EP4670197A2 - Hauptspulenbaugruppe für ein bodenmodul gpm oder für ein fahrzeugmodul cpm eines induktiven ladesystems für ein fahrzeug - Google Patents

Hauptspulenbaugruppe für ein bodenmodul gpm oder für ein fahrzeugmodul cpm eines induktiven ladesystems für ein fahrzeug

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EP4670197A2
EP4670197A2 EP24707163.2A EP24707163A EP4670197A2 EP 4670197 A2 EP4670197 A2 EP 4670197A2 EP 24707163 A EP24707163 A EP 24707163A EP 4670197 A2 EP4670197 A2 EP 4670197A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
main coil
coil assembly
current conductor
assembly according
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
EP24707163.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas Böhler
Simon Islinger
Konrad ZEGULA
Nikola Ivancic
Sebastian Wüstner
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Brusa Elektronik AG
Original Assignee
Brusa Elektronik AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01F38/14—Inductive couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • Main coil assembly for a ground module GPM or for a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle
  • the invention relates to a main coil assembly for a ground module GPM (GPM for English: “Ground Pad Module”) or for a vehicle module CPM (CPM for English: “Car Pad Module”) of an inductive charging system for a vehicle, wherein the main coil assembly comprises at least one main coil.
  • GPM ground module
  • CPM vehicle module
  • the main coil assembly comprises at least one main coil.
  • energy is transmitted inductively by means of a main coil of the ground module GPM to a main coil of the vehicle module CPM arranged in the vehicle for charging an electrical storage unit/battery or for operating an electrical load.
  • the ground module GPM and the vehicle module CPM can also be set up for bidirectional energy transmission, i.e. from GPM to CPM and from CPM to GPM.
  • the GPM is installed outside the vehicle, typically on the ground, while the CPM is installed on the vehicle, usually on the underside of the vehicle.
  • An electromagnetic coupling between the main coil of the GPM and the main coil of the CPM enables the energy transfer from the GPM to the CPM, and thus the charging of a vehicle battery
  • Both the GPM and the CPM typically comprise a power electronics assembly and a main coil assembly.
  • the main coil of the GPM and the main coil of the CPM must be optimally positioned relative to one another, and energy can be transferred inductively to a main coil of the vehicle module CPM or vice versa (bidirectionally) by means of a main coil of the ground module GPM.
  • the object of the invention is to provide a main coil assembly for a ground module GPM or for a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle, which enables a simple manufacturing process, lower material usage, reliable product quality and better cooling.
  • the problem is solved with a main coil assembly for a floor module GPM or for a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle, wherein the main coil assembly comprises a main coil.
  • the main coil assembly is further characterized in that the main coil is designed with at least one current conductor, the at least one current conductor is arranged in a volume through which a fluid can flow between a first boundary surface and a second boundary surface of the main coil assembly such that the current conductor itself can be flowed around by the fluid, and the at least one current conductor is guided/held in the volume by means of individual and spaced-apart guide and/or holding elements in a predetermined coil geometry and in a predetermined coil position.
  • the main coil is preferably designed as a flat coil.
  • the at least one current conductor of the flat coil is advantageously arranged in one plane. If the main coil has more than one current conductor, the multiple current conductors can advantageously be arranged in multiple planes aligned parallel to one another.
  • the first and second boundary surfaces are advantageously aligned substantially parallel to one another.
  • the first boundary surface and/or the second boundary surface are advantageously designed to be fluid-tight. If both boundary surfaces are designed to be fluid-tight, the fluid flows in and out laterally through side surfaces that are perpendicular to the first and second boundary surfaces, for example.
  • the side surfaces are advantageously designed in such a way that at least two areas of the side surfaces allow the fluid to flow in or out, while the remaining side surface areas are designed to be fluid-tight.
  • the fluid is advantageously ambient air.
  • a flow generator such as a fan, a propeller or similar, is present in the main coil assembly or in an adjacent assembly, which imparts a flow velocity to the fluid at which the fluid flows into or out of the volume.
