WO2021175887A1 - Stationäre induktionsladevorrichtung zur drahtlosen energieübertragung - Google Patents

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WO2021175887A1
WO2021175887A1 PCT/EP2021/055253 EP2021055253W WO2021175887A1 WO 2021175887 A1 WO2021175887 A1 WO 2021175887A1 EP 2021055253 W EP2021055253 W EP 2021055253W WO 2021175887 A1 WO2021175887 A1 WO 2021175887A1
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housing
charging device
induction charging
stationary induction
installation space
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PCT/EP2021/055253
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Sebastian ANGERMEIER
Thomas Himmer
Christopher Lämmle
Holger Schroth
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • Stationary induction charging device for wireless energy transfer for wireless energy transfer
  • the present invention relates to a stationary induction charging device for wireless energy transmission.
  • the driver is therefore forced to initiate a loading process manually by inserting the charging cable into the vehicle after the vehicle has been parked.
  • the charging cable can be perceived as annoying while it is being charged, since it is. if necessary, paths are blocked and there is a risk of stumbling.
  • it can be advantageous if the energy transfer between a stationary energy source and an energy storage device of the vehicle takes place without contact. Contactless energy transfer is advantageous for end users, since no charging cables have to be carried or plugged in, for example.
  • a stationary induction charging device For a contactless energy transfer, a stationary induction charging device is always required, which generates an alternating magnetic field for contactless energy transfer.
  • a disadvantage of this prior art is, for example, that such a convection flow cannot arise if, for example, the stationary induction charging device is flooded with rainwater or clogged with dirt.
  • the present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment of a stationary induction charging device which is optimized in particular with regard to the cooling strategy. According to the invention, this problem is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the present invention is based on the general idea that a housing base of a housing of a stationary induction charging device forms a heat exchanger through which liquid can flow.
  • the stationary induction charging device according to the invention for wireless energy transmission comprises the housing base and a housing cover which is designed separately with respect to the housing base and which form an installation space and a ventilation space.
  • the stationary induction charging device can be designed for wireless or inductive energy transmission for a vehicle charging system. In order to charge an energy store of such a vehicle, it can be parked, for example, in the effective area of the stationary induction charging device.
  • the stationary induction charging device can be arranged on a floor below the vehicle.
  • the housing bottom and the housing cover can form a cuboid housing of the stationary induction charging device.
  • the housing can have a width dimension and / or a length dimension which is greater than a height dimension of the housing.
  • the housing base can be formed essentially in the form of a plate.
  • the housing base can have two large areas opposite one another with respect to a coil winding axis, which can be designed to be essentially flat and / or planar.
  • the housing cover can be formed as an electrically non-conductive housing cover, in particular as a plastic housing cover.
  • the housing cover can have a wall thickness of a few millimeters.
  • the housing cover can be designed like a trough.
  • the tub-like housing cover can have a plate-shaped section, on the edge of which is continuously encircling sides and / or side areas that extend away from the plate-shaped section, in particular extend away substantially along the coil winding axis from the plate-shaped section.
  • the sides and / or side areas can be beveled for the purpose of better traversability.
  • the large, upper and lower surfaces of the housing can be substantially flat and / or planar.
  • the sides and / or side areas of the tub-like housing cover can be connected to the housing base in a sealed, in particular fluid-tight manner, with respect to an external environment of the stationary induction charging station.
  • the sides and / or side areas can be sealed, screwed or glued to the housing base, for example
  • the stationary induction charging device has a transmitter coil arranged in the installation space for generating an alternating magnetic field.
  • the transmission coil can be wound around a coil winding axis.
  • a transverse axis can be oriented essentially perpendicular, in particular perpendicular, to the coil winding axis.
  • the transmission coil can form a primary coil of a vehicle charging system.
  • the transmitter coil can be designed as a flat coil, in particular special as a spiral flat coil and / or rectangular spiral flat coil.
  • the primary coil e.g. made of copper
  • the primary coil can be formed from individual strands, which in turn can consist of individual strands that can be twisted together.
  • the individual strands can be sheathed in an electrically insulating manner. Overall, the coil can have a round shape in cross section. It can be laid in a spiral parallel to the ground in one plane, but not around but rather in a rectangular arrangement.
  • the stationary induction charging device has one, preferably a plurality of magnetic field conductors arranged in the installation space for guiding the magnetic Alternating field.
  • the magnetic field conductor can be designed as separately designed magnetic field conductor plates, in particular as ferrite plates.
  • a magnetic field conductor has a higher magnetic permeability than air.
  • a magnetic field conductor can be formed at least partially from ferrimagnetic and / or ferromagnetic materials.
  • the stationary induction charging device has a power electronics unit, which is arranged in the installation space, for supplying power and / or controlling the transmitter coil.
  • the power electronics unit can be a TMN unit (tunable matching network unit) and / or an IMN unit (impedance matching network unit) and / or an inverter unit and / or a PFC unit (power factor -Correction unit).
  • the PFC unit can have a filter unit and / or a choke unit and / or an intermediate circuit unit and / or other power electronics components or elements.
  • the transmitter coil, the magnetic field conductor and the power electronics unit are arranged in a common installation space of the stationary induction charging device.
  • the installation space is fluid-tight with respect to the ventilation space and fluid-tight with respect to an external environment of the stationary induction charging device.
  • the ventilation space is fluidically connected to the external environment, in particular to an external air environment of the external environment, the stationary Indutationsladevor direction for dissipating waste heat.
  • the housing base forms at least some sections of coolant channels through which liquid can flow, which opposite the installation space, the ventilation Space and the external environment of the stationary induction charging device are fluid-tight.
  • the coolant channels can be fluidically connected to one another in order to form a cooling channel system which can be fluidly connected to a coolant circuit.
  • the coolant channels can be designed with little pressure loss and / or short and / or connected in parallel in order to be able to replace a smaller and cheaper coolant delivery device, in particular a water pump, and thus to reduce the additional energy requirement.
  • the housing base can be partially or completely made of an electrically conductive material, in particular aluminum, in order to form an electromagnetic shielding device, in particular an EMC shielding plate.
  • the case back can be a few millimeters high.
  • the housing bottom can be thoroughlybil det by one or more aluminum plates.
  • the coolant channels through which liquid can flow can be milled into a base material of a first aluminum plate and covered and sealed (e.g. by soldering) with a further aluminum plate, in particular an aluminum plate with thinner walls than the first aluminum plate.
  • the housing base can be formed by a layered structure of aluminum tube and plate.
  • the coolant channels can be formed by separately designed flat tubes.
  • the flat tubes can be arranged next to one another on a plate, in particular a thin-walled plate compared to the width of the flat tubes, and covered with another plate.
  • the channels of the plates can also be designed in such a way that embossings are made in at least one of the plates in the layer structure, through which the coolants are passed.
  • the housing bottom forms a heat exchanger for heat transfer from the liquid through the coolant channels through which liquid can flow Installation space to the ventilation space and / or for heat transfer from the installation space to the outside environment of the stationary induction charging device.
  • the external environment of the stationary induction charging device can be subdivided into an external air environment and an external floor environment, the stationary induction charging device, in particular the housing base, at least partially resting on this external floor environment.
  • a liquid coolant flows through the liquid coolant channels of the housing bottom, this liquid coolant can absorb and dissipate the heat generated by the power loss of the transmitter coil, the magnetic field conductor and / or the power electronics unit within the installation space.
  • the bottom of the housing and the ventilation space form a liquid-air heat exchanger, the heat absorbed by the liquid coolant being at least partially released to the air in the ventilation space, the liquid coolant being cooled and the air in the ventilation space being heated heated air of the ventilation space is discharged to the outside air environment of the stationary induction charging station.
  • the liquid coolant can dissipate at least part of the absorbed heat via heat conduction to the outside area of the floor of the stationary induction charging station. This enables an optimized cooling strategy for the installation room to be provided.
  • the housing bottom can be screwed ver to the floor or the floor outside environment.
  • a thermal interface material for example a silicone mat
  • the thickness of the TIM can be designed in such a way that unevenness in the floor (eg a garage sub-floor) is evened out and weight forces are evenly distributed.
  • the liquid-permeable coolant channels formed through the housing base have a spatial distribution, in particular an uneven spatial distribution, which is adapted to heat loss sources in the installation space so that optimal and / or sufficient cooling this heat loss sources takes place and / or is formed.
  • Sources of heat loss can be components that are arranged within the installation space and convert power loss into heat.
  • Sources of heat loss can be, for example, the transmission coil, the magnetic field conductor, the power electronics unit and / or components of the power electronics unit.
  • the coolant channels through which liquid can flow within the housing bottom are designed and / or spatially distributed in such a way that a part of the housing bottom, which is arranged opposite the power electronics unit, has a higher coolant channel density than a part of the Housing bottom, which is arranged opposite the transmission coil, and / or that a sub-area of the housing bottom, which is arranged opposite the ventilation space, has a higher coolant channel density than the Generalbe area of the housing floor, which is arranged opposite the transmission coil.
  • the sub-area of the housing base which is arranged opposite the power electronics unit can be the sub-area of the housing base which is arranged opposite the power electronics unit with respect to the coil winding axis.
  • the portion of the housing bottom that is arranged opposite the transmitter coil can be the portion of the housing base that is arranged opposite the transmitter coil with respect to the coil winding axis.
  • the sub-area of the housing base which is arranged opposite the ventilation space can be the sub-area of the housing base which is arranged opposite the ventilation space with respect to the coil winding axis.
  • the coolant channel density can be understood by the number of coolant channels present with respect to the transverse axis per unit length.
  • a unit length can be, for example, 5 cm along the transverse axis.
  • the coolant channels through which liquid can flow are preferably formed in areas of the installation space in which higher power loss and thus higher heat generation occurs.
  • an optimized and / or sufficient operation of the liquid-air heat exchanger, which is formed by the housing base and the ventilation space, can be made possible.
  • sources of heat loss, in particular electrical power switching elements, of the power electronics unit for cooling are at least partially connected to the housing bottom in a thermally conductive manner, and / or that heat loss sources of the power electronics unit for cooling are at least partially connected to the housing bottom through a Forced convection by means of circulating air, which is encapsulated in a fluid-tight manner in the power electronics unit, are heat-transferring gekop pelt.
  • the components of the power electronics unit that represent heat loss sources can be pressed against the housing base, in particular screwed to the housing base or glued to the housing base.
  • the electrical power switching elements in particular MOSFETs, can be arranged in direct contact with the housing bottom.
  • the electrical power switching elements, in particular MOSFETs can be connected to the bottom of the housing indirectly via a heat-conducting element, in particular made of a thermal interface material (TIM).
  • TIM thermal interface material
  • the forced convection in the power electronics unit can be formed by mechanical action on the fluid-tight encapsulated air in the installation space.
  • the air encapsulated in a fluid-tight manner in the power electronics unit flows around the heat loss sources to be cooled and is itself heated in the process.
  • the heat absorbed by the air can be dissipated to the housing base and in particular to a liquid coolant which flows through the housing base.
  • the transmitter coil for cooling with the housing base is essentially coupled to transfer heat by forced convection by means of circulating air, which is encapsulated in a fluid-tight manner in the installation space, and / or that the magnetic field conductors for cooling are coupled to the housing base in a heat transferring manner essentially by forced convection by means of circulating air which is encapsulated in a fluid-tight manner in the installation space.
  • the forced convection in the installation space can be formed by mechanical action on the fluid-tight encapsulated air in the installation space.
  • the air encapsulated in a fluid-tight manner in the installation space flows around the transmitter coil to be cooled and / or the magnetic field conductor to be cooled and is itself heated in the process.
  • the heat absorbed by the air can be dissipated to the housing base and in particular to a liquid coolant which flows through the housing base.
  • the power electronics unit has a shielding housing which is formed separately with respect to the housing bottom and with respect to the housing cover, which at least partially rests against the housing bottom and at least partially rests against the housing cover, and / or that the transmitter coil and / or the magnetic field conductors are each arranged at a distance from the housing bottom and at a distance from the housing cover, and / or that the transmission coil and the magnetic field conductor are arranged at a distance from one another.
  • the shielding housing of the power electronics unit can be formed from an electrically conductive material, in particular from aluminum.
  • the shielding housing can be made from a solid sheet, for example from an aluminum sheet.
  • the shielding housing of the power electronics unit is designed on the one hand for electromagnetic shielding and on the other hand for mechanical protection of the components of the power electronics unit which are arranged in the shielding housing.
  • the components of the power electronics unit can be completely surrounded by the shielding housing.
  • the shielding housing can be designed and arranged in the installation space in such a way that external forces acting on the stationary induction charging device, such as a weight force acting by a vehicle, are passed on or transmitted from the housing cover via the shielding housing to the bottom of the housing, so that the Components of the power electronics unit in the shielding housing are not mechanically stressed or possibly destroyed by such external forces.
  • the transmitter coil and / or the magnetic field conductor can each be arranged with respect to the Spu lenwicklungsachse spaced from the housing bottom and spaced from the Ge housing cover. In this way, for example, a sufficient Free space for flow around the transmitter coil and / or the magnetic field conductor can be provided.
  • the transmission coil and the magnetic field conductor can be arranged at a distance from one another with respect to the coil winding axis.
  • the magnetic field conductors below one another can, for example, be arranged spaced apart from one another with respect to the transverse axis.
  • the power electronics unit has a shielding housing (e.g. made of aluminum) which, in areas facing the transmitter coil and / or the magnetic field conductors, is at least partially adapted in such a way that an impairment of the alternating magnetic field generated by the transmitter coil is reduced and / or avoided, and / or that external magnetic field conductors, which are at least partially arranged around the transmitter coil, are adapted in such a way, in particular are inclined to the transverse axis, that magnetic losses in the outer area around the transmitter coil are reduced, and / or that the housing cover has beveled side areas.
