WO2016038052A1

WO2016038052A1 - Vorrichtung zum induktiven laden eines fahrzeuges

Info

Publication number: WO2016038052A1
Application number: PCT/EP2015/070523
Authority: WO
Inventors: Stephan Bartz; Peter Säger; Gerhard Lex
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-03-17
Also published as: DE102014218217A1; US20170253130A1; EP3191339A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10a) zum induktiven Laden eines Fahrzeuges, umfassend eine Primärspule (14a), um bei einem Ladevorgang, bei welchem sich eine Sekundärspule eines Fahrzeuges überhalb der Primärspule (14a) befindet, elektrische Leistung von der Primärspule (14a) über einen Übertragungsbereich (18a) zur Sekundärspule zu übertragen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine die Primärspule (14a) überdeckende Kuppel (30a) zum schwerkraftbedingten Fernhalten von Fremdkörpern aus dem Übertragungsbereich (18a) vorgesehen ist

Description

Beschreibung

Vorrichtung zum induktiven Laden eines Fahrzeuges Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum in^¬ duktiven Laden eines Fahrzeuges, umfassend eine Primärspule, um bei einem Ladevorgang, bei welchem sich eine Sekundärspule eines Fahrzeuges überhalb der Primärspule befindet, elektrische Leistung von der Primärspule über einen Übertragungsbereich zur Sekundärspule zu übertragen.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt, z. B. als Induktionsladevorrichtungen für elektrisch betriebene Fahrzeuge, wobei diese Vorrichtungen eine in den Boden eingelassene Ladeeinheit mit der Primärspule umfassen, um bei geeigneter Positionierung eines im Fahrzeugbodenbereich mit der Sekundärspule ausgestatteten Fahrzeuges die elektrische

Leistungsübertragung von der Primärspule zur Sekundärspule zu ermöglichen. Der sich hierbei zwischen Primärspule und Se- kundärspule erstreckende Übertragungsbereich umfasst insbe^¬ sondere die zwischen dem Boden und dem Fahrzeugboden befindliche "Luft" .

Beim Ladevorgang wird von der Primärspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, mit welchem elektrische Energie in be^¬ kannter Weise an die Sekundärspule des Fahrzeuges weitergeleitet wird .

Bei dieser Übertragung von oftmals sehr großen Leistungen (z. B. im Bereich mehrerer Kilowatt) sollten sich keine Fremdkörper im Übertragungsbereich befinden.

Beispielsweise können die hohen Magnetflussdichten im Übertragungsbereich dazu führen, dass sich ferromagnetische Fremdkörper im Feld erhitzen (Energieverlust und Brandgefahr) . Außerdem können z. B. lebende Fremdkörper wie Kleintiere, die sich während des Ladevorganges im Übertragungsbereich aufhalten, durch das Magnetfeld bzw. die damit verbundene Wärmeentwicklung Schaden erleiden.

Im Hinblick auf diese Problematik wurden im Stand der Technik bereits Maßnahmen zur Detektion von etwaigen Fremdkörpern im Bereich einer Induktivladevorrichtung vorgeschlagen, vgl. z. B. DE 10 2012 213 958 AI und DE 10 2012 215 376 AI. Derartige Detektionsmaßnahmen sind zwar hilfreich, etwa für eine bedarfsweise Warnung des Benutzers der Vorrichtung, beseitigen jedoch noch nicht das eigentliche Problem, d. h. die prinzipielle Gefahr, dass Fremdkörper in den Übertragungsbereich gelangen können.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Problematik von etwaigen Fremdkörpern im Übertragungsbereich zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine die Primärspule überdeckende Kuppel zum schwerkraftbedingten Fernhalten von Fremdkörpern aus dem Übertragungsbereich vorgesehen ist.

