WO2016000991A1 - Vorrichtung zum induktiven laden eines elektrischen speichers - Google Patents

Vorrichtung zum induktiven laden eines elektrischen speichers Download PDF

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resonance capacitor
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resonant
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Juergen Eckhardt
Oliver Blum
Philipp Schumann
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for inductive charging of an electrical device
  • Memory in particular of a motor vehicle, with a stationary primary coil and a motor vehicle assigned / assigned secondary coil, wherein the primary coil and the secondary coil in each case at least one
  • a primary coil of the transformer either embedded in the street floor or designed as a floor-mounted pallet and connected by means of suitable electronics to a power grid.
  • Secondary coil of the transformer is typically fixedly mounted in the underbody of the vehicle / motor vehicle and in turn connected by suitable electronics to the vehicle battery. For energy transfer generates the
  • the secondary coil penetrates and induces a corresponding current there.
  • an inverter is provided on the primary side, which is operated at high switching frequency.
  • a resonantly operated resonant circuit is built. This consists of the inductance of the primary coil and a capacitance of a correspondingly selected resonant capacitor.
  • a resonant circuit of secondary coil and resonant capacitor is also formed. Both resonant circuits are designed and operated at the same resonant frequency, so that only negligible reactive power is generated outside of the transmission network thus formed.
  • each page is divided so that a primary electronics unit and a primary coil and a secondary coil and a secondary electronics unit are each combined.
  • the mentioned resonant capacitors are usually accommodated in the respective electronic unit.
  • the device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that cable connections within the resonant circuit
  • Resonant capacitors are arranged so compact with the respective coil, that also results in space advantages and the
  • Resonant capacitors associated with it coil so the primary coil or the secondary coil, at least substantially enclosing, in particular annular, is formed.
  • Resonant capacitor of the respective coil not only assigned, but this is formed enclosing, so that the resonance capacitor extends around the respective coil.
  • the at least one resonance capacitor is formed at least substantially surrounded by the respective coil. In this case, so not surrounds the resonant capacitor of the coil, but the coil
  • the coil expediently has a corresponding recess
  • the resonance capacitor is integrated directly into the respective coil or a housing accommodating the coil.
  • the respective resonance capacitor is adapted in its shape to the coil assigned to it.
  • a particularly compact unit of coil and resonant capacitor is offered with advantageous vibration behavior.
  • the respective resonant capacitor is formed as a film capacitor.
  • Resonant capacitor has several films produced on a coil carrier, for example, circular or square shape
  • the winding carrier already has the shape of the resonance capacitor to be produced. As a result, by winding the films of the resonance capacitor in the desired geometry, in particular matched to the respective coil, are produced.
  • the respective resonance capacitor is arranged together with its associated coil in a common housing. This results in compact coil units, in particular a primary unit with the primary coil and its associated
  • Resonant capacitor and / or a secondary unit with the secondary coil and its associated resonance capacitor.
  • the units can be easily handled and on one
  • Resonance capacitor form a coil winding, which is opposite to the winding of the associated coil or rectified. Under the opposing training is to be understood in this case an opposite direction of current flow direction.
  • the contact surfaces of the respective resonant capacitor can form an outer coil winding whose Current flow opposite to the other coil windings of
  • Secondary coil or primary coil is done so that a partial cancellation of a disturbing stray magnetic field occurs.
  • an auxiliary magnetic field is generated, which contributes in a suitable manner for forming the magnetic field of the primary coil or secondary coil accordingly.
  • At least one shielding element is associated with the respective resonance capacitor and the coil associated therewith.
  • the shielding element is used in particular for shielding and guiding the magnetic field generated by the respective resonant circuit.
  • the shielding element is made of ferrite or other suitable materials.
  • the shielding element is designed as a shield plate.
  • the shield plate may extend parallel to the loading plate or the
  • the shield plate preferably serves simultaneously as a support element for the respective coil and the resonance capacitor.
  • the coil and its associated resonant capacitor are preferably held or locked to the shield plate.
  • the shield plate can be used in particular as a pallet.
  • the shield plate extends in sections between the resonance capacitor and the respective coil.
  • the ring capacitor of the secondary coil or
  • Primary coil are arranged spatially separated.
