (505), wobei der Träger (505) derart ausgebildet ist, dass durch Druck auf den Träger (505) ein von dem Träger (505) umschlossener Hohlraum (502) reduziert werden kann. Außerdem umfasst die elektrische Leitung (500, 510) mehrere Einzeldrähte und/oder Drahtpakete (302), die an der Außenseite des Trägers (505) angeordnet sind, so dass die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete (302) in einer Längsrichtung des schlauchförmigen Trägers (505) helixförmig verlaufen, wobei die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete (302) durch eine Isolierung voneinander elektrisch isoliert sind. An electrical line (500, 510), in particular a strand, for windings of an electrical coil (203) is described. The electrical line (500, 510) comprises a tubular, deformable carrier (505), wherein the carrier (505) is formed such that by pressure on the carrier (505) reduces a cavity (502) enclosed by the carrier (505) can be. In addition, the electrical line (500, 510) comprises a plurality of individual wires and / or wire packages (302), which are arranged on the outside of the carrier (505), so that the individual wires and / or wire packages (302) in a longitudinal direction of the tubular carrier (302). 505) run helically, wherein the individual wires and / or wire packages (302) are electrically insulated from one another by insulation.
Description
Die Erfindung betrifft eine Litze für eine Spule, insbesondere für eine Spule zum induktiven Laden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Litze.The invention relates to a stranded wire for a coil, in particular for a coil for inductive charging. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a strand.
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.Electric vehicles typically have a battery in which electrical energy can be stored to operate an electric machine of the vehicle. The battery of the vehicle can be charged with electrical energy from a power grid. For this purpose, the battery is coupled to the power grid to transfer the electrical energy from the power grid into the battery of the vehicle. The coupling can be wired (via a charging cable) and / or wireless (based on an inductive coupling between a charging station and the vehicle).
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
Die Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 kann über einer Primärspule positioniert werden, wobei die Primärspule z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 111. Die Primärspule ist mit einer Stromversorgung 110 verbunden. Die Stromversorgung 110 kann einen Radio-Frequenz-Generator umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 erzeugt, wodurch ein magnetisches Feld (insbesondere ein elektromagnetisches Ladefeld) induziert wird. Das elektromagnetische Ladefeld kann einen vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Der Ladefeld-Frequenzbereich kann im Bereich von 80-90kHz (insbesondere bei 85kHz) liegen.The secondary coil of the WPT
Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 und Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 über die Unterbodenfreiheit 120 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von der Stromversorgung 110 zum Energiespeicher 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 Ladeeinheit 110 (z.B. mit einer Wallbox) oder mit der WPT-Bodeneinheit 111 zu kommunizieren.With sufficient magnetic coupling between the primary coil of the
Die Primärspule und/oder die Sekundärspule umfassen typischerweise jeweils zumindest eine elektrische Leitung, die eine Vielzahl von Windungen der Primärspule oder der Sekundärspule bildet. Aufgrund der relativ hohen Ladefeld-Frequenz ist dabei eine elektrische Leitung typischerweise als HF (Hochfrequenz)-Litze mit einer Vielzahl von Einzeldrähten ausgebildet, um die Auswirkungen von Stromverdrängungseffekten, wie dem Skin- und dem Proximity-Effekt, auf den elektrischen Widerstand der elektrischen Leitung zu reduzieren.The primary coil and / or the secondary coil typically each comprise at least one electrical line forming a plurality of turns of the primary coil or the secondary coil. In this case, because of the relatively high charging field frequency, an electrical line is typically designed as a HF (radio-frequency) strand with a plurality of individual wires in order to reduce the effects of current displacement effects, such as the skin and proximity effect, on the electrical resistance of the electrical line to reduce.