Falls z. B. die Primärspule im Boden versenkt angeordnet ist, wie es derzeit als Konzept für öffentliche Parkplätze angedacht ist, so kann gemäß der Erfindung durch eine Kuppel (z. B. bauliche Erhöhung oberhalb der Primärspule) das Problem des Fremdkör- pereinflusses minimiert werden. Bei entsprechend starkem Abfall (Neigungswinkel) einer Kuppelfläche (äußere Oberfläche der Kuppel) zu den Seiten hin kann z. B. allein durch die Schwerkraft sichergestellt werden, dass Gegenstände aus dem Übertra^¬ gungsbereich bzw. einem besonders kritischen zentralen Teil des Übertragungsbereiches bzw. Magnetfeldes entfernt werden (durch ein seitwärts gerichtetes Abgleiten bzw. Abrollen auf der Kuppelfläche) . Für die erfindungsgemäße Funktion der Kuppel ist neben der Oberflächenbeschaffenheit vor allem die Formgestaltung der Kuppelfläche entscheidend.

Für die konkrete Formgestaltung der Kuppelfläche gibt es vielfältige Möglichkeiten. Wesentlich ist lediglich die Erzeugung einer zu einem seitlichen Rand der Kuppel gerichteten Hangabtriebskraft für auf der Kuppel befindliche Gegenstände.

Denkbar ist beispielsweise eine insgesamt gekrümmte, z. B. etwa sphärisch gekrümmte Kuppelfläche. Nachteilig ist bei dieser

Variante jedoch ein relativ kleiner Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen im Bereich um einen oberen Scheitelpunkt der Kuppel herum. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher eine Kuppelfläche vorgesehen, welche an allen Stellen, abgesehen von einem oberen Scheitelpunkt bzw . einer oberen Firstlinie, einen Neigungswinkel von mindestens 20° besitzt. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vertikale Projektion der Kuppelfläche, also gewissermaßen die "Grund^¬ fläche" der Kuppel, kreisförmig, oval oder polygonal (insbe^¬ sondere regelmäßiges Polygon) ist. Eine polygonale Form kann z. B. rechteckig (z. B. quadratisch) oder z. B. hexagonal (z. B. regelmäßiges Sechseck) sein.

Bevorzugt ist die Kuppel in Lateralrichtung zentriert bezüglich einer Vertikalmittellinie der Primärspule angeordnet. Insbe- sondere falls die Primärspule eine zumindest annähernd hori^¬ zontal orientierte Spulenebene und eine zumindest annähernd kreisrunde Gestalt besitzt, ist es daher zweckmäßig, wenn die Kuppel rotationssymmetrisch um eine Vertikalmittellinie bzw. die Primärspulenachse oder zumindest "angenähert rotationssym^¬ metrisch" zu einer Vertikalmittellinie (bzw. Spulenachse) ist. Letzteres kann z. B. durch eine pyramidale Form mit z. B. fünf-, sechs-, sieben- oder acht-zähliger Rotationssymmetrie reali^¬ siert werden.

Bevorzugt ist die Kuppelfläche an keiner Stelle höher als in demjenigen Bereich der Kuppelfläche, der sich lateral betrachtet in einem "Zentrum" des Übertragungsbereiches befindet, also dort, wo die Magnetfeldstärke besonders groß ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kuppelfläche nach unten hin nicht unter das Bodenniveau reicht.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vertikale Projektion der Kuppelfläche (flächenmäßig) gleich groß oder größer ist als die vertikale Projektion der Primärspule und dass letztgenannte Projektion vollständig innerhalb (bevorzugt zentriert innerhalb) der erstgenannten Projektion liegt. Damit wird zum einen sichergestellt, dass die Kuppel zum

Fernhalten von Fremdkörpern aus einem lateral betrachtet relativ großen Bereich (größer als die Primärspulenfläche) wirksam ist. Die Projektion der Kuppelfläche kann z. B. um wenigstens einen Faktor 2 größer als die Projektion der Primärspule sein. Zum anderen wird damit sichergestellt, dass die Kuppel zum Fernhalten von Fremdkörpern vor allem aus einem besonders kritischen Bereich (mit relativ hoher Magnetfeldstärke) wirksam ist. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ge^¬ gebenenfalls in einem speziellen Betriebsmodus auch zum Entladen des Fahrzeuges betreibbar sein kann. Im Falle von hohen Entladeleistungen (von der Sekundärspule zur Primärspule) ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kuppel ebenso vorteilhaft.

