DE102019216971A1

DE102019216971A1 - Induktionsladevorrichtung für ein Fahrzeugladesystem

Info

Publication number: DE102019216971A1
Application number: DE102019216971.6A
Authority: DE
Inventors: Christopher Lämmle; Timo Lämmle; Holger Schroth
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US11548400B2; US20210129694A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsladevorrichtung (1) für ein Fahrzeugladesystem (2) sowie ein solches Fahrzeugladesystem (2). Ferner betrifft die Erfindung eine stationäre Induktionsladestation (18) sowie ein Fahrzeug (19) für ein solches Fahrzeugladesystem (2).
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass die axiale Wärmeleitfähigkeit wenigstens einer Wärmeleitvorrichtung (8) bezüglich der Axialachse (9) entlang wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse ausgerichteten Lateralachse (10) wenigstens abschnittsweise variiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsladevorrichtung für ein Fahrzeugladesystem sowie ein solches Fahrzeugladesystem. Ferner betrifft die Erfindung eine stationäre Induktionsladestation sowie ein Fahrzeug für ein solches Fahrzeugladesystem.
Um die Akzeptanz elektrisch angetriebener Fahrzeuge bei Endabnehmern zu steigern, kann es von Vorteil sein, wenn die Energieübertragung zwischen einer stationären Energiequelle und einer Traktionsakkumulatoreinheit des Fahrzeuges kontaktlos bzw. drahtlos erfolgt. Eine drahtlose Energieübertragung ist für Endabnehmer vorteilhaft, da beispielsweise keine Ladekabel mitgeführt bzw. eingesteckt werden müssen. Zudem können stationäre Induktionsladestationen teilweise im Bodenbereich eingegraben sein, sodass eine bessere Integration in ein Stadtbild oder Landschaftsbild möglich ist.
Während eines Ladebetriebes einer Induktionsladevorrichtung eines Fahrzeugladesystems entstehen durch elektronische Schaltvorgänge und/oder durch eine Einwirkung zeitlich variierende elektromagnetischer Felder Leistungsverluste, die die Komponenten innerhalb der Induktionsladevorrichtung thermisch belasten. Die entstandene Wärme sollte daher abgeführt werden, um eine Beschädigung der Komponenten innerhalb der Induktionsladevorrichtung durch eine thermische Überlastung zu vermeiden.
Die DE 10 2013 217 728 A1 betrifft eine Spulenanordnung, insbesondere für eine Ladungseinrichtung zum drahtlosen energietechnischen Koppeln einer Energiequelle, mit einer eine Verbindungsfläche aufweisenden Spule, wobei die Spule eine mehrere Windungen aufweisende Wicklung und einen ferromagnetischen Körper aufweist, der von der Wicklung zumindest teilweise umfasst ist, wobei zumindest ein Bereich der Wicklung die Verbindungsfläche bereitstellt, gekennzeichnet durch ein an den ferromagnetischen Körper thermisch angekoppeltes Wärmeleitelement, das mit der Verbindungsfläche im Wesentlichen bündig abschließt.
Die US 2016/0233723 A1 betrifft drahtlose Stromvorrichtungen zum Empfangen von Strom von einer drahtlosen Stromquelle. Die Vorrichtungen beinhalten eine erste Vielzahl von magnetischen Materialstücken von im Wesentlichen planarer Form, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, wobei die erste Vielzahl von magnetischen Materialstücken eine erste planare Oberfläche und eine zweite planare Oberfläche aufweist.
Die DE 10 2010 044 999 A1 betrifft eine Anordnung zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs, mit einer sekundären Induktionseinrichtung, die derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass eine primäre Induktionseinrichtung, die von einer Energiequelle außerhalb des Fahrzeugs gespeist wird und ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, in der sekundären Induktionseinrichtung einen Wechselstrom induzieren kann, der eine Ladeinrichtung zum Laden der Fahrzeugbatterie mit Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wärmetransportmittel vorgesehen ist, mit dessen Hilfe Wärmeenergie, die durch Verlustleistung in der sekundären Induktionseinrichtung und/oder in der Ladeeinrichtung entsteht, wenigstens teilweise zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie, eines Fahrzeuginnenraums und/oder einer Komponente einer Klimatisierungseinrichtung des Fahrzeugs nutzbar ist.
Die WO 2016/030413 A1 betrifft eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen eines Magnetfeldes und zum Erzeugen elektrischer Energie durch magnetische Induktion, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug. Hier ist eine erste Kühlstruktur zwischen einer ersten Feldformungsanordnung, die magnetisierbares Material umfasst, das angepasst ist, um Magnetfeldlinien des Magnetfeldes zu formen, und einer Kondensatoranordnung angeordnet. Dabei kann die erste Kühlstruktur verwendet werden, um sowohl die erste Feldformungsanordnung als auch die Kondensatoranordnung zu kühlen. Insbesondere steht die erste Kühlstruktur in direktem mechanischem Kontakt mit beiden Anordnungen, so dass eine effiziente Wärmeübertragung auf die erste Kühlstruktur erfolgt.
Die DE 10 2017 200 465 A1 betrifft eine Aufladekontaktstelle für ein Elektrofahrzeug umfasst eine Kühlmittelanordnung, eine Magnetanordnung und eine Elektronikanordnung. Die Elektronikanordnung umfasst ferner eine thermische Grenzflächenmaterialschicht. Die thermische Grenzflächenmaterialschicht ist zwischen der PCB und der Steuerplatine und der oberen Wand der Kühlmittelanordnung angeordnet.
Die DE 695 08 133 T2 betrifft Batterieladegeräte und insbesondere einen Induktivladeport einer Hochleistungs-Induktivbatterieladevorrichtung, wobei kühlmittelleitende Wärmetauscher mit jeweiligen inneren Windungen der Sätze von Sekundärwicklungen verbunden sein können, wobei beispielsweise ein leitendes Haftmittel oder Epoxydharz verwendet wird.
Die DE 10 2013 217 728 A1 und US 2016/0233723 A1 weisen keine Kühleinrichtung innerhalb der Spulenanordnung bzw. Stromvorrichtung auf. Die DE 10 2010 044 999 A1 weist zwar eine Kühleinrichtung, die jedoch außerhalb der Induktionseinrichtung angeordnet ist. Nachteilig hieran ist, dass eine Wärmeabfuhr über das Gehäuseabschnitte der Vorrichtungen erfolgen muss, die einen hohen thermischen Widerstand aufweisen oder zumindest einen zusätzlichen thermischen Widerstand ausbilden.
Die WO 2016/030413 A1 umfasst eine erste Kühlstruktur, die im direkten mechanischen Kontakt mit beiden Anordnungen der Empfangsvorrichtung ist. Ein solcher direkter mechanischer Kontakt ist zumindest dahingehend nachteilig, dass sich zwischen der ersten Kühlstruktur und den beiden Anordnungen der Empfangsvorrichtung aufgrund der Oberflächenbeschaffenheit ungewollte Luftpolster bilden, die den thermischen Widerstand erhöhen. Im Vergleich dazu wird in der DE 10 2017 200 465 A1 eine thermische Grenzflächenmaterialschicht zwischen der PCB und der Steuerplatine und der oberen Wand der Kühlmittelanordnung angeordnet. In der DE 695 08 133 T2 ist ein kühlmittelleitender Wärmetauscher mit inneren Windungen der Sätze von Sekundärwicklungen beispielweise mittels einem leitenden Haftmittel oder Epoxydharz verbunden. Durch ein Haftmittel oder Epoxydharz können ungewollte Luftpolster zwar vermieden werden, jedoch werden durch den Einsatz eines Haftmittels das Gesamtgewicht und sowie die Herstellungskosten erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform einer Induktionsladevorrichtung und/oder eines Fahrzeugladesystems und/oder eine stationäres Induktionsladestation für ein solches Fahrzeugladesystem und/oder ein Fahrzeug für ein solches Fahrzeugladesystem anzugeben, wobei insbesondere eine Verringerungen des Gesamtgewicht und/oder der Herstellungskosten und/oder der thermischen Belastung, insbesondere thermischer Gradienten in Bauteilen, bereitgestellt wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass die axiale Wärmeleitfähigkeit wenigstens einer Wärmeleitvorrichtung bezüglich der Axialachse entlang wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse ausgerichteten Lateralachse wenigstens abschnittsweise variiert.
Die Induktionsladevorrichtung für ein Fahrzeugladesystem umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum ausbildet. Das Gehäuse kann mehrstückig und/oder mehrteilig, insbesondere zweistückig und oder zweiteilig, ausgebildet sein. Das Gehäuse kann einen Bodenabschnitt und einen dazu separaten Deckelabschnitt ausbilden, wobei der Bodenabschnitt und der Deckelabschnitt einen Gehäuseinnenraum ausbilden können. Der Gehäuseinnenraum kann fluidisch abgedichtet gegenüber einer Umgebung der Induktionsladevorrichtung ausgebildet sein.
Das Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum ausbildet, kann einstückig und/oder einteilig ausgebildet sein. Das einstückige und/oder einteilige Gehäuse kann durch eine Vergussmasse, insbesondere durch eine ausgehärtete Vergussmasse, ausgebildet sein. Der Gehäuseinnenraum des einstückigen und/oder einteiligen Gehäuses kann wenigstens teilweise oder vollständig mit Vergussmasse ausgefüllt sein. Der Gehäuseinnenraum kann fluidisch abgedichtet gegenüber einer Umgebung der Induktionsladevorrichtung ausgebildet sein.
Die Induktionsladevorrichtung umfasst eine im Gehäuseinnenraum angeordnete Kühlvorrichtung zur Kühlung der Induktionsladevorrichtung. Die Kühlvorrichtung kann vollständig oder wenigstens teilweise im Gehäuseinnenraum angeordnet sein. Die Kühlvorrichtung kann teilweise im Gehäuseinnenraum und teilweise zwischen dem Bodenabschnitt und dem Deckelabschnitt so angeordnet sein, dass der Gehäuseinnenraum durch die Kühlvorrichtung in einen ersten Teilgehäuseinnenraum und einen zweiten Teilgehäuseinnenraum geteilt ist. Hierbei können der Bodenabschnitt und der Deckelabschnitt voneinander beabstandet angeordnet sein und/oder auf gegenüberliegenden Oberflächenseiten der Kühlvorrichtung angeordnet sein. Hierbei können der Deckelabschnitt und die Kühlvorrichtung den ersten Teilgehäuseinnenraum ausbilden, wobei der Bodenabschnitt und die Kühlvorrichtung den zweiten Teilgehäuseinnenraum ausbilden können.