  • the respective resonance capacitor at least two
  • the resonant capacitor is made of two capacitors with double capacitance and half dielectric strength in order to limit a voltage transfer in the respective coil to ground, to achieve a symmetrical structure and a galvanic separation of the respective coil turns against a power source, especially with respect to a high-voltage battery of the motor vehicle to achieve.
  • FIG 1 is a simplified circuit diagram of an advantageous
  • FIGS. 3A to D show different embodiments of the primary unit with a screen element
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the primary unit in a plan view
  • Figure 6 shows another embodiment of the primary unit.
  • FIG. 1 shows in a simplified representation a circuit diagram of a device 1 for inductively charging an electrical memory.
  • the diagram shows a primary coil 2, which is connectable or connected by an electronic unit 3 with an energy source, in particular a power grid.
  • the electronic unit 3 has an inverter 4 which can be operated with a high switching frequency.
  • the electronic unit 3 is connected to the primary coil 2 through cable 5.
  • the primary coil 2 is arranged in a housing 6, in which a resonant capacitor 7 is provided.
  • Resonant capacitor 7 corresponds in shape to the shape of the coil winding of the primary coil 2, as will be explained in more detail below.
  • a secondary unit, not shown here with a secondary coil and a resonance capacitor is preferably constructed according to the primary unit 8.
  • FIG. 2 shows the primary unit 8, which is formed by the primary coil 2 and the resonance capacitor 7, in different representations.
  • Figure 2A shows the primary unit 8 in a plan view and Figure 2B in a
  • Primary coil 2 run in a circular or spiral, and that the resonance capacitor 7, the coil turns 9 also encloses a circular.
  • Contact surfaces 7 'and 7 "of the resonance capacitor, as can be seen in particular in FIG. 2B, can be electrically contacted in order, on the one hand, to contact the coil and, on the other hand, the electronics unit 3.
  • the resonance capacitor 7 is formed as a film capacitor of a plurality of superimposed layers.
  • the shape of the resonance capacitor 7 is formed as a film capacitor of a plurality of superimposed layers. The shape of the
  • Resonant capacitor 7 is in a simple manner by a
  • any shapes of the resonance capacitor can be realized in a simple and cost-effective manner.
  • the primary coil 2 and the resonance capacitor 7 are accommodated in the common housing 6 and thereby contacted with each other inside the housing, so that no resonance circuit internal cable connections outside the housing 6 must be performed. Due to the large surface then available for the resonant capacitor 7, the resonant capacitor 7 can be substantially more easily cooled
  • the electronic unit 3 can also be accommodated remotely from the housing 6 in a vehicle or on a roadway, as in
  • the housing 6 forms a loading plate, which is attachable to a roadway or on a vehicle underbody.
  • Another advantage of the device 1 is that reduced overall costs are incurred since a separate housing for the resonance capacitor 7 is eliminated.
  • the casting which is in any case customary in coil plate construction, is simultaneously used as capacitor insulation.
  • the current-carrying contact surfaces 7 'and 7 "of the resonant capacitor 7 are preferably constructed so that the magnetic field forming by their current flow in a suitable manner to the formation of the magnetic field
  • Primary coil 2 contributes.
  • the contact surfaces 7 ', 7 "of the capacitor 7 form an outer coil winding whose current flow is opposite to the other coil turns of the primary coil 2, so that a partial extinction of the magnetic field of the primary coil 2 results.
  • the resonance capacitor 7 is preferably designed as a ring capacitor, so that the contact surfaces 7 ', 7 "of the
  • Resonance capacitor 7 are parallel to the drawing plane of Figure 2A. For contacting, the resonance capacitor 7 must thus be connected “up” and “down”, as shown in the sectional view of FIG. 2B.
  • Figures 3A to D show different embodiments of the unit 8, which is supplemented by a screen element 10, each in a sectional view.
  • the shielding element 10, which is or is made of ferrite in particular, serves to guide and shield the magnetic field (s) produced.
  • the resonance capacitor 7 is arranged together with the primary coil 2 on one side of the screen element 10.
  • the shielding element is of cup-shaped design, the primary coil 2 being inside the shielding element 10 is arranged, while the resonance capacitor 7 surrounds the outer wall of the shield element 10 outside.
  • the shielding element 10 is cup-shaped with a projection 11, so that the primary coil 2 is arranged within the shielding element 10, and the resonance capacitor 7 rests on the projection on the outside.