  • the flow of the fluid within the volume is guided by targeted local flow control.
  • Such flow control includes, for example, targeted changes to the local Flow resistance in the flow-through volume and/or targeted changes in the local heat transfer between fluid and boundary surfaces of the fluid flow and/or targeted delays or excitations of local flow separations (i.e., for example, targeted excitation of laminar to turbulent flow) in the flow-through volume, etc.
  • flow-guiding elements in the through-flow volume to specifically influence the local flow direction (such as profiled elements). These flow-guiding elements cause a targeted change in the flow direction in the wake of the respective element.
  • the current conductor is arranged in the volume in such a way that the fluid can flow around it.
  • a surface of the at least one current conductor of the main coil as a whole, i.e. up to those surface areas of the current conductor that are covered by the guide and/or support elements, can be flowed around by the fluid.
  • the at least one current conductor is arranged in the volume in a substantially "free-floating" manner by means of the guide and/or support elements.
  • the at least one current conductor is arranged adjacent to either the first or the second boundary surface.
  • the fluid advantageously flows around the surface of the at least one current conductor up to the contact surface of the current conductor on the respective boundary surface and, if applicable, those surface areas of the current conductor that are covered by the guide and/or holding elements.
  • the guide and/or holding elements arranged individually and at a distance from one another serve, on the one hand, to ensure that the at least one current conductor of the main coil is guided/held in a predetermined coil geometry and, on the other hand, in a predetermined coil position or current conductor position in the volume.
  • the guide and/or support elements are designed at least partially as spacers between the first boundary surface and the second boundary surface and connect them.
  • the guide and/or support elements have a cylindrical shape.
  • the Guide and/or holding elements are at least partially designed for the local fixing of the current conductor to the guide and/or holding elements.
  • the guide and/or holding elements each have a clip or another fastening mechanism for the local fixing of the current conductor.
  • the guide and/or support elements are particularly advantageously designed to specifically influence the flow direction in the flow wake of a respective guide and/or support element, so that the flow direction upstream of a guide and/or support element and the flow direction downstream in the wake of the guide and/or support element are specifically different.
  • the flow in the volume is preferably influenced in such a way that the fluid has the highest flow velocities and thus the greatest mass throughput in those areas of the volume in which the heat production by the main coil is highest during operation.
  • the at least one current conductor consists of at least one stranded wire which has a plurality of individual wires twisted together, wherein the individual wires each have an electrically non-conductive coating, and the stranded wire has a sheath made of plastic and/or silk.
  • the conductor advantageously consists of several strands twisted together, whereby the twisted strands have a sheath made of plastic and/or silk.
  • the sheath is advantageously constructed in several layers from different material layers.
  • the sheath advantageously consists of one or more of the following materials:
  • ETFE stands for ethylene-tetrafluoroethylene plastics
  • PTFE refers to polytetrafluoroethylene plastics
  • FEP refers to fluoroethylene-propylene plastics
  • Polymer alloy refers to polymer alloys that are created by mixing (compounding) two or more polymers or copolymers
  • Polyamide refers to linear polymers with regularly repeating
  • FR4 refers to a class of flame-retardant and flame-retardant composite materials consisting of epoxy resin and glass fiber fabric
  • the material(s) forming the sheath of the strand(s) of the conductor is/are preferably selected in such a way that flammability is guaranteed in accordance with the UL94 V-0 standard “Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances”.
  • the standard describes a method for assessing and classifying the flammability of plastics. It has been adopted with the same content in the standards IEC/DIN EN 60695-11-10 and -20 and the Canadian CAN/CSA C 22.2 No.017.
  • the classification is carried out for the tested specimen thickness in the levels HB (horizontal burning test) and V-0, V-1, V-2, 5VA and 5VB (vertical burning test). These stand - ordered according to the level of the requirement - for:
  • HB slow burning of a horizontally clamped sample (self-extinguishing or for thickness ⁇ 3 mm; rate ⁇ 75 mm/min (HB75); for thickness 3...13 mm; rate ⁇ 40 mm/min (HB40)).