Eine effektive Reduzierung der Auswirkungen der unterschiedlichen Stromverdrängungseffekte auf den elektrischen Widerstand erfordert typischerweise die Verwendung von Einzeldrähten mit einem relativ kleinen Durchmesser (z.B. im Bereich von 0,05 bis 0,1mm). Die Herstellung und Weiterverarbeitung von derart dünnen Einzeldrähten führt zu relativ hohen Kosten.Effectively reducing the effects of differential current displacement effects on electrical resistance typically requires the use of relatively small diameter (e.g., in the range of 0.05 to 0.1 mm) single wires. The production and further processing of such thin individual wires leads to relatively high costs.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine elektrische Leitung, insbesondere eine HF-Litze, für eine Spule zum induktiven Laden bereitzustellen, die die Verwendung von Einzeldrähten mit einem relativ hohen Durchmesser ermöglicht, um die Kosten einer Spule zum induktiven Laden zu reduzieren.The present document addresses the technical problem of providing an electrical lead, in particular an RF lead, for a coil for inductive charging, which allows the use of relatively large diameter leads in order to reduce the cost of a coil for inductive charging ,
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described, inter alia, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form a separate invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which is one of the features of independent claims can form independent invention.
Gemäß einem Aspekt wird eine elektrische Leitung, insbesondere eine Litze, für Windungen einer elektrischen Spule beschrieben. Die elektrische Leitung umfasst einen schlauchförmigen, verformbaren Träger. Der Träger kann in einem Ursprungszustand eine rohrförmige Trägerwand aufweisen, die einen Hohlraum umschließt. Dabei kann der Träger derart ausgebildet sein, dass durch Druck auf den Träger der von dem Träger umschlossene Hohlraum reduziert, insbesondere beseitigt, werden kann. Der Träger kann z.B. in dem Ursprungszustand einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.According to one aspect, an electrical line, in particular a strand, for windings of an electrical coil is described. The electrical line comprises a tubular, deformable carrier. The carrier may, in an initial state, have a tubular support wall enclosing a cavity. In this case, the carrier may be formed such that reduced by pressure on the carrier of the enclosed by the carrier cavity, in particular eliminated, can be. The carrier may e.g. in the initial state have a circular cross-section.
Außerdem umfasst die elektrische Leitung mehrere Einzeldrähte und/oder Drahtpakete, die an der Außenseite (der Trägerwand) des Trägers angeordnet sind. Dabei entspricht die Außenseite der Trägerwand des Trägers der von dem Hohlraum abgewandten Seite der Trägerwand. Mit anderen Worten, die Außenseite des Trägers entspricht der Seite der Trägerwand, die von dem umschlossenen Hohlraum abgewandt ist. Die elektrische Leitung umfasst typischerweise keine Einzeldrähte und/oder Drahtpakete an der Innenseite des Trägers. Insbesondere kann der Hohlraum des Trägers, der von der Innenseite der Trägerwand umschlossen wird, ausschließlich ein gasförmiges Medium (z.B. Luft) enthalten. So kann gewährleistet werden, dass der Hohlraum des Trägers (d.h. der gesamte von der Innenseite der Trägerwand des Trägers umschlossene Raum) durch Zusammendrücken beseitigt werden kann.In addition, the electrical line comprises a plurality of individual wires and / or wire packages, which are arranged on the outside (the support wall) of the carrier. In this case, the outside of the support wall of the carrier corresponds to the side facing away from the cavity side of the support wall. In other words, the outside of the carrier corresponds to the side of the support wall which faces away from the enclosed cavity. The electrical line typically does not include single wires and / or wire packages on the inside of the carrier. In particular, the cavity of the carrier enclosed by the inside of the support wall may contain only a gaseous medium (e.g., air). Thus, it can be ensured that the cavity of the carrier (i.e., the entire space enclosed by the inside of the carrier wall of the carrier) can be eliminated by squeezing.
Ein Drahtpaket kann mehrere Einzeldrähte umfassen. Dabei können die Einzeldrähte eines Drahtpaketes gegeneinander elektrisch isoliert sein. Eine elektrische Leitung kann ggf. nur Einzeldrähte oder ggf. nur Drahtpakete aufweisen.A wire package may include multiple individual wires. The individual wires of a wire package can be electrically isolated from each other. An electrical line may possibly have only individual wires or possibly only wire packages.
