WO2022253642A1 - Induction charging device - Google Patents

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WO2022253642A1
WO2022253642A1 PCT/EP2022/064081 EP2022064081W WO2022253642A1 WO 2022253642 A1 WO2022253642 A1 WO 2022253642A1 EP 2022064081 W EP2022064081 W EP 2022064081W WO 2022253642 A1 WO2022253642 A1 WO 2022253642A1
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WO
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coil
inductive charging
flat
flat coil
charging device
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Application number
PCT/EP2022/064081
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mike Böttigheimer
Stefan Hirsch
Christopher Lämmle
Timo LÄMMLE
Florin Moldovan
Holger Schroth
Martin Steinbach
Markus Watzlawski
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an inductive charging device according to the subject matter of claim 1 .
  • an optimal magnetic coupling must be set between them in order to be able to implement efficient energy transfer. As a rule, this is mainly achieved by constructively matching the components to one another.
  • the inductive charging device on the motor vehicle is or is to be used in motor vehicles of different types, where, for example, a distance between the inductive charging unit on the motor vehicle and the counter-inductive charging unit on the ground changes, at least the inductive charging device on the motor vehicle must be structurally adapted to the new framework conditions.
  • such a structural adjustment is associated with relatively high costs, although one wants inexpensive induction charging systems.
  • the object of the invention is therefore to provide or specify an improved or at least another embodiment of an inductive charging device.
  • an inductive charging device is to be specified that can be used inexpensively and flexibly in motor vehicles of different types of motor vehicles or in a ground-side counter-inductive charging unit with practically no structural adjustments.
  • this object is achieved in particular by the subject matter of independent claim 1 .
  • Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims and the description.
  • the basic idea of the invention is to provide means on a flat coil carrier carrying a flat coil of the induction charging device with which different geometries of the coil windings of the flat coil, which the invention refers to as coil winding patterns, can be implemented without the flat coil carrier having to be structurally adapted.
  • the induction charging device can be equipped with different flat coils or with different coil properties of a flat coil, particularly inexpensively and relatively quickly.
  • the invention proposes an inductive charging device that is particularly suitable for use in an inductive charging unit that is set up to charge a traction battery and has the inductive charging device, which may also include a controller and a user terminal with displays, of a motor vehicle or also in a ground-side counterpoint -Inductive charging unit is suitable.
  • the inductive charging device has an induction coil device for non-contact, especially bidirectional, energy transmission, an electronic device set up to operate the same, and a cooling device set up to cool the induction coil device and/or the electronic device, with the electronic device being arranged on the cooling device on the one hand and the induction coil device on the other .
  • Said induction coil device has a flat coil carrier expediently extending in one plane and an electrically conductive flat coil, esp.
  • Said flat coil carrier has co menhanging grooves, which are expediently on said carrier large area of the flat coil support are arranged, which lies in said plane. Furthermore, it is provided that the coil windings can be inserted into the slots along a winding path extending through the slots, forming a coil winding pattern of the flat coil that predetermines the coil properties, especially coil induction properties, of the flat coil. As a result, the flat coil can be realized or formed with predetermined coil properties.
  • the invention understands the term "coil winding pattern" expediently as the geometry of the coil windings of the flat coil.
  • the grooves not only delimit or form a single, but rather at least two or more winding paths for inserting coil turns, especially at least partially different or completely different, along which coil turns can be inserted into the grooves.
  • the flat coil support offers the option of realizing flat coils in at least two or more different coil winding patterns, ie with different coil properties.
  • At least two different coil winding patterns for flat coils i.e. at least two different coil configurations for flat coils, so to speak, can be realized with just one single flat coil support.
  • Different coil winding patterns can be used to provide flat coils with different coil properties, especially coil induction properties.
  • the inductive charging device according to the invention can be used here in particular in motor vehicles of different types or also in a ground-side counter-inductive charging unit, with optimal magnetic coupling between the induction charging device according to the invention and a ground-side counter-inductive charging unit, despite different general conditions, such as ground clearance, battery voltages or Events at the motor vehicle installation site, can be implemented relatively quickly and inexpensively.
  • the modular or universally designed flat coil carrier has the option of accommodating coil windings with different wire diameters, e.g. 3mm to 6mm.
  • Coil windings can namely be realized by a one-piece and electrically conductive wire or stranded wire.
  • the current carrying capacity of the coil winding can advantageously be adapted to the battery voltage required on the output side, e.g. 400 V or 800 V systems including all other conceivable battery configurations.
  • Coil windings with different strand diameters can be accommodated, for example, by designing an undercut strand groove. Other possibilities are flexible fixing options, such as clips.
  • the modular strand carrier can also be prepared with an identical layout for different strand diameters by using flexible strand groove inserts in an injection molding tool.
  • the flat coil support extends in said plane or in one plane, with the flat coil support, especially centrally, on this one passing through and with respect to the plane perpendicularly oriented vertical axis.
  • a transverse axis which is oriented perpendicularly to the vertical axis and runs in said plane can protrude away, with the grooves of the flat coil carrier opening out on a large carrier surface of the flat coil carrier lying in said plane or at least parallel thereto and running around the vertical axis.
  • the slots are open to the outside so that a coil turn can be inserted. It is conceivable for the grooves to run around the vertical axis completely and in a circumferential direction rotating around the vertical axis, or at least partially in this circumferential direction.
  • the shape of the slots can be adjusted. It is expedient, for example, if the grooves run spirally around the vertical axis with a pitch in a circumferential direction, so that they form a spiral shape. Additionally or alternatively, the grooves can run around the vertical axis in the manner of a superimposed spiral consisting of two or more superimposed individual spirals in a circumferential direction, so that they form a spiral superimposition shape. Said slope can be understood as the distance between grooves that are directly adjacent in the direction of the transverse axis.
  • the pitch can either be constant, so that the distance between two grooves that are directly adjacent in the direction of the transverse axis is the same at every point on a flat coil or the flat coil carrier, or it can vary.
  • the grooves can rotate from section-wise or completely in a circumferential direction around said high axis. It goes without saying that the grooves can run around the vertical axis in other superimposed forms instead of in the spiral superimposed form formed from two or more superimposed spirals. For example, consider a superposition ring formed of two or more superimposed rings defining a superposition ring shape, or a superposition ellipse formed of two or more superimposed ellipses defining an ellipse superposition shape. In the direction of the transverse axis can mean running away radially from the vertical axis.
  • grooves may be expedient which are formed from radial grooves with respect to the vertical axis kon centric circumferential ring grooves and run away from the vertical axis radial grooves or have such.
  • the peripheral ring grooves and the radial grooves can merge into one another in transition sections, so that the grooves are connected.
  • the cross section of the ring grooves in order can be chosen arbitrarily.
  • the radial grooves can run radially away from the vertical axis, i.e. possibly in the direction of the transverse axis, in a straight line or in curved paths or meandering paths.
  • the cross section of the radial grooves can also be selected as desired. As a result, grooves that are simple and inexpensive to produce are specified, which also allow a variable design of the coil windings.
  • grooves that are immediately adjacent in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis are separated and/or electrically insulated from one another by a groove wall.
  • a wall thickness of this groove wall measured in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis corresponds to at least a predetermined or specifiable minimum wall thickness. In this way, in particular, adequate electrical insulation of the coil windings inserted in the slots can be ensured.
  • the grooves can be point-symmetrical with respect to said vertical axis and/or be mirror-symmetrical with respect to said transverse axis.
  • the invention appropriately understands the term "point-symmetrical” as the property of the grooves or any geometry to be imaged back onto itself by mirroring at a point of symmetry, especially the vertical axis.
  • the invention understands the term “mirror symmetry” as the property of the grooves or any geometry to be imaged back onto itself by mirroring on an axis of symmetry, especially the transverse axis.
  • circumferential annular grooves which are concentric with respect to the vertical axis, and the radial grooves running radially away from the vertical axis, are formed with point symmetry with respect to the vertical axis and/or with mirror symmetry with respect to the transverse axis.
  • the flat coil support can have at least one bushing which completely penetrates the flat coil support and through which the flat coil, in particular a stranded end thereof, is electrically contacted or can be contacted.
  • the at least one passage can advantageously open into a groove of the flat coil carrier. Furthermore, at least one contact section of the coil turn of the flat coil can be passed through the at least one feedthrough and electrically contacted.
  • exactly one single bushing is provided, which passes through the flat coil carrier, with two contact sections of the coil turn of the flat coil being passed through this bushing and electrically contacted.
  • two or more separate bushings are provided, which pass through the flat coil carrier at separate points.
  • the two or more separate passages can lie on a common path running straight in the direction of the transverse axis and open into grooves that are spaced apart from one another in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis. This makes it possible that the contact sections of the coil winding Flat coil, which can be realized, for example, by their winding ends, can be carried out at the same or at different positions by the flat coil carrier.