  • the resonance capacitor 7 is the
  • Primary coil 2 does not surround, but that the primary coil 2 the
  • Resonant capacitor 7 surrounds.
  • the primary coil 2 in the middle of a recess or recording, in which the
  • Resonant capacitor 7 at least partially rests, as shown in Figure 3D.
  • the screen element 10 has for this purpose in the middle of a bulge, in which the resonance capacitor 7 is located.
  • the resonance capacitor 7 in two
  • the capacitors 12, 13 are half-ring-shaped and connected at one end to the coil 2 and the other end to the electronic unit 3.
  • Coil windings 9 conceivable. Since the housing 6 or the loading plate in the vehicle integration often has a rectangular contour, a rectangular resonant capacitor 7 may be advantageous, for example, to increase the distance to the coil winding and thus to reduce interference by the coil magnetic field.
  • FIGS. 5A to D show different embodiments of the primary unit 8 for this purpose.
  • FIG. 5A shows the primary unit 8 with a square contour
  • FIG. 5B with an oval-shaped contour
  • FIG. 5C with a octagonal contour
  • Figure 5D with a square contour of the resonant capacitor 7 and a circular or
  • FIGS. 5A to D likewise apply to an arrangement in which the resonance capacitor 7 is formed surrounding the primary coil 2, as shown in FIG. 3D. Again, the
  • Resonant capacitor for example, have a square or rectangular shape or contour, preferably the shape
  • contour of the primary coil 2 corresponds, but may also differ from this.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ortsfesten Primärspule (2) und einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten/zuordenbaren Sekundärspule, wobei der Primärspule (2) und die Sekundärspule jeweils mindestens ein Resonanzkondensator (7) zugeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass zumindest einer der Resonanzkondensatoren (7) die jeweilige Spule (2) zumindest im Wesentlichen umschließend oder von der jeweiligen Spule (2) zumindest im Wesentlichen umgeben ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen
Speichers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ortsfesten Primärspule und einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten/zuordenbaren Sekundärspule, wobei der Primärspule und der Sekundärspule jeweils mindestens ein
Resonanzkondensator zugeordnet ist.
Stand der Technik
Vorrichtungen der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Vorrichtungen zum induktiven Laden von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen wird die für das Laden einer Fahrzeugbatterie notwendige
Energie nicht über ein Ladekabel zum Fahrzeug übertragen (konduktives Laden), sondern über einen Transformator mit großem Luftspalt. Hierbei wird
typischerweise eine Primärspule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladeplatte ausgebildet und mittels einer geeigneten Elektronik mit einem Stromnetz verbunden. Die
Sekundärspule des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs montiert und ihrerseits mittels geeigneter Elektronik mit der Fahrzeugbatterie verbunden. Zur Energieübertragung erzeugt die
Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das die
Sekundärspule durchdringt und dort einen entsprechenden Strom induziert. Für die Induktion ist auf der Primärseite ein Wechselrichter vorgesehen, der mit hoher Schaltfrequenz betrieben wird. Um keine Blindleistung über den Luftspalt übertragen zu müssen, wird ein resonant betriebener Schwingkreis aufgebaut. Dieser besteht aus der Induktivität der Primärspule und einer Kapazität eines entsprechend ausgewählten Resonanzkondensators. Auch auf der Sekundärseite wird ein Schwingkreis aus Sekundärspule und Resonanzkondensator ausgebildet. Beide Schwingkreise werden auf dieselbe Resonanzfrequenz ausgelegt und mit dieser betrieben, so dass außerhalb des so gebildeten Übertragungsnetzwerks nur vernachlässigbare Blindleistungen anfallen.
Üblicherweise werden die Bestandteile der jeweiligen Seite derart aufgeteilt, dass eine Primärelektronik- Einheit und eine Primärspule sowie eine Sekundärspule und eine Sekundärelektronik- Einheit jeweils zusammengefasst werden. Dabei werden üblicherweise die erwähnten Resonanzkondensatoren in der jeweiligen Elektronikeinheit untergebracht.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf Kabelverbindungen innerhalb des Resonanzkreises
beziehungsweise zwischen der Primärspule und/oder der Sekundärspule und dem jeweiligen Resonanzkondensator verzichtet werden kann. Die
Resonanzkondensatoren werden derart kompakt mit der jeweiligen Spule angeordnet, dass sich außerdem Bauraumvorteile ergeben und die
Anforderungen an Stromtragfähigkeit, Isolationsfähigkeit und Abschirmung von Einzelkabeln entfallen oder zumindest verringert werden können.
Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass zumindest einer der
Resonanzkondensatoren die ihm zugeordnete Spule, also die Primärspule oder die Sekundärspule, zumindest im Wesentlichen umschließend, insbesondere ringförmig, ausgebildet ist. Die Erfindung sieht also vor, dass der
Resonanzkondensator der jeweiligen Spule nicht nur zugeordnet, sondern diese umschließend ausgebildet ist, so dass sich der Resonanzkondensator um die jeweilige Spule herum erstreckt. Alternativ ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zumindest eine Resonanzkondensator von der jeweiligen Spule zumindest im Wesentlichen umgeben ausgebildet ist. In diesem Fall umgibt also nicht der Resonanzkondensator der Spule, sondern die Spule den
Resonanzkondensator, sodass letzterer innerhalb der Spule liegt. Die Spule weist dazu zweckmäßigerweise eine entsprechende Aussparung
beziehungsweise Aufnahme auf, in welcher der Resonanzkondensator einsetzbar ist. Dadurch wird der Resonanzkondensator direkt in die jeweilige Spule oder ein die Spule aufnehmendes Gehäuse integriert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweilige Resonanzkondensator in seiner Form der ihm zugeordneten Spule angepasst ist. Dadurch wird eine besonders kompakte Einheit aus Spule und Resonanzkondensator geboten mit vorteilhaftem Schwingungsverhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweilige Resonanzkondensator als Folienkondensator ausgebildet ist. Der
Resonanzkondensator weist dabei mehrere auf einem Wickelträger gefertigte Folien auf, die beispielsweise kreisförmig oder viereckförmig
übereinanderliegend gewickelt sein können. Dabei kann durch die Form des Wickelträgers jegliche Spulen-Windungsgeometrie auf einfache Art und Weise nachgebildet werden. Gemäß einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Wickelträger bereits die Form des herzustellenden Resonanzkondensators aufweist. Dadurch kann durch Aufwickeln der Folien der Resonanzkondensator in der gewünschten Geometrie, insbesondere abgestimmt auf die jeweilige Spule, hergestellt werden.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der jeweilige Resonanzkondensator zusammen mit der ihm zugeordneten Spule in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Dadurch ergeben sich kompakte Spuleneinheiten, insbesondere eine Primäreinheit mit der Primärspule und dem ihr zugeordneten
Resonanzkondensator, und/oder eine Sekundäreinheit mit der Sekundärspule und dem ihr zugeordneten Resonanzkondensator. Durch das gemeinsame Gehäuse lassen sich die Einheiten einfach handhaben und auf einem
Straßenboden beziehungsweise an einem Fahrzeugunterboden anordnen. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass Kontaktanschlüsse des jeweiligen
Resonanzkondensators eine Spulenwindung bilden, die zu der Windung der zugeordneten Spule entgegengerichtet oder gleichgerichtet ist. Unter der entgegen gerichteten Ausbildung ist hierbei eine im Betrieb entgegengerichtete Stromflussrichtung zu verstehen. Beispielsweise können die Kontaktflächen des jeweiligen Resonanzkondensators eine äußere Spulenwindung darstellen, deren Stromfluss entgegengesetzt zu den übrigen Spulenwindungen der
Sekundärspule oder Primärspule erfolgt, so dass eine Teil-Auslöschung eines störenden Streumagnetfelds erfolgt. Dabei wird ein Hilfsmagnetfeld erzeugt, das in geeigneter Weise zur Formung des Magnetfeldes der Primärspule oder Sekundärspule entsprechend beiträgt.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass dem jeweiligen Resonanzkondensator und der ihm zugeordneten Spule zumindest ein Schirmelement zugeordnet ist. Das Schirmelement dient insbesondere zur Abschirmung und Führung des durch den jeweiligen Schwingkreis erzeugten Magnetfeldes. Vorzugsweise ist das Schirmelement aus Ferrit oder anderen geeigneten Materialien gefertigt.