  • V-2 Extinguishing of a vertically clamped sample within 30 seconds. Burning droplets of plastic melt permitted
  • V-1 as V-2, but no burning drops of melted plastic are permitted. Afterglow for a maximum of 60 seconds.
  • V-0 as V-1, but the flame is extinguished within 10 seconds. Afterglow for a maximum of 30 seconds; the sheath of a conductor held by a guide and/or mounting element does not wear out due to thermal expansion of the conductor; the sheath has a material durability of at least 15 years; the breakdown voltage of the sheathed conductor is at least 3 kV; the sheath is resistant to substances found in a road environment, in particular petrol, diesel, synthetic oils, natural oils, salt water, cleaning fluids, brake fluids, etc.; water absorption into the sheath is as low as possible - under no circumstances must the breakdown voltage fall below 3 kV; the sheathed conductor is thermally stable in the range -40 °C to 100 °C; the sheathed conductor allows a minimum bending radius of 70 mm; the sheathed conductor is mechanically resistant to particles carried in the fluid flow; the sheathed conductor is resistant to UV radiation; the sheathed conductor is resistant to
  • the sheath of the current conductor has the highest possible thermal conductivity.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that the current conductor consists of a plurality of strands twisted together, each of which has a plurality of individual wires twisted together, wherein the individual wires each have an electrically non-conductive coating, and the twisted strands have a first sheath made of a first polymer alloy, and a second sheath made of a second polymer alloy applied thereon.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a main coil assembly for a floor module GPM or for a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle, wherein the main coil assembly has a main coil 101 arranged on a first boundary surface 103, in an oblique view,
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a detailed view of the main coil 101 arranged on the first boundary surface 103 in an oblique view, and
  • Fig. 3 is a schematic diagram of the main coil 101 arranged between a first boundary surface 103 and a second boundary surface 104 in a side view.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a main coil assembly according to the invention for a floor module GPM or for a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle, wherein the main coil assembly has a main coil 101 which is arranged on a first boundary surface 103.
  • the main coil 101 is designed with a current conductor 102 as a flat coil with rounded rectangular-spiral coil geometry.
  • the current conductor 102 has electrical connections (marked by circles) at its two ends.
  • the current conductor 102 is arranged in a volume through which a fluid, in this case ambient air, can flow between the first boundary surface 103 and a second boundary surface 104 (not shown) of the main coil assembly in such a way that the ambient air can flow around the current conductor 102.
  • a fluid in this case ambient air
  • the at least one current conductor 102 is guided and held in the volume in the aforementioned coil geometry and in a predetermined coil position by means of individual and spaced-apart guide and/or holding elements 105.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of a detailed view of the main coil 101 arranged on the first boundary surface 103 in an oblique view.
  • the guide and/or holding elements 105 in the form of a cylinder can be seen, whereby these cylindrical guide and/or holding elements 105 guide and hold the current conductor 102 in the predetermined coil geometry.
  • Guide and/or holding elements 105 designed as cable clips can also be seen, which hold the current conductor
  • a guide and/or holding element 105* has a shape which, in addition to the guide and holding function of the current conductor 102, is designed to specifically influence the flow direction of the fluid, i.e. the flowing ambient air.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of the main coil 101 arranged between a first boundary surface 103 and a second boundary surface 104 in a side view. In the volume through which ambient air can flow between the first boundary surface
  • the current conductor 102 of the main coil 101 is arranged adjacent to the first boundary surface.