Die mehreren Einzeldrähte und/oder Drahtpakete sind bevorzugt derart an der Außenseite des Trägers angeordnet, dass die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete in der Längsrichtung des schlauchförmigen Trägers helixförmig verlaufen. Durch eine derartige Anordnung der Einzeldrähte und/oder Drahtpakete können Stromverdrängungseffekte reduziert werden. Jeder Einzeldraht und/oder jedes Drahtpaket kann somit eine Helix bilden, die sich um die Außenseite der Trägerwand windet. Die Ganghöhe der Helix kann dabei substantiell größer sein als der Durchmesser des Querschnitts des Trägers (z.B. um einen Faktor 3, 5, 10 oder mehr).The plurality of individual wires and / or wire packages are preferably arranged on the outside of the carrier such that the individual wires and / or wire packages run helically in the longitudinal direction of the tubular carrier. By such an arrangement of the individual wires and / or wire packages Stromverdrängungseffekte can be reduced. Each individual wire and / or each wire package can thus form a helix that winds around the outside of the support wall. The pitch of the helix may be substantially greater than the diameter of the cross-section of the beam (e.g., by a factor of 3, 5, 10 or more).
Des Weiteren sind die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete an der Außenseite des Trägers derart angeordnet, dass die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete durch eine Isolierung gegen- bzw. voneinander elektrisch isoliert sind. Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete und die Isolierung können die Außenseite des Trägers vollständig bedecken. Es können somit relativ viele Einzeldrähte und/oder Drahtpakete in einer elektrischen Leitung verbaut werden. Beispielsweise kann die elektrische Leitung L Einzeldrähte und/oder Drahtpakete, mit L>5 oder L>10 oder L>20, umfassen.Furthermore, the individual wires and / or wire packages are arranged on the outside of the carrier in such a way that the individual wires and / or wire packages are electrically insulated from one another by insulation. The strands and / or wire packs and insulation may completely cover the outside of the carrier. Thus, relatively many individual wires and / or wire packages can be installed in an electrical line. By way of example, the electrical line L can comprise individual wires and / or wire packages, with L> 5 or L> 10 or L> 20.
Es kann somit eine elektrische Leitung, insbesondere eine HF-Litze, bereitgestellt werden, die in flexibler Weise in eine Spule verbaut werden kann, um Stromverdrängungseffekte innerhalb der Spule zu reduzieren. Insbesondere kann die elektrische Leitung in einem zusammengedrückten Zustand in einer Spule verbaut werden, so dass sich eine relativ gleichmäßige Anordnung von Einzeldrähten und/oder Drahtpaketen innerhalb der Spule ergibt. Dadurch können Stromverdrängungseffekte (insbesondere Proximity-Effekte) reduziert werden, was es ermöglicht, kostengünstige Einzeldrähte und/oder Drahtpakete mit einem relativ großen Draht-Durchmesser zu verwenden. Außerdem werden durch die Reduzierung von Stromverdrängungseffekten elektrische Verluste reduziert. Es können somit kostengünstige und energieeffiziente Spulen für induktive Ladesysteme bereitgestellt werden.Thus, an electrical lead, in particular an HF lead, can be provided, which can be flexibly installed in a coil in order to reduce current displacement effects within the coil. In particular, the electrical line can be installed in a compressed state in a coil, resulting in a relatively uniform arrangement of individual wires and / or wire packages within the coil. As a result, current displacement effects (in particular proximity effects) can be reduced, which makes it possible to use inexpensive individual wires and / or wire packages with a relatively large wire diameter. In addition, electrical losses are reduced by reducing current displacement effects. Thus, inexpensive and energy-efficient coils for inductive charging systems can be provided.
Die elektrische Leitung kann in dem zusammengerückten Zustand eine elektrische Flachleitung bilden. Dabei kann der Träger plastisch verformbar sein, so dass der Träger nach Zusammendrücken des Trägers in dem zusammengedrückten Zustand verbleibt. Somit können in effizienter Weise Flachleiter für eine Spule hergestellt werden.The electrical line can form a flat electrical cable in the contracted state. In this case, the carrier may be plastically deformable, so that the carrier remains in the compressed state after compression of the carrier. Thus, flat conductors for a coil can be manufactured efficiently.
