DE102017209216A1

DE102017209216A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102017209216A1
Application number: DE102017209216.5A
Authority: DE
Inventors: Nic Sautter; Achim WIEBELT
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06
Also published as: WO2018219808A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Ladeeinrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer fahrzeugseitig angeordneten sekundären Induktionsspule (5) zum Aufladen einer Traktionsbatterie (3) mittels einer ortsfesten primären Induktionsspule (4) und mit einer zumindest einen Wärmeübertrager (7) aufweisende Temperiereinrichtung (6) zur Temperierung der sekundären Induktionsspule (5).Hierbei erfindungswesentlich ist, dass die sekundäre Induktionsspule (5) zur Bestromung mit fahrzeugseitig bereitgestelltem elektrischem Strom Netzanschlüsse (8) zum elektrischen Anschließen an ein elektrisches Boardnetz (9) des Kraftfahrzeuges (2) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugseitig angeordneten sekundären Induktionsspule zum Aufladen einer Traktionsbatterie mittels einer ortsfesten primären Induktionsspule und mit einer zumindest einen Wärmeübertrager aufweisenden Temperiereinrichtung zur Temperierung der sekundären Induktionsspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestattet ist.
In heutigen Kraftfahrzeugen kommen sogenannte Traktionsbatterien beispielsweise bei Hybridfahrzeugen oder rein elektrisch betrieben Fahrzeugen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Die Aufladung solcher Traktionsbatterien kann induktiv erfolgen. Hierzu ist es allgemein bekannt fahrzeugseitig eine sekundäre Induktionsspule vorzusehen, die mit einer ortsfesten primären Induktionsspule bei einem mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt zusammenwirken kann. Hierbei ist es Üblich, die fahrzeugseitige sekundäre Induktionsspule beim Ladevorgang zu kühlen. Dies kann mittels einer Temperiereinrichtung, die beispielsweise einen Wärmeübertrager mit Kühlleitungen aufweist und durch die ein Kühlmittel strömt, erfolgen. Gattungsgemäße Kraftfahrzeuge mit gekühlter induktiver Ladeeinrichtung sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt.
Aus der DE 696 01 332 T2 ist ein Ladetransformator für ein Kraftfahrzeug mit einem induktiven Ladekoppler der Primärseite des Transformators, der dazu ausgelegt ist, mit einer feststehenden Wechselstrom-Spannungsversorgung verbunden zu werden, allgemein bekannt. Der Koppler weist eine elektrische Primärwicklung auf, mit einer induktiven Ladebuchse der Sekundärseite des Transformators, die dazu ausgelegt ist, an dem Kraftfahrzeug montiert zu werden, um die Batterie des Kraftfahrzeuges zu laden. Die induktive Ladebuchse der Sekundärseite des Transformators ist bezüglich ihrer Größe dazu ausgelegt den Koppler aufzunehmen, wobei eine Sekundärwicklung des Transformators benachbart zu der Buchse angeordnet ist. Ferner weist der Ladetransformator einen Magnetkern auf, der der elektrischen Primärwicklung und der elektrischen Sekundärwicklung zugeordnet ist, um den magnetischen Kreis durch die Primär- und die Sekundärwicklung zu vervollständigen, wenn sich der Koppler in der Buchse befindet, wobei der induktive Ladekoppler der Primärseite des Transformators von der induktiven Ladebuchse der Sekundärseite des Transformators trennbar ist, so dass das Kraftfahrzeug sich von der feststehenden Spannungsversorgung entfernen kann.
Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist es, dass die fahrzeugseitig notwendige sekundäre Induktionsspule während eines Betriebes eines Kraftfahrzeuges, also außerhalb eines Ladevorganges einer Traktionsbatterie, keinen zusätzlichen Nutzen für das Kraftfahrzeug darstellt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen zusätzlichen Nutzen einer fahrzeugseitigen sekundären Induktionsspule auszeichnet und zudem kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Ladeeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugseitig angeordnete sekundäre Induktionsspule zum Aufladen einer Traktionsbatterie, diese sekundäre Induktionsspule absichtlich außerhalb eines Ladevorgangs zu bestromen, um die sekundäre Induktionsspule als Heizer für einen benachbarten Wärmeübertrager einer Temperiereinrichtung zu nutzen. Hierzu weist die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung die fahrzeugseitig angeordnete sekundäre Induktionsspule, die zum Aufladen der Traktionsbatterie mit einer ortsfesten primären Induktionsspule zusammenwirkt, und die zumindest einen derartigen Wärmeübertrager aufweisende Temperiereinrichtung, die zur Temperierung der sekundären Induktionsspule vorgesehen ist, auf. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass die sekundäre Induktionsspule zur Bestromung mit fahrzeugseitig bereitgestelltem elektrischem Strom Netzanschlüsse zum elektrischen Anschließen an ein elektrisches Boardnetz des Kraftfahrzeugs aufweist. Zweckmäßigerweise ist die sekundäre Induktionsspule mit der Temperiereinrichtung thermisch gekoppelt, so dass einerseits der bereits bekannte Nutzen weiterhin darin besteht die sekundäre Induktionsspule während eines Ladevorganges der Traktionsbatterie kühlen zu können und andererseits den Nutzen außerhalb des Ladevorganges der Traktionsbatterie dahingehend zu erweitern, dass die sekundäre Induktionsspule die Temperiereinrichtung bzw. ein in einer Kühlleitung strömendes Kühlmittel gezielt wärmen bzw. heizen zu können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Idee beheizt die bestromte sekundäre Induktionsspule die Temperiereinrichtung mittels einer resultierenden jouleschen Wärme.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Wärmeübertrager zumindest eine Kühlleitung aufweist, die von einem Kühlmittel durchströmbar ist, und dass die sekundäre Induktionsspule derart ausgebildet ist, dass diese das Kühlmittel aufheizt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Bestromung der sekundären Induktionsspule außerhalb eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Temperiereinrichtung einen Kühlkreislauf auf, in dem die sekundäre Induktionsspule als thermische Masse mit eingebunden ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die sekundäre Induktionsspule derart ausgebildet ist, dass eine möglichst große Oberfläche zur Wärmeabfuhr zur Verfügung steht. Eine möglichst große Oberfläche kann beispielsweise mit einer Kühlrippenstruktur erreicht werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist mindestens eine derartige Ladeeinrichtung, die eine sekundäre Induktionsspule zum Aufladen einer Traktionsbatterie und eine Temperiereinrichtung sowie ein elektrisches Boardnetz aufweist, auf, wobei das elektrische Boardnetz mit der sekundären Induktionsspule elektrisch verbunden ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges sieht vor, dass zusätzlich eine mit der sekundären Induktionsspule und dem Boardnetz gekoppelte Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass diese eine Bestromung der sekundären Induktionsspule über das elektrische Boardnetz zuschalten oder abschalten kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung steht die Steuerungseinrichtung mit einem Thermostat in kommunikativer Verbindung und anhand der vom Thermostat übertragenen Signale erfolgt eine vordefinierte Zuschaltung oder Abschaltung der Bestromung der sekundären Induktionsspule.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Zuschaltung oder Abschaltung der Bestromung der sekundären Induktionsspule über ein von der Steuerungseinrichtung gesteuerten elektrischen Schalter.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Die einzige 1 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 1 bei der Anwendung in einem ebenfalls erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 2. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine sekundäre Induktionsspule 5 der Ladeeinrichtung 1 auf, die in der gezeigten Darstellung direkt oberhalb einer ortsgebundenen primären Induktionsspule 4 angeordnet ist. Die primäre Induktionsspule 4 und die sekundäre Induktionsspule 5 können dabei in einer elektrischen Wirkverbindung stehen. Das heißt, dass ein elektrischer Strom kann von der primären Induktionsspule 4 über die sekundäre Induktionsspule 5 zu einer im Kraftfahrzeug 2 befindlichen Traktionsbatterie 3 geleitet werden. In unmittelbarer Nähe zur sekundären Traktionsbatterie 5 ist eine zumindest einen Wärmeübertrager 7 aufweisende Temperiereinrichtung 6 zur Temperierung der sekundären Induktionsspule 5 vorgesehen. Die Temperiereinrichtung 6 bzw. der Wärmeübertrager 7 kann dabei zumindest eine Kühlleitung 10 aufweisen, die von einem Kühlmittel 11 durchströmbar ausgestaltet ist. Erfindungsgemäß kann die sekundäre Induktionsspule 5 zur Bestromung mit fahrzeugseitig bereitgestelltem elektrischem Strom Netzanschlüsse 8 aufweisen, die zum elektrischen Anschließen an ein elektrisches Boardnetz 9 des Kraftfahrzeuges 2 vorgesehen sind. Der elektrische Strom kann somit nicht nur einseitig von der sekundären Induktionsspule 5 zur Traktionsbatterie 3 fließen, sondern vielmehr absichtlich in entgegengesetzte Richtung, also von der Traktionsbatterie 3 zur sekundären Induktionsspule 5, um joulesche Wärme mit der sekundären Induktionsspule 5 zu erzeugen. Die von der sekundären Induktionsspule 5 abgehende Wärme kann zum Beheizen des Wärmeübertragers 7 der Temperiereinrichtung 6 verwendet werden.