Die Kühlvorrichtung kann als fluiddurchströmbarer, insbesondere als gasdurchströmbarer und/oder als flüssigkeitsdurchströmbarer, Kühlkörper ausgebildet sein.
Bei dem fluiddurchströmbaren, insbesondere beim gasdurchströmbaren und/oder beim flüssigkeitsdurchströmbaren, Kühlkörper kann es sich um eine fluiddurchströmbare, insbesondere gasdurchströmbare und/oder als flüssigkeitsdurchströmbare, Kühlplatte handeln. Eine solche Kühlplatte kann eine quaderförmige und/oder plattenförmige Ausgestaltung aufweisen. Eine solche Kühlplatte kann zwei im Wesentlichen planare und/oder ebene Hauptkühlflächen aufweisen, die bezüglich einer Axialachse voneinander beabstandet sind und die im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die planaren und/oder ebenen Hauptkühlflächen können im Wesentlichen senkrecht und/oder orthogonal zur Axialachse ausgerichtet sein.
Der Kühlkörper, insbesondere die Kühlplatte, kann einen Fluideinlass und einen dazu beabstandeten Fluidauslass aufweisen, die durch ein Fluidkanalssystem und/oder einen Fluidkanal des Kühlkörpers, insbesondere der Kühlplatte, fluidisch miteinander verbunden sind. Hierfür kann der Kühlkörper, insbesondere die Kühlplatte, vom Fluidkanalssystem und/oder einen Fluidkanal so durchsetzt sein, dass das Fluidkanalssystem und/oder der Fluidkanal lediglich über den Fluideinlass und/oder den Fluidauslass mit einer Außenumgebung des Kühlkörpers, insbesondere der Kühlplatte, fluidisch verbindbar sind.
Die Kühlvorrichtung, insbesondere der Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, können mit einem Fluidkreislauf, insbesondere über den Fluideinlass und/oder den Fluidauslass, fluidisch verbunden sein. Das Gehäuse kann Durchbrüche, insbesondere abgedichtete Durchbrüche, aufweisen, durch die Abschnitte des Fluidkreislaufes, insbesondere Fluidleitungsabschnitte, und/oder der Fluideinlass und/oder der Fluidauslass teilweise hindurchgesteckt sein können.
Der Fluidkreislauf kann eine Fluidfördereinrichtung, insbesondere eine Flüssigkeitsfördereinrichtung, aufweisen, der ein Fluid, insbesondere ein Gas und/oder eine Flüssigkeit, durch den Fluidkreislauf fördert, wobei das Fluid beim durchströmen der Kühlvorrichtung, insbesondere der Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, Abwärme der Induktionsladevorrichtung aufnimmt und abtransportiert. Es kann vorgesehen sein, dass das Fluid eine Flüssigkeit ist, insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit Wasser, ein Kühlmittel, ein Kältemittel und/oder Öl umfassen kann.
Das Fluid kann gegenüber einer Umgebung des Fluidkreislaufes im Fluidkreislauf gekapselt sein. Das Fluid im Fluidkreislauf kann einer Umgebung des Fluidkreislaufes fluidisch getrennt sein. Der Fluidkreislauf kann Fluidleitungen umfassen. Der Fluidkreislauf kann als geschlossener Fluidkreislauf, insbesondere als geschlossener Kühlkreislauf, ausgebildet sein. Das Fluid, insbesondere ein flüssiges Kühlmittel, kann ein zirkulierendes Medium ausbilden, welches in einem geschlossenen Fluidkreislauf, insbesondere in einem geschlossenen Kühlkreislauf, innerhalb der Komponenten des Kreislaufes zirkulieren kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann es vorgesehen sein, dass während des Betriebes des Fluidkreislauf, insbesondere während des Betriebes des Kühlkreislaufes, ein Fluid, insbesondere ein flüssiges Kühlmittel, weder von extern (Umgebung) eingeleitet noch nach extern abgegeben wird.
Die Kühlvorrichtung, insbesondere der Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, kann aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, ausgebildet sein. Die Kühlvorrichtung, insbesondere der Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, kann in ein Abschirmblech integriert sein. Hierbei kann ein Abschirmblech umfangsmäßig um die Kühlvorrichtung, insbesondere den Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, angeordnet sein. Das Abschirmblech kann aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Das Abschirmblech kann eine Durchbruchsöffnung aufweisen, die das Abschirmblech vollständig durchsetzt. In dieser Durchbruchsöffnung kann die Kühlvorrichtung, insbesondere den Kühlkörper und/oder die Kühlplatte, angeordnet sein, insbesondere passgenau angeordnet sein. Das Abschirmblech kann außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
Die Induktionsladevorrichtung umfasst eine im Gehäuseinnenraum angeordnete Magnetfeldleitereinheit zur Magnetfeldführung. Die Magnetfeldleitereinheit kann im zweiten Teilgehäuseinnenraum angeordnet sein. Die Magnetfeldleitereinheit kann zur Führung von Magnetfeldern ausgebildet sein, um eine Reduzierung von Übertragungsverlusten bei der drahtlosen Energieübertragung bereitzustellen.
Die Magnetfeldleitereinheit kann durch einen oder mehrere Magnetfeldleiter ausgebildet sein. Die Magnetfeldleitereinheit kann durch mehrere voneinander beabstandete Magnetfeldleiter ausgebildet sein, die insbesondere im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein können.
Ein Magnetfeldleiter weist im Vergleich zu Luft eine höhere magnetische Permeabilität auf und kann wenigstens teilweise aus ferrimagnetischen und/oder ferromagnetischen und/oder weichmagnetischen Werkstoffen ausgebildet sein. Der Magnetfeldleiter kann als Plattenelement und/oder als gesintertes Plattenelement ausgebildet sein.
Die Induktionsladevorrichtung umfasst wenigstens eine im Gehäuseinnenraum angeordneten Induktionsspule zur drahtlosen Energieübertragung mit einer vorgegebenen Übertragungsleistung. Die Induktionsspule kann im zweiten Teilgehäuseinnenraum angeordnet sein. Die Induktionsspule kann durch eine Litze, insbesondere durch eine Hochfrequenzlitze, ausgebildet sein
Die Induktionsspule kann als Flachspule oder Spiralflachspule oder Rechteckflachspule oder als Doppel-D-Spule ausgebildet sein. Die Induktionsspule kann als Flachspule oder Spiralflachspule oder Rechteckflachspule oder als Doppel-D-Spule ausgebildet sein, wobei die Wicklung der Induktionsspule in einer oder mehreren Ebenen, insbesondere bezüglich Z-Achse bzw. bezüglich der Axialachse, ausgebildet sein kann. Diese mehreren Ebenen können bezüglich einer Z-Achse bzw. bezüglich der Axialachse voneinander beabstandet angeordnet sein. Eine Wicklung der Induktionsspule in mehreren Ebenen kann insbesondere bei einer stationären Induktionsladestation ausgebildet sein.
Die Induktionsspule kann als Primärspule ausgebildet sein, die ein zeitlich variierendes Magnetfeld erzeugt, um eine drahtlose Energieübertragung mit der vorgegebenen Übertragungsleistung zu ermöglichen. Hierfür kann die Primärspule über eine stationäre Energiequelle mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden. Die Induktionsspule kann als Sekundärspule ausgebildet sein, in der eine elektrische Wechselspannung und/oder ein elektrischer Wechselstrom induziert wird, falls sich die Sekundärspule im Wirkungsbereich eines zeitlich variierenden Magnetfeldes einer Primärspule befindet.
Es kann vorgesehen sein, dass die vorgegebene Übertragungsleistung eine maximale Übertragungsleistung von wenigstens 10 kW, 11 kW oder mehr aufweist. Eine maximale Übertragungsleistung von wenigstens 10 kW, 11kW oder mehr kann insbesondere vorteilhaft zum Aufladen einer Traktionsakkumulatoreinheit eines Fahrzeuges sein, um die erforderliche Ladezeit zu minimieren. Es kann ein gedrosselter Bereich ausgebildet sein, in dem eine drahtlose Energieübertragung mit einer im Vergleich zur maximalen Übertragungsleistung gedrosselten Übertragungsleistung ausgebildet sein kann. Eine solche gedrosselte Übertragungsleistung kann beispielweise 500 W betragen.
Die Induktionsspule kann im Wesentlichen um eine Axialachse gewickelt sein. Die Induktionsspule kann im Wesentlichen um die Axialachse entlang eines Wicklungspfades gewickelt sein. Hierbei kann die Induktionsspule mehrere Wicklungen, insbesondere mehrere zueinander beabstandete Wicklungen, ausbilden.
Die Induktionsladevorrichtung umfasst wenigstens eine im Gehäuseinnenraum angeordnete Wärmeleitvorrichtung zum Wärmetransport zwischen wenigstens zwei innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordneten Komponenten der Induktionsladevorrichtung. Die innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordneten Komponenten können beispielsweise die Kühlvorrichtung und/oder die Magnetfeldleitereinheit und/oder die Induktionsspule und/oder eine Leistungselektronikeinheit sein.
Die wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung ist bezüglich einer Axialachse zwischen wenigstens zwei innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordneten Komponenten der Induktionsladevorrichtung angeordnet, wobei die wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse aufweist, wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der wenigstens einen Wärmeleitvorrichtung bezüglich wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse ausgerichteten Lateralachse wenigstens abschnittsweise variiert.
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann der Wert der axialen Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von einer Position bezüglich wenigstens einer Lateralachse eine Variation ausbilden und/oder aufweisen.