Der Träger kann an der Außenseite mehrere Trennwände aufweisen, die in Längsrichtung des Trägers helixartig verlaufen. Benachbarte Trennwände können dann jeweils eine kanalförmige Kammer zur Aufnahme eines Einzeldrahtes oder eines Drahtpaketes bilden. Durch die Bereitstellung von Trennwänden kann eine zuverlässige Ablage der Einzeldrähte oder der Drahtpakete bewirkt werden. Des Weiteren kann die Isolierung zwischen den Einzeldrähten und/oder Drahtpaketen zumindest teilweise durch die Trennwände gebildet werden. Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete können dann ggf. nicht mit einer elektrisch isolierenden Isolierschicht überzogen sein. So können die Kosten für eine elektrische Leitung für eine Spule weiter reduziert werden. Insbesondere wird es so ermöglicht, einen Einzeldraht und/oder ein Drahtpaket auf den Träger aufzubringen, die keine eigene elektrische Isolierung gegenüber einen anderen Einzeldraht und/oder einem anderen Drahtpaket aufweisen.The carrier may have on the outside a plurality of partitions, which run helically in the longitudinal direction of the carrier. Adjacent partitions can then each form a channel-shaped chamber for receiving a single wire or a wire package. By providing partitions, a reliable storage of the individual wires or the wire packages can be effected. Furthermore, the insulation between the individual wires and / or wire packages can be formed at least partially by the partitions. The individual wires and / or wire packages may then possibly not be coated with an electrically insulating insulating layer. Thus, the cost of an electrical line for a coil can be further reduced. In particular, it is thus possible to apply a single wire and / or a wire package to the carrier, which do not have their own electrical insulation with respect to another individual wire and / or another wire package.
Die Trennwände können verformbar und/oder elastisch sein. Dabei können die Trennwände entlang der Längsrichtung des Trägers parallel verlaufen (um jeweils einen passenden Kanal zur Aufnahme eines Einzeldrahtes und/oder eines Drahtpaketes zu bilden). Des Weiteren können die Trennwände entlang der Längsrichtung des Trägers abweichend von einem geradlinigen Verlauf Wölbungen und/oder Kurven aufweisen. Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete können dann entsprechende Wölbungen und/oder Kurven aufweisen. Derartige Wölbungen und/oder Kurven können dazu verwendet werden, die Biegefähigkeit der elektrischen Leitung zu erhöhen.The partitions may be deformable and / or elastic. In this case, the partitions along the longitudinal direction of the carrier can be parallel (to each a suitable channel for Recording a single wire and / or a wire package to form). Furthermore, the dividing walls can have bulges and / or curves along the longitudinal direction of the carrier, as opposed to a straight course. The individual wires and / or wire packages can then have corresponding bulges and / or curves. Such bumps and / or curves can be used to increase the bendability of the electrical line.
In entsprechender Weise kann der Träger elastisch sein, insbesondere kann die Trägerwand elastisch sein. Des Weiteren kann der Umfang bzw. der Querschnitt des Trägers entlang der Längsrichtung des Trägers variieren. Insbesondere kann ein Durchmesser des Querschnitts des Trägers entlang der Längsrichtung des Trägers variieren. Mit anderen Worten, der Träger kann für einen Punkt des Querschnittes des Trägers entlang der Längsrichtung des Trägers abweichend von einem geradlinigen Verlauf Wölbungen und/oder Kurven aufweisen. Als Folge daraus können die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete Wölbungen und/oder Kurven in radialer Richtung (bzgl. einer Längsachse des Trägers) aufweisen. Derartige Wölbungen und/oder Kurven können dazu verwendet werden, die Biegefähigkeit der elektrischen Leitung zu erhöhen.In a corresponding manner, the carrier can be elastic, in particular the carrier wall can be elastic. Furthermore, the circumference or cross section of the carrier may vary along the longitudinal direction of the carrier. In particular, a diameter of the cross section of the carrier may vary along the longitudinal direction of the carrier. In other words, for a point of the cross section of the carrier along the longitudinal direction of the carrier, the carrier may have bulges and / or curves other than a straight course. As a result, the individual wires and / or wire packages may have bulges and / or curves in the radial direction (with respect to a longitudinal axis of the carrier). Such bumps and / or curves can be used to increase the bendability of the electrical line.