  • the coil winding patterns for the coil turns of a flat coil which are predetermined by the at least two winding paths, differ in terms of their inner coil dimensions and/or outer coil dimensions and/or number of coil turns and/or coil turn distances between two immediately adjacent coil turns in the direction of the transverse axis or are to be measured radially in relation to the axis of the hole.
  • different coil winding patterns are provided, with which different coil properties of a flat coil can be represented.
  • the coil windings can only be inserted into the radially innermost slots of the flat coil carrier, viewed with respect to the transverse axis or radially with respect to the vertical axis, while the radially outer slots are free of coil turns.
  • the coil windings are only inserted in the radially outermost grooves of the flat coil carrier, viewed with respect to the transverse axis or radially with respect to the vertical axis, while the radially inner grooves are now free of coil windings are.
  • the coil windings can be inserted in radially directly consecutive, that is to say adjacent, slots, again viewed in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis.
  • This also allows different coil winding patterns to be provided in order to design the magnetic as flexible as possible To realize coil properties of a flat coil.
  • the induction coil device can have a ferrite unit made of ferrite elements for guiding magnetic fields, especially those of the flat coil, and a carrier.
  • the separate ferrite elements, especially made of ferrite are fixed to the carrier, for example adhesively, and positioned in particular like a pizza, so that they cannot be lost and are arranged at a predetermined point on the carrier.
  • the ferrite elements can be arranged on the flat coil carrier by means of the carrier, forming a spacing between the respective ferrite elements and the flat coil carrier.
  • Said ferrite unit with ferrite elements can expediently be arranged on the induction coil device in addition to the above-described flat coil carrier with flat coil or at least be assigned to it and functionally interact with the flat coil carrier with flat coil.
  • the ferrite unit with ferrite elements can form and/or guide a magnetic field provided by the flat coil or the counter-inductive charging unit.
  • the ferrite elements can be adapted to the design of the flat coil, especially in the direction of the transverse axis with regard to their position and surface area, in order to achieve an improvement in the magnetic coupling of the induction charging device with a counter-induction charging unit on the ground.
  • ferrite elements Before given to the ferrite elements cover the flat coil in the direction of the floch axis from completeness dig, whereby to save ferrite mass and thus also the material costs, ferrite elements protrusions, ie esp. Those areas of the ferrite elements protrude beyond the flat coil in the direction of the transverse axis, removed who can. The space thus freed up can be shed or filled with dummy elements.
  • the dummy elements can also take on a supporting function in the inductive charging device.
  • the ferrite elements can also have a triangular basic shape, in which case they are expediently arranged flat over the flat coil, in particular so that a triangular tip of a triangular ferrite element points to the flat axis. This results in a pizza-like arrangement of the ferrite elements.
  • the fixation of the ferrite elements can be prepared by buckling tabs on the upper side of the flat coil carrier. Disturbing buckling tabs are simply broken off before assembly, so that the remaining buckling tabs or pins hold the inserted ferrite elements in the specified position. If necessary, the ferrite elements are additionally fixed at their respective position on the flat coil carrier with a casting compound.
  • Said support can expediently be realized by a support grid, which flows unhindered or can be flowed around by an uncured casting compound, which fixes the ferrite elements on the flat coil support in the cured state.
  • the carrier can also be realized as a spacer plate, which sets a distance between the ferrite elements and the flat coil carrier or the flat coil.
  • the carrier can be realized by a spacer grid, around which an uncured casting compound, which fixes the ferrite elements on the flat coil carrier in the cured state, freely flows or can be flown around and which sets a distance between the ferrite elements and the flat coil carrier or the flat coil .
  • the ferrite elements can be fixed to the flat coil carrier with a predetermined spacing and using simple means.
  • the cooling device is expediently implemented by a flat heat exchanger cooling plate through which fluid can flow. This can be designed as an identical part, so that a structural adaptation of the cooling device for all variants of an inductive charging device having the inductive charging device can be omitted. As a result, the inductive charging device is relatively inexpensive to manufacture.
  • the electronic device has at least one electronic circuit board with several separate capacitor banks.
  • the capacitor banks have several individual capacitors, all of which are electrically connected to one another.
  • either a single capacitor bank or several capacitor banks or all available capacitor banks can be connected together in an electrically conductive manner, creating a total capacitance that is electrically connected to the flat coil. This serves to adapt the capacitance of the electronic device, referred to as the total capacitance, to the inductance of the flat coil.
  • the electronics board has seven separate capacitor banks, which in turn have a large number of individual capacitances.
  • the capacitor banks can be combined/connected with one another as desired, so that the total capacitance that can be achieved can be adapted to the inductance of the flat coil.
  • the capacitances of the individual capacitor banks are expediently staggered in such a way that a first capacitor bank provides a relatively small capacitance, while each additional one Capacitor bank provides a slightly larger capacity.
  • At least said first capacitor bank is always connected, so that a minimum capacity is guaranteed, so to speak.
  • the total capacity that can be achieved is expediently derived from the interconnected individual capacities. This makes it possible to assign an optimum capacitance to a flat coil that is designed according to one of the coil winding patterns proposed here or according to one of the proposed geometries of the coil windings. Because the capacitor banks of the electronic circuit board can be interconnected as described, the capacity that can be achieved in this way can be flexibly varied over a wide range. As a result, both the flat coil and the electronic circuit board can be modularly adjusted for the respective vehicle type without requiring any structural changes to the respective components.
  • Said electronic device with electronic circuit board can expediently be arranged in addition to the above-described flat coil carrier with flat coil and/or the ferrite unit with ferrite elements on the induction coil device or at least assigned to it and functionally interact with the flat coil carrier with flat coil and/or the ferrite unit with ferrite elements.
  • the electronic device with the electronic circuit board can form and/or provide a magnetic field provided by the flat coil or the counter-inductive charging unit or interact with such a field.
  • the technical effect can advantageously be achieved that the magnetic coupling of the inductive charging device or inductive charging device with a counter-inductive charging unit on the ground can be further optimized or optimally adjusted.
  • the electronic circuit board has at least three separate connection contacts for the electrically conductive connection of the electronic circuit board to here do not address other electrical components of the electronic device.
  • two of these connection contacts are connected to one another in an electrically communicating manner via a predetermined selection of capacitor banks.
  • a first total capacitance can be provided.
  • a second total capacity which differs from the first total capacity, can be provided.
  • a third total capacitance which differs from the first and second total capacitance, can be provided.
  • the connection contacts that are not connected in an electrically conductive manner are not actively used.
  • different total capacitances can be provided through the selection of the electrically conductively connected pair of connection contacts, without the electronic circuit board having to be structurally modified.
  • Wei terhin can be optimized by the choice of suitable connection contacts and the accessibility to the coil windings or the stranded ends, which are guided in different coil winding patterns through different bushings through the flat coil carrier and are thus supplied to different positions of the electronic device.
  • the fixed contacts can come from the following non-exhaustive group: switches, jumpers, High power jumpers, ladder bridges.
  • a further basic idea of the invention can expediently be to specify the use of an inductive charging device on the motor vehicle according to the preceding description in a motor vehicle equipped with a traction battery or also in a counter-inductive charging unit on the ground.
  • the inductive charging device can be integrated in an expediently in an inductive charging device of the motor vehicle or also in a counter-inductive charging unit on the floor.
  • the total capacitance described above is set such that it forms an oscillating circuit with the inductance of the flat coil according to the one realized coil winding pattern, which has a resonant frequency in the range of a desired operating frequency of the inductive charging device.
  • the present invention preferably relates to an induction charging device on the motor vehicle or also in a ground-based device with an induction coil device for contactless energy transmission, an electronic device configured to operate the same, and a cooling device configured to cool the induction coil device and/or the electronic device, on which on the one hand the electronics and on the other hand the induction coil device is arranged.
  • the induction coil device has a flat coil support and a flat coil made of coil windings, the flat coil support having connected grooves into which the coil windings are inserted, forming the flat coil and a coil winding pattern that defines the coil properties of the flat coil along a winding path extending through the grooves.
  • the grooves of the flat coil carrier form or delimit at least two winding paths for inserting coil turns, as a result of which at least two different coil winding patterns for flat coils with different coil induction properties are specified.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a motor vehicle parked on a surface above a counter-inductive charging unit with a Charging a non-illustrated traction battery set up induction charging unit, which has an induction charging device according to the invention according to a first exemplary embodiment in an assembled state,
  • FIG. 2 shows a plan view of a flat coil support integrated into the induction charging device from FIG. 1 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a top view of a flat coil support integrated into the induction charging device from FIG. 1 according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 and 5 each show a flat coil in a plan view, whereby its coil geometry or its coil winding pattern can be seen, the flat coils being able to be wrapped in a flat coil carrier of the induction charging device according to FIG. 2 or according to a further exemplary embodiment,
  • FIG. 6 and 7 each show a flat coil in a top view, whereby its coil geometry or its coil winding pattern can be seen, the flat coils being able to be wrapped in a flat coil carrier of the induction charging device according to FIG. 3 or according to a further exemplary embodiment,
  • FIG. 10 is a plan view of a ferrite unit of the induction charging device arranged on a flat coil carrier according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment, the ferrite unit being shown transparent at least in sections in order to provide a view of the flat coil carrier otherwise covered by the ferrite unit, at least in sections; and lastly the
  • FIG. 11 shows a plan view of another ferrite unit of the inductive charging device arranged on a flat coil carrier according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment, the ferrite unit again being shown transparent at least in sections, so that the flat coil carrier otherwise covered by the ferrite unit is closed at least in sections recognize is.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a motor vehicle 46 parked on a surface 48 above a counter-inductive charging unit 47, illustrated only partially, which is equipped with an inductive charging unit 45 set up for charging a traction battery (not illustrated) of the motor vehicle 46, which has a motor vehicle-side charging unit according to the invention
  • Inductive charging device 1 according to a first embodiment and optionally further components. The inductive charging device 1 is set up in the assembled state indicated in FIG.