Besonders bevorzugt ist das Schirmelement als Schirmplatte ausgebildet. Die Schirmplatte kann sich dabei parallel zur Ladeplatte erstrecken oder die
Ladeplatte selbst bilden. Die Schirmplatte dient vorzugsweise gleichzeitig als Stützelement für die jeweilige Spule und den Resonanzkondensator. Die Spule und der ihr zugehörige Resonanzkondensator sind bevorzugt an der Schirmplatte gehalten beziehungsweise arretiert.
Bevorzugt sind die jeweilige Spule und der ihr zugeordnete
Resonanzkondensator auf einer Seite der Schirmplatte gemeinsam angeordnet. Dadurch kann die Schirmplatte insbesondere als Ladeplatte verwendet werden.
Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die Schirmplatte abschnittsweise zwischen dem Resonanzkondensator und der jeweiligen Spule verläuft. Dadurch kann beispielsweise der Ringkondensator von der Sekundärspule oder
Primärspule räumlich getrennt angeordnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist außerdem
vorgesehen, dass der jeweilige Resonanzkondensator wenigstens zwei
Kondensatoren aufweist. Insbesondere wird der Resonanzkondensator aus zwei Kondensatoren mit doppelter Kapazität und halber Spannungsfestigkeit gefertigt, um eine Spannungsüberführung in der jeweiligen Spule gegenüber Masse zu begrenzen, einen symmetrischen Aufbau zu erzielen und eine galvanische Trennung der jeweiligen Spulenwindungen gegenüber einer Energiequelle, insbesondere gegenüber einer Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeugs, zu erreichen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Figur 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer vorteilhaften
Vorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers,
Figuren 2A und B eine Primäreinheit der Vorrichtung in unterschiedlichen
Darstellungen,
Figuren 3A bis D unterschiedliche Ausführungsformen der Primäreinheit mit einem Schirmelement,
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Primäreinheit in einer Draufsicht,
Figuren 5A bis D unterschiedliche Ausgestaltungen der Primäreinheit und
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Primäreinheit.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Schaltbild einer Vorrichtung 1 zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers. Das Schaltbild zeigt eine Primärspule 2, die durch eine Elektronikeinheit 3 mit einer Energiequelle, insbesondere einem Stromnetz verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Die Elektronikeinheit 3 weist dazu einen mit hoher Schaltfrequenz betreibbaren Wechselrichter 4 auf. Die Elektronikeinheit 3 ist mit der Primärspule 2 durch Kabel 5 verbunden. Die Primärspule 2 ist dabei in einem Gehäuse 6 angeordnet, in welchem auch ein Resonanzkondensator 7 vorgesehen ist. Der
Resonanzkondensator 7 entspricht in seiner Form der Form der Spulenwicklung der Primärspule 2, wie im Folgenden näher erläutert werden soll. Die
Primärspule 2 und der Resonanzkondensator 7 bilden zusammen eine
Primäreinheit 8 der Vorrichtung 1. Eine hier nicht dargestellte Sekundäreinheit mit einer Sekundärspule und einem Resonanzkondensator ist bevorzugt entsprechend der Primäreinheit 8 aufgebaut.
Figur 2 zeigt hierzu die Primäreinheit 8, die durch die Primärspule 2 und den Resonanzkondensator 7 gebildet wird, in unterschiedlichen Darstellungen. Figur 2A zeigt die Primäreinheit 8 in einer Draufsicht und Figur 2B in einer
Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus Figur 2A.
Insbesondere in Figur 2A ist zu erkennen, dass Spulenwindungen 9 der
Primärspule 2 kreisförmig beziehungsweise spiralförmig verlaufen, und dass der Resonanzkondensator 7 die Spulenwindungen 9 ebenfalls kreisförmig umschließt. Kontaktflächen 7' und 7" des Resonanzkondensators, wie insbesondere in Figur 2B ersichtlich, können elektrisch kontaktiert werden, um einerseits die Spule und andererseits die Elektronikeinheit 3 zu kontaktieren.