Landscapes

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  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul (GPM) oder für ein Fahrzeugmodul (CPM) eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, wobei die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule (101) umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hauptspule (101) mit zumindest einem Stromleiter (102) ausgeführt ist, der zumindest eine Stromleiter (102) in einem von einem Fluid durchströmbaren Volumen zwischen einer ersten Begrenzungsfläche (103) und einer zweiten Begrenzungsfläche (104) der Hauptspulenbaugruppe derart angeordnet ist, dass der Stromleiter (102) vom Fluid umströmbar ist, und der zumindest eine Stromleiter (102) mittels vereinzelter und voneinander beabstandet angeordneter Führungs- und/oder Halterungselemente (105) in einer vorgegebenen Spulengeometrie und in einer vorgegebenen Spulenposition in dem Volumen geführt/gehaltert wird.

Description

Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM oder für ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM (GPM für engl.: „Ground Pad Module“) oder für ein Fahrzeugmodul CPM (CPM für engl.: „Car Pad Module“) eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, wobei die Hauptspulenbaugruppe zumindest eine Hauptspule umfasst. Typischerweise wird bei induktiven Ladesystemen mittels einer Hauptspule des Bodenmoduls GPM Energie induktiv an eine Hauptspule des im Fahrzeug angeordneten Fahrzeugmoduls CPM zum Laden einer elektrischen Speichereinheit/Batterie oder zum Betrieb einer elektrischen Last übertragen. Das Bodenmodul GPM und das Fahrzeugmodul CPM können auch für eine bidirektionale Energieübertragung, d.h. von GPM zu CPM und von CPM zu GPM) eingerichtet sein.
Das GPM wird außerhalb des Fahrzeugs typischerweise am Boden installiert, während das CPM am Fahrzeug, in der Regel an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine elektromagnetische Koppelung zwischen der Hauptspule des GPM und der Hauptspule des CPM ermöglicht die Energieübertragung vom GPM zum CPM, und damit das Laden einer Batterie des Fahrzeugs
Sowohl das GPM als auch das CPM umfassen typischerweise jeweils eine Leistungselektronik-Baugruppe und eine Hauptspulenbaugruppe. Um eine optimale elektromagnetische Koppelung der beiden Hauptspulen zu ermöglichen, ist die Hauptspule des GPM und die Hauptspule des CPM optimal zueinander zu positionieren, und wobei mittels einer Hauptspule des Bodenmoduls GPM Energie induktiv an eine Hauptspule des Fahrzeugmoduls CPM oder umgekehrt (bidirektional) übertragbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM oder für ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug anzugeben, die einen einfachen Herstellungsprozess, einen geringeren Materialeinsatz, eine zuverlässige Produktqualität und eine bessere Kühlung ermöglicht.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einer Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM oder für ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug gelöst, wobei die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule umfasst. Die Hauptspulenbaugruppe zeichnet weiterhin sich dadurch aus, dass die Hauptspule mit zumindest einem Stromleiter ausgeführt ist, der zumindest eine Stromleiter in einem von einem Fluid durchströmbaren Volumen zwischen einer ersten Begrenzungsfläche und einer zweiten Begrenzungsfläche der Hauptspulenbaugruppe derart angeordnet ist, dass der Stromleiter selbst vom Fluid umströmbar ist, und der zumindest eine Stromleiter mittels vereinzelter und voneinander beabstandet angeordneter Führungs- und/oder Halterungselemente in einer vorgegebenen Spulengeometrie und in einer vorgegebenen Spulenposition in dem Volumen geführt/gehaltert wird.
Die Hauptspule ist bevorzugt als Flachspule ausgeführt. Vorteilhaft ist der zumindest eine Stromleiter der Flachspule in einer Ebene angeordnet. Weist die Hauptspule mehr als einen Stromleiter auf, so können die mehreren Stromleiter vorteilhaft in mehreren parallel zueinander ausgerichteten Ebenen angeordnet sein.