  • the inductive charging device 1 could also be implemented on the ground in the counter-inductive charging unit 47 there instead of on the motor vehicle.
  • the inductive charging device 1 has separate components indicated by three boxes, namely an induction coil device 2, which accomplishes the actual contactless energy transfer, an electronic device 3 set up to operate the same, and one for cooling the induction coil device 2 and the electronic device 3.
  • an induction coil device 2 which accomplishes the actual contactless energy transfer
  • an electronic device 3 set up to operate the same
  • the cooling device 4 is sandwiched, so to speak.
  • the induction coil device 2 is arranged on the side of the cooling device 4 facing the base 48 and the electronic device 3 is arranged on an opposite side of the cooling device 4 facing away from the base 48 in this respect.
  • FIGS. 2 and 3 one can in each case see a plan view of a flat coil carrier 6 of one or the said induction coil device 2 .
  • the flat coil support 6 is formed by a monolithic, flat cuboid base body with rounded corners and expediently extends in a plane 5 corresponding to the respective plane of the drawing only one of which can be seen in FIGS. 2 and 3 and is denoted by the reference number 7 .
  • the rest, not il- lustrated, side surfaces of the flat coil support 6 or its Quader groundkör pers can be formed as narrow sides that connect the two large carrier surfaces together.
  • Perpendicular to plane 5 is a flat axis 17 indicated by a small cross in FIGS. 2 and 3, which penetrates the flat coil carrier 6 or its large carrier surface 7 centrally, so that one could also speak of a high center axis.
  • the respective flat coil carrier 6 has connected grooves 10, the term "connected” being understood to mean “merging”, so that one could speak of a network of grooves.
  • Said grooves 10 are formed by indentations made in the respective flat coil carrier 6 or its cuboid base body and having any cross-section, whereby they are arranged on the large carrier surface 7 of the respective flat coil carrier 6, extend in said plane 5 and on the carrier large surface 7 open out with the formation of a Nutöff tion. In other words, the groove opening extends into the large area of the carrier 7.
  • the grooves 10 rotate around the vertical axis 17.
  • the induction coil device 2 also has at least one electrically conductive flat coil 8 made up of coil windings 9 arranged parallel to the plane 5, which can transmit or receive energy during operation of the induction charging device 1 by magnetic coupling with the counter-inductive charging unit 47.
  • Corresponding flat coils 8 are illustrated by way of example in FIGS. 4 to 7 and explained briefly below.
  • the coil windings 9 can be realized, for example, by a one-piece and electrically conductive wire or stranded wire.
  • these coil turns 9 can be inserted into said grooves 10 of the respective flat coil carrier 6 to form the flat coil 8 with a coil winding pattern 11, 12, 13, 14 that predetermines the coil properties of these flat coils 8 along a winding path 15, 16 that extends through the grooves 10 .
  • the flat coil carriers 6 also have a plurality of bushings 28 which pass through the respective flat coil carrier 6 completely and parallel to the axis 17 of the holes.
  • the flat coils 8 can be electrically contacted through at least one or more bushings 28; in practice, a non-designated contacting section of a coil turn 9 of a flat coil 8 can be passed through the at least one bushing 28 and be electrically contacted.
  • the slots 10 of the flat coil carrier 6 delimit or form at least two and at least partially different winding paths 15, 16 for inserting coil windings 9. This makes it possible to insert the coil windings 9 at least either along one or the other winding path 15, 16 in the slots 10, whereby at least two different coil winding patterns 11, 12, 13, 14 for flat coils 8, i.e.
  • At least two flat coils 8 with different coil properties can be provided.
  • the coil properties of a flat coil 8 can be adapted to specific framework conditions without the flat coil carrier 6 having to be structurally modified.
  • These coil winding-free winding paths 15, 16 or slots 10 can be filled, for example, with a casting compound at low cost.
  • the contiguous grooves 10 presented in FIG. 2 are formed from a plurality of circumferential annular grooves 22 arranged concentrically with respect to the floch axis 17 and radial grooves 23 running away in a straight line radially from the vertical axis 17 in the direction of the transverse axis 18 .
  • the circumferential ring grooves 22 and the radial grooves 23 merge into one another in the crossing areas referred to as transition sections 24, so that the grooves 10 can form or delimit connections and winding paths 15, 16.
  • transition sections 24 so that the grooves 10 can form or delimit connections and winding paths 15, 16.
  • the circumferential ring grooves 22 completely encircle the vertical axis 17 in a circumferential direction 19 indicated by a circular arrow in FIG.
  • the circumferential grooves 22 thereby define circumferential groove contours 25, so to speak grooved rings, which describe the shape of a square with rounded corners lying before, although one can also imagine circular, quadrangular or elliptical circumferential groove contours 25.
  • Fig. 2 are esp.
  • Several overlapping circumference ring grooves 22 or circumferential groove contours 25 are shown.
  • immediately adjacent grooves 10 in the direction of the transverse axis 18 are separated from one another by a groove wall 26 and are electrically insulated.
  • a wall thickness of this groove wall 26 measured in the direction of the transverse axis 18 can correspond to at least a predetermined or specifiable minimum wall thickness.
  • the order ring grooves 22 and the radial grooves 23 can be configured praxissym metrically with respect to the vertical axis 17 and/or with respect to the transverse axis 18 with mirror symmetry. It still needs to be explained that the bushings 28 shown in FIG a straight line running radially outwards in the direction of the transverse axis 18 from the vertical axis 17 and each open into a groove 10 of the flat coil support 6, which facilitates the electrical contacting of the flat coil 8.
  • the circumferential ring grooves 22 and the radial grooves 23, form or delimit, for example, a first winding path 15, which is indicated in sections by a dashed line, and a further second winding path 16, which in sections is indicated by a dash-dotted line line is indicated.
  • the continuous grooves 10 presented in FIG. 3 are spiral-shaped. That is to say, the grooves 10 run spirally around the vertical axis 17 with a gradient in a circumferential direction 19 also indicated by a circular arrow in FIG.
  • the grooves 10 can also run around the vertical axis 17 in the manner of a spiral overlay shape 21 formed by two or more superimposed spirals in the circumferential direction 19 .
  • the bushings 28 shown in FIG Flat coil 8 facilitates.
  • the grooves 10 according to FIG. 3 form or delimit, for example, a third winding path 49, sections of which are indicated there by a broken line, and a further fourth winding path 50, sections of which are indicated by a dot-dash line.
  • FIG. 4 and 5 each show a plan view of a flat coil 8 which can be arranged, for example, in the induction charging device 1 according to FIG. 1, especially on the flat coil support 6 according to FIG. 2 there.
  • the coil geometry ie the coil winding pattern 11 , 12 , 13 , 14 , referred to here as the first coil winding pattern 11 , of this flat coil 8 can be seen in FIG. 4 . It can be obtained by the coil windings 9 of this flat coil 8 being inserted into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 2 along the first winding path 15 indicated there by a dashed line.
  • the coil geometry, which is referred to here as the second coil winding pattern 12, of a further flat coil 8 can be seen in FIG.
  • the first coil winding pattern 11 and the second coil winding pattern 12 can differ in particular with regard to their inner coil dimension 29, their outer coil dimension 30 and the number of their coil turns.
  • the coil winding distances 31 vary in the direction of the transverse axis 18.
  • FIGS. 6 and 7 Further flat coils 8 can be seen in a top view in FIGS. 6 and 7, as a result of which their coil geometry or their coil winding patterns 13, 14 can be clearly seen.
  • These flat coils 8 can, for example, be arranged in the induction charging device 1 according to FIG. 1, especially on the flat coil carrier 6 according to FIG. 3 there.
  • the coil geometry, ie the coil winding pattern 11 , 12 , 13 , 14 referred to here as the third coil winding pattern 13 of this flat coil 8 can be seen in FIG. 6 . It can be obtained by inserting the coil windings 9 of this flat coil 8 into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 3 along the third winding path 49 indicated there by a dashed line.
  • FIG. 6 It can be obtained by inserting the coil windings 9 of this flat coil 8 into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 3 along the third winding path 49 indicated there by a dashed line.