  • a shielding housing e.g. made of aluminum
  • External magnetic field conductors can be understood to mean those magnetic field conductors which are arranged around the transmission coil with respect to the transverse axis.
  • the outer area of the transmitter coil can be understood to mean the area, in particular the area within the installation space that is formed around the transmitter coil with respect to the transverse axis.
  • the shielding housing can be adapted and / or designed by a partial bevel and / or lowering in such a way that it is arranged outside the area of action of the alternating magnetic field generated by the transmitter coil. “Outside the effective area” can be understood to mean that the shielding housing can be adapted and / or designed by a partial bevel and / or lowering in such a way that it can be separated from the the alternating magnetic field generated by the transmitter coil is influenced sufficiently little.
  • the magnetic field conductors within the installation space can be divided into a group of inner magnetic field conductors and a group of outer magnetic field conductors, the inner magnetic field conductors of the transmitter coil being arranged opposite each other exclusively with respect to the coil winding axis, whereas the outer magnetic field conductors of the transmitter coil are at least partially opposite with respect to the transverse axis are arranged.
  • the magnetic field conductor, in particular the outer magnetic field conductor can be employed in the circumferential loading obliquely upwards and / or shaped accordingly in order to reduce magnetic losses in this area.
  • the beveled side areas of the housing cover for example, enable the stationary induction charging device to be driven over better.
  • the beveled side areas of the housing cover can form reinforcing ribs on the side facing the installation space and / or ventilation space to increase the mechanical resistance, in particular the strength, of the housing cover.
  • a coil-accommodating holding structure is arranged in the installation space, and that a support structure designed separately with respect to the coil-accommodating holding structure is arranged in the installation space, the coil-accommodating holding structure and the support structure each being separate with respect to the housing base and are formed separately with respect to the housing cover, the transmission coil being taken up by the coil-receiving support structure, the coil-receiving support structure being arranged at least partially on the housing cover and at least partially on the magnetic field conductors. is net, wherein the support structure is arranged at least partially on the housing bottom and we at least partially on the magnetic field conductors.
  • the magnetic field conductors in particular the inner magnetic field conductors, can be arranged between the coil-receiving holding structure and the support structure with respect to the coil winding axis.
  • the transmission coil and the magnetic field conductors can be arranged, for example, approximately centrally with respect to the coil winding axis in the installation space due to the coil-accommodating holding structure and the support structure.
  • the holding structure can be a plastic holding structure which is formed from plastic.
  • the support structure can be a plastic support structure made of plastic.
  • the task of the holding structure is to hold the transmitter coil, to absorb the weight forces acting on the housing cover and to pass them on evenly along the coil winding axis in the direction of the housing bottom, and to create a cavity, in particular a ventilation space, through which the air encapsulated in the installation space flows can.
  • the transmitter coil can be clamped and / or clipped into a portion of the holding structure that is spaced from the housing cover in such a way that the surrounding air inside the housing can flow onto the transmitter coil and is accordingly accessible via openings in the holding structure.
  • the task of the support structure is to grasp the magnetic field conductors that take up the weight forces and to pass them on evenly distributed along the coil winding axis in the direction of the housing base, and to create a cavity, in particular an inflow space, in which air circulates. can lean.
  • the holder structure can be designed so that the magnetic field conductors can still flow to a sufficient extent for the purpose of cooling from the surrounding order of air within the installation space and are accordingly accessible via openings.
  • the coil-accommodating holding structure within the installation space forms a ventilation space for the flow to the transmitter coil
  • the support structure within the installation space forms a flow space for the flow of at least a partial area of the housing base, the ventilation space being formed and the inflow space are fluidically connected to one another.
  • the coil-receiving holding structure and / or the support structure have at least one flow opening for at least partial flow of the magnetic field conductor.
  • the coil-accommodating holding structure and / or the support structure can each form a plurality of flow openings that are spaced apart from one another in order to ensure uniform cooling of the transmission coil and / or the magnetic field conductor.
  • the coil-accommodating holding structure has several spaced apart standing structure columns, and / or that the support structure forms a plurality of spaced apart support columns.
  • the structural columns can each have a longitudinal extension along the coil winding axis and have a circular cross section in a plane perpendicular to the coil winding axis.
  • the structural columns can have a longitudinal extension along the coil winding axis of 15 mm to 25 mm, in particular 20 mm.
  • the spacing of the structural columns from one another in a plane perpendicular to the coil winding axis can be designed such that the air flowing through between the structural columns can flow towards the transmitter coil.
  • the support columns can each have a longitudinal extension along the coil winding axis and have a circular cross-section in a plane perpendicular to the coil winding axis.
  • the support columns can have a longitudinal extension along the coil winding axis of 15 mm to 35 mm, in particular 20 mm.
  • the spacing of the support columns from one another in a plane perpendicular to the coil winding axis can be designed such that the air flowing through between the structural columns can flow towards the magnetic field conductors.
  • the housing base has a ribbed structure protruding into the installation space, in particular a rib structure to increase the surface area of the housing base, and / or that the housing base has a ribbed structure projecting into the ventilation space to enlarge the surface area of the housing base has, and / or that the housing cover, in particular the beveled side areas of the housing cover, a reinforcing rib projecting into the installation space and / or ventilation space Has structure to increase the mechanical resistance of the housing cover.
  • the reinforcement rib structure can form one or more reinforcement ribs which protrude into the installation space and / or ventilation space.
  • the reinforcing rib structure, in particular its reinforcing ribs can be formed separately with respect to the support structure and / or separately with respect to the holding structure.
  • the ribbed structure of the housing bottom can be formed, for example, via soldered corrugated ribs, which are applied to partial areas and / or surfaces of the housing bottom that are opposite the installation space, in particular the inflow area, and / or the ventilation space, in particular opposite with respect to the coil winding axis.
  • a detection device in particular a sensor plate, is arranged in the installation space, which rests on the housing cover, and / or that at least one or more fans are arranged in the installation space to allow the air to circulate is encapsulated fluid-tight in the installation space, and / or that at least one or more fans are arranged in the power electronics unit in order to form a circulation of the air that is not encapsulated in the power electronics unit in a fluid-tight manner.
  • the coil-accommodating holding structure and / or the housing cover can be designed in such a way that a detection device arranged between them, in particular a sensor plate, does not have to absorb any weight force.
  • LOD components Living Object Detection components
  • sensors for motion detection can be installed on the housing cover within the installation space and / or ventilation space between reinforcing ribs of a reinforcing rib structure of the beveled side areas of the housing end. be arranged ckels.
  • the LOD components can be arranged in a sufficient number in the outer circumferential area of the stationary Indutechnischsladevor direction in order to detect whether people or animals are approaching the system, which makes further operation inadmissible for safety reasons.
  • the detection device in particular a sensor plate or FOD sensor plate (foreign object detection sensor plate), can be located directly below the plastic housing cover. Between the FOD sensor plate and the upper edge of the housing cover, a distance of a few millimeters, in particular 1 mm to 3 mm, is preferably not exceeded with respect to the coil winding axis.
  • the FOD sensor plate detects metallic parts on the surface of the loading unit, which may make further operation inadmissible for regulatory reasons.
  • the detection device in particular the sensor plate or FOD sensor plate, and / or the LOD components can be communicatively connected to a control device of the stationary induction charging device, wherein the control device can be designed such that the generation of a magnetic alternating field is interrupted when the measurement signals of the detection device and / or the measurement signals of the LOD components indicate inadmissible operation.
  • At least one or more fans are arranged in the installation space in order to form and / or enable circulation of the air that is encapsulated in a fluid-tight manner in the installation space.
  • fans can be provided which keep the circulating air above the transmitter coil in motion, evenly distributed, and thus cool the transmitter coil.
  • the circulating air should, if possible, circulate in such a way that the heat is given off to the housing base, in particular to the ribbed housing base.
  • fans can be provided, which keep the circulating air evenly distributed underneath the magnetic field conductor in motion and thus cool the magnetic field conductor.
  • the circulating air should, if possible, circulate in such a way that the heat is given off to the housing base, in particular to the ribbed housing base.
  • the fans in the installation space and / or in the power electronics unit can be designed as axial fans or axial fans or as radial fans (axial intake, radial outflow).
  • the portion of the housing cover, which partially forms the ventilation space forms at least one or more inlet ventilation openings through which outside air from the outside environment of the stationary induction charging device can flow into the ventilation space
  • the partial area of the housing cover, which partially forms the ventilation space forms at least one or more outlet ventilation openings through which the air present in the ventilation space can flow out into the outside environment of the stationary induction charging device, and / or that in the ventilation space at least one or a plurality of fans are arranged in order to suck in the outside air of the outside environment into the ventilation space and / or in order to discharge the air present in the ventilation space into the outside environment.
  • the fans can be designed and arranged in the ventilation space in such a way that noise emissions are reduced as much as possible.
  • the fans can do this for example, be arranged as far away as possible from the inlet ventilation openings and / or outlet ventilation openings.
  • a silencer tube or several silencer tubes can be arranged between the fans and the inlet ventilation openings and / or between the fans and the outlet ventilation openings.
  • a silencer wall or several silencer walls can be arranged between the fans and the inlet ventilation openings and / or between the fans and the outlet ventilation openings.
  • the inlet ventilation openings and / or outlet ventilation openings can be designed in such a way that as little dust, dirt and / or water as possible can penetrate into the ventilation space.
  • slats are inclined, for example, above or below the inlet ventilation openings (inside or outside the ventilation space) and / or outlet ventilation openings, so that dirt and water coming from above are diverted away.
  • the inlet ventilation openings and / or outlet ventilation openings can be covered with an air-permeable fabric or mesh. It can also be provided that a dirt filter is introduced.
  • the area of the housing cover which at least partially forms the ventilation space, can be constructed in several parts, with a partial area of this multi-part area of the housing cover being able to be opened to enable cleaning and / or maintenance work in the ventilation space.
  • the multi-part area of the housing cover can form an inspection flap.
  • the fans arranged in the ventilation space in particular their motors and electr. Connections can be made watertight.
  • the housing base and / or the housing cover can each have a drainage opening or several drainage openings for draining the ventilation space.
  • the drainage openings of the housing cover can be formed in 9.be range of the housing cover, in particular in the vicinity of the housing bottom.
  • the operation of the stationary induction charging device is not impaired even if the ventilation area is flooded with outside water (for example in the event of storms or water damage).
  • the drainage openings located in the lower area of the cover or the housing / ventilation space can be closable to prevent undesired penetration of dirt, vermin and water.
  • the fans in the ventilation space can be designed as axial fans or axial fans or radial fans.
  • the housing base in particular the coolant channels, is fluidically connected to a coolant delivery device to form a closed coolant circuit, a liquid coolant being encapsulated in the coolant circuit, the coolant delivery device for delivering the liquid coolant through the housing bottom, in particular by the coolant channels, and by the closed coolant circuit is formed.
  • the housing base and the coolant delivery device can be fluidically connected to one another via fluid lines.
  • the liquid coolant can be, for example, cooling water.
  • the coolant delivery device can be, for example, an electrically driven water pump.
  • additional components such as circuit boards (eg for sensor plates), cables and / or the water pump can be installed between the magnetic field conductors and the housing base with respect to the coil winding axis.
  • the stationary induction charging device can be connected via a single-phase or multi-phase, in particular a three-phase, power cable or supply line and supplied with alternating current from the mains. This power cable or this supply line can be connected airtight and watertight to the stationary induction charging device, in particular the power electronics unit.
  • the three essential components of the transmitter coil, power electronics unit and ventilation space can also be spatially separated from one another. This can be done by interrupting or subdividing the housing base so that a first part of the housing base is assigned to the transmitter coil, a second part of the power electronics and a third part of the ventilation space and the respective housing base parts are no longer connected.
  • the transfer of the coolant from one housing bottom part to the next, which flows in the housing bottom parts in coolant channels, can then be implemented by means of connecting pieces / flanges / lines / hoses.
  • a spatial separation between the power electronics and the transmitter coil can be achieved using an additional partition.
  • the housing bottoms are preferably soldered laminated sheet structures.
  • the housing cover can also be interrupted or subdivided so that a first part of the housing cover is assigned to the transmitter coil, a second part of the power electronics and a third part is assigned to the ventilation space and the respective housing cover parts are no longer connected, but the sub-units are individual cover.
  • the sub-units can be in almost be arranged any distance from each other. Between the sub-units there can be electrical connections / lines that are routed, for example, in pipes or hoses or a run-over protection. Like the coolant lines, the inlets and outlets of the electrical lines on the sub-units can be connected and sealed by means of flanges / connectors / plug connectors.
  • the power electronics unit can also be subdivided into several sub-units.
  • the power electronics unit can be encased and magnetically shielded by a metallic shielding housing, in particular made of aluminum.
  • This shielding housing can be constructed in several parts and itself contain coolant channels, so that a separate housing bottom through which coolant flows is not required in this sub-unit.
  • the shielding housing also has flanges / connecting pieces / plug connectors for connecting coolant lines and electrical lines.
  • Fig. 1 is a cross section through a stationary Indukti onsladevoroplasty according to the invention
  • Fig. 2 is a cross section through a stationary induction charging device according to the invention
  • FIG. 3 shows an enlarged partial section of a cross section through a stationary induction charging device according to the invention
  • FIG. 4 shows a highly schematized closed coolant circuit in which a stationary induction charging device according to the invention is integrated.
  • FIG. 1 and 2 show an identical cross section through an induction charging device 1 according to the Invention, the reference numerals having been distributed over these two figures for the sake of clarity.
  • the stationary induction charging device 1 comprises a housing base 2 and a housing cover 3 which is embodied separately with respect to the housing base 2 and which form an installation space 4 and a ventilation space 5.