Die erste und die zweite Begrenzungsfläche sind vorteilhaft im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Vorteilhaft ist die erste Begrenzungsfläche und/oder die zweite Begrenzungsfläche fluiddicht ausgeführt. Sind beide Begrenzungsflächen fluiddicht ausgeführt, so erfolgt sowohl ein Zustrom des Fluids, wie auch ein Abstrom des Fluids lateral durch zur ersten und zweiten Begrenzungsfläche bspw. senkrecht stehende Seitenflächen. Vorteilhaft sind die Seitenflächen derart ausgeführt, dass zumindest zwei Bereiche der Seitenflächen ein Ein- oder Ausströmen des Fluids ermöglichen, während die restlichen Seitenflächenbereiche fluiddicht ausgeführt sind. Das Fluid ist vorteilhaft Umgebungsluft.
Vorteilhaft ist in der Hauptspulenbaugruppe oder in einer benachbarten Baugruppe ein Strömungsgenerator, beispielsweise ein Ventilator, ein Propeller oder Ähnliches vorhanden, der dem Fluid eine Strömungsgeschwindigkeit aufprägt, mit der das Fluid in das oder aus dem Volumen strömt. Vorteilhaft erfolgt die Strömungsführung des Fluids innerhalb des Volumens durch gezielte lokale Strömungsbeeinflussung. Solche Strömungsbeeinflussungen umfassen bspw. gezielte Änderungen des lokalen Strömungswiderstands im durchströmbaren Volumen und/oder gezielte Änderungen des lokalen Wärmeübergangs zwischen Fluid und Begrenzungsflächen des Fluidstroms und/oder gezielte Verzögerungen oder Anregungen lokaler Strömungsablösungen (d.h. bspw. gezielte Anregung von laminarer zu turbulenter Strömung) im durchströmbaren Volumen, etc..
Vorteilhaft werden strömungsleitende Elemente zur gezielten Beeinflussung der lokalen Strömungsrichtung im durchströmbaren Volumen angeordnet, (wie bspw. profilierte Elemente). Diese strömungsleitenden Elemente bewirken eine gezielte Änderung der Strömungsrichtung im Nachlauf des jeweiligen Elements.
Wesentlich für eine verbesserte Kühlung bzw. eine verbesserte Abführung von Wärme aus der Hauptspulenbaugruppe ist, dass der Stromleiter derart im Volumen angeordnet ist, dass er vom Fluid umströmbar ist. Vorteilhaft ist eine Oberfläche des zumindest einen Stromleiters der Hauptspule insgesamt, d.h. bis ggf. auf jene Oberflächenstellen des Stromleiters, die von den Führungs- und/oder Halterungselemente bedeckt sind, vom Fluid umströmbar. Vorteilhaft ist der zumindest eine Stromleiter im Volumen mittels der Führungs- und/oder Halterungselemente im Wesentlichen „frei schwebend“ im Volumen angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Stromleiter entweder an der ersten oder an der zweiten Begrenzungsfläche anliegend angeordnet. In diesem Fall umströmt das Fluid vorteilhafterweise die Oberfläche des zumindest einen Stromleiters bis auf die Auflagefläche des Stromleiters auf der jeweiligen Begrenzungsfläche und ggf. jene Oberflächenstellen des Stromleiters, die von den Führungs- und/oder Halterungselementen bedeckt sind.
Die vereinzelt und voneinander beabstandet angeordneten Führungs- und/oder Halterungselemente dienen einerseits dazu, dass der zumindest eine Stromleiter der Hauptspule in einer vorgegebenen Spulengeometrie und andererseits in einer vorgegebenen Spulenposition bzw. Stromleiterposition in dem Volumen geführt/gehaltert wird.
Vorteilhaft sind die Führungs- und/oder Halterungselemente zumindest teilweise als Abstandshalter zwischen der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche und diese verbindend ausgeführt. Vorteilhaft weisen die Führungs- und/oder Halterungselemente eine zylinderförmige Form auf. Vorteilhaft sind die Führungs- und/oder Halterungselemente zumindest teilweise zur lokalen Fixierung des Stromleiters am Führungs- und/oder Halterungselemente ausgeführt. Beispielsweise weisen die Führungs- und/oder Halterungselemente jeweils einen Clip oder einen anderen Befestigungsmechanismus zum lokalen Befestigen des Stromleiters auf.
