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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Erfindungsfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiezuführeinheit, die in einem Fahrzeug angeordnet ist und eine Energieempfangseinheit enthält, die von außerhalb des Fahrzeugs zugeführte Energie kontaktlos empfängt, sowie ein die Energieempfangseinheit enthaltendes Energiezuführsystem.
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Stand der Technik
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Neuerdings verwenden ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), ein Elektrofahrzeug (EV) oder ähnliches für das Laden einer Sekundärbatterie oder von ähnlichem (nachfolgend einfach als „Energiebatterie” bezeichnet) eine drahtlose (kontaktlose) Energieübertragungstechnik, die keine physikalische Verbindung wie etwa eine Steckerverbindung erfordert, wodurch der Ladevorgang vereinfacht wird.
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Zum Beispiel umfasst ein in der PTL 1 angegebenes Energiezuführsystem einen Energiezuführteil, der auf dem Boden in einer Energiezuführeinrichtung angeordnet ist, und einen Energieempfangsteil, der an der Unterseite eines Fahrzeugs angebracht ist, und überträgt Energie kontaktlos durch das elektromagnetische Koppeln des Energiezuführteils mit dem Energieempfangsteil.
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Weil in einem derartigen Energiezuführsystem der Energieempfangsteil an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht ist, kann der Energieempfangsteil unter Umständen nahe zu einem Wärme erzeugenden Element wie etwa einer Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor enthält, oder einem Abgasrohr angeordnet sein. Der Energieempfangsteil umfasst eine Spule und einen Kondensator, die in einer Schaltung für eine elektromagnetische Kopplung enthalten sind, sowie ein Gehäuse zum Aufnehmen der zuvor genannten Teile. Der Spulendraht der Spule in dem Energieempfangsteil ist vor allem aus einem Metall wie etwa Kupfer ausgebildet, das die Eigenschaft aufweist, dass sich sein Widerstandswert bei einem Temperaturanstieg erhöht, wobei ein aus Ferrit ausgebildeter Kern als eine Komponente des Kondensators und der Spule innerhalb eines oberen Grenzwerts für die Betriebstemperatur geregelt wird. Um also zu verhindern, dass die Wärme von dem Wärme erzeugenden Element des Fahrzeugs zu der Spule oder dem Kondensator des Energieempfangsteils übertragen wird, werden die Spule und der Kondensator voneinander beabstandet angeordnet, um eine isolierende Schicht durch die dazwischen liegende Luft zu bilden.
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Wenn jedoch das Fahrzeug nach einer langen Fahrt an einer Ladestation ankommt, wo der oben genannte Energiezuführteil vorgesehen ist, können die Spule und der Kondensator aufgrund der langen Aussetzung an die reflexive Wärme des Wärme erzeugenden Elements eine hohe Temperatur aufweisen. Dabei kann die Übertragungseffektivität der Energie aufgrund des erhöhten Widerstandswerts des Spulendrahts vermindert werden und kann die Temperatur des aus Ferrit ausgebildeten Kerns, des Kondensators usw. den oberen Grenzwert für die Betriebstemperatur überschreiten. Außerdem behindert die vorgesehene isolierende Schicht in diesem Fall das Abführen der Wärme von der Spule oder dem Kondensator, nachdem diese erhitzt wurden, was einer Reduktion der Wärme der Spule und des Kondensators entgegenwirkt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben genannten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieempfangseinheit, die einen Temperaturanstieg der Spule und/oder des Kondensators unterdrücken kann, und ein die Energieempfangseinheit enthaltendes Energiezuführsystem anzugeben.