  • the installation space 4 is fluid-tight with respect to the ventilation space 5 and fluid-tight with respect to an external environment 9 of the stationary Indudictionsladevorrich device 1.
  • the installation space 4 forms a closed, sealed space into which no air or other Media can penetrate from the external environment 9 and from which no air or other can escape into the external environment 9.
  • the housing cover 3 is designed like a trough and has a plattenförmi gene section 34, on the edge of which sides and / or side areas 16, in particular 16a and 16b, are formed which extend away from the plate-shaped section.
  • the pages and / or side areas 16 are beveled for the purpose of better traversability.
  • the plate-shaped section 34 of the trough-like housing cover 3 is arranged at a distance from the housing bottom 2 with respect to a coil winding axis 30, the sides and / or side areas 16 of the trough-like housing cover 3 are tight, in particular fluid-tight, with respect to an external environment 9 of the stationary induction charging station 1 with the housing bottom 2 connected.
  • the housing cover 3 comprises a partition wall 35 which enables a fluidic separation of the installation space 4 and the ventilation space 5.
  • the ventilation space 5 is fluidically connected via inlet ventilation openings and / or outlet ventilation openings (not shown) to the external environment 9 of the stationary induction charging device 1 for the purpose of dissipating waste heat or for exchanging air.
  • a transmission coil 6 for generating an alternating magnetic field is arranged in the installation space 4 and forms a flat coil wound around the coil winding axis 30.
  • the respective windings of the transmitter coil 6 can be arranged at a distance from one another with respect to a transverse axis 31, which is aligned with the vertical coil winding axis 30.
  • a plurality of spaced apart magnetic field conductors 7 are arranged in the installation space 4, with inner magnetic field conductors 7a exclusively with reference to borrowed the coil winding axis 30 of the transmitter coil 6 are opposite angeord net.
  • Outer magnetic field conductors 7b are in comparison to inner Magnetfeldlei age 7a of the transmitter coil 6 also with respect to the transverse axis 31 arranged opposite one another.
  • the outer magnetic field conductor 7b are arranged at an angle with respect to the inner magnetic field conductor 7a in order to minimize magnetic losses in the edge region of the transmitter coil 6.
  • the transmitter coil 6 is carried by a holding structure 17 which receives the coil and which is arranged with respect to the coil winding axis 30 between the Magnetfeldlei ter 7 and the housing cover 3.
  • the magnetic field conductors 7 are carried by a support structure 18 which is arranged with respect to the coil winding axis 30 between the magnetic field conductors 7 and the housing base 2.
  • the inner magnetic field conductors 7a are arranged between the holding structure 17 and the support structure 18 with respect to the coil winding axis 30.
  • the transmission coil 6 is arranged in the installation space 4 at a distance from the housing base 2 and housing cover 3 as well as from the inner magnetic field conductors 7a with respect to the coil winding axis 30.
  • the magnetic field conductors 7 are arranged at a distance from the housing base 2 and housing cover 3 as well as from the transmission coil 6.
  • the coil-accommodating holding structure 17 has a plurality of structural columns 22 spaced apart from one another and forms a ventilation space 19 within the installation space 4 for the flow of air to the transmitter coil.
  • the support structure 18 has a plurality of spaced-apart support columns 23 and forms, within the installation space 4, an inflow space 20 for the inflow of at least a partial area of the housing base 2, the ventilation space 19 and the inflow space 20 are fluidically connected to one another.
  • the support structure 18 has a plurality of flow openings 21 which are spaced apart from one another and which enable flow to flow onto the magnetic field conductor 7 and thus a cooling of the magnetic field conductor 7.
  • a detection device 26 in particular a sensor plate, is arranged, which rests on the housing cover 3.
  • the detection device 26 is arranged in such a way that no external weight acts on it.
  • a power electronics unit 8 for power supply and / or control of the transmission coil 6 is arranged in the installation space 4.
  • the power electronics unit 8 has a shielding housing 15 which, in areas facing the transmitter coil 6 and / or the magnetic field conductors 7, has a sloping area 33 in order to avoid an adverse effect on the magnetic alternating field.
  • the stationary induction charging device 1, in particular the power electronics unit 8, is supplied with electrical power via a supply line 32.
  • the three essential structural units of the transmitter coil 6, the power electronics unit 8 and the ventilation space 5 can also be spatially separated from one another. This can be done in that the housing base 2 is interrupted or subdivided so that a first part of the housing base 2 is assigned to the transmitter coil 6, a second part of the power electronics 8 and a third part of the ventilation space 5 and the respective housing base parts are no longer are contiguous.
  • the transfer of the coolant from one housing bottom part to the next, which flows in the housing bottom parts in coolant channels 10, can then be implemented by means of connecting pieces / flanges / lines / hoses.
  • a spatial separation between the power electronics unit 8 and Sen despule 6 can be achieved via a further, not shown partition.
  • the housing bottoms are preferably soldered laminated sheet structures.
  • the housing cover 3 can also be interrupted or subdivided so that a first part of the housing cover 3 is assigned to the transmitter coil 6, a second part of the power electronics unit 8 and a third part to the ventilation space 5 and the respective housing cover parts are no longer connected , but cover the sub-units individually.
  • the sub-units can be arranged at almost any distance from one another.
  • the inlets and outlets of the electrical lines on the sub-units can, like the coolant channels 10, be connected and sealed by means of flanges / connection pieces / plug connectors.
  • the power electronics unit 8 can also be subdivided into several sub-units.
  • the power electronics unit 8 can be encased and magnetically shielded by a metallic shielding housing, in particular made of aluminum.
  • This shielding housing can be designed in several parts and itself contain coolant lines, so that a separate housing bottom 2 through which coolant flows is not required in this sub-unit.
  • the shielding housing also has flanges / connecting pieces / plug connectors for connecting coolant lines and electrical lines.
  • the power electronics unit 8 is shown in FIG. 3 in an enlarged section, with a plurality of heat loss sources 14 of the power electronics unit 8 being shown schematically.
  • the heat loss source 14, 14a can include, for example, electrical or electronic components from electrical or electronic circuit arrangements such as filter circuits and resonant circuits.
  • the heat loss source 14, 14b can form an intermediate circuit.
  • the heat loss source 14, 14c can in particular electrical power switching elements elements, such as MOSFETs, which are at least partially connected to the housing base 2 in a heat-conducting manner for cooling.
  • at least one fan 27, 27a is arranged in the power electronics unit 8, which fan circulates the air in the power electronics unit 8. In this case, this air is heated by the heat loss sources 14 and can give off this heat to the housing base 2.
  • a reinforcing rib structure 36 with at least one reinforcing rib 37 is indicated by way of example in FIG. 3.
  • the housing base 2 has a ribbed structure 24 protruding into the installation space 4, in particular a rib structure 24 for enlarging the surface of the housing base 2. Furthermore, the housing base 2 has a ribbed structure 25 projecting into the ventilation space 5 for enlarging the surface of the housing base 2.
  • fans 27, 27b are arranged, which are arranged with respect to the coil winding axis 30 between the magnetic field conductors 6 and the housing cover 3.
  • several fans 27, 27c are arranged, the conductors 6 and the housing base 2 are arranged with respect to the coil winding axis 30 between the magnetic field.
  • the fans 27, 27b and fans 27, 27c are designed to circulate the air in the installation space 4.
  • a plurality of fans 27, 27d are arranged in the ventilation space 5 in order to enable an exchange of air with the outside environment 9.
  • the housing base 2 forms, at least in sections, coolant channels 10 through which liquid can flow, which are fluid-tight with respect to the installation space 4, the ventilation space 5 and the external environment 9 of the stationary induction charging device 1.
  • the housing base 2 forms a liquid-permeable heat exchanger for heat transfer from the installation space 4 to the ventilation space 5 and / or for heat transfer from the installation space 4 to the outside environment 9 of the stationary Indukti onsladevorraum 1 through the liquid-permeableméffenka channels 10.
  • the coolant channels 10 are arranged inside the housing base 2 in such a way that, above all, optimal, direct heat dissipation from the sources of loss 14, which have, for example, MOSFETs, which are part of the components of the power electronics unit, is ensured. Furthermore, a liquid coolant, which flows through the coolant channels 10, also absorbs the heat from the circulating air within the power electronics unit 8 and the installation space 4, so that other electronic components, the transmitter coil 6 and the magnetic field conductor 7 are also cooled.
  • the coolant channels 10 through which liquid can flow are formed and / or spatially distributed within the housing base 2 in such a way that a partial area 11 of the housing base 2, which is arranged opposite the power electronics unit 8, has a higher coolant channel density than a partial area 12 of the housing base 2, which the transmitter coil 6 is arranged opposite one another.
  • the housing base 2 together with the ventilation space 5 forms a liquid-air heat exchanger, the heat absorbed by the liquid coolant being at least partially released to the air in the ventilation space 5, the liquid coolant being cooled and the air in the ventilation space 5 being heated , this heated air of the ventilation space 5 being discharged to the outside air environment of the stationary induction charging station 1.
  • the liquid coolant can partially dissipate the absorbed heat by means of heat conduction to an outside floor environment (not shown) of the stationary induction charging station 1.
  • the housing base 2 in particular the coolant channels 10, are fluidically connected to a coolant delivery device 28 to form a closed coolant circuit 29, a liquid coolant, such as cooling water, being encapsulated in the coolant circuit 29, the coolant delivery device 28 for pumping the liquid coolant through the Housing bottom 2, in particular by the coolant channels 10, and by the closed coolant circuit 29 is formed.
  • the coolant circuit 29 can be designed in such a way that, downstream of the coolant delivery device 28, the liquid coolant initially flows through the partial area 11 of the housing bottom 2. Downstream of the sub-area 11 of the housing base 2, the liquid coolant can first flow through the partial area 12 of the housing base 2. Downstream of the sub-area 12 of the housing base 2, the sub-area 13 of the housing base 2 can be flowed through by the liquid coolant.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladevorrichtung (1) zur drahtlosen Energieübertragung. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass ein Gehäuseboden (2) des Gehäuses der stationären Induktionsladevorrichtungen (1) einen flüssigkeitsdurchströmbaren Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung ausbildet.

Description

Stationäre Induktionsladevorrichtung zur drahtlosen Energieübertragung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladevorrichtung zur drahtlosen Energieübertragung.
Konventionelles Laden elektrisch angetriebener Fahrzeuge mit einem Batterie betriebenem elektrischen Antriebsmotor erfolgt über ein Ladekabel (Plug-In). Da elektrisch angetriebene Fahrzeuge auf Grund der geringen Energiespeicherka pazität der Batterien gemeinhin eine sehr begrenzte Reichweite haben, ist häufi ges (ggf. tägliches) und lang andauerndes Laden notwendig.
Der Fahrer ist daher gezwungen, nach einem Abstellen des Fahrzeugs einen La devorgang manuell durch ein Einstecken des Ladekabels in das Fahrzeug zu initiieren. Zusätzlich zu dieser häufigen und als lästig empfundenen Handhabung kann das Ladekabel für die Zeit des Beladens als störend wahrgenommen wer den, da es. ggf. Wege blockiert und die Gefahr einer Stolperfalle birgt. Um die Akzeptanz elektrisch angetriebener Fahrzeuge bei Endabnehmern zu steigern, kann es von Vorteil sein, wenn die Energieübertragung zwischen einer stationä ren Energiequelle und einem Energiespeicher des Fahrzeuges kontaktlos erfolgt. Eine kontaktlose Energieübertragung ist für Endabnehmer vorteilhaft, da bei spielsweise keine Ladekabel mitgeführt bzw. eingesteckt werden müssen.
Für eine kontaktlose Energieübertragung ist stets eine stationäre Induktionslade vorrichtung erforderlich, die ein magnetisches Wechselfeld zur kontaktlosen Energieübertragung erzeugt.
Es gibt stationäre Induktionsladevorrichtungen, bei denen die benötigten Kompo nenten auf zwei separate und voneinander getrennte Gehäuse verteilt sind, wo- bei der eigentliche induktive Ladebereich in einem Gehäuse auf einem Boden unterhalb eines Fahrzeugs verbaut wird, während Leistungselektronikkomponen ten separat in einem anderen Gehäuse an einer Wand untergebracht werden, sodass ein teures und verlustbehaftetes Wechselstromkabel zwischen den bei den Bauteilen verlegt werden muss.
