DE69507980T2 - Elektromagnetisch abgeschirmte induktive Anordnung zum Laden - Google Patents

Elektromagnetisch abgeschirmte induktive Anordnung zum Laden

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft induktive Ladegeräte und insbesondere induktive Anordnungen zum Laden für Anwendungen in Fahrzeugen, und dergleichen. Noch spezieller betrifft die Erfindung induktive Anordnungen zum Laden mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1. Induktive Anordnungen zum Laden dieser Art sind aus der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 0 552 737 bekannt.
  • Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwirft, entwickelt und produziert induktive Ladesysteme für den Einsatz beim Laden elektrischer Batterien von elektrischen Fahrzeugen, und dergleichen. Frühere von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelte induktive Koppler hatten keine Erdungsmöglichkeiten, um für eine Abschirmung zu sorgen. Die früher entwickelten Koppler bestanden aus reinem Kunststoff, und solche besaßen keine Vorkehrungen für eine EMB-Abschirmung. Die EMB-Erfordernisse der FCC und Käufer konnten deshalb nicht erfüllt werden.
  • Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, induktive Anordnungen zum Laden bereitzustellen, die eine wirksame elektromagnetische Abschirmung für Anwendungen in Fahrzeugen bereitstellen, und dergleichen.
  • Dieses Ziel wird nach der vorliegenden Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.
  • Die induktive Anordnung zum Laden umfaßt einen induktiven Ladekoppler und einen Ladeanschluß, der in dem elektrischen Fahrzeug montiert werden kann und der mit der Batterie des elektrischen Fahrzeugs gekoppelt werden kann. Der Ladekopp ler umfaßt einen zentralen Magnetkern und eine Primärwicklung, die um den zentralen Magnetkern herum angeordnet ist. Ein Ladevorrichtungskabel ist für das Einkoppeln von Energie zum Ladekoppler zwischen die Primärwicklung und ein externes Netzgerät gekoppelt. Ein Kopplergehäuse aus Kunststoff ist bereit gestellt, das zwei zusammenpassende Kopplerhälften besitzt, die so ausgeführt sind, daß sie einen Griff bereit stellen, und die zusammenpassenden Kopplerhälften die Primärwicklung und den zentralen Magnetkern einschließen, und das das Ladevorrichtungskabel in dem Griff sichert. Eine Vielzahl metallisierter Rippen sind in dem Griff angeordnet, die mit dem äußeren Abschirmgeflecht des Ladevorrichtungskabels in Eingriff stehen. Ein leitfähiger Kunststoffstreifen ist entlang eines äußeren Teilbereiches des Kopplers zwischen dem Griff und der Primärwicklung angeordnet.
  • Der Ladeanschluß hat eine Öffnung, in die der induktive Ladekoppler eingesteckt wird. Eine Vielzahl metallisierter Finger zur elektromagnetischen Beeinflussung (EMB) ragen in die Öffnung hinein und stehen mit dem leitfähigen Kunststoffstreifen in Eingriff, wenn der Koppler in den Ladeanschluß eingesteckt wird. Das Ineinandergreifen des leitfähigen Kunststoffstreifens und der EMB-Finger sorgt für eine vollständige EMB-Abschirmung des Ladegeräts.
  • Die induktive Anordnung zum Laden stellt ein Mittel bereit, worin elektrische Leistung mittels induktiver Kopplung beispielsweise zu der Fahrzeugbatterie übertragen wird. Der leitfähige Kunststoffstreifen auf der Außenseite des Kopplers stellt eine 360º-Masseverbindung zu dem damit zusammenpassenden Ladeanschluß zur Verfügung, um eine Abschirmung gegen elektromagnetische Beeinflussung (EMB) bereit zustellen.
  • Der vorliegende Koppler ist so ausgelegt, daß er einem Anwender ein Gefühl der Sicherheit gibt, wenn der Koppler da zu verwendet wird, elektrische Leistung zum Laden von Batterien eines elektrischen Fahrzeugs zu übertragen. Der Koppler besteht aus Kunststoff und weist keine freiliegenden Metallkontakte auf, wie sie herkömmlicherweise etwa zum Übertragen von Leistung mit konventionellen Verbindungselementen verwendet werden. Obwohl er aus Kunststoff besteht, stellt der Koppler eine nichtinduktive kompakte Erdungsverbindung ohne das Auftreten von freiliegendem Metall bereit.