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Patentdokument
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- PTL 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-90470
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt gekennzeichnet durch eine Energieempfangseinheit, die an der Unterseite eines Fahrzeugs angeordnet ist und kontaktlos von einem auf dem Boden angeordneten Energiezuführteil gesendete Energie empfängt, wobei die Energieempfangseinheit umfasst: eine Spule und einen Kondensator, die für das Empfangen der Energie verwendet werden; und ein Gehäuse, das einen Raum zum Aufnehmen der Spule und des Kondensators enthält; wobei ein Teil, an dem die Spule und/oder der Kondensator in dem Raum in dem Gehäuse angeordnet sind, mit einem Wärmeleitungsglied gefüllt ist.
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Die Erfindung ist gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass in der Energieempfangseinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung das Wärmeleitungsglied in den gesamten Raum in dem Gehäuse gefüllt ist.
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Die Erfindung ist gemäß einem dritten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass in der Energieempfangseinheit gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung das Wärmeleitungsglied in einen Teil, an dem wenigstens der Kondensator in dem Raum in dem Gehäuse angeordnet ist, gefüllt ist, wobei der Kondensator weiterhin eine Leiterplatte, auf welcher der Kondensator montiert ist, enthält und wobei die Leiterplatte das Wärmeleitungsglied enthält.
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt gekennzeichnet durch ein Energiezuführsystem, das umfasst: einen Energiezuführteil, der auf dem Boden angeordnet ist; einen Energieempfangsteil, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei der Energieempfangsteil kontaktlos von dem Energiezuführteil gesendete Energie empfängt, wobei der Energieempfangsteil die Energieempfangseinheit gemäß einem der ersten, zweiten und dritten Aspekte enthält.
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Gemäß den ersten bis vierten Aspekten der Erfindung sind eine Spule, ein Kondensator zum Empfangen der Energie und ein Gehäuse mit darin einem Raum zum Aufnehmen der Spule und des Kondensators vorgesehen. Ein Teil, an dem die Spule und/oder der Kondensator in dem Raum in dem Gehäuse angeordnet sind, ist mit einem Wärmeleitungsglied gefüllt. Auf diese Weise sind die Spule und/oder der Kondensator mit dem Gehäuse verbunden, das durch das Wärmeleitungsglied bedeckt wird. Also auch wenn zum Beispiel das Gehäuse einer Wärme von einem Wärme erzeugenden Glied wie etwa einer Antriebseinheit oder einem Abgasrohr des Fahrzeugs ausgesetzt wird, wird die Wärme von dem Gehäuse in der Nähe des Wärme erzeugenden Elements über das Wärmeleitungsglied zu dem Gehäuse in der Nähe des Bodens übertragen, um von dort abgeführt zu werden. Auf diese Weise kann die Wärme des Wärme erzeugenden Elements auch dann, wenn sie zu der Spule oder dem Kondensator übertragen wird, prompt abgeführt werden, wodurch ein Temperaturanstieg an der Spule oder dem Kondensator, die durch das Wärmeleitungsglied bedeckt werden, verhindert wird.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Wärmeleitungsglied in den gesamten Raum in dem Gehäuse gefüllt. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Wärmeleitung in dem gesamten Gehäuse und fördert eine Unterdrückung eines Temperaturanstiegs der Spule und des Kondensators in dem Gehäuse.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist das Wärmeleitungsglied in einen Teil gefüllt, an dem wenigstens der Kondensator in dem Raum in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Kondensator weiterhin eine Leiterplatte, an welcher der Kondensator montiert ist, enthält und wobei die Leiterplatte das Wärmeleitungsglied enthält. Im Vergleich zu zum Beispiel einer Konfiguration, in welcher eine Glasepoxidplatte allgemein für eine Leiterplatte mit dem daran montierten Kondensator verwendet wird, kann die Anwendung einer Leiterplatte mit einem darin enthaltenden Wärmeleitungsmaterial wie etwa einer Leiterplatte, die ein Schichtverbund aus einer Metallplatte aus etwa Eisen oder Kupfer in Kombination mit Keramikpartikeln ist, die Wärmeleitung der Leiterplatte verbessern, wodurch ein Temperaturanstieg des Kondensators weiter unterdrückt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines Energiezuführsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Energiezuführeinheit und einer Energieempfangseinheit in dem Energiezuführsystem von 1 zeigt.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Energieempfangseinheit von 2.