Die Wärmeleitfähigkeit λ, insbesondere der Wärmeleitkoeffizient, kann durch $λ = \frac{\dot{Q} \cdot l}{A \cdot Δ T}$
definiert sein, wobei Q̇ ein Wärmestrom ist, wobei l eine Wanddicke einer Wand ist, wobei A eine Fläche der Wand ist und wobei ΔT eine Temperaturdifferenz ist. Bei der axialen Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse kann die Wanddicke l der Ausdehnung Wärmeleitvorrichtung bezüglich der Axialachse entsprechen.
Der thermische Widerstand kann antiproportional zur Wärmeleitfähigkeit sein. Zwischen der Wärmeleitfähigkeit und dem thermischen Widerstand kann eine reziproke Proportionalität bestehen.
Mit anderen Worten ausdrückt kann der thermische Widerstand der wenigstens einen Wärmeleitvorrichtung bezüglich der Axialachse entlang wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse ausgerichteten Lateralachse wenigstens abschnittsweise variieren.
Der thermische Widerstand kann der spezifische thermische Widerstand (spezifische Wärmewiderstand) sein.
Die wenigstens eine Lateralachse kann senkrecht und/oder quer und/oder orthogonal zur Axialachse ausgerichtet sein. Eine Lateralebene kann durch zwei Lateralachsen aufspannt sein, wobei die zwei Lateralachsen zueinander senkrecht und/oder quer und/oder orthogonal ausgerichtet sind, wobei die zwei Lateralachsen jeweils senkrecht zur Axialachse ausgerichtet sind.
Die Wärmeleitvorrichtung kann somit eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse aufweisen, wobei diese axiale Wärmeleitfähigkeit wenigstens abschnittweise eine Variation bezüglich einer Lateralachse und/oder in Abhängigkeit der Position bezüglich der Lateralebene ausbildet. Hierunter kann auch zu verstehen sein, dass der lokale bzw. ortsabhängige thermische Widerstand der Wärmeleitvorrichtung variiert.
Die Wärmeleitvorrichtung kann eine definierte Ausdehnung in der Lateralebene aufweisen. Die axiale Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitvorrichtung kann über die gesamte laterale Ausdehnung der Wärmeleitvorrichtung variieren, insbesondere abschnittsweise oder durchgehend variieren. Die Wärmeleitvorrichtung kann eine definierte Ausdehnung bezüglich der Axialachse aufweisen, die im Wesentlichen konstant entlang wenigstens einer Lateralachse sein kann.
Die Wärmeleitvorrichtung kann einstückig und/oder einteilig ausgebildet sein. Hierbei kann die Wärmeleitvorrichtung beispielweise als Wärmeleitfolie ausgebildet sein. Die Wärmeleitfolie kann aus einem Grundmaterial ausgebildet sein, in das partiell wärmeleitendes Material eingebracht ist, um Wärmeleitbereiche und thermische Isolierbereiche auszubilden. Hierbei kann die Wärmeleitvorrichtung mehrere Wärmeleitbereiche und mehrere thermische Isolierbereiche ausbilden. Die thermischen Isolierbereiche können ausschließlich durch thermisch isolierendes Grundmaterial ausgebildet sein. Die mehreren Wärmeleitbereiche können bezüglich wenigstens einer Lateralachse beabstandet zueinander angeordnet sein, wobei zwischen den Wärmeleitbereichen jeweils ein Isolierbereich angeordnet ist. Die mehreren Wärmeleitbereiche können unterschiedliche Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen. Die mehreren Wärmeleitbereiche können eine im Wesentlichen äquidistante Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen.
Die beabstandeten Wärmeleitbereiche können im Wesentlichen identische axiale Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Die beabstandeten Wärmeleitbereiche können unterschiedliche axiale Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Die Wärmeleitvorrichtung kann mehrstückig und/oder mehrteilig ausgebildet sein ausgebildet sein. Hierbei kann die Wärmeleitvorrichtung durch mehrere separate Wärmeleitelemente ausgebildet sein, die durch thermische Isolierbereiche bezüglich wenigstens einer Lateralachse beabstandet zueinander angeordnet sein können. Die thermischen Isolierbereiche können als Luftbereiche ausgebildet sein. Die Luftbereiche können ausschließlich durch Luft ausgefüllt sein. Hierbei kann die Wärmeleitvorrichtung mehrere Wärmeleitelemente und mehrere thermische Isolierbereiche ausbilden. Die mehreren Wärmeleitelemente können bezüglich wenigstens einer Lateralachse beabstandet zueinander angeordnet sein, wobei zwischen den Wärmeleitelemente jeweils ein Isolierbereich angeordnet ist. Die mehreren Wärmeleitelemente können unterschiedliche Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen. Die mehreren Wärmeleitelemente können eine im Wesentlichen äquidistante Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen.
Die beabstandeten Wärmeleitelemente können im Wesentlichen identische axiale Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Die beabstandeten Wärmeleitelemente können unterschiedliche axiale Wärmeleitfähigkeiten aufweisen.
Die Wärmeleitelemente können ein gezielt und/oder partiell aufgebrachtes thermisch leitfähiges Interface ausbilden. Die Wärmeleitelemente können wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig mit wenigstens einer innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordneten Komponente der Induktionsladevorrichtung verbunden sein. Die Wärmeleitelemente können z.B. als Gap-Pad, insbesondere als selbstklebendes Gap-Pad, und/oder als Klebstoff und/oder als Keramik und/oder als keramikhaltiges Substrat und/oder Beschichtung ausgebildet sein. Die Auftragung der Wärmeleitelemente kann über einen hinsichtlich des thermischen Überganges besonders geeigneten Prozess (z.B. Sintern, Löten, Kleben, Schweißen) erfolgen. Hierdurch kann ein gewichtstechnisch und kostentechnisch aufwendiges Vergießen mit wärmeleitender Vergussmasse vermieden werden.
Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente können eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,5 W/m-K, insbesondere von wenigstens 1 W/m-K, insbesondere von wenigstens 10 W/m-K, aufweisen. Thermische Isolierbereiche können eine thermische Leitfähigkeit von kleiner als 0,5 W/m-K, insbesondere von kleiner als 0,2 W/m-K, aufweisen. Thermische Isolierbereiche können eine Wärmeleitfähigkeit von Luft aufweisen.
Die Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente können einen thermischen Widerstand und/oder einen Wärmedurchlasswiderstand kleiner 200 mm²•K/W ausbilden. Die Wärmeleitelemente können einen thermischen Widerstand und/oder einen Wärmedurchlasswiderstand kleiner 20 mm²•K/W ausbilden. Der Wärmedurchlasswiderstand kann aus dem Quotienten der Schichtdicke des Wärmeleitbereiches bzw. des Wärmeleitelementes bezüglich der Axialachse und der Wärmeleitfähigkeit ermittelt werden. Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse kann kleiner gleich 1 mm, insbesondere kleiner gleich 100 µm, sein. Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse kann beispielweise im Bereich 10 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 20 µm bis 80 µm, insbesondere im Bereich von 40 µm bis 60 µm, liegen. Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse kann beispielweise 50 µm betragen. Hierbei können die Wärmeleitelemente als keramikbasierte stoffschlüssigen Anbindungen (z.B. Silbersintern) ausgebildet sein. Bei besonders aufwendigen, keramikbasierten stoffschlüssigen Anbindungen (z.B. Silbersintern) können Werte <20 mm²·K/W erreicht werden.
Das Gehäuse kann separat bezüglich der Kühlvorrichtung und/oder der Magnetfeldleitereinheit und/oder der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Die Kühlvorrichtung kann separat bezüglich der Magnetfeldleitereinheit und/oder der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Die Magnetfeldleitereinheit kann separat bezüglich der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Die Wärmeleitvorrichtung kann separat bezüglich der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Die Induktionsspule kann separat bezüglich einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Durch Wärmeleitvorrichtung ergibt sich beispielweise eine einfacherer Montage durch Vermeidung eines Vergieß-Prozesses. Beim Einsatz von Wärmeleitelementen in Form von Gap-Pads liegt keine Aushärtezeit vor, sodass die Montagezeit verkürzt werden kann. Zusätzlich kann durch einen Verzicht auf einen Vergieß-Prozess die Entstehung von mechanischen Spannungen (Eigenspannungen) während eines Aushärteprozesses vermieden werden. Ein partiell eingebrachtes thermisches Interface ermöglicht eine Gewichts- und Kostenoptimierung der Induktionsladevorrichtung.
Wärmeleitelemente der Wärmeleitvorrichtung können auch jeweils beispielsweise durch mehrere gleichartige oder unterschiedliche Teilwärmeleitelemente ausgebildet sein, die bezüglich der Axialachse aufeinander aufliegend und/oder kontaktierend, insbesondere mechanisch kontaktierend, angeordnet sein können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Leistungselektronikeinheit im Gehäuseinnenraum angeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere bezüglich einer Lateralachse voneinander beabstandete Leistungselektronikeinheiten im Gehäuseinnenraum angeordneten sind. Die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit oder mehrere Leistungselektronikeinheiten können im ersten Teilgehäuseinnenraum angeordnet sein. Zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit und der Magnetfeldleitereinheit kann bezüglich der Axialachse die Kühlvorrichtung angeordnet sein. Zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit und der Induktionsspule kann bezüglich der Axialachse die Kühlvorrichtung angeordnet sein. Somit kann sich die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit auf einer anderen Seite der Kühlvorrichtung befinden als die Magnetfeldleitereinheit und die Induktionsspule. Die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit kann elektrische und/oder elektronische Leistungsschaltungselemente ausbilden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit und die Kühlvorrichtung bezüglich der Axialachse voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung durch eine elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit und der Kühlvorrichtung angeordnet ist, wobei die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung an der Leistungselektronikeinheit und an der Kühlvorrichtung wenigstens abschnittsweise angeordnet ist, wobei die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse aufweist, wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung bezüglich wenigstens einer Lateralachse wenigstens abschnittsweise variiert.
Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Wärmeleitvorrichtung sein, die bezüglich der Axialachse zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit und der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Unter einer ersten Wärmeleitvorrichtung kann eine elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung zu verstehen sein.
Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Leistungselektronikeinheit und an der Kühlvorrichtung wenigstens abschnittsweise unmittelbar angeordnet oder mittelbar angeordnet sein. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Leistungselektronikeinheit und an der Kühlvorrichtung wenigstens abschnittsweise unmittelbar berührend anliegend angeordnet sein. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Leistungselektronikeinheit und die Kühlvorrichtung wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar kontaktierten. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann mit der Leistungselektronikeinheit und mit der Kühlvorrichtung wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig verbunden sein.
Es können mehrere Leistungselektronikeinheiten ausgebildet sein, die von der Kühlvorrichtung bezüglich der Axialachse beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen diesen mehrere Leistungselektronikeinheiten und der Kühlvorrichtung die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung angeordnet sein kann.
Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung bildet wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung der Induktionsladevorrichtung aus. Somit wird bezüglich der Ausbildung der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung auf die vorhergehende Beschreibung zur Wärmeleitvorrichtung verwiesen.
Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann separat bezüglich des Gehäuses und/oder der Kühlvorrichtung und/oder der Magnetfeldleitereinheit und/oder der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Durch die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung kann der Wärmepfad von der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit oder von mehreren Leistungselektronikeinheiten zur Kühlvorrichtung verbessert und/oder optimiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung und die Magnetfeldleitereinheit bezüglich der Axialachse voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung durch eine magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse zwischen der Kühlvorrichtung und der Magnetfeldleitereinheit angeordnet ist, wobei die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung an der Kühlvorrichtung und an der Magnetfeldleitereinheit wenigstens abschnittsweise angeordnet ist, wobei die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse aufweist, wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung bezüglich wenigstens einer Lateralachse wenigstens abschnittsweise variiert.
Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Wärmeleitvorrichtung sein, die bezüglich der Axialachse zwischen der Kühlvorrichtung und der Magnetfeldleitereinheit angeordnet ist. Unter einer zweiten Wärmeleitvorrichtung kann eine magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung zu verstehen sein.
Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Kühlvorrichtung und an der Magnetfeldleitereinheit wenigstens abschnittsweise unmittelbar angeordnet oder mittelbar angeordnet sein. Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Kühlvorrichtung und an der Magnetfeldleitereinheit wenigstens abschnittsweise unmittelbar berührend anliegend angeordnet sein. Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Kühlvorrichtung und die Magnetfeldleitereinheit wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar kontaktierten. Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann mit der Kühlvorrichtung und mit der Magnetfeldleitereinheit wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig verbunden sein.
Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung bildet wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung der Induktionsladevorrichtung aus. Somit wird bezüglich der Ausbildung der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung auf die vorhergehende Beschreibung zur Wärmeleitvorrichtung verwiesen.
Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann separat bezüglich der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung und/oder des Gehäuses und/oder der Kühlvorrichtung und/oder der Magnetfeldleitereinheit und/oder der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Durch die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung kann der Wärmepfad von der Magnetfeldleitereinheit zur Kühlvorrichtung verbessert und/oder optimiert werden.
Eine lokal angepasste thermische Anbindung der Magnetfeldleitereinheit bzw. der Ferrite an die Kühlvorrichtung ermöglicht eine homogeneren Erwärmung bzw.
Temperaturverteilung (also, dass geringere Temperaturgradienten ausgebildet werden), sodass geringere thermo-mechanische Beanspruchungen der Magnetfeldleitereinheit bzw. der Ferrite ausgebildet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Magnetfeldleitereinheit und die wenigstens eine Induktionsspule bezüglich der Axialachse voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung durch eine spulenseitige Wärmeleitvorrichtung ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse zwischen der Magnetfeldleitereinheit und der wenigstens einen Induktionsspule angeordnet ist, wobei die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung an der Magnetfeldleitereinheit und an der die wenigstens einen Induktionsspule wenigstens abschnittsweise angeordnet ist.
Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Wärmeleitvorrichtung sein, die bezüglich der Axialachse zwischen der Magnetfeldleitereinheit und der wenigstens einen Induktionsspule angeordnet ist. Unter einer dritten Wärmeleitvorrichtung kann eine spulenseitige Wärmeleitvorrichtung zu verstehen sein.
Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Magnetfeldleitereinheit und an der wenigstens einen Induktionsspule wenigstens abschnittsweise unmittelbar angeordnet oder mittelbar angeordnet sein. Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann an der Magnetfeldleitereinheit und an der wenigstens einen Induktionsspule wenigstens abschnittsweise unmittelbar berührend anliegend angeordnet sein. Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann die Magnetfeldleitereinheit und die wenigstens eine Induktionsspule wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar kontaktierten. Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann mit der Magnetfeldleitereinheit und mit der wenigstens einen Induktionsspule wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig verbunden sein.
Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann separat bezüglich der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung und/oder der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung und/oder des Gehäuses und/oder der Kühlvorrichtung und/oder der Magnetfeldleitereinheit und/oder der Wärmeleitvorrichtung und/oder der Induktionsspule und/oder einer Leistungselektronikeinheit ausgebildet sein.
Durch die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung kann der Wärmepfad von der Induktionsspule über die Magnetfeldleitereinheit zur Kühlvorrichtung verbessert und/oder optimiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse aufweist, wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung bezüglich wenigstens einer Lateralachse wenigstens abschnittsweise variiert, und/oder dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung durchgehend oder wenigstens abschnittsweise gemäß einem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildet ist, und/oder dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung so ausgebildet ist, dass ein jeder Spulenabschnitt der wenigstens einen Induktionsspule, der der Magnetfeldleitereinheit bezüglich der Axialachse gegenüberliegt, über wenigstens einen Abschnitt der spulenseitige Wärmeleitvorrichtung mit der Magnetfeldleitereinheit thermisch kontaktierend verbunden ist.
An Bereichen der Magnetfeldleitereinheit, an denen bezüglich der Axialachse keine Induktionsspule, insbesondere keine Litze der Induktionsspule, angeordnet ist, können thermische Isolierbereiche ausgebildet sein. Die Isolierbereiche können Luftbereiche sein. Diese Luftbereiche können beispielweise durch eine Vergussmasse aus nicht wärmeleitfähigem Material während eines Vergussprozesses befüllt werden. Die Isolierbereiche können als Vergussmasse ausgebildet sein.
An Bereichen der Magnetfeldleitereinheit, an denen bezüglich der Axialachse die Induktionsspule, insbesondere eine Litze der Induktionsspule, angeordnet ist, können Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente ausgebildet sein.
Die dritte Wärmeleitvorrichtung kann den Raum, der zwischen der Induktionsspule und der Magnetfeldleitereinheit bezüglich der Axialachse ausgebildet ist, teilweise oder vollständig durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente ausfüllen.
Bei einer durchgehend oder wenigstens abschnittsweise gemäß dem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildeten spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung kann die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung einen durchgehend oder wenigstens abschnittsweise gemäß dem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildeten Wärmeleitbereich und/oder Wärmeleitelement aufweisen. Ein solch ausgebildeter Wärmeleitbereich und/oder ein solch ausgebildetes Wärmeleitelement kann bezüglich der Axialachse zwischen der Induktionsspule und der Magnetfeldleitereinheit angeordnet sein. Ein solch ausgebildeter Wärmeleitbereich und/oder ein solch ausgebildetes Wärmeleitelement kann einstückig und/oder einteilig durchgehend bezüglich des Wicklungspfades der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildet sein. Ein solch ausgebildeter Wärmeleitbereich und/oder ein solch ausgebildetes Wärmeleitelement kann auf der Magnetfeldleitereinheit angeordnet und/oder aufgebracht sein. Insbesondere kann ein solch ausgebildeter Wärmeleitbereich und/oder ein solch ausgebildetes Wärmeleitelement auf der Magnetfeldleitereinheit über ein Beschichtungsverfahren und/oder ein Druckverfahren aufgebracht werden.
Bei einem durchgehend gemäß dem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildeten Wärmeleitbereich und/oder Wärmeleitelement der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung kann die Wärmeleitfähigkeit der spulenseitige Wärmeleitvorrichtung bezüglich der Axialachse entlang des Wicklungspfades konstant sein oder abschnittsweise variieren.
Bei einer durchgehend oder wenigstens abschnittsweise gemäß einem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule ausgebildeten spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung kann die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung gemäß dem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule auf der Magnetfeldleitereinheit angeordnet und/oder aufgebracht sein, insbesondere passgenau und/oder bezüglich des Wicklungspfades spurgenau bzw. spurtreu angeordnet und/oder aufgebracht sein.
Hierdurch kann entweder auf einen Verguss des gesamten Gehäuses, insbesondere der Induktionsspule im Gehäuse, verzichtet werden oder es kann ein günstiges, nicht wärmeleitfähiges Material aus Vergussmasse eingesetzt werden.
Bei Verzicht auf einen zusätzlichen Verguss ergibt sich eine weiche Lagerung der Magnetfeldleitereinheit bzw. der Ferrite, sodass ein besseres Lastaufnahmeverhalten und geringe Beanspruchungen erzielt werden kann. Eine spurgenaue thermische Anbindung der Induktionsspule bzw. der Litze ermöglicht eine Material- und Kosteneinsparung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens abschnittsweise eine lineare Variationen und/oder abschnittsweise eine nichtlineare Variationen und/oder abschnittsweise eine stufenförmige Variationen und/oder abschnittsweise eine unstetige Variationen der axialen Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse entlang wenigstens einer Lateralachse ausbildet.
Hierdurch kann beispielweise eine Anpassung des thermischen Widerstandes und/oder der axialen Wärmeleitfähigkeit bezüglich einer Kosten- und/oder Materialreduktion erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, durch mehrere Wärmeleitelemente ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei Wärmeleitelemente bezüglich wenigstens einer Lateralachse voneinander beabstandet angeordnet sind. Zwischen den wenigstens zwei beabstandeten Wärmeleitelementen kann ein thermischer Isolierbereiche, insbesondere ein Luftbereich, ausgebildet sein.