  • the coil geometry which is referred to here as the fourth coil winding pattern 14, of a further flat coil 8. It can be obtained by inserting the coil windings 9 of this flat coil 8 into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 3 along the fourth winding path 50 indicated there by a dot-dash line. This allows the third coil winding pattern 13 and the fourth coil winding pattern 14 esp Outer coil dimension 30 and in the number of coil turns differ. In addition, the coil winding distances 31 vary.
  • FIG. 8 shows a plan view of an electronic circuit board, denoted overall by reference number 36, of electronic device 3 of motor vehicle-side induction charging device 1 according to FIG.
  • the electronic circuit board 36 has several separate capacitor banks 37, 38, 39, which are constructed from electrically conductively interconnected individual electrical capacitances 40.
  • the individual capacitor banks 37, 38, 39 are arranged separately, i.e. in particular electrically insulated on a printed circuit board 51, but are formed by means of electrical fixed contacts 44 in the closed or open conduction state, which is particularly important during the manufacture of the electronic circuit board 36 formed and possibly fixed to the same by soldering who the interconnected or interconnectable.
  • the fixed contacts 44 can be implemented, for example, by switches, jumpers, high-performance jumpers or conductor bridges.
  • the electronics circuit board 36 is equipped with three separate connection contacts 41 for electrically conductive connection of the electronics circuit board 36 to electrical components of the electronics device 3 that are not illustrated here.
  • two of these connection contacts 41 are connected to one another in an electrically communicating manner via a predetermined selection of capacitor banks 37, 38, 39, or at least can be connected to one another.
  • FIG. 9 shows a top view of a further electronic circuit board 36 of the electronic device 3 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment of the inductive charging device 1 .
  • the additional electronic circuit board 36 can be arranged in the electronic device 3 as an alternative to the electronic circuit board 36 described above or in addition to this.
  • the other electronic circuit board 36 differs from the electronic circuit board 36 of FIG.
  • Fig. 10 shows a plan view of a ferrite unit 32 of the induction coil device 2 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle, arranged on a flat coil carrier 6, according to View of the otherwise covered by the ferrite unit 32 flat coil support 6 with spiral flat coil 8 release at least in sections.
  • the ferrite unit 32 is made up of several ferrite elements 33 arranged like a pizza, which together serve to guide magnetic fields.
  • the ferrite elements 33 are marked by light hatching.
  • the ferrite elements 33 are held adhesively on a carrier 34 and are arranged by means of this on the flat coil carrier ger 6 in the region of or above a flat coil 8, which is covered over the entire surface.
  • Fig. 11 shows a top view of another ferrite unit 32 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle, arranged on a flat coil carrier 6 with a spiral-shaped flat coil 8, according to Fig. 1 or according to a further exemplary embodiment of the inductive charging device 1, the further ferrite unit 32 being transparent at least in sections is shown, so that the otherwise covered by the other ferrite unit 32 flat coil support 6 with flat coil 8 can be seen at least in sections.
  • the ferrite elements 33 of the further ferrite unit 32 are shortened radially, since the spiral-shaped flat coil 8 has a comparatively small outer coil dimension. By shortening the ferrite elements 33 in the radial direction, ferrite material can be saved and, at the same time, sufficient guidance of magnetic fields can be achieved. If necessary, the ferrite elements 33 are fixed to the flat coil carrier 6 by a casting compound 27;

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a motor vehicle-side induction charging device (1) comprising an induction coil device (2) for contactlessly transmitting energy, an electronic device (3) which is designed to operate same, and a cooling device (4) which is designed to cool the induction coil device (2) and/or the electronic device (3) and on one side of which the electronic device (3) is arranged and on the other side of which the induction coil device (2) is arranged. The induction coil device (2) has a flat coil support (6) and a flat coil (8) made of coil windings (9), wherein the flat coil support (6) has grooves (10) which are connected together and into which the coil windings (9) are introduced along a winding path (15, 16) extending through the grooves (10), thereby forming the flat coil (8) as well as a coil winding pattern (11, 12, 13, 14) which defines the coil properties of the flat coil (8). The grooves (10) of the flat coil support (6) form or delimit at least two winding paths (15, 16) for introducing coil windings (9), whereby at least two different coil winding patterns (11, 12, 13, 14) are defined for flat coils (8) with different coil induction properties.

Description

Induktionsladevorrichtung inductive charging device
Die Erfindung betrifft eine Induktionsladevorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 . The invention relates to an inductive charging device according to the subject matter of claim 1 .
Zur berührungslosen Energieübertragung zwischen einer kraftfahrzeugseitig an geordneten Induktionsladeeinheit mit Induktionsladevorrichtung und einer boden seitig verankerten universellen Gegen-Induktionsladeeinheit muss, um eine effizi ente Energieübertragung realisieren zu können, eine optimale magnetische Kopp lung zwischen denselben eingestellt werden. Dies wird in der Regel hauptsächlich durch eine konstruktive Abstimmung der Komponenten aufeinander erreicht. Wenn die kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung allerdings in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen zum Einsatz kommt oder kommen soll, wo sich bspw. ein Abstand zwischen der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladeeinheit und der bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit ändert, muss zumindest die kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung konstruktiv an die neuen Rahmen bedingungen anpasst werden. Eine solche konstruktive Anpassung ist jedoch mit relativ hohen Kosten verbunden, obwohl man sich kostengünstige Induktionslade systeme wünscht. For contactless energy transfer between an inductive charging unit on the vehicle side with an inductive charging device and a universal counter-inductive charging unit anchored to the ground, an optimal magnetic coupling must be set between them in order to be able to implement efficient energy transfer. As a rule, this is mainly achieved by constructively matching the components to one another. However, if the inductive charging device on the motor vehicle is or is to be used in motor vehicles of different types, where, for example, a distance between the inductive charging unit on the motor vehicle and the counter-inductive charging unit on the ground changes, at least the inductive charging device on the motor vehicle must be structurally adapted to the new framework conditions. However, such a structural adjustment is associated with relatively high costs, although one wants inexpensive induction charging systems.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer Induktionsladevorrichtung bereitzustellen oder an zugeben. Insb. soll eine Induktionsladevorrichtung angegeben werden, die sich praktisch ohne konstruktive Anpassung kostengünstig und flexibel in Kraftfahrzeu gen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen oder auch in einer bodenseitigen Gegen- Induktionsladeeinheit einsetzen lässt. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Ge genstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung. The object of the invention is therefore to provide or specify an improved or at least another embodiment of an inductive charging device. In particular, an inductive charging device is to be specified that can be used inexpensively and flexibly in motor vehicles of different types of motor vehicles or in a ground-side counter-inductive charging unit with practically no structural adjustments. In the case of the present invention, this object is achieved in particular by the subject matter of independent claim 1 . Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims and the description.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, an einem eine Flachspule tragenden Flachspulenträger der Induktionsladevorrichtung Mittel vorzusehen, mit denen ver schiedene Geometrien der Spulenwindungen der Flachspule, die die Erfindung als Spulenwicklungsbilder bezeichnet, realisiert werden können, ohne dass der Flach spulenträger konstruktiv angepasst werden muss. Dadurch lässt sich die Indukti onsladevorrichtung insb. kostengünstig und relativ zügig mit unterschiedlichen Flachspulen bzw. mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften einer Flachspule ausstatten. The basic idea of the invention is to provide means on a flat coil carrier carrying a flat coil of the induction charging device with which different geometries of the coil windings of the flat coil, which the invention refers to as coil winding patterns, can be implemented without the flat coil carrier having to be structurally adapted. As a result, the induction charging device can be equipped with different flat coils or with different coil properties of a flat coil, particularly inexpensively and relatively quickly.