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4 ist eine Querschnittansicht der Energieempfangseinheit von 2.
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5A bis 5C sind Querschnittansichten, die eine Konfiguration eines Modifikationsbeispiels der Energieempfangseinheit von 2 zeigen.
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6A und 6B sind Querschnittansichten, die eine Konfiguration eines Modifikationsbeispiels einer Leiterplatte mit einer Energieempfangsseiten-Kondensatoreinheit der Energieempfangseinheit von 2 zeigen.
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7 ist ein Kurvendiagramm, das den Verlauf eines Temperaturanstiegs in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist ein Kurvendiagramm, das den Verlauf eines Temperaturanstiegs in einem Vergleichsbeispiel zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 1–4 ein Energiezuführsystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist eine Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines Energiezuführsystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Ansicht, die eine Anordnung einer Energiezuführeinheit und einer Energieempfangseinheit in dem Energiezuführsystem von 1 zeigt. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Energieempfangseinheit von 2 zeigt. 4 ist eine Querschnittansicht, die die Energieempfangseinheit von 2 zeigt.
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Das Energiezuführsystem der vorliegenden Erfindung führt kontaktlos Energie von dem Boden unter Verwendung eines Magnetfeldresonanzsystems zu einem Fahrzeug zu. Es können jedoch auch andere Systeme als das Magnetfeldresonanzsystem verwendet werden, solange eine elektromagnetische Kopplung zwischen einem Energiezuführer und einem Energieempfänger Energie übertragen kann.
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Wie in 1 gezeigt, enthält das Energiezuführsystem 1 eine Energiezuführvorrichtung 20 als einen Energiezuführteil, der auf dem Boden G (in 2 gezeigt) angeordnet ist, und eine Energieempfangsvorrichtung 30 als einen Energieempfangsteil, der in einem Fahrzeug V (in 2 gezeigt) angeordnet ist. Das Fahrzeug V ist mit einer Antriebseinheit DRV, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, einer Energiebatterie BATT, die Energie zu dem Elektromotor zuführt, und einem Abgasrohr EX, das Abgas aus dem Verbrennungsmotor abführt, versehen. In 2 entspricht die linke Seite der vorderen Seite des Fahrzeugs V.
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Das Fahrzeug 20 enthält eine Hochfrequenz-Energiezufuhr 21, eine Energiezuführeinheit 22, eine Abgleichschaltung 27 und eine Steuereinrichtung 28.
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Die Hochfrequenz-Energiezufuhr 21 erzeugt und führt eine Hochfrequenzenergie von einer kommerziellen Energiequelle zu einer weiter unten beschriebenen Energiezuführeinheit 22 zu. Die durch die Hochfrequenz-Energiequelle 21 erzeugte Hochfrequenzenergie wird auf eine Frequenz gleich einer Resonanzfrequenz der Energiezuführeinheit 22 und eine Resonanzfrequenz einer weiter unten beschriebenen Energiezuführeinheit 32 gesetzt.
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Die Energiezuführeinheit 22 enthält eine Energiezuführseiten-Spule 23 und einen Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24. Die Energiezuführseiten-Spule 23 und der Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24 sind in einem Energiezuführseiten-Gehäuse 25 aufgenommen. Die Energiezuführeinheit 22 ist wie in 2 gezeigt auf dem Boden G angeordnet. Die Energiezuführeinheit 22 kann aber auch in dem Boden G eingebettet sein.