Der Resonanzkondensator 7 ist als Folienkondensator aus einer Vielzahl von übereinander liegenden Schichten ausgebildet. Die Form des
Resonanzkondensators 7 ist auf einfache Art und Weise durch eine
entsprechende Form eines Wickelträgers bei der Herstellung des
Resonanzkondensators erreichbar. Durch die Ausbildung als Folienkondensator können beliebige Formen des Resonanzkondensators auf einfache und kostengünstige Art und Weise realisiert werden. Die Primärspule 2 und der Resonanzkondensator 7 sind in dem gemeinsamen Gehäuse 6 untergebracht und dabei gehäuseintern miteinander kontaktiert, so dass keine Resonanzkreisinternen Kabelverbindungen außerhalb des Gehäuses 6 geführt werden müssen. Durch die große dann für den Resonanzkondensator 7 verfügbare Oberfläche kann der Resonanzkondensator 7 wesentliche einfacher entwärmt
gegebenenfalls sogar nur passiv gekühlt werden.
Gleichzeitig wird in der Elektronikeinheit 3 eine vergleichsweise große Baufläche eingespart, und die Elektronikeinheit 3 kann auch entfernt von dem Gehäuse 6 in einem Fahrzeug oder auf einer Fahrbahn untergebracht werden, da im
Verbindungskabel 5 zwischen Gehäuse 6 und Elektronikeinheit 3 nur die
Batteriespannungen und Batterieladeströme anfallen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Gehäuse 6 eine Ladeplatte bildet, die auf einer Fahrbahn oder an einem Fahrzeugunterboden anbringbar ist.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung 1 liegt darin, dass reduzierte Gesamtkosten anfallen, da ein separates Gehäuse für den Resonanzkondensator 7 entfällt. Vorzugsweise wird der ohnehin im Spulenplattenbau übliche Verguss gleichzeitig als Kondensatorisolation verwendet.
Die stromtragenden Kontaktflächen 7' und 7" des Resonanzkondensator 7 werden vorzugsweise so aufgebaut, dass das durch ihren Stromfluss bildende Magnetfeld in geeigneter Weise zu der Formung des Magnetfeldes der
Primärspule 2 beiträgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kontaktflächen 7', 7" des Kondensators 7 eine äußere Spulenwindung bilden, deren Stromfluss entgegengesetzt zu den übrigen Spulenwindungen der Primärspule 2 erfolgt, so dass eine Teil-Auslöschung des Magnetfeldes der Primärspule 2 resultiert.
Wie aus Figur 2A ersichtlich, ist der Resonanzkondensator 7 bevorzugt als Ringkondensator ausgebildet, so dass die Kontaktflächen 7', 7" des
Resonanzkondensators 7 parallel zur Zeichenebene der Figur 2A liegen. Zur Kontaktierung muss der Resonanzkondensator 7 somit„oben" und„unten" verbunden werden, wie in der Schnittdarstellung von Figur 2B gezeigt.
Figuren 3A bis D zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Einheit 8, die durch ein Schirmelement 10 ergänzt ist, jeweils in einer Schnittdarstellung. Das Schirmelement 10, das insbesondere aus Ferrit gefertigt ist oder aufweist, dient zur Führung und Abschirmung des oder der erzeugten Magnetfelder. In
Zusammenhang mit der Integration des ringförmigen Resonanzkondensators 7 bieten sich verschiedene Anordnungen zwischen Ferrit und Schirmung,
Resonanzkondensator 7 und Primärspule 2 an.
Gemäß Figur 3A ist vorgesehen, dass der Resonanzkondensator 7 zusammen mit der Primärspule 2 auf einer Seite des Schirmelementes 10 angeordnet sind.
Gemäß Figur 3B ist vorgesehen, dass das Schirmelement becherförmig ausgebildet ist, wobei die Primärspule 2 innerhalb des Schirmelements 10 angeordnet ist, während der Resonanzkondensator 7 die Mantelwand des Schirmelementes 10 außen umgibt.
Gemäß Figur 3C ist vorgesehen, dass das Schirmelement 10 becherförmig mit einer Auskragung 11 ausgebildet ist, so dass die Primärspule 2 innerhalb des Schirmelementes 10 angeordnet ist, und der Resonanzkondensator 7 auf der Auskragung außen anliegt.
Gemäß Figur 3D ist vorgesehen, dass der Resonanzkondensator 7 die
Primärspule 2 nicht umgibt, sondern dass die Primärspule 2 den
Resonanzkondensator 7 umgibt. Dazu weist die Primärspule 2 mittig eine Aussparung beziehungsweise Aufnahme auf, in welcher der
Resonanzkondensator 7 zumindest bereichsweise einliegt, wie in Figur 3D gezeigt. Das Schirmelement 10 weist dazu in der Mitte eine Ausbuchtung auf, in welcher der Resonanzkondensator 7 liegt.