Die elektrische Leitung kann einen schlauchförmigen Mantel aufweisen, der die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete umschließt. Dabei kann der Mantel elektrisch isolierend sein. Durch einen Mantel, der die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete umschließt, kann die elektrische Leitung stabilisiert werden. Des Weiteren kann so die Isolierung zwischen unterschiedlichen Windungen einer Spule bereitgestellt werden.The electrical line can have a tubular jacket which encloses the individual wires and / or wire packages. In this case, the jacket can be electrically insulating. Through a jacket which encloses the individual wires and / or wire packages, the electrical line can be stabilized. Furthermore, it is possible to provide the insulation between different turns of a coil.
Die elektrische Leitung kann für eine Spule ausgelegt sein, die mit einem Wechselstrom betrieben wird, wobei der Wechselstrom insbesondere eine Frequenz aus dem Frequenzbereich von 80kHz bis 90kHz aufweist. Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete können jeweils einen Durchmesser aufweisen, der zwischen einer einfachen und einer doppelten Eindringtiefe des Skin-Effekts für den Wechselstrom mit der jeweiligen Frequenz liegt. Durch die gleichmäßige Anordnung der Einzeldrähte und/oder Drahtpakete können Proximity-Effekte substantiell reduziert werden, so dass Stromverdrängung primär von dem Skin-Effekt bewirkt wird. Als Folge daraus kann auch eine Dimensionierung der Einzeldrähte und/oder Drahtpakete allein auf Basis des Skin-Effektes erfolgen. Es wird daher die Verwendung von Einzeldrähten und/oder Drahtpaketen mit einem erhöhten Durchmesser ermöglicht.The electrical line may be designed for a coil which is operated with an alternating current, wherein the alternating current in particular has a frequency from the frequency range from 80 kHz to 90 kHz. The individual wires and / or wire packages can each have a diameter which is between a single and a double penetration depth of the skin effect for the alternating current with the respective frequency. Due to the uniform arrangement of the individual wires and / or wire packages, proximity effects can be substantially reduced so that current displacement is primarily caused by the skin effect. As a result, a dimensioning of the individual wires and / or wire packages can be done solely on the basis of the skin effect. It is therefore possible to use single wires and / or wire packages with an increased diameter.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektrische Spule beschrieben. Die Spule kann insbesondere für das induktive Laden eines Speichers zur Speicherung von elektrischer Energie für den Antrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, z.B. eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Motorrads, ausgelegt sein. Des Weiteren kann die Spule für die Übertragung von elektrischer Energie mit einer Ladefeld-Frequenz im Bereich von 80kHz bis 90kHz ausgelegt sein. Die elektrische Spule umfasst N Windungen der in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Leitung, mit N> 1 (typischerweise N>2, 5, 7 oder 10). Die elektrische Leitung kann dabei zumindest teilweise als Flachleitung ausgebildet sein, d.h. die elektrische Leitung kann sich zumindest teilweise im zusammengedrückten Zustand befinden. Das Zusammendrücken kann dabei während des Einbaus der elektrischen Leitung in die Spule erfolgen. Beispielsweise kann der Träger der elektrischen Leitung elastisch verformbar sein. Die elektrische Leitung kann dann durch einen Spulenträger der Spule in dem zusammengedrückten Zustand gehalten werden. So kann ein flexibler Verbau der elektrischen Flachleitung in einer Spule ermöglicht werden.In another aspect, an electrical coil is described. In particular, the coil may be used for inductively charging a memory for storing electrical energy for driving an electric vehicle, e.g. a passenger car, a lorry or a motorbike. Furthermore, the coil can be designed for the transmission of electrical energy with a charging field frequency in the range of 80kHz to 90kHz. The electrical coil comprises N turns of the electrical lead described in this document, with N> 1 (typically N> 2, 5, 7 or 10). The electrical line may be at least partially formed as a flat cable, i. the electrical line can be at least partially in the compressed state. The compression can take place during the installation of the electrical line in the coil. For example, the carrier of the electrical line can be elastically deformable. The electrical lead can then be held in the compressed state by a coil carrier of the coil. Thus, a flexible shoring of the electrical flat cable can be made possible in a coil.