Es gibt auch stationäre Induktionsladevorrichtungen, bei denen die benötigten Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind. Ein solches Sys tem es beispielsweise aus der EP 3065 152 A1 bekannt, bei dem eine Primär spule und eine Elektronik für deren Versorgung und/oder Steuerung der oder je der Primärspule in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Um für die wärmeverlustbehaftete Elektronik eine ausreichende Kühlung bereitzustellen, ist die Elektronik in einem Abteil des Gehäuses untergebracht, welches zumindest eine Seitenfläche mit zumindest einer Reihe von Kühlkaminen aufweist. Es han delt sich hierbei genau genommen um eine freie Konvektionsströmung, die im Vergleich zu einer erzwungenen Konvektion recht schwach (geringere Wärme abgabe) ist.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist beispielsweise, dass eine derartige Konvektionströmung nicht entstehen kann, wenn beispielsweise die stationäre Induktionsladevorrichtung beispielsweise mit Regenwasser geflutet oder mit Ver schmutzung verstopft wird.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine verbes serte oder zumindest eine alternative Ausführungsform einer stationären Indukti onsladevorrichtungen anzugeben, die insbesondere bezüglich der Kühlungsstra tegie optimiert ist. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängi gen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass ein Ge häuseboden eines Gehäuses einer stationären Induktionsladevorrichtung einen flüssigkeitsdurchströmbaren Wärmeübertrager ausbildet. Die erfindungsgemäße stationäre Induktionsladevorrichtung zur drahtlosen Energieübertragung umfasst den Gehäuseboden und einen bezüglich des Gehäusebodens separat ausgebil deten Gehäusedeckel, die einen Installationsraum und einen Belüftungsraum ausbilden. Die stationäre Induktionsladevorrichtung kann zur drahtlosen bzw. in duktiven Energieübertragung für ein Fahrzeugladesystem ausgebildet sein. Für eine Aufladung eines Energiespeichers eines solchen Fahrzeuges kann dieses beispielsweise im Wirkungsbereich der stationären Induktionsladevorrichtung geparkt werden. Hierfür kann die stationäre Induktionsladevorrichtung auf einem Boden unterhalb des Fahrzeuges angeordnet sein. Der Gehäuseboden und der Gehäusedeckel können ein quaderförmiges Gehäuse der stationären Induktions ladevorrichtung ausbilden. Das Gehäuse kann eine Breitenausdehnung und/oder eine Längenausdehnung aufweisen, die größer ist als eine Höhenausdehnung des Gehäuses. Der Gehäuseboden kann im Wesentlichen plattenförmig ausge bildet sein. Der Gehäuseboden kann zwei sich bezüglich einer Spulenwicklungs achse gegenüberliegende Großflächen aufweisen, die im Wesentlichen eben und/oder planar ausgebildet sein können. Der Gehäusedeckel kann als elektrisch nichtleitender Gehäusedeckel, insbesondere als Kunststoffgehäusedeckel, aus gebildet sein. Der Gehäusedeckel kann eine Wandstärke von einigen Millimetern aufweisen. Der Gehäusedeckel kann wannenartig ausgebildet sein. Der wannen artige Gehäusedeckel kann einen plattenförmigen Abschnitt aufweisen, an des sen Berandung durchgehend umlaufend Seiten und/oder Seitenbereiche ausge bildet sind, die sich vom plattenförmigen Abschnitt wegerstrecken, insbesondere im Wesentlichen entlang der Spulenwicklungsachse vom plattenförmigen Ab schnitt wegerstrecken. Die Seiten und/oder Seitenbereiche können zwecks bes serer Überfahrbarkeit angeschrägt sein. Die großflächigen, oberen und unteren Flächen des Gehäuses können im Wesentlichen flach und/oder eben.
Während der plattenförmige Abschnitt des wannenartigen Gehäusedeckels be züglich der Spulenwicklungsachse vom Gehäuseboden beabstandet angeordnet sein kann, können die Seiten und/oder Seitenbereiche des wannenartigen Ge häusedeckels dicht, insbesondere fluiddicht, gegenüber einer Außenumgebung der stationären Induktionsladestation mit dem Gehäuseboden verbunden sein. Hierbei können die Seiten und/oder Seitenbereiche mit dem Gehäuseboden bei spielsweise abgedichtet, verschraubt oder verklebt sein
Die stationäre Induktionsladevorrichtung weist eine im Installationsraum ange ordnete Sendespule zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes auf. Die Sendespule kann um eine Spulenwicklungsachse gewickelt sein. Eine Querach se kann im Wesentlichen senkrecht, insbesondere senkrecht, zur Spulenwick lungsachse ausgerichtet sein. Die Sendespule kann eine Primärspule eines Fahrzeugladesystems ausbilden. Die Sendespule kann als Flachspule, insbe sondere als Spiralflachspule und/oder rechteckartige Spiralflachspule, ausgebil det sein. Die Primärspule (z.B. aus Kupfer) kann aus Einzellitzen ausgebildet sein, die wiederrum aus Einzeladern bestehen können, die miteinander verdrillt sein können. Die Einzellitzen können elektrisch isolierend ummantelt sein. Die Spule kann insgesamt eine runde Form im Querschnitt aufweisen. Sie kann pa rallel zum Boden in einer Ebene spiralartig verlegt sein, jedoch nicht rund son dern in einer Rechteck-Anordnung.
Die stationäre Induktionsladevorrichtung weist einen, bevorzugt mehrere im In stallationsraum angeordnete Magnetfeldleiter zur Führung des magnetischen Wechselfeldes auf. Die Magnetfeldleiter können als separat ausgebildete Mag netfeldleiter-Platten, insbesondere als Ferrit-Platten, ausgebildet sein. Ein Mag netfeldleiter weist im Vergleich zu Luft eine höhere magnetische Permeabilität auf. Ein Magnetfeldleiter kann wenigstens teilweise aus ferrimagnetischen und/oder ferromagnetischen Werkstoffen ausgebildet sein.
Die stationäre Induktionsladevorrichtung weist ein im Installationsraum angeord nete Leistungselektronikeinheit zur Leistungsversorgung und/oder Ansteuerung der Sendespule auf. Die Leistungselektronikeinheit kann eine TMN-Einheit (Tunable-Matching-Network-Einheit) und/oder eine IMN-Einheit (Impedance- Matching-Network-Einheit) und/oder eine Inverter-Einheit und/oder eine PFC- Einheit (Power-Factor-Correction-Einheit) umfassen. Die PFC-Einheit kann eine Filter-Einheit und/oder eine Drossel-Einheit und/oder eine Zwischenkreis-Einheit und/oder sonstige Leistungselektronikbauteile oder -elemente aufweisen.
Die Sendespule, die Magnetfeldleiter und Leistungselektronikeinheit sind in ei nem gemeinsamen Installationsraum der stationären Induktionsladevorrichtung angeordnet.
Der Installationsraum ist fluiddicht gegenüber dem Belüftungsraum und fluiddicht gegenüber einer Außenumgebung der stationären Induktionsladevorrichtung ausgebildet.
Der Belüftungsraum ist fluidisch mit der Außenumgebung, insbesondere mit einer Luftaußenumgebung der Außenumgebung, der stationären Induktionsladevor richtung zur Abwärmeabführung verbunden.
Der Gehäuseboden bildet wenigstens abschnittsweise flüssigkeitsdurchströmba- re Kühlmittelkanäle aus, die gegenüber dem Installationsraum, dem Belüftungs- raum und der Außenumgebung der stationären Induktionsladevorrichtung fluid dicht ausgebildet sind. Die Kühlmittelkanäle können fluidisch miteinander verbun den sein, um ein Kühlkanalsystem auszubilden, welches mit einem Kühlmittel kreislauf fluidisch verbindbar ist. Die Kühlmittelkanäle können druckverlustarm und/oder kurz und/oder parallelverschaltet ausgebildet sein, um eine kleinere und günstigere Kühlmittelfördervorrichtung, insbesondere eine Wasserpumpe, erset zen zu können und somit den zusätzlichen Energiebedarf zu reduzieren.
Der Gehäuseboden kann teilweise oder vollständig aus einem elektrisch leiten den Material, insbesondere Aluminium, ausgebildet sein, um eine elektromagne tische Abschirmvorrichtung, insbesondere eine EMV-Abschirmplatte, auszubilden. Der Gehäuseboden kann wenige Millimeter hoch sein.
Der Gehäuseboden kann durch eine oder mehrere Aluminium-Platten ausgebil det sein. Die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle können in ein Grund material einer ersten Aluminium-Platte eingefräst sein und mit einer weiteren Aluminium-Platte, insbesondere einer im Vergleich zur ersten Aluminium-Platte dünnwandigeren Aluminium-Platte, überdeckt und abgedichtet (z.B. durch Lö tung) sein. Der Gehäuseboden kann durch einen Aluminium-Rohr-Platten- Schichtaufbau ausgebildet sein. Hierbei können die Kühlmittelkanäle durch sepa rat ausgebildete Flachrohre ausgebildet sein. Die Flachrohre können nebenei nander auf einer Platte, insbesondere einer im Vergleich zur Breite der Flachroh re dünnwandigen Platte, angeordnet sein und mit einerweiteren Platte überdeckt sein. Die Kanäle der Platten können auch so ausgeführt werden, dass in wenigs tens eine der Platten im Schichtaufbau Prägungen eingebracht sind, durch wel che die Kühlmittel geführt werden.
Der Gehäuseboden bildet durch die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle einen flüssigkeitsdurchströmbaren Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Installationsraum zum Belüftungsraum und/oder zur Wärmeübertragung vom In stallationsraum zur Außenumgebung der stationären Induktionsladevorrichtung aus.
Die Außenumgebung der stationären Induktionsladevorrichtung lässt sich in eine Luftaußenumgebung und eine Bodenaußenumgebung unterteilen, wobei die sta tionäre Induktionsladevorrichtung, insbesondere der Gehäuseboden, wenigstens teilweise auf dieser Bodenaußenumgebung aufliegt.
Werden die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle des Gehäusebodens mit einem flüssigen Kühlmittel durchströmt, so kann dieses flüssige Kühlmittel die durch die Verlustleistung der Sendespule, der Magnetfeldleiter und/oder der Leistungselektronikeinheit innerhalb des Installationsraums entstehende Wärme aufnehmen und abführen. Der Gehäuseboden bildet zusammen mit dem Belüf tungsraum einen Flüssigkeit-Luft-Wärmeübertrager, wobei die vom flüssigen Kühlmittel aufgenommene Wärme wenigstens teilweise an die Luft im Belüftungs raum abgegeben wird, wobei das flüssige Kühlmittel gekühlt und die im Belüf tungsraum vorhandene Luft erwärmt wird, wobei diese erwärmte Luft des Belüf tungsraumes an die Luftaußenumgebung der stationären Induktionsladestation abgeführt wird. Zusätzlich kann das flüssige Kühlmittel wenigstens einen Teil der aufgenommenen Wärme über Wärmeleitung an die Bodenaußenumgebung der stationären Induktionsladestation abführen. Hierdurch kann eine optimierte Küh lungsstrategie des Installationsraumes bereitgestellt werden.
Der Gehäuseboden kann mit dem Boden bzw. der Bodenaußenumgebung ver schraubt sein. Zwischen der Bodenplatte und dem Boden bzw. der Bodenau ßenumgebung kann ein Thermal-Interface-Material (TIM) eingebracht sein (z.B. eine Silikon-Matte), welches den Wärmetransport verbessert. Die Dicke der TIM- Matte kann so ausgebildet sein, dass Unebenheiten des Bodens (z.B. eines Ga- ragen-Untergrundes) ausgeglichen und Gewichtskräfte gleichverteilt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die durch den Gehäuseboden ausgebildeten flüssigkeitsdurchström- baren Kühlmittelkanäle eine räumliche Verteilung aufweisen, insbesondere eine ungleichmäßige räumliche Verteilung, die so an Wärmeverlustquellen im Installa tionsraum angepasst ist, dass eine optimale und/oder ausreichende Entwärmung dieser Wärmeverlustquellen erfolgt und/oder ausgebildet ist.
Wärmeverlustquellen können Bauteile sein, die innerhalb des Installationsraumes angeordnet sind und Verlustleistung in Wärme umsetzen. Wärmeverlustquellen können zum Beispiel die Sendespule, die Magnetfeldleiter, die Leistungselektro nikeinheit und/oder Komponenten der Leistungselektronikeinheit sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle innerhalb des Ge häusebodens derart ausgebildet und/oder räumlich verteilt sind, dass ein Teilbe reich des Gehäusebodens, der der Leistungselektronikeinheit gegenüberliegend angeordnet ist, eine höhere Kühlmittelkanaldichte aufweist als ein Teilbereich des Gehäusebodens, der der Sendespule gegenüberliegend angeordnet ist, und/oder dass ein Teilbereich des Gehäusebodens, der dem Belüftungsraum gegenüber liegend angeordnet ist, eine höhere Kühlmittelkanaldichte aufweist als der Teilbe reich des Gehäusebodens, der der Sendespule gegenüberliegend angeordnet ist.
Der Teilbereich des Gehäusebodens, der der Leistungselektronikeinheit gegen überliegend angeordnet ist, kann der Teilbereich des Gehäusebodens sein, der der Leistungselektronikeinheit bezüglich der Spulenwicklungsachse gegenüber liegend angeordnet ist. Der Teilbereich des Gehäusebodens, der der Sendespule gegenüberliegend an geordnet ist, kann der Teilbereich des Gehäusebodens sein, der der Sendespule bezüglich der Spulenwicklungsachse gegenüberliegend angeordnet ist.
Der Teilbereich des Gehäusebodens, der dem Belüftungsraum gegenüberliegend angeordnet ist, kann der Teilbereich des Gehäusebodens sein, der dem Belüf tungsraum bezüglich der Spulenwicklungsachse gegenüberliegend angeordnet ist.
Die Kühlmittelkanaldichte kann durch die Anzahl der vorhandenen Kühlmittelka näle bezüglich der Querachse pro Einheitslänge verstanden werden. Eine Ein heitslänge kann beispielsweise 5 cm entlang der Querachse betragen.
Hierdurch sind zum einen die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle be vorzugt in Bereichen des Installationsraumes ausgebildet, in denen höhere Ver lustleistung und damit eine höhere Wärmeentwicklung entsteht. Zum anderen kann ein optimierter und/oder ausreichender Betrieb des Flüssigkeit-Luft- Wärmeübertragers, der durch den Gehäuseboden und den Belüftungsraum aus gebildet wird, ermöglicht werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass Wärmeverlustquellen, insbesondere elektrische Leistungsschaltele mente, der Leistungselektronikeinheit zur Kühlung wenigstens teilweise wärme leitend am Gehäuseboden angebunden sind, und/oder dass Wärmeverlustquel len der Leistungselektronikeinheit zur Kühlung wenigstens teilweise mit dem Ge häuseboden durch eine erzwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die in der Leistungselektronikeinheit fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekop pelt sind. Die Komponenten der Leistungselektronikeinheit, die Wärmeverlustquellen dar stellen, können gegen den Gehäuseboden gedrückt, insbesondere am Gehäuse boden verschraubt oder am Gehäuseboden angeklebt, sein.