Bei dem zu ladenden (bzw. entladenden) Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug im engeren Sinne handeln, welches also einen elektrischen Energiespeicher aufweist und ausschließlich mittels elektrischer Energie angetrieben wird, oder z. B. um ein Hybridfahrzeug mit wenigstens teilweiser Bereitstellung von Antriebsenergie in Form von elektrischer Energie aus einem fahrzeugeigenen Energiespeicher. Die Kuppel kann massiv ausgeführt sein. Insbesondere in diesem Fall kann z. B. vorteilhaft auf den gesamten Stand der Technik zu hochbautechnischen Bauwerken zurückgegriffen werden.

Alternativ kommt eine wenigstens teilweise hohle Ausführung in Betracht. Dies hat den Vorteil , dass ein Innenraum der Kuppel ganz oder teilweise als Bauraum für Einbauten genutzt werden kann. Insbesondere kann z. B. die Primärspule ganz oder teilweise im Erstreckungsbereich der Kuppel, d. h. im Kuppelinnenraum angeordnet sein.

In einer Ausführungsform verläuft die Kuppelfläche vollständig überhalb der Primärspule. Dies ist z. B. der Fall, wenn eine im Boden eingelassene Primärspule durch eine auf dem Boden bzw. überhalb des Bodens angeordnete Kuppel überdeckt wird.

Alternativ kann die Kuppelfläche nur teilweise überhalb der Primärspule verlaufen. Dies ist z. B. der Fall, wenn eine auf dem Boden bzw. überhalb des Bodens angeordnete Kuppel vorgesehen ist und der vertikale Erstreckungsbereich der Primärspule ganz oder teilweise innerhalb des vertikalen Erstreckungsbereiches der Kuppel liegt.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kuppel- Oberseite reibungsmindernd beschichtet und/oder reibungsmin- dernd oberflächenbehandelt ist. Durch derartige Maßnahmen kann der gewünschte Effekt eines Abgleitens von Gegenständen ge^¬ fördert werden. So kann die Kuppelfläche z. B. von einer Schicht eines zusätzlich auf der Kuppeloberseite bzw. einer Kuppelhülle aufgebrachten Materials (z. B. geeignete Metalllegierung) gebildet sein, welches verschieden von dem darunterliegenden Kuppelmaterial ist und so insbesondere einen relativ geringen Reibungskoeffizienten der Kuppelfläche gewährleisten kann. Die alternativ oder zusätzlich vorsehbare Oberflächenbehandlung kann z. B. ein Polieren umfassen.

In einer Ausführungsform sind Mittel zur mechanischen Stoß- anregung und/oder Vibrationsanregung der Kuppelfläche vorgesehen .

Auch im Hinblick auf diese Ausführungsform ist eine hohle Kuppel tendenziell von Vorteil, da sich eine solche im Allgemeinen energieeffizienter auslenken bzw. zu Vibrationen anregen lässt. Vorteilhaft können durch Stöße bzw. Vibrationen trotz Neigung auf der Kuppelfläche liegengebliebene Fremdkörper ins Gleiten bzw. Rollen gebracht werden. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen akustischen Sender zur Abschreckung von Tieren. Ein derartiger Sender (z. B. "Marderschreck" etc.) kann z. B. als eine Einbaukomponente im Innenraum der Kuppel integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein derartiger akustischer Sender auch als spezielle Funktionalität bzw. spezieller Betriebsmodus der vorerwähnten Mittel zur mechanischen Stoß- und Vibrationsanregung realisiert sein. In letzterem Fall wird eine Kuppelfläche bzw. Kuppelhülle zusätzlich gewissermaßen als eine "Laut- sprechermembran" genutzt.