  • Der vorliegende Koppler kann in induktiven Ladegeräten für elektrische Fahrzeuge eingesetzt werden. Der vorliegende Koppler ist ausgelegt für den Einsatz mit einem von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hergestellten 6,6 kW Ladegerät, ein 1,5 kW Ladegerät und ein 25 bis 50 kW Ladegerät. Zusätzlich kann der Koppler mit Ladegeräten eingesetzt werden, die sehr hohe Leistungen bis zu 200 kW bereit stellen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können leichter mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Strukturelemente bezeichnen, und in denen:
  • Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines induktiven Ladekopplers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung illustriert; und
  • Fig. 2 eine Querschnittsansicht der induktiven Anordnung zum Laden ist, die den induktiven Ladekoppler von Fig. 1, eingesetzt in einen Ladeanschluß, umfaßt.
    • Ausführliche Beschreibung
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verdeutlicht Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines induktiven Ladekopplers 20 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, während Fig. 2 eine Querschnittsansicht der induktiven Anordnung 10 zum Laden ist, die den induktiven Ladekoppler 20 von Fig. 1 aufweist, eingesteckt, beispielsweise, in einen Ladeanschluß 11 in einem elektrischen Fahrzeug 12.
  • Der Ladeanschluß 11 schließt ein Gehäuse 13 mit einer Öffnung 14 ein, in die der induktive Ladekoppler 20 eingesteckt wird. Der Ladeanschluß 11 wird mit einer Batterie 15 des elektrischen Fahrzeugs 12, in dem sie untergebracht ist, verbunden. Der Ladeanschluß 11 schließt eine Vielzahl metallisierter Finger 16 zur elektromagnetischen Beeinflussung (EMB) ein, die in die Öffnung 14 hineinragen und die dafür ausgelegt sind, gegen den induktiven Ladekoppler 20 zu drücken. Die EMB-Finger 16 können beispielsweise aus verzinntem Kupfer bestehen.
  • Der induktive Ladekoppler 20 besteht aus einem Kopplergehäuse 22 aus Kunststoff, das zwei zusammenpassende Kopplerhälften 22a, 22b besitzt, die so ausgelegt sind, daß sie einen Griff 23 bereitstellen. Der induktive Ladekoppler 20 besteht aus einem zentralen Magnetkern 24 oder "Puck" 24, der beispielsweise aus Ferrit bestehen kann. Eine Primärwicklung 25 ist um den zentralen Magnetkern 24 angeordnet. Ein Ladevorrichtungskabel 26, oder eine andere stromführende Einrichtung 26, ist mit der Primärwicklung 25 und einem externen Netzgerät 27 zum Einkoppeln von Energie in den Ladekoppler 20 verbunden. Der Ladekoppler 20 ist dafür ausgelegt, in die Öffnung 14 oder den Ladeanschluß 11 gesteckt zu werden, damit Strom vom externen Netzgerät 27 zur Batterie 15 eingekoppelt wird.
  • Die zusammenpassenden Kopplerhälften 22a, 22b des induktiven Ladekopplers 20 umschließen die Primärwicklung 25 und den zentralen Magnetkern 24, und das Ladevorrichtungskabel 26 wird in dem Griff 23 gesichert. Der Griff 23 schließt eine Vielzahl von metallisierten Rippen 28 ein, die mit dem äußeren Abschirmgeflecht 29 des Ladevorrichtungskabels 26 in Eingriff stehen. Ein leitfähiger Kunststoffstreifen 31 ist entlang eines äußeren Teilbereichs des Kopplers 20 zwischen dem Griff 23 und der Primärwicklung 25 angeordnet. Der leitfähige Kunststoffstreifen 31 steht mit den metallisierten Fingern 16 zur elektromagnetischen Beeinflussung (EMB) in Eingriff, wenn der Koppler 20 in den Ladeanschluß 11 eingesteckt wird. Ein Zugentlastungselement 32 umgibt das Ladevorrichtungskabel 26 an einem Punkt, wo es aus dem Griff 23 austritt, und wird von den zwei zusammenpassenden Kopplerhälften 22a, 22b gesichert.