Die elektrische Leitung kann innerhalb der Spule um eine Zentralachse der Spule gewickelt sein. Die Spule kann einen ersten Bereich aufweisen, in dem die elektrische Leitung relativ stark um die Zentralachse gebogen ist. Des Weiteren kann die Spule einen zweiten Bereich aufweisen, in dem die elektrische Leitung relativ wenig gebogen ist (z.B. in dem die elektrische Leitung substantiell geradlinig verläuft). Der Träger der elektrischen Leitung kann in dem ersten Bereich in radialer Richtung bezüglich der Zentralachse zusammengedrückt sein (so dass ein relativ kleiner Biegeradius ermöglicht wird). Andererseits kann der Träger der elektrischen Leitung in dem zweiten Bereich in Richtung der Zentralachse zusammengedrückt sein (so dass eine Spule mit einem möglichst flachen Bauraum ermöglicht wird). Die in diesem Dokument beschriebene elektrische Leitung kann somit in flexibler Weise an unterschiedliche Spulenanforderungen angepasst werden.The electrical lead may be wound within the coil about a central axis of the coil. The coil may have a first region in which the electrical line is bent relatively strong about the central axis. Furthermore, the coil may have a second region in which the electrical lead is bent relatively little (e.g., in which the electrical lead is substantially rectilinear). The carrier of the electric wire may be compressed in the first region in the radial direction with respect to the central axis (so that a relatively small bending radius is made possible). On the other hand, the carrier of the electric wire in the second area may be compressed in the direction of the central axis (thus allowing a coil having the smallest possible space). The electrical line described in this document can thus be adapted in a flexible manner to different coil requirements.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Spuleneinheit für ein induktives Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben (z.B. eine WPT-Bodeneinheit oder eine WPT-Fahrzeugeinheit). Die Spuleneinheit umfasst eine in diesem Dokument beschriebene elektrische Spule. Außerdem kann die Spuleneinheit einen Spulenträger und eine Spulenabdeckung umfassen, die zumindest eine Kammer zur Aufnahme der N Windungen der elektrischen Leitung der elektrischen Spule bilden.In another aspect, a coil unit for an inductive charging system for charging an electrical energy storage of a vehicle (e.g., a WPT ground unit or a WPT vehicle unit) is described. The coil unit comprises an electrical coil described in this document. In addition, the coil unit may comprise a coil support and a coil cover, which form at least one chamber for receiving the N turns of the electric wire of the electric coil.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Flachleitung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Aufbringen von mehreren Einzeldrähten und/oder Drahtpaketen auf einen schlauchförmigen, verformbaren Träger. Dabei ist der Träger derart ausgebildet, dass durch Druck auf den Träger ein von dem Träger umschlossener Hohlraum reduziert, insbesondere substantiell beseitigt, werden kann. Insbesondere kann durch Druck auf den Träger bewirkt werden, dass gegenüberliegende Bereiche der Innenseite der Trägerwand des Trägers direkt aufeinander liegen.According to a further aspect, a method for producing a flat electrical cable is described. The method comprises applying a plurality of individual wires and / or wire packages to a tubular, deformable Carrier. In this case, the carrier is designed such that reduced by pressure on the carrier enclosed by the carrier cavity, in particular substantially eliminated, can be. In particular, it can be caused by pressure on the carrier that opposite regions of the inside of the support wall of the carrier lie directly on each other.
Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete werden derart an der Außenseite des Trägers aufgebracht, dass die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete in einer Längsrichtung des schlauchförmigen Trägers helixförmig verlaufen und dass die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete durch eine Isolierung voneinander elektrisch isoliert sind. Außerdem umfasst das Verfahren das Zusammendrücken des Trägers, um eine elektrische Flachleitung mit mehreren elektrisch isolierten Einzeldrähten und/oder Drahtpaketen bereitzustellen. Dabei kann der Träger derart zusammengedrückt werden, dass eine Hälfte der Innenseite der Trägerwand direkt auf der anderen Hälfte der Innenseite der Trägerwand aufliegt.The individual wires and / or wire packages are applied to the outside of the carrier in such a way that the individual wires and / or wire packages run helically in a longitudinal direction of the tubular carrier and that the individual wires and / or wire packages are electrically insulated from one another by insulation. In addition, the method includes compressing the carrier to provide a flat electrical cable having a plurality of electrically insulated individual wires and / or wire packages. In this case, the carrier can be compressed such that half of the inside of the support wall rests directly on the other half of the inside of the support wall.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, welches eine WPT-Fahrzeugeinheit mit der in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Spule umfasst.In another aspect, a vehicle (e.g., a passenger car, a truck, or a motorcycle) is described that includes a WPT vehicle unit having the electrical coil described in that document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladestation zum Laden eines Fahrzeugs beschrieben, welche eine WPT-Bodeneinheit mit der in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Spule umfasst.According to a further aspect, a charging station for charging a vehicle is described, which comprises a WPT ground unit with the electric coil described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 beispielhafte Komponenten eines induktiven Ladesystems; -
2a und2b einen beispielhaften Aufbau einer Spulenanordnung; -
3a ,3b und3c einen beispielhaften Aufbau einer Spule und einer HF-Litze; - Fig. 4a und 4b beispielhafte Verläufe der magnetischen Flussdichte entlang der Windungen einer Spule;
-
5a ,5b und5c eine beispielhafte elektrische Leitung mit einem Hohlträger; -
5d ein beispielhafter Verlauf eines Einzeldrahts in einer elektrischen Leitung; -
5e eine beispielhafte Anordnung einer elektrischen Flachleitung in einer Spule; -
6 eine beispielhafte Vorrichtung zur Fertigung einer Flachleitung; - Fig. 7a, 7b und 7c beispielhafte Ausrichtungen einer Flachleitung in einer Spule; und
-
8 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer Flachleitung.
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1 exemplary components of an inductive charging system; -
2a and2 B an exemplary structure of a coil assembly; -
3a .3b and3c an exemplary structure of a coil and an RF strand; - FIGS. 4a and 4b show exemplary courses of the magnetic flux density along the turns of a coil;
-
5a .5b and5c an exemplary electrical line with a hollow beam; -
5d an exemplary course of a single wire in an electrical line; -
5e an exemplary arrangement of a flat electrical cable in a coil; -
6 an exemplary apparatus for manufacturing a flat cable; - Figures 7a, 7b and 7c show exemplary orientations of a flat cable in a coil; and
-
8th a flowchart of an exemplary method for producing a flat cable.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer kosten- und energieeffizienten Spule für induktives Laden.As stated above, the present document is concerned with the provision of a cost and energy efficient inductive charging coil.
Beim induktiven Laden von Fahrzeugen
Die
Die HF-Litze
Der Träger
Zum Aufbau einer Spule
In der Einfädeleinheit
Andererseits kann an Stellen, an denen keine Biegung erfolgt (siehe z.B. den Querschnitt BB' in
Der Träger
Die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete
Außerdem können die Einzeldrähte und/oder Drahtpakete
Das Verfahren
Alternativ kann das Zusammendrücken
Es wird somit in diesem Dokument ein Litzenaufbau beschrieben, der einen elastischen und hohlen inneren Träger
Die elektrische Leitung
Durch eine elastische Gestaltung des hohlen Trägers
Die einzelnen Litzendrähte oder Litzenpakete
Das Zusammendrücken der HF-Litze
Die in diesem Dokument beschriebene Flachleitung
Durch eine geeignete Konstruktion eines elastischen und/oder verformbaren Trägers
Durch die Verwendung von nicht isolierten Einzeldrähten
Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren
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 Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.
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