Die Kuppelhöhe sollte generell möglichst groß sein, ist jedoch durch die Konstruktion (insbesondere z. B. "Bodenfreiheit") der zu ladenden Fahrzeuge bzw. deren Anordung beim Ladevorgang begrenzt. Zweckmäßig ist im Allgemeinen eine auf Bodenniveau bezogene Kuppelhöhe von etwa 70% bis 90% der minimal bei der Überfahrt bzw. Positionierung von Fahrzeugen zu erwartenden "Bodenfreiheit" . Eine möglichst große Kuppelhöhe bringt nicht nur Vorteile für die bezweckte Fremdkörperbeseitigung (z. B. größere Neigung der Kuppelfläche bei vorgegebener Kuppelgrundfläche) , sondern auch wie bereits erwähnt zur Schaffung von Bauraum für Vorrichtungskomponenten bzw. Kuppeleinbauten.

In einer Ausführungsform sind magnetflussleitende Mittel in der Kuppel vorgesehen.

So können z. B. Ferrite oder andere magnetisch leitfähige (ferromagnetische) Materialien in die Kuppel eingebracht werden, um damit das beim Ladevorgang von der Primärspule ausgehende "Sendefeld" in gewünschter Weise zu leiten und insbesondere in Richtung zur Sekundärspule hin zu bündeln. Mit magnetfluss^¬ leitenden Mitteln kann somit vorteilhaft das Ausmaß eines der Energieübertragungseffizienz abträglichen Streufeldes verringert werden, welches ansonsten aufgrund des relativ großen Luftspaltes entsteht. ₀

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Eine konstruktive Möglichkeit besteht z. B. darin, das be^¬ treffende Material in Form von Blöcken oder Stäben (z. B. einen oder mehrere Ferritblöcke bzw. Ferritstäbe) im Innenraum der Kuppel anzuordnen. Derartiges magnetisch leitfähiges Material kann sich vertikal betrachtet z. B. über zumindest einen Großteil des Bereiches zwischen der Primärspulenebene und der höchsten Stelle der Kuppelfläche erstrecken.

Auch das Material einer massiven Kuppel oder das Material einer Kuppelhülle (bei hohler Kuppelausführung) kann in dieser

Hinsicht geeignet gewählt bzw. modifiziert werden. Bei einer

Kuppelhülle aus magnetisch nicht leitfähigem Grundmaterial (z.

B. metallisch oder aus Kunststoff) kann z. B. magnetisch leitfähiges Material in Form von Pulver oder Partikeln in die Kuppel bzw. in eine Kuppelhülle integriert werden (bevorzugt konzentriert im Bereich um eine zentrale Vertikalmittellinie der

Kuppel) .

Die Erfindung minimiert deutlich den Einfluss bzw. die Ver- weildauer von Fremdkörpern im Übertragungsbereich der Vorrichtung. Da die Erfindung die Schwerkraft ausnutzt, ist eine besonders einfache, kostengünstige und zuverlässige Maßnahme realisiert ("passiver Schutz"), um z. B. unter das Fahrzeug rollende Fremdkörper oder auch lebende Fremdkörper möglichst zumindest vom besonders kritischen Teil des Magnetfeldes fernzuhalten .

Es versteht sich, dass zusätzliche Detektionsmaßnahmen zur Detektion von Fremdkörpern im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können . Im Hinblick auf die hierfür erforderliche Sensorik ist z. B. vorteilhaft auch der Innenraum einer hohl ausgeführten Kuppel nutzbar. In der Kuppel können z. B. ein oder mehrere Sensoren zur Fremdkörpererfassung angeordnet werden. Des Weiteren trägt die erfindungsgemäß vorgesehene Kuppel vorteilhaft dazu bei, eine zuverlässige Positionierung des Fahrzeuges für den Ladevorgang zu vereinfachen. Während z. B. eine lediglich farbige Bodenmarkierung über einer in den Boden eingelassenen Primärspule leicht mit Laub oder dergleichen überdeckt werden und somit schlecht für einen Fahrer erkennbar sein kann, entsteht ein derartiges Problem nicht so leicht bei der hier vorgeschlagenen Kuppel. Die Kuppel ist aufgrund ihrer dreidimensionalen Erstreckung auch dann noch gut zu erkennen. Ferner besteht die Möglichkeit, die Kuppel auf einem Sockel zu positionieren, der lateral betrachtet z. B. insbesondere eine größere Ausdehnung als die Kuppel selbst besitzen kann und in diesem Fall einem Fahrer als eine Art Führung zur richtigen Fahrzeugposition dienen kann.