Die elektrischen Leistungsschaltelemente, insbesondere MOSFETs, können un mittelbar berührend am Gehäuseboden angeordnet sein. Die elektrischen Leis tungsschaltelemente, insbesondere MOSFETs, können mittelbar über ein Wärme leitelement, insbesondere aus einem Thermal-Interface-Material (TIM), wärmelei tenden am Gehäuseboden angebunden sein. Somit können elektrische Leis tungsschaltelemente, die beispielweise unterseitig auf Platinen der Komponenten der Leistungselektronikeinheit angeordnet sind, optimal bzw. in ausreichendem Ausmaß über Wärmeleitung gekühlt werden.
Unter dem Ausdruck "im Wesentlichen durch eine erzwungene Konvektion mit tels zirkulierender Luft wärmeübertragend gekoppelt" ist zu verstehen, dass eine Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung oder freier Konvektion oder Wärme strahlung im Vergleich zur Wärmeübertragung mittels der erzwungenen Konvek tion konstruktionsbedingt klein bzw. gering und/oder vernachlässigbar ist, sodass über die Wärmeleitung oder Wärmestrahlung keine ausreichende Entwärmung der Wärmeverlustquellen möglich ist.
Die erzwungene Konvektion in der Leistungselektronikeinheit kann durch me chanische Einwirkung auf die im Installationsraum fluiddicht gekapselt Luft aus gebildet sein.
Bei der erzwungenen Konvektion umströmt die in der Leistungselektronikeinheit fluiddicht gekapselt Luft die zu kühlenden Wärmeverlustquellen und wird dabei selbst erwärmt. Durch eine Umwälzung dieser Luft innerhalb der Leistungselekt- ronikeinheit kann die von der Luft aufgenommene Wärme an den Gehäuseboden und insbesondere an ein flüssiges Kühlmittel, welches den Gehäuseboden durchströmt, abgeführt werden.
Somit kann eine ausreichende Kühlung der Komponenten der Leistungselektro nikeinheit bereitgestellt werden, die nicht unmittelbar am Gehäuseboden ange ordnet sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die Sendespule zur Kühlung mit dem Gehäuseboden im Wesentli chen durch eine erzwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die im Instal lationsraum fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt ist, und/oder dass die Magnetfeldleiter zur Kühlung mit dem Gehäuseboden im Wesentlichen durch eine erzwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die im Installations raum fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt sind.
Die erzwungene Konvektion im Installationsraum kann durch mechanische Ein wirkung auf die im Installationsraum fluiddicht gekapselt Luft ausgebildet sein.
Bei der erzwungenen Konvektion umströmt die im Installationsraum fluiddicht gekapselt Luft die zu kühlende Sendespule und/oder die zu kühlenden Magnet feldleiter und wird dabei selbst erwärmt. Durch eine Umwälzung dieser Luft in nerhalb des Installationsraums kann die von der Luft aufgenommene Wärme an den Gehäuseboden und insbesondere an ein flüssiges Kühlmittel, welches den Gehäuseboden durchströmt, abgeführt werden.
Somit kann eine ausreichende Kühlung der Sendespule und/oder der Magnet feldleiter durch den Gehäuseboden bereitgestellt werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die Leistungselektronikeinheit ein bezüglich des Gehäusebodens und bezüglich des Gehäusedeckels separat ausgebildetes Abschirmgehäuse aufweist, welches wenigstens teilweise am Gehäuseboden berührend anliegt und wenigstens teilweise am Gehäusedeckel berührend anliegt, und/oder dass die Sendespule und/oder die Magnetfeldleiter jeweils beabstandet vom Gehäusebo den und beabstandet vom Gehäusedeckel angeordnet sind, und/oder dass die Sendespule und die Magnetfeldleiter voneinander beabstandet angeordnet sind.
Das Abschirmgehäuse der Leistungselektronikeinheit kann aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet sein. Das Ab schirmgehäuse kann aus einem massiven Blech, z.B. aus einem Aluminium blech, ausgebildet sein. Das Abschirmgehäuse der Leistungselektronikeinheit ist zum einen zur elektromagnetischen Abschirmung und zum anderen zum mecha nischen Schutz der Komponenten der Leistungselektronikeinheit ausgebildet, die im Abschirmgehäuse angeordnet sind. Die Komponenten der Leistungselektroni keinheit können umfänglich durchgehend vom Abschirmgehäuse umgeben sein.
Das Abschirmgehäuse kann derart ausgebildet und im Installationsraum derart angeordnet, dass von außen auf die stationären Induktionsladevorrichtung wir kende Außenkräfte, wie zum Beispiel eine durch ein Fahrzeug einwirkende Ge wichtskraft, vom Gehäusedeckel über das Abschirmgehäuse an den Gehäuse boden weitergegeben bzw. übertragen werden, sodass die Komponenten der Leistungselektronikeinheit im Abschirmgehäuse mechanisch nicht durch solche Außenkräfte belastet oder gegebenenfalls zerstört werden.
Die Sendespule und/oder die Magnetfeldleiter können jeweils bezüglich der Spu lenwicklungsachse beabstandet vom Gehäuseboden und beabstandet vom Ge häusedeckel angeordnet sein. Hierdurch kann beispielsweise ein ausreichender Freiraum zur Umströmung der Sendespule und/oder der Magnetfeldleiter bereit gestellt werden.
Die Sendespule und die Magnetfeldleiter können voneinander bezüglich der Spu lenwicklungsachse beabstandet angeordnet sein. Die Magnetfeldleiters unterei nander können beispielsweise bezüglich der Querachse voneinander beab standet angeordnet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die Leistungselektronikeinheit ein Abschirmgehäuse (z.B. aus Alu minium) aufweist, welches in Bereichen, die der Sendespule und/oder den Mag netfeldleitern zugewandt ist, wenigstens bereichsweise derart angepasst ist, dass eine Beeinträchtigung des durch die Sendespule erzeugten magnetischen Wech selfeldes reduziert und/oder vermieden wird, und/oder dass äußere Magnetfeld leiter, die wenigstens teilweise um die Sendespule angeordnet sind, derart ange passt sind, insbesondere zur Querachse geneigt sind, dass magnetische Verluste im Außenbereich um die Sendespule reduziert sind, und/oder dass der Gehäu sedeckel abgeschrägte Seitenbereiche aufweist. Unter äußeren Magnetfeldleitern können solche Magnetfeldleiter verstanden werden, die bezüglich der Querachse um die Sendespule angeordnet sind. Unter Außenbereich der Sendespule kann der Bereich verstanden werden, insbesondere der Bereich innerhalb des Installa tionsraumes, der bezüglich der Querachse um die Sendespule ausgebildet ist.
Das Abschirmgehäuse kann durch eine teilweise Anschrägung und/oder Absen kung derart angepasst und/oder ausgebildet sein, dass es außerhalb des Wir kungsbereiches des durch die Sendespule erzeugten magnetischen Wechselfel des angeordnet ist. Unter "außerhalb des Wirkungsbereiches" kann zu verstehen sein, dass das Abschirmgehäuse durch eine teilweise Anschrägung und/oder Absenkung derart angepasst und/oder ausgebildet sein kann, dass es von dem durch die Sendespule erzeugten magnetischen Wechselfeld ausreichend wenig beeinflusst wird.
Die Magnetfeldleiter innerhalb des Installationsraumes können in eine Gruppe von inneren Magnetfeldleitern und in eine Gruppe von äußeren Magnetfeldleitern eingeteilt werden, wobei die inneren Magnetfeldleiter der Sendespule ausschließ lich bezüglich der Spulenwicklungsachse gegenüberliegend angeordnet sind, wohingegen die äußeren Magnetfeldleiter der Sendespule bezüglich der Quer achse wenigstens teilweise gegenüberliegend angeordnet sind. Die Magnetfeld leiter, insbesondere die äußeren Magnetfeldleiter, können im umfänglichen Be reich schräg nach außen oben angestellt sein und/oder entsprechend geformt sein, um magnetische Verluste in diesem Bereich zu reduzieren.
Die abgeschrägten Seitenbereiche des Gehäusedeckels ermöglichen beispiels weise eine bessere Überfahrbarkeit der stationären Induktionsladevorrichtung.
Die abgeschrägten Seitenbereiche des Gehäusedeckels können an der dem In stallationsraum und/oder Belüftungsraum zugewandten Seite Verstärkungsrippen zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit, insbesondere der Festig keit, des Gehäusedeckels ausbilden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass im Installationsraum eine spulenaufnehmende Haltestruktur ange ordnet ist, und dass im Installationsraum eine bezüglich der spulenaufnehmen- den Haltestruktur separat ausgebildete Stützstruktur angeordnet ist, wobei die spulenaufnehmende Haltestruktur und die Stützstruktur jeweils separat bezüglich des Gehäusebodens und separat bezüglich des Gehäusedeckels ausgebildet sind, wobei die Sendespule von der spulenaufnehmenden Haltestruktur aufge nommen ist, wobei die spulenaufnehmende Haltestruktur wenigstens teilweise am Gehäusedeckel und wenigstens teilweise an den Magnetfeldleitern angeord- net ist, wobei die Stützstruktur wenigstens teilweise am Gehäuseboden und we nigstens teilweise an den Magnetfeldleitern angeordnet ist.
Die Magnetfeldleiter, insbesondere die innere Magnetfeldleiter, können bezüglich der Spulenwicklungsachse zwischen der spulenaufnehmenden Haltestruktur und der Stützstruktur angeordnet sein.
Die Sendespule und die Magnetfeldleiter können durch die spulenaufnehmende Haltestruktur und die Stützstruktur beispielsweise ungefähr mittig bezüglich der Spulenwicklungsachse im Installationsraum angeordnet sein.
Die Haltestruktur kann eine Kunststoff-Haltestruktur sein, die aus Kunststoff aus gebildet ist. Die Stützstruktur kann eine Kunststoff-Stützstruktur sein, die aus Kunststoff ausgebildet ist. Die Haltestruktur hat die Aufgaben, die Sendespule zu fassen, die auf den Gehäusedeckel einwirkenden Gewichtskräfte aufzunehmen und gleichverteilt entlang der Spulenwicklungsachse in Richtung des Gehäuse bodens weiterzugeben, und einen Hohlraum, insbesondere einen Umlüftungs raum, zu schaffen, welchen die im Installationsraum gekapselte Luft durchströ men kann.
Die Sendespule kann in einen Teilbereich der Haltestruktur, der vom Gehäuse deckel beabstandet ist, derart eingeklemmt und/oder eingeklippst sein, dass die Sendespule von der umgebenden Umluft innerhalb des Gehäuses angeströmt werden kann und über Öffnungen der Haltestruktur entsprechend zugänglich ist.
Die Stützstruktur hat die Aufgaben, die Magnetfeldleiter zu fassen, die auftreten den Gewichtskräfte aufzunehmen und gleichverteilt entlang der Spulenwick lungsachse in Richtung des Gehäusebodens weiterzugeben, und einen Hohl raum, insbesondere einen Anströmungsraum, zu schaffen, in welchem Luft zirku- lieren kann. Hierbei kann die Halterstruktur so ausgebildet sein, dass die Magnet feldleiter noch in genügendem Maße zwecks Kühlung von der umgebenden Um luft innerhalb des Installationsraumes angeströmt werden können und hierfür ent sprechend über Öffnungen zugänglich sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die spulenaufnehmende Haltestruktur innerhalb des Installations raums einen Um lüftungsraum zur Anströmung der Sendespule ausbildet, und dass die Stützstruktur innerhalb des Installationsraums einen Anströmungsraum zur Anströmung wenigstens eines Teilbereiches des Gehäusebodens ausbildet, wobei der Um lüftungsraum und der Anströmungsraum fluidisch miteinander ver bunden sind. Hierdurch kann eine ausreichende Kühlung der Sendespule und/oder der Magnetfeldleiters gewährleistet werden, wobei die von der Luft auf genommene Wärme an den Gehäusedeckel abgegeben werden kann. Die Wär me kann primär über das Kühlmittel im Gehäuseboden abgeführt werden. Dieser Gehäuseboden kann von der Luft im Um lüftungsraum angeströmt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die spulenaufnehmende Haltestruktur und/oder die Stützstruktur we nigstens eine Anströmungsöffnung zur wenigstens teilweisen Anströmung der Magnetfeldleiter aufweist.
Die spulenaufnehmende Haltestruktur und/oder die Stützstruktur können jeweils mehrere voneinander beabstandete Anströmungsöffnungen ausbilden, um eine gleichmäßige Kühlung der Sendespule und/oder der Magnetfeldleiters zu ge währleisten.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die spulenaufnehmende Haltestruktur mehrere voneinander beab- standete Struktursäulen ausbildet, und/oder dass die Stützstruktur mehrere von einander beabstandete Stützsäulen ausbildet. Die Struktursäulen können jeweils eine Längserstreckung entlang der Spulenwicklungsachse aufweisen und einen kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Spulenwicklungsachse aufweisen. Die Struktursäulen können eine Längserstreckung entlang der Spu lenwicklungsachse von 15 mm bis 25 mm, insbesondere von 20 mm, aufweisen.
Die Beabstandung der Struktursäulen voneinander in einer Ebene senkrecht zur Spulenwicklungsachse kann derart ausgebildet sein, dass die zwischen den Struktursäulen durchströmende Luft die Sendespule anströmen kann.
Die Stützsäulen können jeweils eine Längserstreckung entlang der Spulenwick lungsachse aufweisen und einen kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene senk recht zur Spulenwicklungsachse aufweisen. Die Stützsäulen können eine Längserstreckung entlang der Spulenwicklungsachse von 15 mm bis 35 mm, ins besondere von 20 mm, aufweisen.