Die Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, kann durch mehrere separate Wärmeleitelemente ausgebildet sein, die durch thermische Isolierbereiche bezüglich wenigstens einer Lateralachse beabstandet zueinander angeordnet sein können. Die thermischen Isolierbereiche können als Luftbereiche ausgebildet sein. Die Luftbereiche können ausschließlich durch Luft ausgefüllt sein. Die mehreren Wärmeleitelemente können bezüglich wenigstens einer Lateralachse beabstandet zueinander angeordnet sein, wobei zwischen den Wärmeleitelemente jeweils ein Isolierbereich angeordnet ist. Die mehreren Wärmeleitelemente können unterschiedliche Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen. Die mehreren Wärmeleitelemente können eine im Wesentlichen äquidistante Beabstandungen bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweisen.
Die Wärmeleitelemente können ein gezielt und/oder partiell aufgebrachtes thermisch leitfähiges Interface ausbilden.. Die Wärmeleitelemente können wenigstens abschnittsweise stoffschlüssig mit wenigstens einer innerhalb des Gehäuseinnenraumes angeordneten Komponente der Induktionsladevorrichtung verbunden sein. Die Wärmeleitelemente können z.B. als Gap-Pad, insbesondere als selbstklebendes Gap-Pad, und/oder als Klebstoff und/oder als Keramik und/oder als keramikhaltiges Substrat und/oder Beschichtung ausgebildet sein. Die Auftragung der Wärmeleitelemente kann über einen hinsichtlich des thermischen Überganges besonders geeigneten Prozess (z.B. Sintern, Löten, Kleben, Schweißen) erfolgen. Hierdurch kann ein gewichtstechnisch und kostentechnisch aufwendiges Vergießen mit wärmeleitender Vergussmasse vermieden werden.
Die Wärmeleitelemente können eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,5 W/m-K, insbesondere von wenigstens 1 W/m-K, insbesondere von wenigstens 10 W/m-K, aufweisen. Thermische Isolierbereiche können eine Wärmeleitfähigkeit von kleiner als 0,5 W/m-K, insbesondere von kleiner als 0,2 W/m-K, aufweisen. Thermische Isolierbereiche können eine Wärmeleitfähigkeit von Luft aufweisen.
(A9) Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit aufweist, und/oder dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer lateralen Wärmeleitfähigkeit bezüglich wenigstens einer Lateralachse aufweist, die größer ist als eine axiale Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitelementes bezüglich der Axialachse.
Ein solches Wärmeleitelement kann beispielweise als Heat-Spreader und/oder als Graphitfolie ausgebildet sein. Ein Wärmeleitelement mit anisotropen Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einer höheren lateralen als axialen Wärmeleitfähigkeit, kann eine laterale Ausdehnung aufweisen, die größer ist als eine laterale Ausdehnung des Bereiches der zu kühlenden Komponente, in dem die Wärmestromdichte einen Grenzwert übersteigt. Damit kann die Wärmestromdichte im thermischen Pfad bis zum fluiddurchströmbaren Kühlkörper verringert werden, was Vorteile beim technischen Design der Fluidführung bewirkt.
Ein Wärmeleitelement kann durch eine Kombination eines Wärmeleitelementes mit isotroper Wärmeleitfähigkeit und eines Wärmeleitelementes mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einer höheren lateralen Wärmeleitfähigkeit als axialen Wärmeleitfähigkeit, ausgebildet sein. Diese Wärmleitelemente können Bezüglich der Axialrichtung aufeinander aufliegend ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer Wärmepumpe aufweist, und/oder dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe aufweist, und/oder dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer Wärmepumpe aufweist, wobei durch die Wärmepumpe ein Wärmetransport durch einen Phasenübergang eines in der Wärmepumpe gekapselten Kältemittels oder Kühlmittels ausgebildet ist. Hierfür kann die Wärmepumpe einen Verdampfungsraum bzw. eine Verdampfungszone aufweisen, der/die bezüglich der Lateralachse zwischen zwei durch die Wärmepumpe ausgebildeten Kondensationsräumen bzw. Kondensationszonen ausgebildet sein kann. Da diese Wärmepumpe eine größere laterale Ausdehnung aufweisen kann als beispielsweise eine Elektronikkomponente, kann hierdurch auch eine Reduzierung der Wärmestromdichte ermöglicht werden, in dem ein integral ausgebildeter Heat-Spreader bereitgestellt wird. Die Wärmepumpe kann über ein Wärmeleitelement an einer Elektronikkomponente angebunden sein. Die Wärmepumpe kann beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Verlötung, an der Kühlvorrichtung angebunden sein. Im Verdampfungsraum bzw. in der Verdampfungszone kann das gekapselten Kältemittel oder Kühlmittel verdampfen. In den Kondensationsräumen bzw. in den Kondensationszonen kann das gekapselten Kältemittel oder Kühlmittel kondensierenk.
Eine Wärmepumpe, insbesondere eine aktive Wärmepumpen, kann als Heatpipe, Thermosiphon oder als thermoelektrische Wärmepumpe ausgebildet sein. Eine thermoelektrische Wärmepumpe kann ein oder mehrere thermoelektrische Elemente, insbesondere dotierte Halbleiterelemente, umfassen. Ein oder mehrere dotierte Halbleiterelemente können wenigstens teilweise ein Peltierelement ausbilden.
Thermoelektrische Wärmepumpen können elektrisch direkt über die Leistungselektronikeinheit, insbesondere eine Leiterplatte der Leistungselektronik, versorgt werden und/oder mit einem Thermosensor gekoppelt werden, welcher die Wärmepumpe nur bei Bedarf aktiv schaltet bzw. einschaltet.
Jede Wärmepumpe, insbesondere jede aktive Wärmepumpe, kann aus einer oder mehreren Wärmepumpeneinheiten identischer oder unterschiedlicher Bauart ausgebildet sein. Ziel dieser Wärmepumpe kann sowohl die Verbesserung der Kühlung selbst (longitudinale Pumprichtung der Wärme entlang der Axialachse) als auch die Verringerung der Wärmestromdichte (laterale Pumprichtung der Wärme entlang wenigstens einer Lateralachse) bei extrem hohen Wärmeverlustquellen sein.
Die longitudinale Pumprichtung kann die Richtung senkrecht zur Oberfläche, insbesondere zu einer planaren und/oder ebenen Hauptkühlfläche, der Kühlvorrichtung, insbesondere des Kühlkörper und/oder der Kühlplatte, sein. Die laterale Pumprichtung kann jede Richtung parallel zur Oberfläche, insbesondere zu einer planaren und/oder ebenen Hauptkühlfläche, der Kühlvorrichtung, insbesondere des Kühlkörper und/oder der Kühlplatte, sein. Es kann vorgesehen sein, dass jede Form von Wärmepumpen auch beide Pumprichtungen kombinieren.
Hierdurch kann eine geringere maximale Betriebstemperatur in besonders verlustbehafteten Bauteilen (z.B. in der Leistungselektronik) durch aktive Entwärmung über Wärmepumpen erzielt werden. Hierdurch können die Kosten reduziert werden und eine höhere Lebensdauer der verlustbehafteten Bauteile erzielt werden.
Eine Wärmepumpe kann wenigstens eine stoffschlüssige Anbindungsschicht ausbilden, um eine Anbindung an die Komponenten der Induktionsladevorrichtung zu ermöglichen. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass eine solche Anbindungsschicht einen thermischen Widerstand und/oder einen Wärmedurchlasswiderstand kleiner 200 mm²·K/W ausbildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die stoffschlüssige Anbindungsschicht eine keramikbasierte stoffschlüssige Anbindung (z.B. Silbersintern) ausbildet, die insbesondere auch Werte <20 mm²·K/W bereitstellt.
Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse der Anbindungsschicht kann kleiner gleich 1 mm, insbesondere kleiner gleich 100 µm, sein. Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse kann beispielweise im Bereich 10 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 20 µm bis 80 µm, insbesondere im Bereich von 40 µm bis 60 µm, liegen. Die Schichtdicke bezüglich der Axialachse kann beispielweise 50 µm betragen.
Eine Wärmepumpe kann integral einen Heat-Spreader ausbilden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, eine Variation der Wärmeleitfähigkeit aufweist, die so ausgebildet ist, dass die zu kühlenden Komponenten, insbesondere die Leistungselektronikeinheit und/oder die Magnetfeldeitereinheit und/oder die Induktionsspule, der Induktionsladevorrichtung eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung ausbilden.
Wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, kann eine Variation der axialen Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die so ausgebildet ist, dass die zu kühlenden Komponenten, insbesondere die Leistungselektronikeinheit und/oder die Magnetfeldeitereinheit und/oder die Induktionsspule, der Induktionsladevorrichtung eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung ausbilden.
Hierfür kann es vorgesehen sein, dass die entstehenden Wärmestromdichten der zu kühlenden Komponenten der Induktionsladevorrichtung durch Messungen und/oder Berechnungen und/oder Simulationen ermittelt werden. In Abhängigkeit eines ersten vordefinierten Grenzwertes der Wärmestromdichten kann an der zu kühlenden Komponenten der Induktionsladevorrichtung entweder ein thermischer Isolierbereich oder ein Wärmeleitelement oder Wärmeleitbereich angeordnet werden. An Bereichen mit einer Wärmestromdichte unterhalb oder gleich des/dem ersten vordefinierten Grenzwertes können thermische Isolierbereiche ausgebildet sein. An Bereichen mit einer Wärmestromdichte oberhalb des ersten vordefinierten Grenzwertes können Wärmeleitelemente oder Wärmeleitbereiche ausgebildet sein. Somit kann an Bereichen mit einer Wärmestromdichte unterhalb oder gleich des/dem ersten vordefinierten Grenzwertes und an Bereichen mit einer Wärmestromdichte oberhalb des ersten vordefinierten Grenzwertes einen solche Wärmeabfuhr erzielt werden, dass der zwischen diesen Bereichen entstehende Temperaturgradient zumindest reduziert ist.
Es kann ein zweiter vordefinierter Grenzwert definiert sein, ab dem der Einsatz einer Wärmepumpe vorteilhaft sein kann. Der zweite vordefinierte Grenzwert kann größer sein als der erste vordefinierte Grenzwert.