Die Kuppel und insbesondere ihre Hülle können faltbar ausge^¬ staltet sein. Es kann ein Aktuator verwendet werden, um die Kuppel aufzurichten. Der Aktuator kann ein elektromechanischer Antrieb sein, der in die Kuppel eingreift. Der Aktuator kann ferner elektropneumatisch sein, um in der Kuppel einen Überdruck zu erzeugen, mittels dem die Kuppel aufgerichtet wird. In diesem Fall ist die Kuppel als Balg ausgestaltet, das zumindest faltbar und vorzugsweise elastisch ist. Die Kuppel ist bei einem elektropneumatischen Antrieb fluiddicht geschlossen (so dass sich der Druck erhöhen kann) . Vorzugsweise wird der Aktuator vor dem Laden und insbesondere dann aktiviert, wenn das Fahrzeug steht bzw. die Ladesteuereinheit ermittelt, dass der Antrieb des Fahrzeugs ausgestellt ist. Die Ladesteuereinheit kann ansteuernd mit dem Aktuator verbunden sein, um den Aktuator anzusteuern, die Kuppel aufzurichten, bevor der Ladevorgang beginnt . Zum Ende des Ladevorgangs bzw. vor oder beim Aktivieren des Antriebs wird die Kuppel wieder zusammengefaltet (mechanisch oder pneumatisch durch Beenden des Überdrucks) . In Verbindung mit Fremdkörperdetektionsmaßnahmen minimiert die Erfindung das Risiko bzw. die Dauer von Ladeunterbrechungen durch Fremdkörper. Darüber hinaus kann die Erfindung dazu beitragen, den Wirkungsgrad der Energieübertragung zu optimieren. Das erfindungsgemäße Prinzip ist einfach, kostengünstig und ver^¬ schleißarm.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Veranschau^¬ lichung einer bekannten Induktivladevorrichtung und des damit bewerkstelligten Ladevorganges an einem

Fahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Induktiv^¬ ladevorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine Draufsicht einer bei einer Induktivladevorrichtung einsetzbaren Kuppel gemäß eines weiteren

Ausführungsbeispiels ,

Fig. 4 eine Draufsicht einer Kuppel gemäß eines weiteren

Ausführungsbeispiels ,

Fig. 5 eine Draufsicht einer Kuppel gemäß eines weiteren

Ausführungsbeispiels , Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Induktiv^¬ ladevorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Induktiv^¬ ladevorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, und

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer Induktiv^¬ ladevorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels .

Fig. 1 zeigt eine Induktivladevorrichtung 10 zum induktiven Laden eines Fahrzeuges 1, umfassend eine Ladeeinheit 12 enthaltend eine Primärspule 14.

Zum Laden des Fahrzeuges 1, bei welchem es sich z. B. um ein Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug oder ähnliches handeln kann, wird dieses zunächst wie in Fig. 1 dargestellt derart im Bereich der Vorrichtung 10 abgestellt, dass eine in einer Ladeeinheit 3 des Fahrzeuges 1 befindliche Sekundärspule 5 in eine geeignete Positionierung bezüglich der Primärspule 14 gelangt. Im Beispiel befindet sich die Sekundärspule 5 z. B. etwa koaxial überhalb der Primärspule 14. In dieser Anordnungssituation kann sodann mittels einer entsprechenden Ansteuerung durch eine vorrich- tungsseitige (und mit elektrischer Energie versorgte) Lade^¬ steuereinheit 16 in bekannter Weise elektrische Leistung von der Primärspule 14 über einen Übertragungsbereich 18 zur Sekun- därspule 5 übertragen werden.

In Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet sind Feldlinien des von der Primärspule 14 erzeugten magnetischen Wechselfeldes, welches in der Sekundärspule 5 eine Wechselspannung induziert, welche über eine fahrzeugseitige Ladesteuereinheit 7 gleichgerichtet einem elektrischen Bordnetz 8, enthaltend unter anderem einen elektrischen Energiespeicher, zugeführt wird. Ausgehend von dem Bordnetz 8 bzw. dem darin befindlichen Energiespeicher kann im Betrieb des Fahrzeuges 1 die Energie beispielsweise zur Ver- sorgung einer Antriebseinrichtung 9 des Fahrzeuges 1 verwendet werden .