Die Beabstandung der Stützsäulen voneinander in einer Ebene senkrecht zur Spulenwicklungsachse kann derart ausgebildet sein, dass die zwischen den Struktursäulen durchströmende Luft die Magnetfeldleiter anströmen kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass der Gehäuseboden eine in den Installationsraum, insbesondere eine in den Anströmungsraum, hineinragende Berippungsstruktur zur Oberflächenver größerung des Gehäusebodens aufweist, und/oder dass der Gehäusebodeneine in den Belüftungsraum hineinragende Berippungsstruktur zur Oberflächenvergrö ßerung des Gehäusebodens aufweist, und/oder dass der Gehäusedeckel, insbe sondere die abgeschrägte Seitenbereiche des Gehäusedeckels, eine in den In stallationsraum und/oder Belüftungsraum hineinragende Verstärkungsrippen- Struktur zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Gehäusede ckels aufweist. Die Verstärkungsrippenstruktur kann eine oder mehrere Verstär kungsrippen ausbilden, die in den Installationsraum und/oder Belüftungsraum hineinragen. Die Verstärkungsrippenstruktur, insbesondere ihre Verstärkungsrip pen, können separat bezüglich der Stützstruktur und/oder separat bezüglich der Haltestruktur ausgebildet sein.
Die Berippungsstruktur des Gehäusebodens kann beispielsweise über aufgelöte te Wellrippen ausgebildet sein, die auf Teilbereichen und/oder Oberflächen des Gehäusebodens aufgebracht sind, die dem Installationsraum, insbesondere dem Anströmungsraum, und/oder dem Belüftungsraum gegenüberliegen, insbesonde re bezüglich der Spulenwicklungsachse gegenüberliegen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass im Installationsraum eine Detektiervorrichtung, insbesondere eine Sensorplatte, angeordnet ist, die am Gehäusedeckel anliegt, und/oder dass im Installationsraum wenigstens ein oder mehrere Lüfter angeordnet sind, um eine Zirkulation der Luft, die im Installationsraum fluiddicht gekapselt ist, auszubilden, und/oder dass in der Leistungselektronikeinheit wenigstens ein oder mehrere Lüf ter angeordnet sind, um eine Zirkulation der Luft, die in der Leistungselektroni keinheit fluiddicht gekapselt ist, auszubilden.
Die spulenaufnehmende Haltestruktur und/oder der Gehäusedeckel können so ausgebildet sein, dass eine dazwischen angeordnete Detektiervorrichtung, insbe sondere eine Sensorplatte, keine Gewichtskraft aufnehmen muss. LOD- Komponenten (Living-Object-Detection-Komponenten), wie zum Beispiel Senso ren zur Bewegungserkennung, können am Gehäusedeckel innerhalb des Installa tionsraumes und/oder Belüftungsraumes zwischen Verstärkungsrippen einer Verstärkungsrippenstruktur der abgeschrägte Seitenbereiche des Gehäusede- ckels angeordnet sein. Die LOD-Komponenten können in einer ausreichenden Stückzahl im äußeren umfänglichen Bereich der stationären Induktionsladevor richtung angeordnet sein, um zu detektieren, ob sich Personen oder Tiere der Anlage nähern, was aus Sicherheitsgründen den weiteren Betrieb unzulässig macht.
Die Detektiervorrichtung, insbesondere eine Sensorplatte oder FOD-Sensorplatte (Foreign-Object-Detection-Sensorplatte), kann sich unmittelbar unterhalb des Kunststoffgehäusedeckels befinden. Zwischen der FOD-Sensorplatte und der Oberkante des Gehäusedeckels wird bezüglich der Spulenwicklungsachse vor zugsweise ein Abstand von wenigen Millimetern, insbesondere von 1 mm bis 3 mm, nicht überschritten. Die FOD-Sensorplatte detektiert metallische Teile auf der Oberfläche der Ladeeinheit, was aus Vorschriftsgründen den weiteren Betrieb ggf. unzulässig macht.
Die Detektiervorrichtung, insbesondere die Sensorplatte oder FOD-Sensorplatte, und/oder die LOD-Komponenten können kommunizierend mit einer Steuerein richtung der stationären in Induktionsladevorrichtung verbunden sein, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet sein kann, dass die Erzeugung eines mag netischen Wechselfeldes unterbrochen wird, wenn die Messsignale der Detek tiervorrichtung und/oder die Messsignale der LOD-Komponenten einen unzuläs sigen Betrieb indizieren.
Im Installationsraum sind wenigstens ein oder mehrere Lüfter angeordnet, um eine Zirkulation der Luft, die im Installationsraum fluiddicht gekapselt ist, auszu bilden und/oder zu ermöglichen.
Im seitlichen und/oder mittigen Bereich der spulenaufnehmenden Haltestruktur können Lüfter vorgesehen sein, welche die Umluft oberhalb der Sendespule gleichverteilt in Bewegung halten und so die Sendespule entwärmen. Die Umluft sollte dabei möglichst so zirkulieren, dass die Wärme an den Gehäuseboden, insbesondere an den berippten Gehäuseboden, abgegeben wird.
Im seitlichen und/oder mittigen Bereich der Stützstruktur können Lüfter vorgese hen sein, welche die Umluft unterhalb der Magnetfeldleiter gleichverteilt in Bewe gung halten und so die Magnetfeldleiter entwärmen. Die Umluft sollte dabei mög lichst so zirkulieren, dass die Wärme an den Gehäuseboden, insbesondere an den berippten Gehäuseboden, abgegeben wird.
Die Lüfter im Installationsraum und/oder in der Leistungselektronikeinheit können als Axiallüfter bzw. Axialventilator oder als Radiallüfter (axiale Ansaugung, radiale Ausströmung) ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass der Teilbereich des Gehäusedeckels, der teilweise den Belüftungs raum ausbildet, wenigstens einen oder mehrere Einlass-Lüftungsöffnungen aus bildet, über die eine Außenluft der Außenumgebung der stationären Induktions ladevorrichtung in den Belüftungsraum einströmen kann, und dass der Teilbe reich des Gehäusedeckels, der teilweise den Belüftungsraum ausbildet, wenigs tens einen oder mehrere Auslass-Lüftungsöffnungen ausbildet, über die die im Belüftungsraum vorhandene Luft in die Außenumgebung der stationären Indukti onsladevorrichtung ausströmen kann, und/oder dass im Belüftungsraum wenigs tens ein oder mehrere Lüfter angeordnet sind, um die Außenluft der Außenum gebung in den Belüftungsraum einzusaugen und/oder um die im Belüftungsraum vorhandene Luft in die Außenumgebung abzuführen.
Die Lüfter können so ausgelegt und im Belüftungsraum angeordnet sein, dass Geräuschemissionen möglichst reduziert werden. Hierzu können die Lüfter beispielweise möglichst weit weg von den Einlass-Lüftungsöffnungen und/oder Auslass-Lüftungsöffnungen angeordnet sein. Zwischen den Lüftern und den Ein lass-Lüftungsöffnungen und/oder zwischen den Lüftern und den Auslass- Lüftungsöffnungen können ein Schalldämpfer-Rohr oder mehrere Schalldämpfer- Rohre angeordnet sein. Zwischen den Lüftern und den Einlass- Lüftungsöffnungen und/oder zwischen den Lüftern und den Auslass- Lüftungsöffnungen können eine Schalldämpfer-Wand oder mehrere Schalldämp fer-Wände angeordnet sein.
Zwischen Einlass-Lüftungsöffnungen und Auslass-Lüftungsöffnungen sollte es zu keiner Durchmischung und zu keinem Kurzschluss kommen. Dies kann durch räumliche Trennung der Einlass-Lüftungsöffnungen und Auslass- Lüftungsöffnungen und/oder durch zusätzliche Trennwände und/oder Strömungs leitbleche ausgebildet und/oder realisiert werden.
Die Einlass-Lüftungsöffnungen und/oder Auslass-Lüftungsöffnungen können so ausgebildet sein, dass möglichst wenig Staub, Schmutz und/oder Wasser in den Belüftungsraum eindringen kann. Hierzu werden beispielsweise schräg angestellt Lamellen oberhalb oder unterhalb der Einlass-Lüftungsöffnungen (innerhalb oder außerhalb des Belüftungsraums) und/oder Auslass-Lüftungsöffnungen ange bracht, sodass von oben kommender Schmutz und Wasser weggeleitet wird. Des Weiteren können die Einlass-Lüftungsöffnungen und/oder Auslass- Lüftungsöffnungen mit einem luftdurchlässigen Gewebe oder Netz überdeckt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Schmutz-Filter eingebracht ist. Der Bereich des Gehäusedeckels, der den Belüftungsraum wenigstens teilweise aus bildet, kann mehrteilig ausgebildet sein, wobei ein Teilbereich dieses mehrteiligen Bereiches des Gehäusedeckels geöffnet werden kann, um Reinigungs- und/oder Wartungsarbeiten im Belüftungsraum zu ermöglichen. Der mehrteilige Bereich des Gehäusedeckels kann eine Revisionsklappe ausbilden. Die im Belüftungsraum angeordneten Lüfter, insbesondere deren Motoren und elektr. Anschlüsse, können wasserdicht ausgebildet sein. Der Gehäuseboden und/oder der Gehäusedeckel können jeweils eine Entwässerungsöffnung oder mehrere Entwässerungsöffnung zur Entwässerung des Belüftungsraumes auf weisen. Die Entwässerungsöffnungen des Gehäusedeckels können in Seitenbe reichen des Gehäusedeckels, insbesondere in der Nähe des Gehäusebodens, ausgebildet sein. Hierdurch wird auch bei einer Flutung des Belüftungsbereiches mit Außenwasser (z.B. bei Unwetter oder Wasserschäden) der Betrieb der statio nären Induktionsladevorrichtung nicht beeinträchtigt. Die im unteren Bereich des Deckels oder des Gehäuses/Belüftungsraums angeordneten Entwässerungsöff nungen können verschließbar sein, um unerwünschtes Eindringen von Schmutz, Ungeziefer und Wasser zu verhindern.
Die Lüfter im Belüftungsraum können als Axiallüfter bzw. Axialventilator oder Ra diallüfter ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass der Gehäuseboden, insbesondere die Kühlmittelkanäle, fluidisch mit einer Kühlmittelfördervorrichtung zur Ausbildung eines abgeschlossenen Kühlmit telkreislaufes verbunden ist, wobei im Kühlmittelkreislauf ein flüssiges Kühlmittel gekapselt ist, wobei die Kühlmittelfördervorrichtung zur Förderung des flüssigen Kühlmittels durch den Gehäuseboden, insbesondere durch die Kühlmittelkanäle, und durch den abgeschlossenen Kühlmittelkreislauf ausgebildet ist.
Der Gehäuseboden und die Kühlmittelfördervorrichtung können über Fluidleitun gen fluidisch miteinander verbunden sein. Das flüssige Kühlmittel kann bei spielsweise Kühlwasser sein. Die Kühlmittelfördervorrichtung kann beispielsweise eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe sein. Im Bereich des Installationsraumes können zwischen den Magnetfeldleitern und dem Gehäuseboden bezüglich der Spulenwicklungsachse beispielsweise weitere Komponenten wie Platinen (z.B. für Sensorplatten), Kabel und/oder die Wasser pumpe verbaut sein. Die stationäre Induktionsladevorrichtung kann über ein ein- oder mehrphasiges, insbesondere ein dreiphasiges, Stromkabel bzw. Versor gungsleitung angeschlossen und mit Netz-Wechselstrom versorgt werden. Die ses Stromkabel bzw. diese Versorgungsleitung kann luft- und wasserdicht an der stationären Induktionsladevorrichtung, insbesondere der Leistungselektronikein heit, angeschlossen sein.
Die drei wesentlichen Baueinheiten Sendespule, Leistungselektronikeinheit und Belüftungsraum können auch räumlich voneinander getrennt sein. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Gehäuseboden unterbrochen bzw. unterteilt wird, so- dass ein erster Teil des Gehäusebodens der Sendespule, ein zweiter Teil der Leistungselektronik und ein dritter Teil dem Belüftungsraum zugordnet ist und die jeweiligen Gehäuseboden-Teile nicht mehr zusammenhängend sind. Die Über gabe des Kühlmittels von einem Gehäuseboden-Teil zum nächsten, welches in den Gehäuseboden-Teilen in Kühlmittelkanälen strömt, kann dann mittels An schlussstücken/Flanschen/Leitungen/Schläuchen umgesetzt werden. Eine räum liche Trennung zwischen Leistungselektronik und Sendespule kann über eine weitere Trennwand erreicht werden.
Die Gehäuseböden sind in bevorzugter Weise verlötete Schichtblech-Aufbauten. Ebenfalls kann der Gehäusedeckel unterbrochen bzw. unterteilt werden, sodass ein erster Teil des Gehäusedeckels der Sendespule, ein zweiter Teil der Leis tungselektronik und ein dritter Teil dem Belüftungsraum zugeordnet ist und die jeweiligen Gehäusedeckel-Teile nicht mehr zusammenhängend sind, sondern die Teil-Einheiten individuell überdecken. Die Teil-Einheiten können dabei in nahezu beliebigem Abstand zueinander angeordnet sein. Zwischen den Teil-Einheiten können elektrische Verbindungen/Leitungen bestehen, die beispielsweise in Roh ren oder Schläuchen oder einem Überfahrschutz geführt werden. Die Ein-und Austritte der elektrischen Leitungen an den Teil-Einheiten können wie die Kühl mittelleitungen mittels Flansche/Anschlussstücke/Steckverbinder verbunden und abgedichtet sein. Die Leistungselektronikeinheit kann ferner in mehrere Teil- Einheiten untergliedert sein.