Flierzu schlägt die Erfindung eine Induktionsladevorrichtung vor, die sich insb. für den Einsatz in einer zum Aufladen einer Traktionsbatterie eingerichteten und die Induktionsladevorrichtung aufweisenden Induktionsladeeinheit, welche ggf. auch eine Steuerung und ein Nutzerendgerät mit Anzeigen umfasst, eines Kraftfahr zeugs oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit eignet. Die Induktionsladevorrichtung weist eine Induktionsspuleneinrichtung zur berührungs losen, insb. bidirektionalen, Energieübertragung, eine zum Betreiben derselben eingerichteten Elektronikeinrichtung sowie eine zum Kühlen der Induktionsspulen einrichtung und/oder der Elektronikeinrichtung eingerichteten Kühleinrichtung auf, wobei einerseits an der Kühleinrichtung die Elektronikeinrichtung und andererseits die Induktionsspuleneinrichtung angeordnet ist. Die besagte Induktionsspulenein richtung weist einen sich zweckmäßigerweise in einer Ebene erstreckenden, ebe nen Flachspulenträger und eine, insb. einer Trägergroßfläche des Flachspulenträ gers zugeordnete, elektrisch leitfähige Flachspule aus, insb. parallel zur Ebene an geordneten, Spulenwindungen auf. Der besagte Flachspulenträger hat zusam menhängende Nuten, die zweckmäßigerweise an der besagten Trägergroßfläche des Flachspulenträgers angeordnet sind, die in der besagten Ebene liegt. Ferner ist vorgesehen, dass die Spulenwindungen unter Ausbildung eines die Spulenei genschaften, insb. Spuleninduktionseigenschaften, der Flachspule vorgebenden Spulenwicklungsbildes der Flachspule entlang eines sich durch die Nuten erstre ckenden Windungspfads in die Nuten einlegbar sind. Dadurch kann also die Flach spule mit vorgegebenen Spuleneigenschaften realisiert bzw. ausgebildet werden. Hierbei versteht die Erfindung den Begriff "Spulenwicklungsbild" zweckmäßiger weise als die Geometrie der Spulenwindungen der Flachspule. Wesentlich ist, dass die Nuten nicht lediglich einen einzigen, sondern zumindest zwei oder mehr, insb. zumindest abschnittsweise unterschiedliche oder vollständig unterschiedli che, Windungspfade zum Einlegen von Spulenwindungen begrenzen oder bilden, entlang denen jeweils Spulenwindungen in die Nuten eingelegt werden können. Dadurch bietet der Flachspulenträger die Option, Flachspulen in zumindest zwei oder mehr unterschiedlichen Spulenwicklungsbildern, also mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, zu realisieren. Im zusammengebauten Zustand der Indukti onsladevorrichtung ist vorgesehen, dass die Spulenwindungen der Flachspule un ter Ausbildung eines der somit vorgegebenen Spulenwicklungsbilder entlang eines Windungspfads der zumindest zwei vorgegebenen Windungspfade in die Nuten eingelegt und am Flachspulenträger fixiert sind. Hierbei sind nicht zwingend alle Nuten mit einer Spulenwindung gefüllt. Furthermore, the invention proposes an inductive charging device that is particularly suitable for use in an inductive charging unit that is set up to charge a traction battery and has the inductive charging device, which may also include a controller and a user terminal with displays, of a motor vehicle or also in a ground-side counterpoint -Inductive charging unit is suitable. The inductive charging device has an induction coil device for non-contact, especially bidirectional, energy transmission, an electronic device set up to operate the same, and a cooling device set up to cool the induction coil device and/or the electronic device, with the electronic device being arranged on the cooling device on the one hand and the induction coil device on the other . Said induction coil device has a flat coil carrier expediently extending in one plane and an electrically conductive flat coil, esp. Said flat coil carrier has co menhanging grooves, which are expediently on said carrier large area of the flat coil support are arranged, which lies in said plane. Furthermore, it is provided that the coil windings can be inserted into the slots along a winding path extending through the slots, forming a coil winding pattern of the flat coil that predetermines the coil properties, especially coil induction properties, of the flat coil. As a result, the flat coil can be realized or formed with predetermined coil properties. Here, the invention understands the term "coil winding pattern" expediently as the geometry of the coil windings of the flat coil. It is essential that the grooves not only delimit or form a single, but rather at least two or more winding paths for inserting coil turns, especially at least partially different or completely different, along which coil turns can be inserted into the grooves. As a result, the flat coil support offers the option of realizing flat coils in at least two or more different coil winding patterns, ie with different coil properties. When the induction charging device is assembled, the coil windings of the flat coil are inserted into the grooves along a winding path of the at least two predetermined winding paths and fixed to the flat coil carrier, forming one of the coil winding patterns thus predetermined. In this case, not all slots are necessarily filled with a coil turn.
Durch das Einlegen der Spulenwindungen in die Nuten entlang des einen oder anderen bzw. einer der verschiedenen Windungspfade können mit nur einem ein zigen Flachspulenträger zumindest zwei verschiedene Spulenwicklungsbilder für Flachspulen, also sozusagen zumindest zwei verschiedene Spulengestaltungen für Flachspulen, realisiert werden. Durch verschiedene Spulenwicklungsbilder kön nen Flachspulen mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, insb. Spulenindukti onseigenschaften, bereitgestellt werden. Das hat den Vorteil, dass sich die erfin dungsgemäße Induktionsladevorrichtung bzw. die Flachspule an eine Vielzahl von unterschiedlichen Rahmenbedingungen anpassen lässt, was relativ schnell und kostengünstig möglich ist, da die seither notwendige konstruktive Anpassung des Flachspulenträgers sowie ggf. weiterer Komponenten, bspw. Komponenten der Elektronikeinrichtung, Kommunikation, Sicherheitsfunktionen, Gehäuse oder An schlüsse, wegfällt. Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung kann hier durch insb. in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit zum Einsatz kommen, wobei eine optimale magnetische Kopplung zwischen der erfindungsgemäßen Indukti onsladevorrichtung und einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit, trotz unterschiedlicher Rahmenbedingungen, wie Bodenfreiheiten, Batteriespannungen oder Begebenheiten am kraftfahrzeugseitigen Einbauort, relativ schnell und kos tengünstig realisierbar ist. By inserting the coil turns in the grooves along one or the other or one of the different winding paths, at least two different coil winding patterns for flat coils, i.e. at least two different coil configurations for flat coils, so to speak, can be realized with just one single flat coil support. Different coil winding patterns can be used to provide flat coils with different coil properties, especially coil induction properties. This has the advantage that the inventions to the invention induction charging device or the flat coil to a variety of can be adapted to different framework conditions, which is possible relatively quickly and inexpensively, since the structural adjustment of the flat coil support and any other components, such as components of the electronic device, communication, safety functions, housing or connections, which has been necessary since then, is no longer necessary. The inductive charging device according to the invention can be used here in particular in motor vehicles of different types or also in a ground-side counter-inductive charging unit, with optimal magnetic coupling between the induction charging device according to the invention and a ground-side counter-inductive charging unit, despite different general conditions, such as ground clearance, battery voltages or Events at the motor vehicle installation site, can be implemented relatively quickly and inexpensively.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass der modular bzw. universell gestaltete Flachspulenträger die Möglichkeit besitzt, Spulenwindungen mit unterschiedlichen Litzendurchmessern aufzunehmen, z.B. 3mm bis 6 mm. Spulenwindungen können nämlich durch einen einstückigen und elektrisch leitfähigen Draht bzw. eine Litze realisiert sein. So kann vorteilhaft die Stromtragfähigkeit der Spulenwindung bei spielweise an die ausgangsseitig geforderte Batteriespannung angepasst werden, z.B. 400 V oder 800 V Systeme inklusive aller weiterer denkbaren Batteriekonfigu rationen. Die Aufnahme von Spulenwindungen mit unterschiedlichen Litzendurch messern kann z.B. durch die Gestaltung einer hinterschnittigen Litzennut erreicht werden. Weitere Möglichkeiten stellen flexible Fixiermöglichkeiten, wie z.B. Clipse dar. Auch durch die Verwendung flexibler Litzennuteinsätze in einem Spritzguss werkzeug kann der modulare Litzenträger mit identischen Layout für unterschied liche Litzendurchmesser vorbereitet werden. It is expediently provided that the modular or universally designed flat coil carrier has the option of accommodating coil windings with different wire diameters, e.g. 3mm to 6mm. Coil windings can namely be realized by a one-piece and electrically conductive wire or stranded wire. In this way, the current carrying capacity of the coil winding can advantageously be adapted to the battery voltage required on the output side, e.g. 400 V or 800 V systems including all other conceivable battery configurations. Coil windings with different strand diameters can be accommodated, for example, by designing an undercut strand groove. Other possibilities are flexible fixing options, such as clips. The modular strand carrier can also be prepared with an identical layout for different strand diameters by using flexible strand groove inserts in an injection molding tool.
Zweckmäßig ist, wenn sich der ebene Flachspulenträger in der besagten oder in einer Ebene erstreckt, wobei auf dieser eine den Flachspulenträger, insb. zentral, durchsetzende und bezüglich der Ebene senkrecht orientierte Hochachse steht. Hierbei kann von der Hochachse eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene verlaufende Querachse weg ragen, wobei die Nuten des Flachspulenträgers an einer in der besagten Ebene oder zumindest parallel dazu liegenden Trägergroßfläche des Flachspulenträgers ausmünden und die Hochachse umlaufen. Dadurch sind die Nuten nach außen hin offen, so dass eine Spulenwindung eingelegt werden kann. Es ist denkbar, dass die Nuten vollständig und in einer um die Hochachse rotierenden Umfangsrichtung oder zumindest ab schnittsweise in dieser Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen. It is expedient if the flat coil support extends in said plane or in one plane, with the flat coil support, especially centrally, on this one passing through and with respect to the plane perpendicularly oriented vertical axis. In this case, a transverse axis which is oriented perpendicularly to the vertical axis and runs in said plane can protrude away, with the grooves of the flat coil carrier opening out on a large carrier surface of the flat coil carrier lying in said plane or at least parallel thereto and running around the vertical axis. As a result, the slots are open to the outside so that a coil turn can be inserted. It is conceivable for the grooves to run around the vertical axis completely and in a circumferential direction rotating around the vertical axis, or at least partially in this circumferential direction.