Im dargestellten Beispiel ist die Ladeeinheit 12 im Erdboden bzw. einem befahrbaren, im Boden versenkt angeordneten Fundament 20 eingelassen. Das Bodenniveau ist mit B gekennzeichnet.

Problematisch ist, dass Fremdkörper in den Bereich der Vorrichtung 10 gelangen können, was ein nicht unerhebliches Ge- fahrenpotenzial darstellt.

Wenn sich beispielsweise Fremdkörper bestehend aus oder ent^¬ haltend ferromagnetisches Material bei einem Energieübertra^¬ gungsvorgang innerhalb des Übertragungsbereiches 18, insbe- sondere auf oder in geringem Abstand der gemeinsamen vertikalen Achse der Spulen 14, 5, befinden, so können diese sich durch Wirbelstromeffekte stark aufheizen. Dies beeinträchtigt nicht nur Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung, sondern kann z. B. auch zu einer Brandgefahr führen.

Ferner sind lebende Fremdkörper (z. B. Kleintiere) , die sich beim Ladevorgang im Magnetfeld befinden, auch als solche gefährdet.

Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 2 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele von Induktivladevorrichtungen beschrie^¬ ben, bei welchen das vorstehend erläuterte Gefahrenpotenzial erheblich verringert ist.

Eine Besonderheit sämtlicher nachfolgend beschriebener Aus- führungsbeispiele besteht darin, dass die jeweilige Induk^¬ tivladevorrichtung eine die Primärspule überdeckende Kuppel zum schwerkraftbedingten Fernhalten von Fremdkörpern aus dem Übertragungsbereich umfasst. Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen. Fig. 2 zeigt eine Induktivladevorrichtung 10a umfassend eine Primärspule 14a sowie eine die Primärspule 14a überdeckende Kuppel 30a.

Die Kuppel 30a kann massiv oder hohl (z. B. nur aus einer Kuppelhülle 32a bestehend) ausgeführt sein und besitzt im dargestellten Beispiel eine zumindest annähernd sphärische Kuppelfläche 34a.

Lediglich an einem Scheitelpunkt 36a, der sich im dargestellten Beispiel z. B. etwa 10 bis 15 cm überhalb des Bodenniveaus B befindet, verläuft die Kuppelfläche 34a horizontal. An allen anderen Stellen der Kuppelfläche 34a jedoch ergibt sich eine mehr oder weniger große Neigung bezüglich der Horizontalen. Im dargestellten Beispiel einer sphärischen Kuppelfläche 34a nimmt dieser Neigungswinkel ausgehend vom Scheitelpunkt 36a und abhängig von einem radialen Abstand zur Vertikalmittellinie der Kuppel 30a stetig zu und erreicht am Rand der Kuppel einen Wert von etwa 45 ° . Mit der Kuppel 30a wird vorteilhaft bewirkt, dass bei einem

Ladevorgang (vgl. Fig. 1) etwaige Fremdkörper von der Kuppel 30a abgehalten werden bzw. von dieser Kuppel 30a abrollen oder abgleiten. Fremdkörper werden somit insbesondere aus dem Bereich mit besonders großer Magnetflussdichte (nahe der Vertikal^¬ mittelline der Kuppel 30a) ferngehalten.

Für die konkrete Gestaltung der Kuppelfläche gibt es vielfältige Möglichkeiten. Lediglich beispielhaft werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 3 bis 5 alternative Kuppelflächen beschrieben, die z. B. bei der Kuppel 30a von Fig. 2 oder den unten noch beschriebenen weiteren Ausführungsbeispielen vorgesehen werden können .