An Bereichen mit einer Wärmestromdichte unterhalb oder gleich des/dem zweiten vordefinierten Grenzwertes und oberhalb des ersten vordefinierten Grenzwertes können wärmepumpenfreie Wärmeleitelement ausgebildet sein. An Bereichen mit einer Wärmestromdichte oberhalb des zweiten vordefinierten Grenzwertes können Wärmeleitelemente mit einer Wärmepumpe ausgebildet sein.
Der erste vordefinierte Grenzwert kann 5 W/cm² sein und der zweite vordefinierte Grenzwert kann 15 W/cm² sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 5 W/cm²aufweisen, und/oder dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 5 W/cm² aufweisen, und/oder dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer Wärmepumpe an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 15 W/cm² aufweisen.
Die Bereiche beziehen sich auf die zu kühlenden Komponenten, insbesondere die Leistungselektronikeinheit und/oder die Magnetfeldeitereinheit und/oder die Induktionsspule, der Induktionsladevorrichtung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, und/oder wenigstens eines ihrer Wärmeleitelemente selbstklebend ist. Es kann vorgesehen sein, dass alle Wärmeleitelemente selbstklebend sind. Die Wärmeleitelemente können zwei bezüglich der Axialachse beabstandete Selbstklebeflächen ausbilden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung, insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung, aus einem elektrisch isolierenden Wärmeleitmaterial ausgebildet ist. Insbesondere die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder ihre Wärmeleitelemente ist/sind vollständig elektrisch isolierend ausgebildet. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung und/oder ihre Wärmeleitelemente ist/sind vollständig elektrisch isolierend ausgebildet, wenn die Leistungselektronikeinheit keine isolierende Platine aufweist und/oder wenn die Kühlvorrichtung aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Gehäuse durch eine Vergussmasse ausgebildet ist und/oder dass der Gehäuseinnenraum wenigstens teilweise oder vollständig mit Vergussmasse ausgefüllt ist. Das Gehäuse und der Gehäuseinnenraum können durch die gleiche ausgehärtete bzw. gemeinsame Vergussmasse ausgebildet sein. Die Vergussmasse kann eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die Wärmeleitvorrichtung und/oder ihre Wärmeleitelemente und/oder ihre Wärmeleitbereiche.
Das Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum ausbildet, kann einstückig und/oder einteilig ausgebildet sein. Das einstückige und/oder einteilige Gehäuse kann durch eine Vergussmasse, insbesondere durch eine ausgehärtete Vergussmasse, ausgebildet sein. Der Gehäuseinnenraum des einstückigen und/oder einteiligen Gehäuses kann wenigstens teilweise oder vollständig mit Vergussmasse ausgefüllt sein. Der Gehäuseinnenraum kann fluidisch abgedichtet gegenüber einer Umgebung der Induktionsladevorrichtung ausgebildet sein.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugladesystem mit einer stationären Induktionsladestation, die wenigstens teilweise durch eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung ausgebildet ist, und/oder mit einem Fahrzeug, welches eine fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung aufweist, die wenigstens teilweise durch eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung ausgebildet ist, wobei das Fahrzeugladesystem zur drahtlosen Energieübertragung von der stationären Induktionsladestation zur fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung des Fahrzeuges ausgebildet ist. Hierfür kann die stationäre Induktionsladestation mit einer stationären Energiequelle verbunden sein. Die stationäre Induktionsladestation kann beispielsweise im Fahrboden eingegraben oder auf diesem angebracht sein. Die stationäre Induktionsladestation kann eine Primärspule ausbilden, während die Induktionsladevorrichtung des Fahrzeuges eine Sekundärspule ausbilden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug für ein erfindungsgemäßes Fahrzeugladesystem. Das Fahrzeug umfasst eine fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung, die wenigstens teilweise durch eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung ausgebildet ist, und eine Traktionsakkumulatoreinheit, die elektrisch mit der fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung gekoppelt ist, wobei die fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung zur Versorgung der Traktionsakkumulatoreinheit mit elektrischer Energie ausgebildet ist.
Das Fahrzeug kann ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit wenigstens einer rotierenden elektrischen Maschine sein, wobei die rotierende elektrische Maschine für den Antrieb des Fahrzeuges sorgt und dabei über die Traktionsakkumulatoreinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug, insbesondere ein schienenloses Straßenfahrzeug, sein. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug, oder ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug sein.
Die fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung kann im Fahrzeug in der Nähe eines Fahrbodens angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Induktionsspule der fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung näher am Fahrboden angeordnet ist als die Kühlvorrichtung.
Die fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung kann eine integrierte Leistungselektronikeinheit aufweisen.
Ferner betrifft die Erfindung eine stationäre Induktionsladestation für ein erfindungsgemäßes Fahrzeugladesystem. Die stationäre Induktionsladestation ist wenigstens teilweise durch eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung ausgebildet, wobei die stationäre Induktionsladestation zur drahtlosen Energieübertragung zur fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung des Fahrzeuges ausgebildet ist. Die stationäre Induktionsladestation kann mit einer stationären Energiequelle elektrisch leitend verbunden sein. Die stationäre Induktionsladestation kann eine integrierte Leistungselektronikeinheit oder eine separate und räumlich getrennte Leistungselektronikeinheit aufweisen.
Die stationäre Induktionsladestation kann teilweise oder vollständig im Fahrboden eingegraben sein. Die stationäre Induktionsladestation kann auf dem Fahrboden aufliegen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Induktionsspule der stationären Induktionsladestation näher am Fahrzeug angeordnet ist als die Kühlvorrichtung.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit einer Leistungselektronikeinheit,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit mehreren Leistungselektronikeinheiten,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit einer Leistungselektronikeinheit,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit einem Wärmeleitelement mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung mit einer Wärmepumpe,
7 einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches zwischen Induktionsspule und Magnetfeldleitereinheit,
8 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugladesystem,
9 ein Fahrzeug für ein Fahrzeugladesystem gemäß 8.

Die 1 zeigt eine Induktionsladevorrichtung 1 für ein Fahrzeugladesystem 2, welches in der 8 dargestellt ist. Die Induktionsladevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches einen Gehäuseinnenraum 4 ausbildet.
Im Gehäuseinnenraum 4 ist eine Kühlvorrichtung 5 zur Kühlung der Induktionsladevorrichtung 1, eine Magnetfeldleitereinheit 6 zur Magnetfeldführung und wenigstens eine Induktionsspule 7 zur drahtlosen Energieübertragung mit einer vorgegebenen Übertragungsleistung angeordnet.
In Gehäuseinnenraum 4 ist wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung 8 ausgebildet, die bezüglich einer Axialachse 9 zwischen wenigstens zwei innerhalb des Gehäuseinnenraumes 4 angeordneter Komponenten der Induktionsladevorrichtung 1 ausgebildet ist. Die Wärmeleitfähigkeit der wenigstens einen Wärmeleitvorrichtung 8 bezüglich der Axialachse 9 variiert wenigstens abschnittsweise entlang wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse 9 ausgerichteten Lateralachse 10. Eine zweite nicht dargestellte Lateralachse kann im Wesentlichen senkrecht zur Axialachse 9 und im Wesentlichen senkrecht zur Lateralachse 10 ausgerichtet sein. Solche zwei Lateralachsen können eine Lateralebene definieren, die im Wesentlichen senkrecht und/oder orthogonal zur Axialachse 9 ausgerichtet sein kann.
Ferner ist wenigstens eine Leistungselektronikeinheit 11 im Gehäuseinnenraum 4 angeordnet. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass keine Leistungselektronikeinheit im Gehäuseinnenraum 4 angeordnet ist.
Die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit 11 und die Kühlvorrichtung 5 sind bezüglich der Axialachse 9 voneinander beabstandet angeordnet, wobei eine elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 bezüglich der Axialachse 9 zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit 11 und der Kühlvorrichtung 5 angeordnet ist. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 kontaktiert beispielsweise die Leistungselektronikeinheit 11 und die Kühlvorrichtung 5 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar.
Die Kühlvorrichtung 5 und die Magnetfeldleitereinheit 6 sind bezüglich der Axialachse 9 voneinander beabstandet angeordnet, wobei eine magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung 13 bezüglich der Axialachse 9 zwischen der Kühlvorrichtung 5 und der Magnetfeldleitereinheit 6 angeordnet ist. Die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung 13 kontaktiert beispielweise die Kühlvorrichtung 5 und die Magnetfeldleitereinheit 6 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar.
Die Magnetfeldleitereinheit 6 und die wenigstens eine Induktionsspule 7 sind bezüglich der Axialachse 9 voneinander beabstandet angeordnet, wobei eine spulenseitige Wärmeleitvorrichtung 14 bezüglich der Axialachse 9 zwischen der Magnetfeldleitereinheit 6 und der wenigsten eine Induktionsspule 7 angeordnet ist. Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung 14 kontaktiert die Magnetfeldleitereinheit 6 und die wenigstens eine Induktionsspule 7 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar.
Die axiale Wärmeleitfähigkeit der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung 12 bezüglich der Axialachse 9 variiert wenigstens abschnittsweise entlang wenigstens einer Lateralachse 10. Hierfür weist die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 mehrere bezüglich der Lateralachse 10 voneinander beabstandeten Wärmeleitelemente 15,15a auf, wobei zwischen den beabstandete Wärmeleitelementen 15,15a thermische Isolierbereiche 22 ausgebildet sind. Diese thermischen Isolierbereiche 22 können beispielsweise als ausschließliche Luftbereiche ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese thermischen Isolierbereiche 22 durch beispielsweise eine Vergussmaße und/oder ein Grundmaterial ausgebildet sind, welche/welches eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Wärmeleitelemente 15, 15a. In der 1 sind beispielhaft für die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 zwei bezüglich der Lateralachse 10 außenliegende Wärmeleitelemente der 15a und 15k mit separaten Bezugszeichen versehen. Jede Wärmeleitvorrichtung kann zwei bezüglich der Lateralachse 10 außenliegende Wärmeleitelemente aufweisen, wobei diese im Folgenden nicht mit separaten Bezugszeichen versehen sind. Die Wärmeleitelemente 15, 15a sind in der 1 bezüglich der Lateralachse 10 im Wesentlichen äquidistant angeordnet. In der folgenden Beschreibung und den folgenden Figuren werden die Wärmeleitelemente der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung 12 mit dem Bezugszeichen 15a bezeichnet.