Um unterschiedliche Spulenwicklungsbilder realisieren zu können, kann die Ge stalt der Nuten angepasst werden. Zweckmäßig ist bspw., wenn die Nuten mit Stei gung in einer Umfangsrichtung spiralförmig um die Hochachse umlaufen, so dass sie eine Spiralform bilden. Zusätzlich oder alternativ können die Nuten in der Art einer Überlagerungsspirale aus zwei oder mehr überlagerten Einzelspiralen in ei ner Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen, so dass sie ein Spiralüberlage rungsform bilden. Die besagte Steigung kann dabei als Abstand zwischen in Rich tung der Querachse unmittelbar benachbarten Nuten verstanden werden. Die Stei gung kann entweder konstant sein, so dass der Abstand zwischen zwei in Richtung der Querachse unmittelbar benachbarten Nuten an jeder Stelle einer Flachspule bzw. des Flachspulenträgers gleich ist, oder variieren. Die Nuten können ab schnittsweise oder vollständig in einer Umfangsrichtung um die besagte Hoch achse umlaufen. Es versteht sich von selbst, dass die Nuten statt in der aus zwei oder mehr überlagerten Spiralen gebildeten Spiralüberlagerungsform auch in an deren Überlagerungsformen um die Hochachse umlaufen können. Vorstellen kann man sich bspw. einen aus zwei oder mehr überlagernd angeordneten Ringen ge bildeten Überlagerungsring, der eine Ringüberlagerungsform bildet oder eine aus zwei oder mehr überlagernd angeordneten Ellipsen gebildete Überlagerungsel lipse, die eine Ellipsenüberlagerungsform definiert. In Richtung der Querachse kann radial von der Hochachse weglaufend bedeuten. In order to be able to realize different coil winding patterns, the shape of the slots can be adjusted. It is expedient, for example, if the grooves run spirally around the vertical axis with a pitch in a circumferential direction, so that they form a spiral shape. Additionally or alternatively, the grooves can run around the vertical axis in the manner of a superimposed spiral consisting of two or more superimposed individual spirals in a circumferential direction, so that they form a spiral superimposition shape. Said slope can be understood as the distance between grooves that are directly adjacent in the direction of the transverse axis. The pitch can either be constant, so that the distance between two grooves that are directly adjacent in the direction of the transverse axis is the same at every point on a flat coil or the flat coil carrier, or it can vary. The grooves can rotate from section-wise or completely in a circumferential direction around said high axis. It goes without saying that the grooves can run around the vertical axis in other superimposed forms instead of in the spiral superimposed form formed from two or more superimposed spirals. For example, consider a superposition ring formed of two or more superimposed rings defining a superposition ring shape, or a superposition ellipse formed of two or more superimposed ellipses defining an ellipse superposition shape. In the direction of the transverse axis can mean running away radially from the vertical axis.
Weiterhin können Nuten zweckmäßig sein, die aus bezüglich der Hochachse kon zentrischen Umfangsringnuten und radial von der Hochachse weglaufen Radial nuten gebildet sind oder solche aufweisen. Hierbei können die Umfangsringnuten und die Radialnuten in Übergangsabschnitten ineinander übergehen, so dass die Nuten Zusammenhängen. Furthermore, grooves may be expedient which are formed from radial grooves with respect to the vertical axis kon centric circumferential ring grooves and run away from the vertical axis radial grooves or have such. In this case, the peripheral ring grooves and the radial grooves can merge into one another in transition sections, so that the grooves are connected.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die besagten Umfangsringnuten in einer Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen und dabei eine in der Ebene und der Trägergroßfläche liegende Umfangsnutkontur aufweisen oder bilden, die kreis förmig, viereckförmig oder ellipsenförmig gestaltet ist. Der Querschnitt der Um fangsringnuten kann dabei beliebig gewählt werden. Weiterhin können die Radial nuten radial bezüglich der Hochachse, d.h. ggf. in Richtung der Querachse, gerad linig oder in geschwungenen Bahnen oder mäanderförmigen Bahnen radial von der Hochachse weglaufen. Auch der Querschnitt der Radialnuten kann beliebig gewählt werden. Dadurch sind einfach und kostengünstig herzustellende Nuten angegeben, die darüber hinaus eine variable Gestaltung der Spulenwicklungsbil der gestatten. Provision can furthermore be made for said circumferential ring grooves to run around the vertical axis in a circumferential direction and thereby have or form a circumferential groove contour lying in the plane and the large surface of the carrier, which is circular, quadrangular or elliptical in shape. The cross section of the ring grooves in order can be chosen arbitrarily. Furthermore, the radial grooves can run radially away from the vertical axis, i.e. possibly in the direction of the transverse axis, in a straight line or in curved paths or meandering paths. The cross section of the radial grooves can also be selected as desired. As a result, grooves that are simple and inexpensive to produce are specified, which also allow a variable design of the coil windings.
Weiter zweckmäßig ist, wenn in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse unmittelbar benachbarte Nuten voneinander durch eine Nutenwand getrennt und/oder elektrisch isoliert sind. Dabei kann man sich vorstellen, dass eine in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse gemessene Wandstärke dieser Nutenwand mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindestwandstärke entspricht. Hierdurch kann insb. eine ausreichende elektrische Isolierung der in den Nuten eingelegten Spulenwindungen sichergestellt werden. It is also expedient if grooves that are immediately adjacent in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis are separated and/or electrically insulated from one another by a groove wall. One can imagine that a wall thickness of this groove wall measured in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis corresponds to at least a predetermined or specifiable minimum wall thickness. In this way, in particular, adequate electrical insulation of the coil windings inserted in the slots can be ensured.
Weiterhin können die Nuten bezüglich der besagten Hochachse punktsymmetrisch und/oder bezüglich der besagten Querachse spiegelsymmetrisch gestaltet sein. Die Erfindung versteht den Begriff "punktsymmetrisch" zweckmäßigerweise als die Eigenschaft der Nuten oder einer beliebigen Geometrie, durch die Spiegelung an einem Symmetriepunkt, insb. der Hochachse, wieder auf sich selbst abgebildet zu werden. Weiterhin versteht die Erfindung den Begriff "spiegelsymmetrisch" zweck mäßigerweise als die Eigenschaft der Nuten oder einer beliebigen Geometrie, durch die Spiegelung an einer Symmetrieachse, insb. der Querachse, wieder auf sich selbst abgebildet zu werden. Weiterhin ist vorstellbar, dass die bezüglich der Hochachse konzentrisch ausgebildeten Umfangsringnuten und die radial von der Hochachse weglaufen Radialnuten punktsymmetrisch bezüglich der Hochachse und/oder spiegelsymmetrisch bezüglich der Querachse ausgebildet sind. Furthermore, the grooves can be point-symmetrical with respect to said vertical axis and/or be mirror-symmetrical with respect to said transverse axis. The invention appropriately understands the term "point-symmetrical" as the property of the grooves or any geometry to be imaged back onto itself by mirroring at a point of symmetry, especially the vertical axis. Furthermore, the invention understands the term “mirror symmetry” as the property of the grooves or any geometry to be imaged back onto itself by mirroring on an axis of symmetry, especially the transverse axis. It is also conceivable that the circumferential annular grooves, which are concentric with respect to the vertical axis, and the radial grooves running radially away from the vertical axis, are formed with point symmetry with respect to the vertical axis and/or with mirror symmetry with respect to the transverse axis.
Weiterhin kann der Flachspulenträger zumindest eine Durchführung aufweisen, die den Flachspulenträger vollständig durchsetzt und durch die hindurch die Flach spule, insb. ein Litzenende derselben, elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist. Furthermore, the flat coil support can have at least one bushing which completely penetrates the flat coil support and through which the flat coil, in particular a stranded end thereof, is electrically contacted or can be contacted.
Vorteilhafterweise kann die zumindest eine Durchführung in eine Nut des Flach spulenträgers einmünden. Weiterhin kann zumindest ein Kontaktierabschnitt der Spulenwindung der Flachspule durch die zumindest eine Durchführung hindurch geführt und elektrisch kontaktiert sein. Zweckmäßigerweise ist genau eine einzige Durchführung vorgesehen, die den Flachspulenträger durchsetzt, wobei zwei Kon taktierabschnitte der Spulenwindung der Flachspule durch diese Durchführung hin durchgeführt und elektrisch kontaktiert sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr separate Durchführungen vorgesehen sind, die den Flachspulen träger an separaten Stellen durchsetzen. Hierbei können die beiden oder mehreren separaten Durchführungen auf einer gemeinsamen in Richtung der Querachse ge radlinig verlaufenden Bahn liegen und jeweils in Richtung der Querachse oder ra dial bezüglich der Hochachse zueinander beabstandete Nuten einmünden. Dadurch ist es möglich, dass die Kontaktierabschnitte der Spulenwindung der Flachspule, die bspw. durch ihre Windungsenden realisiert sein können, an der gleichen oder an unterschiedlichen Positionen durch den Flachspulenträger ge führt werden können. The at least one passage can advantageously open into a groove of the flat coil carrier. Furthermore, at least one contact section of the coil turn of the flat coil can be passed through the at least one feedthrough and electrically contacted. Expediently, exactly one single bushing is provided, which passes through the flat coil carrier, with two contact sections of the coil turn of the flat coil being passed through this bushing and electrically contacted. Alternatively, it can be provided that two or more separate bushings are provided, which pass through the flat coil carrier at separate points. In this case, the two or more separate passages can lie on a common path running straight in the direction of the transverse axis and open into grooves that are spaced apart from one another in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis. This makes it possible that the contact sections of the coil winding Flat coil, which can be realized, for example, by their winding ends, can be carried out at the same or at different positions by the flat coil carrier.