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Die Energiezuführseiten-Spule 23 ist derart konfiguriert, dass ein Litzendraht (ein Leiter, in dem eine Vielzahl von emaillierten feinen Drähten verdrillt sind) um einen nicht gezeigten Kern aus Ferrit gewunden ist. Der Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24 enthält eine Vielzahl von nicht gezeigten Kondensatoren, die in Reihe und/oder parallel mit einander und mit einer nicht gezeigten Leiterplatte verbunden und auf dieser montiert sind. Die Energiezuführseiten-Spule 23 und der Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24 sind in Reihe miteinander verbunden und bilden eine Resonanzschaltung, die mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz resoniert. In dieser Ausführungsform sind die Energiezuführseiten-Spule 23 und der Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24 in Reihe verbunden, wobei sie aber auch parallel verbunden sein könnten.
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Die Abgleichschaltung 27 ist eine Schaltung zum Abgleichen der Impedanzen zwischen der Hochfrequenz-Energiequelle 21 und der Resonanzschaltung, die durch die Energiezuführseiten-Spule 23 und den Energiezuführseiten-Kondensatorkörper 24 gebildet wird.
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Die Steuereinrichtung 28 besteht aus einem bekannten Mikrocomputer, der einen ROM, einen RAM und eine CPU enthält und die gesamte Energiezuführvorrichtung 20 steuert. Die Steuereinrichtung 28 schaltet die Hochfrequenz-Energiequelle 21 zum Beispiel gemäß einem Energieübertragungsbefehl ein und aus.
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Die Energieempfangsvorrichtung 30 enthält eine Energieempfangseinheit 32 und einen Gleichrichter 38.
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Die Energieempfangseinheit 32 umfasst wie in 3 und 4 gezeigt eine Energieempfangsseiten-Spule 33 als eine Spule, einen Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 als einen Kondensator, ein Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 als ein Gehäuse zum Aufnehmen der zuvor genannten Teile und ein Wärmeleitungsglied 36, mit dem ein Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 gefüllt ist.
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Die Energieempfangsseiten-Spule 33 enthält einen rechteckigen plattenartigen Kern 33a aus Ferrit, einen Spulendraht 33b, der aus einem Litzendraht besteht und spulenartig um dem Kern 33a gewunden ist. Der Spulendraht 33b kann auch aus einem anderen Leiterdraht als einem Litzendraht bestehen.
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Der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 enthält eine rechteckige plattenartige Leiterplatte 34a, in der ein Leitermuster auf einer Fläche einer Glasepoxidplatte ausgebildet ist, und eine Vielzahl von keramischen Kondensatoren 34b, die auf der Fläche der Leiterplatte 34a ausgebildet sind und in Reihe und/oder parallel miteinander verbunden sind.
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Die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 sind miteinander verbunden und bilden eine Resonanzschaltung, die mit der gleichen Frequenz resoniert wie die Energiezuführeinheit 22. In dieser Ausführungsform sind die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in Reihe verbunden, wobei sie jedoch auch parallel verbunden sein könnten.
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Das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 setzt sich teilbar aus einem Hauptkörper 35a und einem Deckel 35b zusammen. Der Hauptkörper 35a ist aus einem Material wie etwa einem faserverstärkten Kunststoff (FRP) ausgebildet, das Magnetismus zum Beispiel von der Energiezuführvorrichtung 20 durchlassen kann. Der Deckel 35b ist aus einem Material wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet, das Magnetismus nicht durchlässt (d. h. als eine Magnetabschirmung wirkt). Weiterhin kann der Deckel 35b in gleicher Weise aus einem Kunstharz wie etwa FRP ausgebildet sein wie der Hauptkörper 35a, wobei in diesem Fall eine Magnetabschirmungsplatte aus Kupfer und Aluminium über dem Deckel 35b angeordnet sein kann. Das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 bildet einen Raum K, in dem die Energiezuführseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 kombiniert aufgenommen werden, wobei dann der Hauptkörper 35a und der Deckel 35b mit einem nicht gezeigten Fixierungselement wie etwa einer Schraube aneinander fixiert werden. Gemäß der Erfindung sind die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 horizontal in dem Raum K angeordnet. Weiterhin ist das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 an der Unterseite des Fahrzeugs V derart angebracht, dass der Deckel 35b der Unterseite des Fahrzeugs zugewandt ist und der Hauptkörper 35a der Seite des Bodens G zugewandt ist.