Die Leistungselektronikeinheit kann durch ein metallisches Abschirmgehäuse, insbesondere aus Aluminium, umhüllt und magnetisch abgeschirmt sein. Dieses Abschirmgehäuse kann mehrteilig ausgeführt sein und selbst Kühlmittelkanäle beinhalten, sodass ein separater kühlmitteldurchströmter Gehäuseboden in die ser Teil-Einheit nicht benötigt wird. Das Abschirmgehäuse weist zu diesem Zweck ebenfalls Flansche/Anschlussstücke/Steckverbinder für den Anschluss von Kühlmittelleitungen und elektrischen Leitungen auf.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße stationäre Indukti onsladevorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße stationäre Indukti onsladevorrichtung,
Fig. 3 einem vergrößerten Teilausschnitt eines Querschnitts durch eine erfindungsgemäße stationäre Induktionsladevorrichtung,
Fig. 4 einen stark schematisierten abgeschlossenen Kühlmittelkreislauf, in den eine erfindungsgemäße stationäre Induktionsladevorrichtung eingebunden ist.
Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen identischen Querschnitt durch eine erfindungs gemäße Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die Bezugszeichen übersichtshalber auf diese beiden Figuren verteilt wurden.
Die stationäre Induktionsladevorrichtung 1 umfasst einen Gehäuseboden 2 und einen bezüglich des Gehäusebodens 2 separat ausgebildeten Gehäusedeckel 3, die einen Installationsraum 4 und einen Belüftungsraum 5 ausbilden.
Der Installationsraum 4 ist fluiddicht gegenüber dem Belüftungsraum 5 und fluid dicht gegenüber einer Außenumgebung 9 der stationären Induktionsladevorrich tung 1 ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, bildet der Installationsraum 4 einen abgeschlossen, abgedichteten Raum aus, in den keine Luft oder sonstige Medien aus der Außenumgebung 9 eindringen können und aus dem keine Luft oder sonstige in die Außenumgebung 9 entweichen kann.
Der Gehäusedeckel 3 ist wannenartig ausgebildet und weist einen plattenförmi gen Abschnitt 34 auf, an dessen Berandung durchgehend umlaufend Seiten und/oder Seitenbereiche 16, insbesondere 16a und 16b, ausgebildet sind, die sich vom plattenförmigen Abschnitt wegerstrecken. Die Seiten und/oder Seiten bereiche 16 sind zwecks besserer Überfahrbarkeit angeschrägt. Während der plattenförmige Abschnitt 34 des wannenartigen Gehäusedeckels 3 bezüglich ei ner Spulenwicklungsachse 30 vom Gehäuseboden 2 beabstandet angeordnet ist, sind die Seiten und/oder Seitenbereiche 16 des wannenartigen Gehäusedeckels 3 dicht, insbesondere fluiddicht, gegenüber einer Außenumgebung 9 der statio nären Induktionsladestation 1 mit dem Gehäuseboden 2 verbunden. Der Gehäu sedeckel 3 umfasst eine Trennwand 35, die eine fluidische Trennung des Installa tionsraumes 4 und des Belüftungsraumes 5 ermöglicht.
Der Belüftungsraum 5 ist über nicht dargestellte Einlass-Lüftungsöffnungen und/oder Auslass-Lüftungsöffnungen fluidisch mit der Außenumgebung 9 der sta tionären Induktionsladevorrichtung 1 zur Abwärmeabführung bzw. zum Luftaus tausch verbunden.
Im Installationsraum 4 ist eine Sendespule 6 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes angeordnet, die eine um die Spulenwicklungsachse 30 gewickelte Flachspule ausbildet. Hierbei können die jeweiligen Wicklungen Sendespule 6 bezüglich einer Querachse 31 , die senkrechte Spulenwicklungsachse 30 ausge richtet ist, voneinander beabstandet angeordnet sein.
Ferner sind im Installationsraum 4 mehrere voneinander beabstandete Magnet feldleiters 7 angeordnet, wobei innere Magnetfeldleiter 7a ausschließlich bezüg- lieh der Spulenwicklungsachse 30 der Sendespule 6 gegenüberliegend angeord net sind. Äußere Magnetfeldleiter 7b sind im Vergleich zu inneren Magnetfeldlei ters 7a der Sendespule 6 auch bezüglich der Querachse 31 gegenüberliegend angeordnet. Die äußere Magnetfeldleiter 7b sind bezüglich der inneren Magnet feldleiters 7a schräg angeordnet, um magnetische Verluste im Randbereich der Sendespule 6 zu minimieren.
Die Sendespule 6 wird von einer die Spule aufnehmenden Haltestruktur 17 ge tragen, die bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 zwischen den Magnetfeldlei ter 7 und dem Gehäusedeckel 3 angeordnet ist.
Die Magnetfeldleiter 7 werden von einer Stützstruktur 18 getragen, die bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 zwischen den Magnetfeldleitern 7 und dem Ge häuseboden 2 angeordnet ist. Die inneren Magnetfeldleiter 7a sind bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 zwischen Haltestruktur 17 und der Stützstruktur 18 angeordnet.
Mittels der Haltestruktur 17 ist die Sendespule 6 im Installationsraum 4 bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 sowohl vom Gehäuseboden 2 und Gehäusedeckel 3 als auch von den inneren Magnetfeldleitern 7a beabstandet angeordnet. Mittels der Stützstruktur 18 sind die Magnetfeldleiter 7 sowohl vom Gehäuseboden 2 und Gehäusedeckel 3 als auch von der Sendespule 6 beabstandet angeordnet.
Die spulenaufnehmende Haltestruktur 17 weist mehrere voneinander beabstan- dete Struktursäulen 22 auf und bildet innerhalb des Installationsraums 4 einen Umlüftungsraum 19 zur Anströmung der Sendespule aus. Die Stützstruktur 18 weist mehrere voneinander beabstandete Stützsäulen 23 auf und bildet innerhalb des Installationsraums 4 einen Anströmungsraum 20 zur Anströmung wenigstens eines Teilbereiches des Gehäusebodens 2 aus, wobei der Umlüftungsraum 19 und der Anströmungsraum 20 fluidisch miteinander verbunden sind. Die Stütz struktur 18 weist mehrere voneinander beabstandete Anströmungsöffnungen 21 auf, die eine Anströmung der Magnetfeldleiter 7 und somit eine Kühlung der Magnetfeldleiters 7 ermöglichen.
Im Installationsraum 4 ist eine Detektiervorrichtung 26 insbesondere eine Sen sorplatte, angeordnet, die am Gehäusedeckel 3 anliegt. Die Detektiervorrichtung 26 ist so angeordnet, dass keine äußere Gewichtskraft auf sie einwirkt.
Ferner ist im Installationsraum 4 eine Leistungselektronikeinheit 8 zur Leistungs versorgung und/oder Ansteuerung der Sendespule 6 angeordnet. Die Leistungs elektronikeinheit 8 weist ein Abschirmgehäuse 15 auf, welches in Bereichen, die der Sendespule 6 und/oder den Magnetfeldleitern 7 zugewandt ist, einen abge schrägten Bereich 33 aufweist, um eine nachteilige Beeinflussung des magneti schen Wechselfeldes zu vermeiden. Die stationäre Induktionsladevorrichtung 1 , insbesondere die Leistungselektronikeinheit 8, wird über eine Versorgungsleitung 32 mit elektrischer Leistung versorgt.
Die drei wesentlichen Baueinheiten Sendespule 6, Leistungselektronikeinheit 8 und Belüftungsraum 5 können auch räumlich voneinander getrennt sein. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Gehäuseboden 2 unterbrochen bzw. unterteilt wird, sodass ein erster Teil des Gehäusebodens 2 der Sendespule 6, ein zweiter Teil der Leistungselektronik 8 und ein dritter Teil dem Belüftungsraum 5 zugord net ist und die jeweiligen Gehäuseboden-Teile nicht mehr zusammenhängend sind. Die Übergabe des Kühlmittels von einem Gehäuseboden-Teil zum nächs ten, welches in den Gehäuseboden-Teilen in Kühlmittelkanälen 10 strömt, kann dann mittels Anschlussstücken/Flanschen/Leitungen/Schläuchen umgesetzt wer den. Eine räumliche Trennung zwischen Leistungselektronikeinheit 8 und Sen despule 6 kann über eine weitere, nicht gezeigte Trennwand erreicht werden. Die Gehäuseböden sind in bevorzugter Weise verlötete Schichtblech-Aufbauten. Ebenfalls kann der Gehäusedeckel 3 unterbrochen bzw. unterteilt werden, so- dass ein erster Teil des Gehäusedeckels 3 der Sendespule 6, ein zweiter Teil der Leistungselektronikeinheit 8 und ein dritter Teil dem Belüftungsraum 5 zugeord net ist und die jeweiligen Gehäusedeckel-Teile nicht mehr zusammenhängend sind, sondern die Teil-Einheiten individuell überdecken. Die Teil-Einheiten kön nen dabei in nahezu beliebigem Abstand zueinander angeordnet sein. Zwischen den Teil-Einheiten können elektrische Verbindungen/Leitungen bestehen, die beispielsweise in Rohren oder Schläuchen oder einem Überfahrschutz geführt werden. Die Ein-und Austritte der elektrischen Leitungen an den Teil-Einheiten können wie die Kühlmittelkanäle 10 mittels Flan sche/Anschlussstücke/Steckverbinder verbunden und abgedichtet sein. Die Leis tungselektronikeinheit 8 kann ferner in mehrere Teil-Einheiten untergliedert sein.
Die Leistungselektronikeinheit 8 kann durch ein metallisches Abschirmgehäuse, insbesondere aus Aluminium, umhüllt und magnetisch abgeschirmt sein. Dieses Abschirmgehäuse kann mehrteilig ausgeführt sein und selbst Kühlmittelleitungen beinhalten, sodass ein separater kühlmitteldurchströmter Gehäuseboden 2 in dieser Teil-Einheit nicht benötigt wird. Das Abschirmgehäuse weist zu diesem Zweck ebenfalls Flansche/Anschlussstücke/Steckverbinder für den Anschluss von Kühlmittelleitungen und elektrischen Leitungen auf.
Die Leistungselektronikeinheit 8 ist in der Fig. 3 in einem vergrößerten Ausschnitt dargestellt, wobei schematisch mehrere Wärmeverlustquellen 14 der Leistungs elektronikeinheit 8 dargestellt sind. Die Wärmeverlustquelle 14, 14a kann bei spielsweise elektrische oder elektronische Bauteile aus elektrischen oder elektro nischen Schaltungsanordnungen wie Filterschaltungen und Schwingkreisen um fassen. Die Wärmeverlustquelle 14, 14b kann einen Zwischenkreis ausbilden. Die Wärmeverlustquelle 14, 14c kann insbesondere elektrische Leistungsschaltele- mente, wie z.B. MOSFETs, umfassen, die zur Kühlung wenigstens teilweise wär meleitend am Gehäuseboden 2 angebunden. Die Teilbereiche der Wärmever lustquellen 14, die nicht wärmeleitend am Gehäuseboden 2 angebunden sind, sind zur Kühlung wenigstens teilweise mit dem Gehäuseboden 2 durch eine er zwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die in der Leistungselektroni keinheit 8 fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt. Hierfür ist in der Leistungselektronikeinheit 8 wenigstens ein Lüfter 27,27a angeordnet, der die Luft in der Leistungselektronikeinheit 8 umwälzt. Hierbei wird diese Luft von den Wärmeverlustquellen 14 erwärmt und kann diese Wärme an den Gehäuseboden 2 abgeben.
In der Fig. 3 ist beispielhaft eine Verstärkungsrippenstruktur 36 mit wenigstens einer Verstärkungsrippe 37 angedeutet.
Der Gehäuseboden 2 weist eine in den Installationsraum 4, insbesondere eine in den Anströmungsraum 20, hineinragende Berippungsstruktur 24 zur Oberflä chenvergrößerung des Gehäusebodens 2 auf. Ferner weist der Gehäuseboden 2 eine in den Belüftungsraum 5 hineinragende Berippungsstruktur 25 zur Oberflä chenvergrößerung des Gehäusebodens 2 auf.
Im Installationsraum 4 sind mehrere Lüfter 27, 27b angeordnet, die bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 zwischen den Magnetfeldleitern 6 und dem Gehäuse deckel 3 angeordnet sind. Im Installationsraum 4 sind mehrere Lüfter 27, 27c an geordnet, die bezüglich der Spulenwicklungsachse 30 zwischen den Magnetfeld leitern 6 und dem Gehäuseboden 2 angeordnet sind. Die Lüfter 27, 27b und Lüf ter 27, 27c sind zur Umwälzung der Luft im Installationsraum 4 ausgebildet. Im Belüftungsraum 5 sind mehrere Lüfter 27, 27d angeordnet, um einen Luftaus tausch mit der Außenumgebung 9 zu ermöglichen. Der Gehäuseboden 2 bildet wenigstens abschnittsweise flüssigkeitsdurchström- bare Kühlmittelkanäle 10 aus, die gegenüber dem Installationsraum 4, dem Belüf tungsraum 5 und der Außenumgebung 9 der stationären Induktionsladevorrich tung 1 fluiddicht ausgebildet sind.
Der Gehäuseboden 2 bildet durch die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelka näle 10 einen flüssigkeitsdurchströmbaren Wärmeübertrager zur Wärmeübertra gung vom Installationsraum 4 zum Belüftungsraum 5 und/oder zur Wärmeüber tragung vom Installationsraum 4 zur Außenumgebung 9 der stationären Indukti onsladevorrichtung 1 aus.
Die Kühlmittelkanäle 10 sind innerhalb des Gehäusebodens 2 so angeordnet, dass vor allem eine optimale, direkte Entwärmung der Verlustquellen 14, die z.B. MOSFETs aufweisen, gesichert ist, die Teil der Komponenten der Leistungselekt ronikeinheit sind. Ferner nimmt ein flüssiges Kühlmittel, welches die Kühlmittel kanäle 10 durchströmt, auch die Wärme aus der Umluft innerhalb der Leistungs elektronikeinheit 8 und des Installationsraumes 4 auf, sodass auch sonstige Elektronikbauteile, die Sendespule 6 sowie die Magnetfeldleiters 7 gekühlt wer den.