Ferner kann vorgesehen sein, dass sich die durch die zumindest zwei Windungs pfade vorgegebenen Spulenwicklungsbilder für die Spulenwindungen einer Flach spule in ihren Spuleninnenabmessungen und/oder Spulenaußenabmessungen und/oder Spulenwindungsanzahlen und/oder Spulenwindungsabständen, die zwi schen zwei unmittelbar benachbarten Spulenwindungen in Richtung der Quer achse oder radial bezüglich der Flochachse zu messen sind, voneinander unter scheiden. Dadurch sind verschiedene Spulenwicklungsbilder bereitgestellt, mit de nen unterschiedliche Spuleneigenschaften einer Flachspule abgebildet werden können. Weiterhin können gemäß einem denkbaren Spulenwicklungsbild die Spu lenwindungen lediglich in die, bezüglich der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial innersten Nuten des Flachspulenträgers eingelegt sein, während die radial äußeren Nuten frei von Spulenwindungen sind. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, gemäß einem anderen denkbaren Spulenwick lungsbild, dass die Spulenwindungen lediglich in die, bezüglich der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial äußersten Nuten des Flach spulenträgers eingelegt sind, während nun die radial inneren Nuten frei von Spu lenwindungen sind. Weiterhin können die Spulenwindungen in, wieder in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial unmittelbar aufeinanderfolgende, also benachbarte, Nuten eingelegt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest einzelne Nuten übersprungen werden, so dass bspw. Spulenwindungen lediglich, wieder in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, in jeder zweiten oder dritten oder einer beliebigen Nut eingelegt sind, während die übersprungenen Nutenfrei von Spulen windungen sind. Auch hierdurch können unterschiedliche Spulenwicklungsbilder bereitgestellt werden, um eine möglichst flexible Gestaltung der magnetischen Spuleneigenschaften einer Flachspule zu realisieren. Furthermore, it can be provided that the coil winding patterns for the coil turns of a flat coil, which are predetermined by the at least two winding paths, differ in terms of their inner coil dimensions and/or outer coil dimensions and/or number of coil turns and/or coil turn distances between two immediately adjacent coil turns in the direction of the transverse axis or are to be measured radially in relation to the axis of the hole. As a result, different coil winding patterns are provided, with which different coil properties of a flat coil can be represented. Furthermore, according to a conceivable coil winding pattern, the coil windings can only be inserted into the radially innermost slots of the flat coil carrier, viewed with respect to the transverse axis or radially with respect to the vertical axis, while the radially outer slots are free of coil turns. According to another conceivable coil winding pattern, however, it can also be provided that the coil windings are only inserted in the radially outermost grooves of the flat coil carrier, viewed with respect to the transverse axis or radially with respect to the vertical axis, while the radially inner grooves are now free of coil windings are. Furthermore, the coil windings can be inserted in radially directly consecutive, that is to say adjacent, slots, again viewed in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis. However, it can also be provided that at least individual slots are skipped, so that, for example, coil windings, again viewed in the direction of the transverse axis or radially with respect to the vertical axis, are only inserted in every second or third or any slot, while the skipped slots are free of coil turns are. This also allows different coil winding patterns to be provided in order to design the magnetic as flexible as possible To realize coil properties of a flat coil.
Die Induktionsspuleneinrichtung kann eine Ferriteinheit aus Ferritelementen zur Führung von Magnetfeldern, insb. die der Flachspule, und einem Träger aufwei sen. Die insb. aus Ferrit hergestellten, separaten Ferritelemente sind am Träger bspw. adhäsiv fixiert und insb. pizzaartig, positioniert, so dass sie unverlierbar und an einer vorgegebenen Stelle am Träger angeordnet sind. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung können die Ferritelemente mittels des Trä gers unter Ausbildung eines Abstands zwischen den jeweiligen Ferritelementen und dem Flachspulenträger am Flachspulenträger angeordnet sein. The induction coil device can have a ferrite unit made of ferrite elements for guiding magnetic fields, especially those of the flat coil, and a carrier. The separate ferrite elements, especially made of ferrite, are fixed to the carrier, for example adhesively, and positioned in particular like a pizza, so that they cannot be lost and are arranged at a predetermined point on the carrier. When the inductive charging device is assembled, the ferrite elements can be arranged on the flat coil carrier by means of the carrier, forming a spacing between the respective ferrite elements and the flat coil carrier.
Die besagte Ferriteinheit mit Ferritelementen kann zweckmäßigerweise zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Flachspulenträger mit Flachspule an der Indukti onsspuleneinrichtung angeordnet oder zumindest derselben zugeordnet sein und mit dem Flachspulenträger mit Flachspule funktionell Zusammenwirken. Insb. kann die Ferriteinheit mit Ferritelementen hierbei ein von der Flachspule oder der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit bereitgestelltes Magnetfeld formen und/oder führen. Dadurch kann vorteilhafterweise die technische Wirkung erreicht werden, dass die magnetische Kopplung der Induktionsladevorrichtung bzw. Induktionsladeeinrich tung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit optimiert oder optimal eingestellt werden kann. Said ferrite unit with ferrite elements can expediently be arranged on the induction coil device in addition to the above-described flat coil carrier with flat coil or at least be assigned to it and functionally interact with the flat coil carrier with flat coil. In particular, the ferrite unit with ferrite elements can form and/or guide a magnetic field provided by the flat coil or the counter-inductive charging unit. As a result, the technical effect can advantageously be achieved that the magnetic coupling of the inductive charging device or inductive charging device can be optimized or optimally adjusted to a counter-inductive charging unit on the ground.
Die Ferritelemente können insb. in Richtung der Querachse hinsichtlich ihrer Posi tion und flächenmäßigen Größe an die Gestaltung der Flachspule angepasst wer den, um eine Verbesserung der magnetischen Kopplung der Induktionsladevor richtung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit zu erreichen. Bevor zugt decken die Ferritelemente die Flachspule in Richtung der Flochachse vollstän dig ab, wobei zur Einsparung von Ferritmasse und damit auch der Materialkosten, Ferritelemente-Überstände, d.h. insb. diejenigen Bereiche der Ferritelemente die in Richtung der Querachse über die Flachspule hinausragen, weggenommen wer den können. Der dadurch freigegebene Bauraum kann vergossen oder durch ein gelegte Dummy-Elemente gefüllt werden. Die Dummy-Elemente können dabei auch eine tragende Funktion in der Induktionsladevorrichtung übernehmen. The ferrite elements can be adapted to the design of the flat coil, especially in the direction of the transverse axis with regard to their position and surface area, in order to achieve an improvement in the magnetic coupling of the induction charging device with a counter-induction charging unit on the ground. Before given to the ferrite elements cover the flat coil in the direction of the floch axis from completeness dig, whereby to save ferrite mass and thus also the material costs, ferrite elements protrusions, ie esp. Those areas of the ferrite elements protrude beyond the flat coil in the direction of the transverse axis, removed who can. The space thus freed up can be shed or filled with dummy elements. The dummy elements can also take on a supporting function in the inductive charging device.
Die Ferritelemente können weiterhin eine dreieckige Grundform besitzen, wobei sie zweckmäßigerweise flächig über der Flachspule angeordnet sind, insb. so dass jeweils eine Dreieckspitze eines dreieckigen Ferritelements zur Flochachse zeigt. Dadurch ergibt sich eine pizzaartige Anordnung der Ferritelemente. Das Fixieren der Ferritelemente kann, auch wenn diese zueinander unterschiedliche Größen haben, durch Knicklaschen auf der Oberseite des Flachspulenträgers vorbereitet sein. Störende Knicklaschen werden vor ihrer Montage einfach abgebrochen, so dass die verbleibenden Knicklaschen oder -stifte die eingelegten Ferritelemente in der jeweils vorgegebenen Position halten. Ggf. werden die Ferritelemente an ihrer jeweiligen Position am Flachspulenträger durch eine Vergussmasse zusätzlich fi xiert. The ferrite elements can also have a triangular basic shape, in which case they are expediently arranged flat over the flat coil, in particular so that a triangular tip of a triangular ferrite element points to the flat axis. This results in a pizza-like arrangement of the ferrite elements. The fixation of the ferrite elements, even if they have different sizes from one another, can be prepared by buckling tabs on the upper side of the flat coil carrier. Disturbing buckling tabs are simply broken off before assembly, so that the remaining buckling tabs or pins hold the inserted ferrite elements in the specified position. If necessary, the ferrite elements are additionally fixed at their respective position on the flat coil carrier with a casting compound.