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Eine Leitung 33c, die sich von der Energieempfangsseiten-Spule 33 erstreckt, und eine Leitung 34c, die sich von dem Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 erstreckt, sind jeweils mit einem Paar von Leitungen 37, 37 verbunden, die von dem Inneren des Energieempfangsseiten-Gehäuses 35 nach außen gezogen sind.
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Das Wärmeleitungsglied 36 besteht aus einem Silikonkautschuk mit einer elektrisch isolierenden Eigenschaft und ist zum Beispiel wie in 4 gezeigt in den gesamten Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 gefüllt. Das Wärmeleitungsglied 36 wird ausgebildet, indem die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in dem Hauptkörper 35a des Energieempfangsseiten-Gehäuses 35 aufgenommen werden, der Deckel 35 angebracht wird und flüssiger Silikonkautschuk in den Raum K von einem nicht gezeigten Einfüllloch in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 eingespritzt und dann ausgehärtet wird. Statt dessen kann zum Beispiel auch eine Konfiguration verwendet werden, in der eine Wärmeleitungsfolie aus Silikonkautschuk nach einem wiederholten Winden um die Energieempfangsseiten-Spule 33 und den Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 gedrückt wird und den Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 füllt (diese Konfiguration kann ebenfalls als eine Konfiguration, in welcher das Wärmeleitungsglied eingefüllt wird, aufgefasst werden). Das Wärmeleitungsglied 36 kann anstatt aus einem Silikonkautschuk auch aus einem Epoxidharz oder einem beliebigen anderen Material mit einem relativ hohen Wärmeleitungsverhältnis bestehen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Der Gleichrichter 38 wandelt die Hochfrequenzenergie zu einer Gleichstromenergie, die die Energieempfangseinheit 32 empfängt. Der Gleichrichter 38 ist mit einer Last L wie etwa einer Ladeeinheit für das Laden der an dem Fahrzeug V montierten Energiebatterie BATT verbunden.
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Wenn in dem oben beschriebenen Energiezuführsystem 1 eine Ladebetätigung für die Energiebatterie BATT des geparkten Fahrzeugs V eingegeben wird und ein Befehl zum Übertragen von Energie zu dem Fahrzeug in der Energiezuführeinrichtung erzeugt wird, kann die Steuereinrichtung 28 die Hochfrequenz-Energiequelle 21 einschalten, um eine Hochfrequenzenergie zu erzeugen. Dann wird die Hochfrequenzenergie zu der Energiezuführeinheit 22 zugeführt und resonieren die Energiezuführeinheit 22 und die Energieempfangseinheit 32 magnetisch, sodass die Hochfrequenzenergie von der Energiezuführeinheit 22 gesendet wird und die Hochfrequenzenergie durch die Energieempfangseinheit 32 empfangen wird. Die durch die Energieempfangseinheit 32 empfangene Hochfrequenzenergie wird zu der Gleichstromenergie gewandelt, um zu der Ladeeinheit des Fahrzeugs V zugeführt zu werden, wobei die Energiebatterie BATT durch die Ladeeinheit geladen wird.
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Im Folgenden wird der Effekt des oben beschriebenen Energiezuführsystems 1 erläutert.
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Die Antriebseinheit DRV, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor enthält, und das Abgasrohr EX erzeugen während der Fahrt des Fahrzeugs Wärme, die zu dem Deckel 35b des Energieempfangsseiten-Gehäuses 35 der Energieempfangseinheit 32 geleitet wird. Die zu dem Deckel 35b geleitete Wärme wird über das Wärmeleitungsglied 36 zu der Energieempfangsseiten-Spule 33 und dem Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 geleitet, weiter über das Wärmeleitungsglied 36 zu dem Hauptkörper 35a des Energieempfangsseiten-Gehäuses 35 geleitet und dann von dem Hauptkörper 35a zu der Luft abgestrahlt. Die zu der Energieempfangseinheit 32 geleitete Wärme wird also schnell zu der Luft abgestrahlt.