  • Das Kopplergehäuse 22 wird unter Verwendung eines Einsatz- Formungsverfahrens hergestellt. Zuerst wird der leitfähige Kunststoffstreifen 31 geformt und dann in die Pressform eingesetzt, damit das ganze Kopplergehäuse 22 gefertigt wird. Der Koppler 20 besteht aus zwei Hälften 22a, 22b. Die Innenwandungen der Kopplerhälften 22a, 22b sind metallisiert, so daß der Koppler 20 vollständig abgeschirmt ist und intern mit dem abgeschirmten Abschirmgeflecht 29 des Ladevorrichtungskabels 26 und mit dem leitfähigen Kunststoffstreifen 31 verbunden werden kann. Der Koppler 20 hat die metallisierten Rippen 28 im Inneren des Griffes 23 des Kopplergehäuses 22, die den Kontakt mit dem Kabelabschirmgeflecht 29 herstellen, nachdem die beiden Kopplerhälften 22a, 22b mit Klebstoff oder Ultraschallschweißverfahren miteinander verbunden sind. Der leitfähige Kunststoffstreifen 31 des Kopplers 20 wird dann an der äußeren umflochtenen Abschirmung 29 des Ladevorrichtungskabels 26 geerdet. Wenn der Koppler 20 in den im Fahrzeug angeordneten Ladeanschluß 11 eingesteckt wird, stellt der leitfähige Kunststoffstreifen 31 den Kontakt mit den EMB-Fingern 16 aus verzinntem Kupfer in dem Ladeanschluß 11 her. Die Finger 16 sind an einem Fahrwerksboden des Fahrzeugs 12 befestigt. Der Widerstand von dem Gehäuse 13 des Ladeanschlusses durch die umflochtene Abschirmung 29 hindurch bis zur Außenbordverbindung zum Netzgerät 27 beträgt typischerweise weniger als 2 Ohm. Der leitfähige Kunststoffstreifen 31 ist zu einer Dämpfung von mehr als 45 dB bis zu einer Ladefrequenz von 1 Gigahertz in der Lage.
  • Somit ist eine neue und verbesserte induktive Anordnung zum Laden beschrieben worden, die eine leitfähige Kunststoff- EMB-Erdung für Anwendungen in Fahrzeugen, und dergleichen, einsetzt. Es ist so zu verstehen, daß die oben beschriebene Ausführungsform lediglich der Verdeutlichung einiger von den vielen spezifischen Ausführungsformen im Hinblick auf die Prinzipien der vorliegenden Erfindung dient. Es ist klar, daß Fachleute leicht zahlreiche und andere Anordnungen entwerfen können, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (4)

1. Induktive Anordnung zum Laden (10) für die Verwendung beim Laden einer Batterie eines elektrischen Fahrzeugs (12), wobei die Anordnung (10) umfaßt:
einen induktiven Ladekoppler (20) mit einem zentralen Magnetkern (24), einer Primärwicklung (25), die um den zentralen Magnetkern (24) angeordnet ist, einem Ladevorrichtungskabel (26), das mit der Primärwicklung (25) verbunden ist und mit einem externen Netzgerät (27) für das Einkoppeln von Energie zum Ladekoppler (20) verbunden werden kann, einem Kopplergehäuse (22) aus Kunststoff, das so aufgebaut ist, daß es einen Griff (23) bereitstellt, und das die Primärwicklung (25) und den zentralen Magnetkern (24) einschließt und das Ladevorrichtungskabel (26) in dem Griff (23) sichert; und
einen Ladeanschluß (11), der in dem elektrischen Fahrzeug (12) montierbar und mit einer Batterie (15) des elektrischen Fahrzeugs (12) gekoppelt werden kann, wobei der Ladeanschluß (11) eine Öffnung (14) aufweist, in die der induktive Ladekoppler (20) eingesteckt werden kann;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kopplergehäuse (22) aus Kunststoff zwei zusammenpassende Kopplerhälften (22a, 22b) besitzt,
eine Vielzahl metallisierter Rippen (28) in dem Griff (23) angeordnet sind, die mit dem äußeren Abschirmgeflecht (29) des Ladevorrichtungskabels (26) in Eingriff stehen, ein leitfähiger Kunststoffstreifen (31) entlang eines äußeren Kunststoffteilbereiches des Kopplers (20) zwischen dem Griff (23) und der Primärwicklung (25) angeordnet ist, und
der Ladeanschluß (11) mit einer Vielzahl metallisierter Finger (16) zur elektromagnetischen Beeinflussung (EMB), die in die Öffnung (14) hineinragen und mit dem leitfähigen Plastikstreifen (31) in Eingriff stehen, wenn der Koppler (20) in den Ladeanschluß (11) eingesteckt wird, ausgestattet ist.
2. Induktive Anordnung zum Laden (10) nach Anspruch 1, worin die EMB-Finger (16) aus verzinntem Kupfer geformt sind.
3. Induktive Anordnung zum Laden (10) nach Anspruch 1, worin der zentrale Magnetkern (24) aus Ferrit geformt ist.
4. Induktive Anordnung zum Laden (10) nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein Zugentlastungselement (32), das das Ladevorrichtungskabel (26) an einem Punkt, wo es aus dem Griff (23) austritt, umgibt, und das von den zwei zusammenpassenden Kopplerhälften (22a, 22b) gesichert wird.
DE69507980T 1994-04-29 1995-04-28 Elektromagnetisch abgeschirmte induktive Anordnung zum Laden Expired - Lifetime DE69507980T2 (de)

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