Hierbei sind die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle 10 innerhalb des Gehäusebodens 2 derart ausgebildet und/oder räumlich verteilt, dass ein Teilbe reich 11 des Gehäusebodens 2, der der Leistungselektronikeinheit 8 gegenüber liegend angeordnet ist, eine höhere Kühlmittelkanaldichte aufweist als ein Teilbe reich 12 des Gehäusebodens 2, der der Sendespule 6 gegenüberliegend ange ordnet ist. Ein Teilbereich 13 des Gehäusebodens 2, der dem Belüftungsraum 5 gegenüberliegend angeordnet ist, weist eine höhere Kühlmittelkanaldichte auf als der Teilbereich 12 des Gehäusebodens 2. Der Gehäuseboden 2 bildet zusammen mit den Belüftungsraum 5 einen Flüssig- keit-Luft-Wärmeübertrager, wobei die vom flüssigen Kühlmittel aufgenommene Wärme wenigstens teilweise an die Luft im Belüftungsraum 5 abgegeben wird, wobei das flüssige Kühlmittel gekühlt und die im Belüftungsraum 5 vorhandene Luft erwärmt wird, wobei diese erwärmte Luft des Belüftungsraumes 5 an die Luftaußenumgebung der stationären Induktionsladestation 1 abgeführt wird. Zu sätzlich kann das flüssige Kühlmittel die aufgenommene Wärme mittels Wärme leitung teilweise an eine nicht dargestellte Bodenaußenumgebung der stationären Induktionsladestation 1 abführen.
Die Fig. 4 zeigt einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf 29, in den die stationäre Induktionsladevorrichtung 1 , insbesondere der Gehäuseboden 2, eingebunden ist. Der Gehäuseboden 2, insbesondere die Kühlmittelkanäle 10, sind fluidisch mit einer Kühlmittelfördervorrichtung 28 zur Ausbildung eines abgeschlossenen Kühlmittelkreislaufes 29 verbunden, wobei im Kühlmittelkreislauf 29 ein flüssiges Kühlmittel, wie z.B. Kühlwasser, gekapselt ist, wobei die Kühlmittelfördervorrich tung 28 zur Förderung des flüssigen Kühlmittels durch den Gehäuseboden 2, insbesondere durch die Kühlmittelkanäle 10, und durch den abgeschlossenen Kühlmittelkreislauf 29 ausgebildet ist. Der Kühlmittelkreislauf 29 kann so ausge bildet sein, dass stromab der Kühlmittelfördervorrichtung 28 zunächst der Teilbe reich 11 des Gehäusebodens 2 vom flüssigen Kühlmittel durchströmt wird. Stromab des Teilbereichs 11 des Gehäusebodens 2 kann zunächst der Teilbe reich 12 es Gehäusebodens 2 vom flüssigen Kühlmittel durchströmt werden. Stromab des Teilbereichs 12 des Gehäusebodens 2 kann der Teilbereich 13 es Gehäusebodens 2 vom flüssigen Kühlmittel durchströmt werden.
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Claims

Ansprüche
1. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) zur drahtlosen Energieübertragung,
- mit einem Gehäuseboden (2) und mit einem bezüglich des Gehäusebodens (2) separat ausgebildeten Gehäusedeckel (3), die einen Installationsraum (4) und einen Belüftungsraum (5) ausbilden,
- mit einer im Installationsraum (4) angeordneten Sendespule (6) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes,
- mit einem, bevorzugt mit mehreren im Installationsraum (4) angeordneten Magnetfeldleitern (7) zur Führung des magnetischen Wechselfeldes,
- mit einer im Installationsraum (4) angeordneten Leistungselektronikeinheit (8) zur Leistungsversorgung und/oder Ansteuerung der Sendespule (6),
- wobei der Installationsraum (4) fluiddicht gegenüber dem Belüftungsraum (5) und fluiddicht gegenüber einer Außenumgebung (9) der stationären Indukti onsladevorrichtung (1) ausgebildet ist,
- wobei der Belüftungsraum (5) fluidisch mit der Außenumgebung (9) der statio nären Induktionsladevorrichtung (1) zur Abwärmeabführung verbunden ist,
- wobei der Gehäuseboden (2) wenigstens abschnittsweise flüssigkeitsdurch- strömbare Kühlmittelkanäle (10) aufweist, die gegenüber dem Installations raum (4), dem Belüftungsraum (5) und der Außenumgebung (9) der stationä ren Induktionsladevorrichtung (1) fluiddicht ausgebildet sind,
- wobei der Gehäuseboden (2) durch die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmit telkanäle (10) einen flüssigkeitsdurchströmbaren Wärmeübertrager zur Wär meübertragung vom Installationsraum (4) zum Belüftungsraum (5) und/oder zur Wärmeübertragung vom Installationsraum (4) zur Außenumgebung (9) der stationären Induktionsladevorrichtung (1) ausbildet.
2. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Gehäuseboden (2) ausgebildeten flüssigkeitsdurchströmba- ren Kühlmittelkanäle (10) eine räumliche Verteilung aufweisen, insbesondere ei ne ungleichmäßige räumliche Verteilung, die so an Wärmeverlustquellen im In stallationsraum (4) angepasst ist, dass eine angepasste, insbesondere optimale und/oder ausreichende, Entwärmung dieser Wärmeverlustquellen ausgebildet ist.
3. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsdurchströmbaren Kühlmittelkanäle (10) innerhalb des Ge häusebodens (2) derart ausgebildet und/oder räumlich verteilt sind,
- dass ein Teilbereich (11 ) des Gehäusebodens (2), der der Leistungselektroni keinheit (8) gegenüberliegend angeordnet ist, eine höhere Kühlmittelkanaldich te aufweist als ein Teilbereich (12) des Gehäusebodens (2), der der Sen despule (6) gegenüberliegend angeordnet ist, und/oder
- dass ein Teilbereich (13) des Gehäusebodens (2), der dem Belüftungsraum (5) gegenüberliegend angeordnet ist, eine höhere Kühlmittelkanaldichte auf weist als der Teilbereich (12) des Gehäusebodens (2), der der Sendespule (6) gegenüberliegend angeordnet ist.
4. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass Wärmeverlustquellen (14), insbesondere elektrische Leistungsschaltele mente, der Leistungselektronikeinheit (8) zur Kühlung wenigstens teilweise wärmeleitend am Gehäuseboden (2) angebunden sind, und/oder - dass Wärmeverlustquellen (14) der Leistungselektronikeinheit (8) zur Kühlung wenigstens teilweise mit dem Gehäuseboden (2) durch eine erzwungene Kon vektion mittels zirkulierender Luft, die in der Leistungselektronikeinheit (8) flu iddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt sind.
5. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Sendespule (6) zur Kühlung mit dem Gehäuseboden (2) im Wesentli chen durch eine erzwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die im In stallationsraum (4) fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt ist, und/oder
- dass die Magnetfeldleiter (7) zur Kühlung mit dem Gehäuseboden (2) im We sentlichen durch eine erzwungene Konvektion mittels zirkulierender Luft, die im Installationsraum (4) fluiddicht gekapselt ist, wärmeübertragend gekoppelt sind.
6. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Leistungselektronikeinheit (8) ein bezüglich des Gehäusebodens (2) und bezüglich des Gehäusedeckels (3) separat ausgebildetes Abschirmge häuse (15) aufweist, welches wenigstens teilweise am Gehäuseboden (2) be rührend anliegt und wenigstens teilweise am Gehäusedeckel (3) berührend anliegt, und/oder
- dass die Sendespule (6) und/oder die Magnetfeldleiter (7) jeweils beabstandet vom Gehäuseboden (2) und beabstandet vom Gehäusedeckel (3) angeordnet sind, und/oder - dass die Sendespule (6) und die Magnetfeldleiter (7) voneinander beabstandet angeordnet sind.
7. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Leistungselektronikeinheit (8) ein Abschirmgehäuse (15) aufweist, welches in Bereichen, die der Sendespule (6) und/oder den Magnetfeldleitern (7) zugewandt sind, wenigstens bereichsweise derart angepasst ist, dass eine Beeinträchtigung des durch die Sendespule (6) erzeugten magnetischen Wechselfeldes reduziert und/oder vermieden wird, und/oder
- dass äußere Magnetfeldleiter (7, 7b), die wenigstens teilweise um die Sen despule (6) angeordnet sind, derart angepasst sind, insbesondere zur Quer achse (31) geneigt sind, dass magnetische Verluste im Außenbereich um die Sendespule (6) reduziert sind, und/oder
- dass der Gehäusedeckel (3) abgeschrägte Seitenbereiche (16) aufweist.
8. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Installationsraum (4) eine spulenaufnehmende Haltestruktur (17) an geordnet ist,
- dass im Installationsraum (4) eine bezüglich der spulenaufnehmenden Hal testruktur (17) separat ausgebildete Stützstruktur (18) angeordnet ist,
- wobei die spulenaufnehmende Haltestruktur (17) und die Stützstruktur (18) jeweils separat bezüglich des Gehäusebodens (2) und separat bezüglich des Gehäusedeckels (3) ausgebildet sind,
- wobei die Sendespule (6) von der spulenaufnehmenden Haltestruktur (17) aufgenommen ist, - wobei die spulenaufnehmende Haltestruktur (17) wenigstens teilweise am Ge häusedeckel (3) und wenigstens teilweise an den Magnetfeldleitern (7) ange ordnet ist,
- wobei die Stützstruktur (18) wenigstens teilweise am Gehäuseboden (2) und wenigstens teilweise an den Magnetfeldleitern (7) angeordnet ist.
9. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
- dass die spulenaufnehmende Haltestruktur (17) innerhalb des Installations raums (4) einen Um lüftungsraum (19) zur Anströmung der Sendespule (6) ausbildet, und
- dass die Stützstruktur (18) innerhalb des Installationsraums (4) einen Anströ mungsraum (20) zur Anströmung wenigstens eines Teilbereiches des Gehäu sebodens (2) ausbildet,
- wobei der Um lüftungsraum (19) und der Anströmungsraum (20) fluidisch mit einander verbunden sind.
10. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die spulenaufnehmende Haltestruktur (17) und/oder die Stützstruktur (18) wenigstens eine Anströmungsöffnung (21) zur wenigstens teilweisen Anströmung der Magnetfeldleiter (7) aufweist.
11. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
- dass die spulenaufnehmende Haltestruktur (17) mehrere voneinander beab- standete Struktursäulen (22) ausbildet, und/oder
- dass die Stützstruktur (18) mehrere voneinander beabstandete Stützsäulen (23) ausbildet.
12. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Gehäuseboden (2) eine in den Installationsraum (4), insbesondere eine in den Anströmungsraum (20), hineinragende Berippungsstruktur (24) zur Oberflächenvergrößerung des Gehäusebodens (2) aufweist, und/oder
- dass der Gehäuseboden (2) eine in den Belüftungsraum (5) hineinragende Berippungsstruktur (25) zur Oberflächenvergrößerung des Gehäusebodens (2) aufweist, und/oder
- dass der Gehäusedeckel (3), insbesondere die abgeschrägte Seitenbereiche (16) des Gehäusedeckels (3), eine in den Installationsraum (4) und/oder Belüf tungsraum (5) hineinragende Verstärkungsrippenstruktur (36) zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Gehäusedeckels (3) aufweist.
13. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Installationsraum (4) eine Detektiervorrichtung (26), insbesondere eine Sensorplatte, angeordnet ist, die am Gehäusedeckel (3) anliegt, und/oder
- dass im Installationsraum (4) wenigstens ein oder mehrere Lüfter (27) ange ordnet sind, um eine Zirkulation der Luft, die im Installationsraum (4) fluiddicht gekapselt ist, auszubilden, und/oder
- dass in der Leistungselektronikeinheit (8) wenigstens ein oder mehrere Lüfter (27) angeordnet sind, um eine Zirkulation der Luft, die in der Leistungselektro nikeinheit (8) fluiddicht gekapselt ist, auszubilden.
14. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Teilbereich des Gehäusedeckels (3), der teilweise den Belüftungs raum (5) ausbildet, wenigstens einen oder mehrere Einlass-Lüftungsöffnungen ausbildet, über die eine Außenluft der Außenumgebung (9) der stationären In duktionsladevorrichtung (1) in den Belüftungsraum (5) einströmen kann, und
- dass der Teilbereich des Gehäusedeckels (3), der teilweise den Belüftungs raum (5) ausbildet, wenigstens einen oder mehrere Auslass- Lüftungsöffnungen ausbildet, über die die im Belüftungsraum (5) vorhandene Luft in die Außenumgebung (9) der stationären Induktionsladevorrichtung (1) ausströmen kann, und/oder
- dass im Belüftungsraum (5) wenigstens ein oder mehrere Lüfter (27) angeord net sind, um die Außenluft der Außenumgebung (9) in den Belüftungsraum (5) einzusaugen und/oder um die im Belüftungsraum (5) vorhandene Luft in die Außenumgebung (9) abzuführen.
15. Stationäre Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- dass der Gehäuseboden (2), insbesondere die Kühlmittelkanäle (10), fluidisch mit einer Kühlmittelfördervorrichtung (28) zur Ausbildung eines abgeschlosse nen Kühlmittelkreislaufes (29) verbunden ist,
- wobei im Kühlmittelkreislauf (29) ein flüssiges Kühlmittel gekapselt ist,
- wobei die Kühlmittelfördervorrichtung (28) zur Förderung des flüssigen Kühl mittels durch den Gehäuseboden (2), insbesondere durch die Kühlmittelkanäle (10), und durch den abgeschlossenen Kühlmittelkreislauf (29) ausgebildet ist.
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