Fig. 3 zeigt eine Kuppel 30b mit einer pyramidalen Kuppelfläche 34b. Eine vertikale Projektion der Kuppelfläche 34b ist he- xagonal, hier ein regelmäßiges Sechseck. Dementsprechend ist die Kuppelfläche 34b aus sechs jeweils ebenen dreieckigen Flä- chenstücken einer Kuppelhülle 32b zusammengesetzt.

Fig. 4 zeigt eine Kuppel 30c mit einer ebenfalls pyramidalen Kuppelfläche 34c, deren vertikale Projektion jedoch quadratisch ist, so dass die Kuppelfläche 34c hier aus vier jeweils ebenen dreieckigen Flächenstücken einer Kuppelhülle 32c zusammengesetzt ist.

Fig. 5 zeigt eine Kuppel 30d mit einer ebenfalls pyramidalen Kuppelfläche 34d, deren vertikale Projektion langgestreckt rechteckig ist.

Ein Vorteil der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Formgestaltungen besteht darin, dass die jeweilige Kuppelfläche, abgesehen von einem kleinen Scheitelpunktbereich, an allen Stellen einen nennenswert von Null verschiedenen Neigungswinkel bezüglich der Horizontalen besitzt (Die erwähnten Flächenstücke der Kup^¬ pelfläche müssen hierfür aber nicht unbedingt eben sein) . Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung lOe gemäß eines weiteren Aus^¬ führungsbeispiels .

Im Unterschied zur Vorrichtung 10a ist zusätzlich eine Ein- richtung 40e zur Stoß- und/oder Vibrationsanregung der hohl ausgeführten Kuppel 30e vorgesehen. Die Einrichtung 40e ist im dargestellten Beispiel in einem Innenraum der Kuppel 30e von innen her auf eine Kuppelhülle 32e einwirkend angeordnet. Die Einrichtung 40e kann z. B. wie dargestellt elektrisch betrieben und von einer Ladesteuereinheit 16e angesteuert werden. Bei^¬ spielsweise kann die Ladesteuereinheit 16e eine solche Anregung vor Beginn eines jeden Energieübertragungsvorganges und/oder in regelmäßigen Abständen während eines jeden Ladevorganges be^¬ wirken .

Die Einrichtung 40e kann optional auch mit einer Funktionalität eines akustischen Senders, z. B. als "Marderschreck" oder dergleichen, ausgebildet sein. Alternativ kann ein derartiger akustischer Sender bei diesem oder einem anderen der Ausfüh- rungsbeispiele auch separat vorgesehen sein und beispielsweise im Innenraum oder an der Außenseite der betreffenden Kuppel angeordnet werden.

Außerdem veranschaulicht Fig. 6 eine weitere optionale Maßnahme, nämlich die Anordnung der Kuppel 30e auf einem Sockel 42e, der sich in wenigstens einer lateralen Richtung (in Fig. 6 z. B. ersichtlich in Links-Rechts-Richtung) über die lateralen Ränder der Kuppel 30e hinaus erstreckt. Der Sockel 40e kann z. B. eine rechteckige Kontur besitzen und einem Fahrer eines zu ladenden Fahrzeuges als eine Art "Führung" zur korrekten Position des Fahrzeuges für einen Ladevorgang dienen, sei es als "visuell erkennbare" Führung für den Fahrer und/oder als "mechanische" Führung des Fahrzeuges z. B. an den Innenseiten der Fahrzeugräder . Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung lOf gemäß eines weiteren Aus^¬ führungsbeispiels .

Im Unterschied zur Vorrichtung 10a enthält eine Kuppel 30f der Vorrichtung lOf magnetflussleitende Mittel, um damit vorteilhaft eine Bündelung des Magnetflusses in einem Übertragungsbereich 18f zu bewirken. Diese Mittel umfassen im dargestellten Beispiel einen im Inneren der Kuppel 30f koaxial zu einer Primärspule 14f sich erstreckenden Ferritkern 44f . Der Ferritkern 44f besitzt im dargestellten Beispiel (zumindest im unteren Bereich) einen kreisrunden Querschnitt. Bevorzugt ist der Querschnitt des Ferritkerns 44f etwa so groß wie der Querschnitt der Primärspule 14f, oder (wie dargestellt) kleiner als der Querschnitt der Primärspule 14f . Die Oberseite des Ferritkerns 44f kann hierbei einen Teil einer Kuppelfläche 34f bilden (oder unterhalb/an einer Kuppelhülle 32f enden) .