Das elektrische Boardnetz 9 verbindet die Traktionsbatterie 3 mit sämtlichen elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug 2 und mit der sekundären Induktionsspule 5. Zusätzlich kann eine mit der sekundären Induktionsspule 5 und dem Boardnetz 9 gekoppelte Steuerungseinrichtung 12 vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass diese eine Bestromung der sekundären Induktionsspule 5 über das elektrische Boardnetz 9 zuschalten oder abschalten kann. Die Zuschaltung oder die Abschaltung der Bestromung der sekundären Induktionsspule 5 über ein von der Steuerungseinrichtung 12 gesteuerten elektrischen Schalter 14 erfolgen. Ferner kann die Steuerungseinrichtung 12 mit einem Thermostat 13 in kommunikativer Verbindung stehen und anhand der vom Thermostat 13 übertragenen Signale eine vordefinierte Zuschaltung oder Abschaltung mittels des elektrischen Schalters 14 der Bestromung der sekundären Induktionsspule 5 ausführen.
Außerdem kann die sekundäre Induktionsspule 5 als zusätzlicher Kühler für beispielsweise eine Peak-Kühlung genutzt werden. Es sei gesagt, dass einerseits die thermische Masse der sekundären Induktionsspule 5 zur Kühlung herangezogen werden kann und/oder andererseits eine Kühlung durch eine Wärmeabfuhr der sekundären Induktionsspule 5 an die Umgebung stattfinden kann. Die sekundäre Induktionsspule 5 kann hierbei bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass diese eine möglichst große Oberfläche aufweist. Beispielsweise kann die sekundäre Induktionsspule 5 Kühlrippen aufweisen, die eine Wärmeabfuhr an die Umgebung positiv beeinflussen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69601332 T2 [0003]

Claims

Ladeeinrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), umfassend; - eine fahrzeugseitig angeordnete sekundäre Induktionsspule (5) zum Aufladen einer Traktionsbatterie (3) mittels einer ortsfesten primären Induktionsspule (4), - eine zumindest einen Wärmeübertrager (7) aufweisende Temperiereinrichtung (6) zur Temperierung der sekundären Induktionsspule (5), dadurch gekennzeichnet, - dass die sekundäre Induktionsspule (5) zur Bestromung mit fahrzeugseitig bereitgestelltem elektrischem Strom Netzanschlüsse (8) zum elektrischen Anschließen an ein elektrisches Boardnetz (9) des Kraftfahrzeuges (2) aufweist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bestromte sekundäre Induktionsspule (5) die Temperiereinrichtung (6) mittels einer resultierenden jouleschen Wärme beheizt.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Wärmeübertrager (7) zumindest eine Kühlleitung (10) aufweist, die von einem Kühlmittel (11) durchströmbar ist, - dass die sekundäre Induktionsspule (5) derart ausgebildet ist, dass diese das Kühlmittel (11) aufheizt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der sekundären Induktionsspule (5) außerhalb eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie (3) erfolgt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (6) einen Kühlkreislauf aufweist, in dem die sekundäre Induktionsspule (5) als thermische Masse mit eingebunden ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Induktionsspule (5) derart ausgebildet ist, dass eine möglichst große Oberfläche zur Wärmeabfuhr zur Verfügung steht.
Kraftfahrzeug (2) mit einer Ladeeinrichtung (1), die eine sekundäre Induktionsspule (5) zum Aufladen einer Traktionsbatterie (3) und eine Temperiereinrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie ein elektrisches Boardnetz (9) aufweist, wobei das elektrische Boardnetz (9) mit der sekundären Induktionsspule (5) elektrisch verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine mit der sekundären Induktionsspule (5) und dem Boardnetz (9) gekoppelte Steuerungseinrichtung (12) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass diese eine Bestromung der sekundären Induktionsspule (5) über das elektrische Boardnetz (9) zuschalten oder abschalten kann.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (12) mit einem Thermostat (13) in kommunikativer Verbindung steht und anhand der vom Thermostat (13) übertragenen Signale eine vordefinierte Zuschaltung oder Abschaltung der Bestromung der sekundären Induktionsspule (5) erfolgt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltung oder Abschaltung der Bestromung der sekundären Induktionsspule (5) über ein von der Steuerungseinrichtung (12) gesteuerten elektrischen Schalter (14) erfolgt.