Besonders vorteilhaft sind die Führungs- und/oder Halterungselemente zur gezielten Beeinflussung der Strömungsrichtung im Strömungs-Nachlauf eines jeweiligen Führungs- und/oder Halterungselements ausgeführt, so dass die Strömungsrichtung stromaufwärts vor einem Führungs- und/oder Halterungselement und die Strömungsrichtung stromabwärts im Nachlauf des Führungs- und/oder Halterungselements sich gezielt unterscheiden. Die Beeinflussung der Strömung im Volumen erfolgt dabei bevorzugt derart, dass das Fluid die höchsten Strömungsgeschwindigkeiten und damit den größten Massendurchsatz in solchen Bereichen des Volumens aufweist, in denen die Wärmeproduktion durch die Hauptspule während des Betriebs am höchsten ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine Stromleiter aus zumindest einer Litze besteht, die eine Vielzahl von jeweils miteinander verdrillten Einzeldrähten aufweist, wobei die Einzeldrähte jeweils eine elektrisch nichtleitende Beschichtung aufweisen, und die Litze eine Ummantelung aus Kunststoff und/oder aus Seide aufweist.
Vorteilhaft besteht der Stromleiter aus mehreren miteinander verdrillten Litzen, wobei die miteinander verdrillten Litzen eine Ummantelung aus Kunststoff und/oder Seide aufweisen. Vorteilhaft ist die Ummantelung mehrschichtig aus unterschiedlichen Materialschichten aufgebaut. Die Ummantelung besteht vorteilhaft aus einem oder mehreren der folgenden Materialen:
ETFE: bezeichnet Ethylen-Tetrafluorethylen Kunststoffe
PTFE: bezeichnet Polytetrafluorethylen Kunststoffe
FEP: bezeichnet Fluor Ethylen-Propylen Kunststoffe
Polymerlegierung: bezeichnet Polymerlegierungen, die durch Mischen (Compoundierung) von zwei oder mehreren Polymeren oder Copolymeren entstehen
Polyamid: bezeichnet lineare Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden
Amidbindungen entlang der Hauptkette
FR4: FR-4 oder auch FR4 bezeichnet eine Klasse von schwer entflammbaren und flammenhemmenden Verbundwerkstoffen, bestehend aus Epoxidharz und Glasfasergewebe Das/die die Ummantelung der Litze/Litzen bildende Material/Materialien der Stromleiters wird/werden vorteilhaft derart ausgewählt, dass eine Brennbarkeit gemäß der Vorschrift UL94 V-0 „Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances“ („Prüfungen zur Brennbarkeit von Kunststoffen für Teile in Geräten und Anwendungen“) gewährleistet ist. Dabei beschreibt die Vorschrift ein Verfahren zur Beurteilung und Klassifizierung der Brennbarkeit von Kunststoffen. Sie wurde inhaltsgleich in die Normen IEC/DIN EN 60695-11-10 und -20 und die kanadische CAN/CSA C 22.2 No.017 übernommen.
Die Klassifizierung erfolgt dabei für die geprüfte Probekörperdicke in die Stufen HB (Horizontalbrennprüfung) sowie V-0, V-1 , V-2, 5VA und 5VB (Vertikalbrennprüfung). Diese stehen - geordnet nach der Höhe der Anforderung - im Einzelnen für:
• HB: langsames Brennen einer horizontal eingespannten Probe (Selbstverlöschen oder bei Dicke <3 mm; Rate <75 mm/min (HB75); bei Dicke 3...13 mm; Rate <40 mm/min (HB40)).
• V-2: Verlöschen einer vertikal eingespannten Probe innerhalb von 30 Sekunden. Brennendes Abtropfen von Kunststoffschmelze zulässig
• V-1 : wie V-2, jedoch kein brennendes Abtropfen von Kunststoffschmelze zulässig. Maximal 60 Sekunden Nachglimmen.