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Deshalb umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung die Energieempfangseinheit 32 die Energieempfangsseiten-Spule 33 und den Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 für ein kontaktloses Empfangen von Energie, die von der Energiezuführvorrichtung 20 gesendet wird, sowie das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 mit darin dem Raum für das Aufnehmen der Energieempfangsseiten-Spule 33 und des Energieempfangsseiten-Kondensatorgehäuses 34. Dann wird das Wärmeleitungsglied 36 in den gesamten Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 gefüllt. Diese Konfiguration gestattet, dass die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 durch das Wärmeleitungsglied bedeckt werden, sodass sie thermisch mit dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 verbunden sind. Also auch wenn das Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 der Wärme eines Wärme erzeugenden Elements wie etwa der Antriebseinheit DRV oder des Abgasrohrs EX des Fahrzeugs ausgesetzt wird, wird die Wärme von dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 auf der dem Wärme erzeugenden Element zugewandten Seite über das Wärmeleitungsglied 36 zu der dem Boden G zugewandten Seite des Energieempfangsseiten-Gehäuses 35 geleitet und von dort abgestrahlt. Die Wärme des Wärme erzeugenden Elements wird auch dann, wenn sie zu der Energieempfangsseiten-Spule 33 und dem Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 geleitet wird, schnell abgestrahlt, wodurch ein Temperaturanstieg der Energieempfangsseiten-Spule 33 und des Energieempfangsseiten-Kondensatorkörpers 34 unterdrückt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert, wobei die Energieempfangseinheit und das Energiezuführsystem aber nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind.
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Zum Beispiel weisen die oben beschriebenen Ausführungsformen eine Konfiguration auf, in der das Wärmeleitungsglied 36 in den gesamten Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 gefüllt ist, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
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Zum Beispiel kann wie in 5A gezeigt eine Energieempfangseinheit 32A derart konfiguriert sein, dass sie ein Wärmeleitungsglied 36A enthält, das nur einen Teil K1, in dem der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in dem Raum K angeordnet ist, füllt, um den gesamten Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 zu bedecken.
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Weiterhin kann wie in 5B gezeigt eine Energieempfangseinheit 32B derart konfiguriert sein, dass sie ein Wärmeleitungsglied 36B enthält, das nur einen Teil K2, in dem die Energieempfangsseiten-Spule 33 in dem Raum K angeordnet ist, füllt, um die gesamte Energieempfangsseiten-Spule 33 zu bedecken.
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Weiterhin kann eine Energieempfangseinheit 32C derart konfiguriert sein, dass sie ein Wärmeleitungsglied 36C enthält, das nur einen Teil K3, in dem die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 vertikal in dem Raum K angeordnet sind, füllt, um die Energieempfangsseiten-Spule 33 und den Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 vollständig zu bedecken.
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Solange also das Wärmeleitungsglied den Teil füllt, wo die Energieempfangsseiten-Spule 33 und/oder der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in dem Raum K in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 angeordnet ist, kann eine beliebige Anordnung des Wärmeleitungsglieds verwendet werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Weiterhin besteht in der oben beschriebenen Ausführungsform die Leiterplatte 34a des Energieempfangsseiten-Kondensatorkörpers 34 aus einer Glasepoxidplatte und füllt das Wärmeleitungsglied 34 einen Teil, in dem wenigstens der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in dem Raum K angeordnet ist, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
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Zum Beispiel kann wie in 6A gezeigt ein Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34A mit der Leiterplatte 34a1, die ein plattenartiges Wärmeleitungsmaterial TC1 aus einem Metall wie etwa Kupfer oder Aluminium (oder einer Legierung derselben) in dem Glasepoxidmaterial GE enthält, vorgesehen sein.