Die axiale Wärmeleitfähigkeit der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung 13 bezüglich der Axialachse 9 variiert wenigstens abschnittsweise entlang wenigstens einer Lateralachse 10. Hierfür weist die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung 13 mehrere bezüglich der Lateralachse 10 voneinander beabstandete Wärmeleitelemente 15b auf, wobei zwischen den beabstandeten Wärmeleitelementen 15b thermische Isolierbereiche 22b ausgebildet sind. Diese thermischen Isolierbereiche 22b können beispielsweise als ausschließliche Luftbereiche ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese thermischen Isolierbereiche 22b durch beispielsweise eine Vergussmaße und/oder ein Grundmaterial ausgebildet sind, welche/welches eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Wärmeleitelemente 15b. Die Wärmeleitelemente 15b sind in der 1 bezüglich der Lateralachse 10 im Wesentlichen äquidistant angeordnet. In der folgenden Beschreibung und den folgenden Figuren werden die Wärmeleitelemente der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung 13 mit dem Bezugszeichen 15b bezeichnet.
Die axiale Wärmeleitfähigkeit der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14 bezüglich der Axialachse 9 variiert wenigstens abschnittsweise entlang wenigstens einer Lateralachse 10. Hierfür weist die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung 14 mehrere bezüglich der Lateralachse 10 voneinander beabstandeten Wärmeleitelemente 15c auf, wobei zwischen den beabstandete Wärmeleitelementen 15c thermische Isolierbereiche 22c ausgebildet sind. Diese thermischen Isolierbereiche 22c können beispielsweise als ausschließliche Luftbereiche ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese thermischen Isolierbereiche 22c durch beispielsweise eine Vergussmaße und/oder ein Grundmaterial ausgebildet sind, welche/welches eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Wärmeleitelemente 15c. Die Wärmeleitelemente 15c sind in der 1 bezüglich der Lateralachse 10 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen äquidistant angeordnet, jedoch ist zwischen den bezüglich der Lateralachse 10 außenliegende Wärmeleitelementen 15c insgesamt eine nicht äquidistante bzw. eine variierende Beabstandung ausgebildet. In der folgenden Beschreibung und den folgenden Figuren werden die Wärmeleitelemente der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14 mit dem Bezugszeichen 15c bezeichnet.
Das Wärmeleitelement 15c kann einem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule 7 durchgehend folgend ausgebildet sein. In einem solchen Fall ist das Wärmeleitelement 15c entlang des Wicklungspfades der wenigstens einen Induktionsspule 7 durchgängig ausgebildet, wobei in einer Betrachtung in der Zeichnungsebene (aufgespannt durch die Axialachse 9 und Lateralachse 10) der dargestellten Figuren, ein solches durchgängiges Wärmeleitelement 15 mehrere bezüglich der Lateralachse 10 voneinander beabstandete Wärmeleitelemente 15c, insbesondere Wärmeleitelementabschnitte 15c, ausbildet.
In der 2 sind im Vergleich zu 1 mehrere Leistungselektronikeinrichtungen 11, 11a und 11b im Gehäuseinnenraum 4 angeordnet, wobei diese Leistungselektronikeinrichtungen bezüglich der Lateralachse 10 voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Leistungselektronikeinrichtungen 11, 11a, und 11b sind von der Kühlvorrichtung 5 bezüglich der Axialachse 9 beabstandet angeordnet, wobei die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 bezüglich der Axialachse 9 wenigstens teilweise zwischen der jeweiligen Leistungselektronikeinheit 11, 11a, 11b und der Kühlvorrichtung 5 angeordnet ist. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 kontaktiert die Leistungselektronikeinheit 11a und die Kühlvorrichtung 5 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 kontaktiert die Leistungselektronikeinheit 11b und die Kühlvorrichtung 5 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar. Die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 kontaktiert die Leistungselektronikeinheit 11 und die Kühlvorrichtung 5 wenigstens abschnittsweise mechanisch unmittelbar.
Im Vergleich zu 1 weisen die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 und die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung 13 in der 3 eine nicht äquidistante bzw. eine variierende Beabstandung der Wärmeleitelemente 15a bzw. 15b bezüglich der Lateralachse 10 auf. Hierdurch kann eine Variation des Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt werden, die so ausgebildet ist, dass die zu kühlenden Komponenten, insbesondere die Leistungselektronikeinheit 11 und/oder die Magnetfeldeitereinheit 6 und/oder die Induktionsspule 7, der Induktionsladevorrichtung 1 eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung ausbilden.
Die 4 weist als Unterschied zu 2 auf, dass die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 wenigstens ein Wärmeleitelement 16 mit einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dieses Wärmeleitelement 16 kann auch als Heat-Spreader bezeichnet werden. Das Wärmeleitelement 16 kann eine laterale Wärmeleitfähigkeit bezüglich wenigstens einer Lateralachse 10 aufweisen, die größer ist als eine axiale Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitelementes 16 bezüglich der Axialachse 9.
Die Leistungselektronikeinheit 11a ist beispielhaft teilweise durch eine Leiterplatte 25 ausgebildet, die über elektrische Kontaktierungen 24 eine elektrische Leistungsversorgung einer Elektronikkomponente 23 ausbildet. Die Elektronikkomponente 23 weist beispielsweise eine hohe Wärmestromdichte auf, die über das Wärmeleitelement 16 reduziert werden kann. Hierfür kann es vorgesehen sein, dass das Wärmeleitelement 16 eine größere laterale Ausdehnung aufweist als die laterale Ausdehnung des Bereiches der Elektronikkomponente 23, der mechanisch unmittelbar kontaktierend an dem Wärmeleitelement 16 anliegt. Zwischen dem Wärmeleitelement 16 und der Kühlvorrichtung 5 kann bezüglich der Axialachse 9 ein Wärmeleitelement 15a mit isotroper Wärmeleitfähigkeit angeordnet sein.
Die 5 weist als Unterschied zu 2 auf, dass die erste Wärmeleitvorrichtung 12 wenigstens ein Wärmeleitelement 17 mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe aufweist. Die Leistungselektronikeinheit 11a ist beispielhaft teilweise durch eine Leiterplatte 25 ausgebildet, die über elektrische Kontaktierungen 24 eine elektrische Leistungsversorgung einer Elektronikkomponente 23 ausbildet. Die Elektronikkomponente 23 weist beispielsweise eine hohe Wärmestromdichte auf, die über das Wärmeleitelement 17 aktiv abgeführt werden kann.
Das Wärmeleitelement 17 weist beispielhaft zwei thermoelektrische Elemente 27 auf, die über Leiterbrücken 26 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Leiterbrücken 26 sind über elektrische Kontaktierungen 24a mit der Leiterplatte 25 verbunden, wobei die elektrische Leistungsversorgung des Wärmeleitelement 17 über ein Schaltelement 29 durch die Leistungselektronikeinheit 11a, insbesondere die elektronische Komponente 23, gesteuert und/oder geregelt werden kann.
Die Leiterbrücken 26 sind über metallisierte Keramiksubstrate 28 und/oder eine stoffschlüssige Anbindung 30, an der Elektronikkomponente 23 bzw. an der Kühlvorrichtung 5 stoffschlüssig angebunden. Die stoffschlüssige Anbindung 30 kann beispielsweise durch Löten ausgebildet sein. Die Metallisierung kann dazu dienen, dass das Keramiksubstrat besser angebunden werden kann, z.B. sodass ein Lötvorgang erleichtert und/oder verbesser wird.
Die 6 weist als Unterschied zu 2 auf, dass die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung 12 wenigstens ein Wärmeleitelement 17 aufweist, welches eine Wärmepumpe ausbildet, die einen Wärmetransport durch einen Phasenübergang eines in der Wärmepumpe gekapselten Kältemittels oder Kühlmittels ausbildet. Hierfür weist die Wärmepumpe einen Verdampfungsraum 31 bzw. eine Verdampfungszone auf, der/die bezüglich der Lateralachse 10 zwischen zwei durch die Wärmepumpe ausgebildeten Kondensationsräumen 32 bzw. Kondensationszonen ausgebildet ist. Da diese Wärmepumpe eine größere laterale Ausdehnung aufweist als beispielsweise die Elektronikkomponente, wird hierdurch auch eine Reduzierung der Wärmestromdichte ermöglicht, in dem ein integral ausgebildeter Heat-Spreader bereitgestellt wird. Die Wärmepumpe kann über ein Wärmeleitelement 15 an der Elektronikkomponente 23 angebunden sein. Die Wärmepumpe kann beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Verlötung, an der Kühlvorrichtung 5 angebunden sein. Die stoffschlüssige Anbindung 30 kann beispielsweise durch Löten ausgebildet sein.
Die 7 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14. An Bereichen 61 der Magnetfeldleitereinheit 6, an denen bezüglich der Axialachse 9 keine Induktionsspule 7, insbesondere keine Litze der Induktionsspule 7, angeordnet ist, sind thermische Isolierbereiche 22c ausgebildet. Die Isolierbereiche 22c können Luftbereiche sein.
An Bereichen 60 und 62 der Magnetfeldleitereinheit 6, an denen bezüglich der Axialachse 9 die Induktionsspule 7, insbesondere eine Litze der Induktionsspule 7, angeordnet ist, können Wärmeleitbereiche 15c bzw. 15cc und/oder Wärmeleitelemente 15c bzw. 15cc ausgebildet sein, die hier schwarz-flächig dargestellt sind.