Um Spannungsüberhöhungen in der Primärspule 2 gegenüber Masse zu begrenzen, einen symmetrischen Aufbau zu erzielen und eine galvanische Trennung der Spulenwindungen 9 gegenüber einer Hochvoltbatterie des Fahrzeugs zu erreichen, wird der Resonanzkondensator 7 in zwei
Kondensatoren 12, 13 mit doppelter Kapazität, aber halber Spannungsfestigkeit aufgeteilt, wie in Figur 4 beispielhaft gezeigt. Die Kondensatoren 12, 13 sind dabei halbringförmig ausgebildet und einendig mit der Spule 2 und anderendig mit der Elektronikeinheit 3 verbunden.
Es sind verschiedene Geometrien von Resonanzkondensator 7 und
Spulenwindungen 9 vorstellbar. Da das Gehäuse 6 beziehungsweise die Ladeplatte in der Fahrzeugintegration häufig eine rechteckförmige Kontur aufweist, kann ein rechteckiger Resonanzkondensator 7 vorteilhaft sein, um beispielsweise den Abstand zu der Spulenwindung zu vergrößern und damit eine Störung durch das Spulenmagnetfeld zu verringern.
Figuren 5A bis D zeigen hierzu unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Primäreinheit 8. Figur 5A zeigt die Primäreinheit 8 mit einer quadratischen Kontur, Figur 5B mit einer ovalförmigen Kontur, Figur 5C mit einer achteckförmigen Kontur und Figur 5D mit einer quadratischen Kontur des Resonanzkondensators 7 und einer kreisförmigen beziehungsweise
spiralförmigen Formgebung der Primärspule 2. Figuren 5C und D machen deutlich, dass der Resonanzkondensator 7 in seiner Form nicht unbedingt an die Form der Primärspule 2 angepasst sein muss. Die beschriebenen
Ausführungsbeispiele der Figuren 5A bis D gelten gleichermaßen für eine Anordnung, bei welcher der Resonanzkondensator 7 von der Primärspule 2 umgebend ausgebildet ist, wie in Figur 3D gezeigt. Auch hier kann der
Resonanzkondensator beispielsweise eine quadratische oder rechteckförmige Form beziehungsweise Kontur aufweisen, die vorzugsweise der Form
beziehungsweise Kontur der Primärspule 2 entspricht, jedoch auch von dieser abweichen kann.
Auch ist es denkbar, nur Ringstücke des Resonanzkondensators 7 zu
verwenden, um einen besonders geringen Platzbedarf des Gehäuses 6 oder der
Ladeplatte zu erzielen, wie in Figur 6 beispielhaft gezeigt ist. Gestrichelt ist dabei die Außenkontur des Gehäuses angedeutet. Die oben stehenden Ausführungen gelten - wie oben bereits erwähnt - bevorzugt gleichermaßen für die
Sekundäreinheit des induktiven Ladesystems.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer ortsfesten Primärspule (2) und einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten/zuordenbaren Sekundärspule, wobei der Primärspule (2) und die Sekundärspule jeweils mindestens ein
Resonanzkondensator (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Resonanzkondensatoren (7) die jeweilige Spule (2) zumindest im Wesentlichen umschließend oder von der jeweiligen Spule (2) zumindest im Wesentlichen umgeben ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Resonanzkondensator (7) in seiner Form der jeweiligen Spule (2) angepasst ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der jeweilige Resonanzkondensator (7) als
Folienkondensator ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der jeweilige Resonanzkondensator (7) gemeinsam mit der ihm zugeordneten Spule (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Kontaktanschlüsse (7',7") des jeweiligen
Resonanzkondensators (7) eine Spulenwindung bilden, die zu der Windung der zugeordneten Spule entgegengerichtet oder gleichgerichtet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass dem jeweiligen Resonanzkondensator (7) und der zugeordneten Spule (2) zumindest ein Schirmelement (10) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmelement (10) als Schirmplatte ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Resonanzkondensator (7) und die zugeordnete Spule (2) auf einer Seite der Schirmplatte angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schirmplatte abschnittsweise zwischen dem Resonanzkondensator und der zugeordneten Spule (2) liegt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der jeweilige Resonanzkondensator (7) zwei Kondensatoren (12,13) aufweist.
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