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Weiterhin kann wie in 6B gezeigt ein Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34B mit einer Leiterplatte 34a2, die durch das Mischen eines Keramikpartikelfüllers TC2 mit einer relativ hohen Wärmeleitungseigenschaft in das Glasepoxidmaterial GE ausgebildet wird, vorgesehen sein.
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In dem Energieempfangsseiten-Kondensator enthält also die Leiterplatte, an der eine Vielzahl von Kondensatoren montiert ist, ein Wärmeleitungsmaterial mit einer relativ hohen Wärmleitungseigenschaft wie etwa ein Metall oder eine Keramik, um die Wärmeleitungseigenschaft der Leiterplatte im Vergleich zu einer Konfiguration, in welcher ein üblicherweise verwendetes Glasepoxid für die Leiterplatte mit der Vielzahl von darauf montierten Kondensatoren verwendet wird, zu verbessern und einen Temperaturanstieg des Kondensators zu unterdrücken.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen stellen nur eine typische Konfiguration der vorliegenden Erfindung dar, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Der Fachmann kann auf der Grundlage allgemeinen Wissens verschiedene andere Konfigurationen realisieren, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird, solange die entsprechenden Variationen die Energieempfangseinheit und das Energiezuführsystem der vorliegenden Erfindung enthalten.
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(Bewertungstest)
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Die Erfinder haben einen Bewertungstest unter Verwendung eines Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels 1 durchgeführt.
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(Beispiel 1)
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In der Energieempfangseinheit 32 von 3 und 4 ist ein aus Litzendrähten bestehender Spulendraht 33b mit einer Breite von 8 mm und einer Dicke von 1 mm zwanzig Mal um einen Kern 33a aus Ferrit mit einer Länge von 250 mm, einer Breite von 265 mm und einer Dicke von 14 mm gewunden, um die Energieempfangsseiten-Spule 33 zu bilden. Das Wärmeleitungsglied 36 ist mehrmals um die Energieempfangsseiten-Spule 33 gewunden, um diese zu bedecken, und besteht aus einem folienartigen Silikonkautschuk. Die Vielzahl von keramischen Kondensatoren 34b ist an der aus Glasepoxid bestehenden Leiterplatte 34a montiert, wobei die Vielzahl von keramischen Kondensatoren in Reihe und parallel verbunden ist, um den Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 mit einer statischen Kapazität 47 nF zu bilden. Das Beispiel 1 ist derart ausgebildet, dass die Energieempfangsseiten-Spule 33 und der Energieempfangsseiten-Kondensatorkörper 34 in Reihe verbunden sind und in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 aufgenommen sind, das aus Kunstharz ausgebildet ist und sich aus dem Hauptkörper 35a und dem Deckel 35b zusammensetzt. In diesem Beispiel 1 ist ein Raum zwischen der Energieempfangsseiten-Spule 33 und dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 mit dem Wärmeleitungsglied 36 gefüllt. Eine Abschirmungsplatte aus Kupfer, die in einer Draufsicht etwas größer als der Deckel 35b ist, ist über dem Deckel 35b an einer 5 mm von der Energieempfangsseiten-Spule 33 entfernten Position angeordnet.
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Das Vergleichsbeispiel 1 weist eine ähnliche Konfiguration auf wie das Beispiel 1, wobei jedoch das Wärmeleitungsglied 36 in dem Beispiel 1 nicht um die Energieempfangsseiten-Spule 33 gewunden ist. In dem Vergleichsbeispiel 1 ist ein Zwischenraum (Raum) von 7 mm zwischen der Energieempfangsseiten-Spule 33 und dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 vorgesehen.