• V-0: wie V-1 , jedoch Verlöschen der Flamme innerhalb von 10 Sekunden. Maximal 30 Sekunden Nachglimmen die Ummantelung eines von einem Führungs- und/oder Halterungselement gehalterten Stromleiters keine Abnutzung aufgrund einer Wärmeexpansion des Stromleiters erfährt; die Ummantelung eine Materialbeständigkeit von mindestes 15 Jahren aufweist; die Durchschlagsspannung des ummantelten Stromleiters mindestens 3 kV beträgt; die Ummantelung resistent gegen in einer Straßenumgebung vorkommende Stoffe ist, insbesondere gegen Benzin, Diesel, synthetische Öle, natürliche Öle, Salzwasser, Reinigungsflüssigkeiten, Bremsflüssigkeiten etc.; eine Wasseraufnahme in die Ummantelung so gering wie möglich ist - in keinem Fall darf die Durchschlagspannung unter 3 kV sinken; der ummantelte Stromleiter thermisch stabil im Bereich -40 °C bis 100 °C ist; der ummantelte Stromleiter einen minimalen Biegeradius von 70 mm ermöglicht; der ummantelte Stromleiter mechanisch resistent gegen im Fluidstrom mitgeführten Partikel ist; der ummantelte Stromleiter resistent gegen UV-Strahlung ist; der ummantelte Stromleiter resistent gegen Ozon und andere in der bodennahen Atmosphäre vorkommende Schadgase ist.
Vorteilhaft weist die Ummantelung des Stromleiters eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit auf.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Stromleiter aus mehreren miteinander verdrillten Litzen besteht, die jeweils eine Vielzahl von jeweils miteinander verdrillten Einzeldrähten aufweisen, wobei die Einzeldrähte jeweils eine elektrisch nicht-leitende Beschichtung aufweisen, und die verdrillten Litzen eine erste Ummantelung aus einer ersten Polymerlegierung, eine darauf aufgebrachte zweite Ummantelung aus einer zweiten Polymerlegierung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM oder für ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, wobei die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule 101 aufweist, die auf einer ersten Begrenzungsfläche 103 angeordnet ist, in Schrägaufsicht,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Detailansicht der auf der ersten Begrenzungsfläche 103 angeordneten Hauptspule 101 in Schrägaufsicht, und
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der zwischen einer ersten Begrenzungsfläche 103 und einer zweiten Begrenzungsfläche 104 angeordneten Hauptspule 101 in Seitenansicht.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul GPM oder für ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, wobei die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule 101 aufweist, die auf einer ersten Begrenzungsfläche 103 angeordnet ist. Die Hauptspule 101 ist mit einem Stromleiter 102 als Flachspule mit abgerundeter rechteckförmiger-spiralförmiger Spulengeometrie ausgeführt. Der Stromleiter 102 weist an seinen zwei Enden elektrische Anschlüsse (markiert durch Kreise) auf.
Der Stromleiter 102 ist in einem von einem Fluid, in diesem Fall von Umgebungsluft, durchströmbaren Volumen zwischen der ersten Begrenzungsfläche 103 und einer zweiten Begrenzungsfläche 104 (nicht dargestellt) der Hauptspulenbaugruppe derart angeordnet, dass der Stromleiter 102 von der Umgebungsluft umströmbar ist.