Bei geeigneter Ausführung ermöglichen magnetflussleitende Mittel vorteilhaft sogar eine zusätzliche Nutzung als eine Einrichtung zur Erzeugung von Stößen und/oder Vibrationen, nämlich durch eine solche Anregung mittels des von der Primärspule 14f erzeugbaren Magnetfeldes.

Zu diesem Zweck kann z. B. ein etwas modifiziert (z. B. nicht ganz "wirbelstromfrei " ) ausgebildeter Ferritkern 44f an seinem oberen Ende starr an die "schwingungsfähig" ausgestaltete Kuppel 30 bzw. Kuppelhülle 32 angebunden (z. B. verklebt) werden, wohingegen der Ferritkern 44f an seinem unteren Ende ausreichend elastisch oder gar nicht gelagert wird, um eine magnetfeldinduzierte

Schwingungsanregung des Ferritkerns 44f auf die Kuppelfläche zu übertragen .

Alternativ (und bevorzugt ) kann zur Erzeugung von Stößen und/oder Vibrationen mittels eines von der Primärspule 14f erzeugbaren Magnetfeldes z. B. ein Elektro- oder Permanentmagnet im Kup^¬ pelinnenraum so angeordnet und gelagert sein, dass dieser Magnet durch das Magnetfeld zu Stößen bzw. Vibrationen angeregt wird und diese sich auf die Kuppelhülle 32f übertragen.

Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 10g gemäß eines weiteren Aus^¬ führungsbeispiels, bei welchem in einem Kuppelinnenraum einer Kuppel 30g ebenfalls ein Ferritkern 44g zur Magnetflussleitung angeordnet ist.

Im Unterschied zu der Vorrichtung lOf ist bei der Vorrichtung 10g jedoch eine pyramidale Kuppelfläche 34g vorgesehen.

Ein weiterer Unterschied zu der Vorrichtung lOf besteht darin, dass bei der Vorrichtung 10g keine unterhalb eines Bodenniveaus B in den Boden eingelassene Ladeeinheit zur Aufnahme einer Primärspule vorgesehen ist, sondern eine Primärspule 14g in einem Innenraum der Kuppel 30g untergebracht ist. Bei der dargestellten gemeinsamen Anordnung der Primärspule 14g und des Ferritkerns 44g im Kuppelinnenraum ist vorgesehen, dass der Ferritkern 44g in Vertikalrichtung durch die Ebene der Primärspule 14g hindurchtritt. Im dargestellten Beispiel er^¬ streckt sich der Ferritkern 44g von einem Scheitelpunkt 36g der Kuppel 30g nach unten bis auf das Bodenniveau B.

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann zur Verbesserung der Wirksamkeit die Kuppelfläche be^¬ schichtet sein (z. B. mit einem Material eines relativ niedrigen Reibungskoeffizienten gegenüber metallischen Materialen) . Alternativ oder zusätzlich kann die Kuppelfläche oberflächenbehandelt (z. B. poliert) sein.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (10) zum induktiven Laden eines Fahrzeuges (1), umfassend eine Primärspule (14), um bei einem Ladevorgang, bei welchem sich eine Sekundärspule (5) eines Fahrzeuges (1) überhalb der Primärspule (14) befindet, elektrische Leistung von der Primärspule (14) über einen Übertragungsbereich (18) zur Sekundärspule (5) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Primärspule (14) überdeckende Kuppel (30) zum schwerkraftbedingten Fernhalten von Fremdkörpern aus dem Übertragungsbereich (18) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Kuppeloberseite reibungsmindernd beschichtet und/oder reibungsmindernd oberflächenbehandelt ist.

3. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Mittel (40,16; 44,16) zur mechanischen Stoßanregung und/oder Vibrationsanregung der Kuppelfläche (34) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei magnetflussleitende Mittel (44) in der Kuppel (30) vorgesehen sind.