Die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung 14 kann den Raum, der zwischen der Induktionsspule 7 und der Magnetfeldleitereinheit 6 bezüglich der Axialachse ausgebildet ist, teilweise (siehe 15c) oder vollständig (siehe 15cc) durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente ausfüllen. Eine solche Ausfüllung durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente kann bezüglich der Lateralachse 10 eine Ausdehnung aufweisen, die teilweise oder vollständig einem Litzendurchmessers 33 entspricht.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Raum, der zwischen der Induktionsspule 7 und der Magnetfeldleitereinheit 6 bezüglich der Axialachse ausgebildet ist, ausschließlich teilweise (siehe 15c) durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14 ausfüllt sein. In weiteren einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Raum, der zwischen der Induktionsspule 7 und der Magnetfeldleitereinheit 6 bezüglich der Axialachse ausgebildet ist, ausschließlich vollständig (siehe 15cc) durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14 ausfüllt sein. Es ist auch eine abschnittweise Kombination dieser beiden Ausführungsformen denkbar, wie es beispielhaft in der 7 dargestellt ist. Hierbei ist Raum, der zwischen der Induktionsspule 7 und der Magnetfeldleitereinheit 6 bezüglich der Axialachse ausgebildet ist, abschnittweise teilweise (siehe 15c) und abschnittsweise vollständig (siehe 15cc) durch Wärmeleitbereiche und/oder Wärmeleitelemente der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung 14 ausgefüllt.
Die 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeugladesystem 2 mit einer stationären Induktionsladestation 18, die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung 1 ausgebildet ist und ein Fahrzeug 19, welches eine fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung 20 aufweist, die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung 1 ausgebildet ist. Das Fahrzeugladesystem 2 ist zur drahtlosen Energieübertragung von der stationären Induktionsladestation 18 zur fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 20 des Fahrzeuges 19 ausgebildet.
Die 9 zeigt ein Fahrzeug 19 für ein Fahrzeugladesystem. Das Fahrzeug 19 weist eine fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung 20 auf, die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung 1 ausgebildet ist. Ferner weist das Fahrzeug 19 eine Traktionsakkumulatoreinheit 21 auf, die elektrisch mit der fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 20 gekoppelt ist, wobei die fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung 20 zur Versorgung der Traktionsakkumulatoreinheit 21 mit elektrischer Energie ausgebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013217728 A1 [0004, 0010]
US 2016/0233723 A1 [0005, 0010]
DE 102010044999 A1 [0006, 0010]
WO 2016/030413 A1 [0007, 0011]
DE 102017200465 A1 [0008, 0011]
DE 69508133 T2 [0009, 0011]

Claims

Induktionsladevorrichtung (1) für ein Fahrzeugladesystem (2), - mit einem Gehäuse (3), welches einen Gehäuseinnenraum (4) ausbildet, - mit einer im Gehäuseinnenraum (4) angeordneten Kühlvorrichtung (5) zur Kühlung der Induktionsladevorrichtung (1), - mit einer im Gehäuseinnenraum (4) angeordneten Magnetfeldleitereinheit (6) zur Magnetfeldführung, - mit wenigstens einer im Gehäuseinnenraum (4) angeordneten Induktionsspule (7) zur drahtlosen Energieübertragung mit einer vorgegebenen Übertragungsleistung, - mit wenigstens einer im Gehäuseinnenraum (4) angeordneten Wärmeleitvorrichtung (8) zum Wärmetransport zwischen wenigstens zwei innerhalb des Gehäuseinnenraumes (4) angeordneten Komponenten der Induktionsladevorrichtung (1), - wobei die wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8) bezüglich einer Axialachse (9) zwischen wenigstens zwei innerhalb des Gehäuseinnenraumes (4) angeordneten Komponenten der Induktionsladevorrichtung (1) angeordnet ist, - wobei die wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8) eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse (9) aufweist, - wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der wenigstens einen Wärmeleitvorrichtung (8) bezüglich wenigstens einer im Wesentlichen senkrecht und/oder quer zur Axialachse (9) ausgerichteten Lateralachse (10) wenigstens abschnittsweise variiert.
Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leistungselektronikeinheit (11) im Gehäuseinnenraum (4) angeordnet ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass die wenigstens eine Leistungselektronikeinheit (11) und die Kühlvorrichtung (5) bezüglich der Axialachse (9) voneinander beabstandet angeordnet sind, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8) durch eine elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse (9) zwischen der wenigstens einen Leistungselektronikeinheit (11) und der Kühlvorrichtung (5) angeordnet ist, - dass die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) an der Leistungselektronikeinheit (11) und an der Kühlvorrichtung (5) wenigstens abschnittsweise angeordnet ist, - wobei die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse (9) aufweist, - wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der elektronikseitigen Wärmeleitvorrichtung (12) bezüglich wenigstens einer Lateralachse (10) wenigstens abschnittsweise variiert.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Kühlvorrichtung (5) und die Magnetfeldleitereinheit (6) bezüglich der Axialachse (9) voneinander beabstandet angeordnet sind, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8) durch eine magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse (9) zwischen der Kühlvorrichtung (5) und der Magnetfeldleitereinheit (6) angeordnet ist, - dass die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) an der Kühlvorrichtung (5) und an der Magnetfeldleitereinheit (6) wenigstens abschnittsweise angeordnet ist, - wobei die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse (9) aufweist, - wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der magnetfeldleiterseitigen Wärmeleitvorrichtung (13) bezüglich wenigstens einer Lateralachse (10) wenigstens abschnittsweise variiert.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Magnetfeldleitereinheit (6) und die wenigstens eine Induktionsspule (7) bezüglich der Axialachse (9) voneinander beabstandet angeordnet sind, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8) durch eine spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) ausgebildet ist, die bezüglich der Axialachse (9) zwischen der Magnetfeldleitereinheit (6) und der wenigstens einen Induktionsspule (7) angeordnet ist, - dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) an der Magnetfeldleitereinheit (6) und an der wenigstens einen Induktionsspule (7) wenigstens abschnittsweise angeordnet ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) eine axiale Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse (9) aufweist, wobei die axiale Wärmeleitfähigkeit der spulenseitigen Wärmeleitvorrichtung (14) bezüglich wenigstens einer Lateralachse (10) wenigstens abschnittsweise variiert, und/oder - dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) durchgehend oder wenigstens abschnittsweise gemäß einem Wicklungspfad der wenigstens einen Induktionsspule (7) ausgebildet ist, und/oder - dass die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) so ausgebildet ist, dass ein jeder Spulenabschnitt der wenigstens einen Induktionsspule (7), der der Magnetfeldleitereinheit (6) bezüglich der Axialachse (9) gegenüberliegt, über wenigstens einen Abschnitt der spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14) mit der Magnetfeldleitereinheit (6) thermisch kontaktierend verbunden ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens abschnittsweise eine lineare Variationen und/oder abschnittsweise eine nichtlineare Variationen und/oder abschnittsweise eine stufenförmige Variationen und/oder abschnittsweise eine unstetige Variationen der axialen Wärmeleitfähigkeit bezüglich der Axialachse (9) entlang wenigstens einer Lateralachse (10) ausbildet.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), durch mehrere Wärmeleitelemente (15) ausgebildet ist, - wobei wenigstens zwei Wärmeleitelemente (15) bezüglich wenigstens einer Lateralachse (10) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (16) mit einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit aufweist, und/oder - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (16) mit einer lateralen Wärmeleitfähigkeit bezüglich wenigstens einer Lateralachse (10) aufweist, die größer ist als eine axiale Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitelementes (16) bezüglich der Axialachse (9).
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (17) mit einer Wärmepumpe aufweist, und/oder - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (17) mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe aufweist, und/oder - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (17) mit einer Wärmepumpe aufweist, wobei durch die Wärmepumpe ein Wärmetransport durch einen Phasenübergang eines in der Wärmepumpe gekapselten Kältemittels oder Kühlmittels ausgebildet ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), eine Variation der Wärmeleitfähigkeit aufweist, die so ausgebildet ist, dass die zu kühlenden Komponenten, insbesondere die Leistungselektronikeinheit (11) und/oder die Magnetfedleitereinheit (6) und/oder die Induktionsspule (7), der Induktionsladevorrichtung (1) eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung ausbilden.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitig Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (15) an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 5 W/cm²aufweisen, und/oder - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (16) mit einer anisotropen Wärmeleitfähigkeit an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 5 W/cm² aufweisen, und/oder - dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), wenigstens ein Wärmeleitelement (17) mit einer Wärmepumpe an Bereichen aufweist, die wenigstens temporär eine Wärmestromdichte von wenigstens 15 W/cm² aufweisen.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), und/oder wenigstens eines ihrer Wärmeleitelemente (15) selbstklebend ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmeleitvorrichtung (8), insbesondere die elektronikseitige Wärmeleitvorrichtung (12) und/oder die magnetfeldleiterseitige Wärmeleitvorrichtung (13) und/oder die spulenseitige Wärmeleitvorrichtung (14), aus einem elektrisch isolierenden Wärmeleitmaterial ausgebildet ist.
Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) durch eine Vergussmasse ausgebildet ist und/oder dass der Gehäuseinnenraum (4) wenigstens teilweise oder vollständig mit Vergussmasse ausgefüllt ist.
Fahrzeugladesystem (2), - mit einer stationären Induktionsladestation (18), die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist, und/oder - mit einem Fahrzeug (19), welches eine fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung (20) aufweist, die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist, - wobei das Fahrzeugladesystem (2) zur drahtlosen Energieübertragung von der stationären Induktionsladestation (18) zur fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung (20) des Fahrzeuges (19) ausgebildet ist.
Fahrzeug (19) für ein Fahrzeugladesystem (2) nach Anspruch 16, - mit einer fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung (20), die wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist, - mit einer Traktionsakkumulatoreinheit (21), die elektrisch mit der fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung (20) gekoppelt ist, - wobei die fahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung (20) zur Versorgung der Traktionsakkumulatoreinheit (21) mit elektrischer Energie ausgebildet ist.
Stationäre Induktionsladestation (18) für ein Fahrzeugladesystem (2) nach Anspruch 16, - wobei die stationäre Induktionsladestation (18) wenigstens teilweise durch eine Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist, - wobei die stationäre Induktionsladestation (18) zur drahtlosen Energieübertragung zur fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung (20) des Fahrzeuges (19) ausgebildet ist.^*****