Weiterhin ist der zumindest eine Stromleiter 102 mittels vereinzelter und voneinander beabstandet angeordneter Führungs- und/oder Halterungselemente 105 in der genannten Spulengeometrie und in einer vorgegebenen Spulenposition in dem Volumen geführt und gehaltert.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Detailansicht der auf der ersten Begrenzungsfläche 103 angeordneten Hauptspule 101 in Schrägaufsicht. Zu erkennen sind die Führungs- und/oder Halterungselemente 105 in Zylinderform, wobei diese zylinderförmigen Führungs- und/oder Halterungselemente 105 den Stromleiter 102 in der vorgegebenen Spulengeometrie führen und haltern. Zu erkennen sind auch Führungs- und/oder Halterungselemente 105 ausgestaltet als Kabel-Clips, welche den Stromleiter
102 in einer vorgegebenen Position haltern. Schließlich weist ein Führungs- und/oder Halterungselement 105* eine Form auf, die zusätzlich der Führungs- und Halterungsfunktion des Stromleiters 102 zur gezielten Beeinflussung der Strömungsrichtung des Fluid, d.h. der strömenden Umgebungsluft ausgeführt ist.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung der zwischen einer ersten Begrenzungsfläche 103 und einer zweiten Begrenzungsfläche 104 angeordneten Hauptspule 101 in Seitenansicht. In dem von Umgebungsluft durchströmbaren Volumen zwischen erster Begrenzungsfläche
103 und zweiter Begrenzungsfläche 104 ist vorliegend der Stromleiter 102 der Hauptspule 101 an der ersten Begrenzungsfläche anliegend angeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
101 Hauptspule
102 Stromleiter
103 erste Begrenzungsfläche
104 zweite Begrenzungsfläche
105 Führungs- und/oder Halterungselemente

Claims

Patentansprüche
1 . Hauptspulenbaugruppe für ein Bodenmodul (GPM) oder für ein Fahrzeugmodul (CPM) eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, wobei die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule (101) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Hauptspule (101) mit zumindest einem Stromleiter (102) ausgeführt ist,
- der zumindest eine Stromleiter (102) in einem von einem Fluid durchströmbaren
Volumen zwischen einer ersten Begrenzungsfläche (103) und einer zweiten Begrenzungsfläche (104) der Hauptspulenbaugruppe derart angeordnet ist, dass der Stromleiter (102) vom Fluid umströmbar ist, und
- der zumindest eine Stromleiter (102) mittels vereinzelter und voneinander beabstandet angeordneter Führungs- und/oder Halterungselemente (105) in einer vorgegebenen Spulengeometrie und in einer vorgegebenen Spulenposition in dem Volumen geführt/gehaltert wird.
2. Hauptspulenbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und/oder Halterungselemente (105) zumindest teilweise als Abstandshalter zwischen der ersten Begrenzungsfläche (103) und der zweiten Begrenzungsfläche (104) und diese verbindend ausgeführt sind.
3. Hauptspulenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und/oder Halterungselemente (105) als Führungselemente zur Führung des Fluids ausgebildet sind.
4. Hauptspulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und/oder Halterungselemente (105) zumindest teilweise zur lokalen Fixierung des Stromleiters (102) ausgeführt sind.
5. Hauptspulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Stromleiter (102) aus zumindest einer Litze besteht, die eine Vielzahl von jeweils miteinander verdrillten Einzeldrähten aufweist, wobei die Einzeldrähte jeweils eine elektrisch nicht-leitende Beschichtung aufweisen, und die Litze eine Ummantelung aus Kunststoff und/oder Seide aufweist.
6. Hauptspulenbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter (102) aus mehreren miteinander verdrillten Litzen besteht, wobei die miteinander verdrillten Litzen eine Ummantelung aus Kunststoff und/oder Seide aufweisen.
7. Hauptspulenbaugruppe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung mehrschichtig aus unterschiedlichen Materialschichten aufgebaut ist.
8. Hauptspulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung aus einem oder mehreren der folgenden Materialen besteht:
- ETFE
- PTFE
- FEP
- Polymerlegierung
- Polyamid
- FR4
9. Hauptspulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter (102) aus mehreren miteinander verdrillten Litzen besteht, die jeweils eine Vielzahl von jeweils miteinander verdrillten Einzeldrähten aufweisen, wobei die Einzeldrähte jeweils eine elektrisch nichtleitende Beschichtung aufweisen, und die verdrillten Litzen eine erste Ummantelung aus einer ersten Polymerlegierung, eine darauf aufgebrachte zweite Ummantelung aus einer zweiten Polymerlegierung.
10. Hauptspulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Umgebungsluft ist.
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