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(Bewertungstest)
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Ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 100 KHz, einer Spannung von 150 VRMS und einem Strom von 16 ARMS wurde angelegt, und ein Temperaturanstieg wurde nach einer vorbestimmten Zeit (150 Minuten) jeweils an einer Position (1) in der Mitte des Kerns 33a, (2) in der Mitte des Spulendrahts 33b und (3) in der Mitte des Wandteils in dem Energieempfangsseiten-Gehäuse 35 in Entsprechung zu der Energieempfangsseiten-Spule 33 in der Axialrichtung des Wicklungsdrahts gemessen und dann mittels des folgenden Bestimmungsstandards bewertet.
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(Einzelner Bestimmungsstandard)
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Bestanden: Der Temperaturanstieg an der Messposition ist gleich oder kleiner als 65°C.
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Nicht bestanden: Der Temperaturanstieg an der Messposition ist größer als 65°C.
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(Gesamtbestimmungsstandard)
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Bestanden: Die Temperaturanstiege an allen Messpositionen sind gleich oder kleiner als 65°C.
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Nicht bestanden: Der Temperaturanstieg an einer beliebigen Messposition ist größer als 65°C.
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Das Bewertungsergebnis ist in der Tabelle 1 gezeigt. Der Verlauf des Temperaturanstiegs ist in
7 und
8 gezeigt. Tabelle 1
| | Messposition | Temperatur zu Beginn (@ 0 min) [°C] | Nach Ablauf der Zeit (@ 150 min) [°C] | Temperaturanstieg [°C] | Einzelne Bestimmung | Gesamtbestimmung |
| BEISPIEL 1 | (1) | 29,7 | 92,5 | 62,8 | Bestanden | Bestanden |
| (2) | 30,5 | 92,6 | 62,1 | Bestanden |
| (3) | 30,4 | 88,8 | 58,4 | Bestanden |
| VERGLEICHS-BEISPIEL 1 | (1) | 30,5 | 99,7 | 69,2 | nicht bestanden | nicht bestanden |
| (2) | 30,5 | 98,9 | 68,4 | nicht bestanden |
| (3) | 30,5 | 92,5 | 82,0 | Bestanden |
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(Erläuterungen)
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Ein oberer Grenzwert für die Umgebungstemperatur um die durch das Wärme erzeugende Element des Fahrzeugs V erhitzte Energieempfangseinheit 32 herum liegt bei 80°C, und die Wärmebeständigkeitstemperatur des mit Emaille beschichteten feinen Drahts des Spulendrahts 33a des oben beschriebenen Beispiel 1 und des Vergleichsbeispiels 1 liegen bei 150°C. Indem also ein Abstand von 5°C in dem Temperaturanstieg jedes Messpunkts vorgesehen wurde, wurde ein Temperaturanstieg von 65°C als der Standard für die Bestimmung gesetzt. In dem Bestimmungsergebnis fällt bei dem Beispiel 1 der höchste Temperaturanstieg der oben genannten Elemente (1) und (2) unter 65°C, während der Temperaturanstieg bei dem Vergleichsbeispiel 1 die oben beschriebenen Elemente (1) und (2) jeweils über 65°C hinausgeht. Durch dieses Bewertungsergebnis konnte also ein Beispiel für den Effekt der vorliegenden Erfindung bestätigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiezuführsystem
- 20
- Energiezuführvorrichtung (Energiezuführteil)
- 22
- Energiezuführeinheit
- 30
- Energieempfangsvorrichtung (Energieempfangsteil)
- 32, 32A–32C
- Energieempfangseinheit
- 33
- Energieempfangsseiten-Spule (Spule)
- 33a
- Kern
- 33b
- Spulendraht
- 34, 34A, 34B
- Energieempfangsseiten-Kondensator (Kondensator)
- 34a
- Leiterplatte
- 34b
- keramischer Kondensator
- 35
- Energieempfangsseiten-Gehäuse (Gehäuse)
- 35a
- Hauptkörper
- 35b
- Deckel
- 36, 36A–36C
- Wärmeleitungsglied
- G
- Boden
- K
- Raum
- V
- Fahrzeug
- DRV
- Antriebseinheit
- BATT
- Energiebatterie
- EX
- Abgasrohr