Der besagte Träger kann zweckmäßigerweise durch ein Traggitter realisiert sein, welches von einer unausgehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente am Flachspulenträger fixiert, ungehindert umströmt oder um- strömbar ist. Alternativ kann der T räger auch als eine Abstandsplatte realisiert sein, welche einen Abstand zwischen den Ferritelementen und dem Flachspulenträger bzw. der Flachspule einstellt. Weiter alternativ kann der T räger durch ein Abstands gitter realisiert sein, welches von einer unausgehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente am Flachspulenträger fixiert, ungehin derten umströmt oder umströmbar ist und welches einen Abstand zwischen den Ferritelementen und dem Flachspulenträger bzw. der Flachspule einstellt. Dadurch lassen sich die Ferritelemente mit einem vorgegebenen Abstand und mit einfachen Mitteln am Flachspulenträger fixieren. Die Kühleinrichtung ist zweckmäßigerweise durch eine ebene fluiddurchströmbare Wärmetauscherkühlplatte realisiert. Diese kann als Gleichteil ausgebildet sein, so dass eine konstruktive Anpassung der Kühleinrichtung für alle Varianten einer die Induktionsladevorrichtung aufweisenden Induktionsladeeinrichtung entfallen kann. Dadurch ist die Induktionsladevorrichtung relativ kostengünstig in der Herstellung. Said support can expediently be realized by a support grid, which flows unhindered or can be flowed around by an uncured casting compound, which fixes the ferrite elements on the flat coil support in the cured state. Alternatively, the carrier can also be realized as a spacer plate, which sets a distance between the ferrite elements and the flat coil carrier or the flat coil. As a further alternative, the carrier can be realized by a spacer grid, around which an uncured casting compound, which fixes the ferrite elements on the flat coil carrier in the cured state, freely flows or can be flown around and which sets a distance between the ferrite elements and the flat coil carrier or the flat coil . As a result, the ferrite elements can be fixed to the flat coil carrier with a predetermined spacing and using simple means. The cooling device is expediently implemented by a flat heat exchanger cooling plate through which fluid can flow. This can be designed as an identical part, so that a structural adaptation of the cooling device for all variants of an inductive charging device having the inductive charging device can be omitted. As a result, the inductive charging device is relatively inexpensive to manufacture.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Elektronikeinrichtung zumindest eine Elektronikplatine mit mehreren separaten Kondensatorbänken aufweist. Die Kon densatorbänke weisen mehrere Einzelkapazitäten auf, die allesamt elektrisch leit fähig miteinander verbunden sind. Im zusammengebauten Zustand der Induktions ladevorrichtung können insb. in Abhängigkeit des Spulenwicklungsbildes der Flachspule entweder eine einzige Kondensatorbank oder mehrere Kondensator bänke oder alle verfügbaren Kondensatorbänke elektrisch leitfähig zusammenge schaltet sein, wodurch eine Gesamtkapazität gebildet ist, die mit der Flachspule elektrisch kommunizierend verbunden ist. Dies dient zur Anpassung der als Ge samtkapazität bezeichneten Kapazität der Elektronikeinrichtung an die Induktivität der Flachspule. Dies hat den Vorteil, dass eine effektive magnetische Kopplung zwischen der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung eines Kraftfahrzeu ges und einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit in der Form realisierbar ist, dass nicht übertragene elektrische Energie in der Frequenz des schwingenden Magnetfeldes zwischengespeichert werden kann und somit nicht verloren geht. Man kann sich vorstellen, dass die Elektronikplatine über sieben separate Konden satorbänke verfügt, die ihrerseits eine Vielzahl von Einzelkapazitäten aufweisen. Die Kondensatorbänke können beliebig miteinander kombiniert/zusammenge schaltet werden, so dass die erzielbare Gesamtkapazität auf die Induktivität der Flachspule angepasst werden kann. Zweckmäßigerweise sind die Kapazitäten der einzelnen Kondensatorbänke gestaffelt ausgebildet, in der Art, dass eine erste Kondensatorbank eine relativ kleine Kapazität bereitstellt, während jede weitere Kondensatorbank eine etwas größere Kapazität bereitstellt. Insb. kann vorgesehen sein, dass zumindest die besagte erste Kondensatorbank immer geschaltet ist, so dass sozusagen eine Mindestkapazität gewährleistet ist. Die realisierbare Gesamt kapazität ergibt sich zweckmäßigerweise aus den miteinander zusammengeschal teten Einzelkapazitäten. Hierdurch besteht die Möglichkeit einer Flachspule, die gemäß einem der hier vorgeschlagenen Spulenwicklungsbilder bzw. gemäß einer der vorgeschlagenen Geometrien der Spulenwindungen ausgebildet ist, eine opti male Kapazität zuzuordnen. Wegen der beschriebenen Zusammenschaltbarkeit der Kondensatorbänke der Elektronikplatine kann die hierbei realisierbare Kapazi tät in weiten Bereichen flexibel variiert werden. Dadurch lassen sich sowohl die Flachspule als auch die Elektronikplatine für den jeweiligen Fahrzeugtyp modular einstellen, ohne dass es einer konstruktiven Änderung der jeweiligen Komponen ten bedarf. Furthermore, it can be provided that the electronic device has at least one electronic circuit board with several separate capacitor banks. The capacitor banks have several individual capacitors, all of which are electrically connected to one another. In the assembled state of the induction charging device, depending on the coil winding pattern of the flat coil, either a single capacitor bank or several capacitor banks or all available capacitor banks can be connected together in an electrically conductive manner, creating a total capacitance that is electrically connected to the flat coil. This serves to adapt the capacitance of the electronic device, referred to as the total capacitance, to the inductance of the flat coil. This has the advantage that an effective magnetic coupling between the inductive charging device according to the invention of a motor vehicle and a counter-inductive charging unit on the ground can be implemented in such a way that electrical energy that is not transmitted can be temporarily stored in the frequency of the oscillating magnetic field and is therefore not lost. One can imagine that the electronics board has seven separate capacitor banks, which in turn have a large number of individual capacitances. The capacitor banks can be combined/connected with one another as desired, so that the total capacitance that can be achieved can be adapted to the inductance of the flat coil. The capacitances of the individual capacitor banks are expediently staggered in such a way that a first capacitor bank provides a relatively small capacitance, while each additional one Capacitor bank provides a slightly larger capacity. In particular, it can be provided that at least said first capacitor bank is always connected, so that a minimum capacity is guaranteed, so to speak. The total capacity that can be achieved is expediently derived from the interconnected individual capacities. This makes it possible to assign an optimum capacitance to a flat coil that is designed according to one of the coil winding patterns proposed here or according to one of the proposed geometries of the coil windings. Because the capacitor banks of the electronic circuit board can be interconnected as described, the capacity that can be achieved in this way can be flexibly varied over a wide range. As a result, both the flat coil and the electronic circuit board can be modularly adjusted for the respective vehicle type without requiring any structural changes to the respective components.
Die besagte Elektronikeinrichtung mit Elektronikplatine kann zweckmäßigerweise zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Flachspulenträger mit Flachspule und/oder der Ferriteinheit mit Ferritelementen an der Induktionsspuleneinrichtung angeordnet oder zumindest derselben zugeordnet sein und mit dem Flachspulen träger mit Flachspule und/oder der Ferriteinheit mit Ferritelementen funktionell Zu sammenwirken. Insb. kann die Elektronikeinrichtung mit Elektronikplatine hierbei ein von der Flachspule oder der Gegen-Induktionsladeeinheit bereitgestelltes Mag netfeld formen und/oder bereitstellen oder mit einem solchen Zusammenwirken. Dadurch kann vorteilhafterweise die technische Wirkung erreicht werden, dass die magnetische Kopplung der Induktionsladevorrichtung bzw. Induktionsladeeinrich tung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit weiter optimiert oder op timal eingestellt werden kann. Said electronic device with electronic circuit board can expediently be arranged in addition to the above-described flat coil carrier with flat coil and/or the ferrite unit with ferrite elements on the induction coil device or at least assigned to it and functionally interact with the flat coil carrier with flat coil and/or the ferrite unit with ferrite elements. In particular, the electronic device with the electronic circuit board can form and/or provide a magnetic field provided by the flat coil or the counter-inductive charging unit or interact with such a field. As a result, the technical effect can advantageously be achieved that the magnetic coupling of the inductive charging device or inductive charging device with a counter-inductive charging unit on the ground can be further optimized or optimally adjusted.
Weiter zweckmäßigerweise hat die Elektronikplatine zumindest drei separate An schlusskontakte zur elektrisch leitfähigen Verbindung der Elektronikplatine mit hier nicht thematisieren weiteren elektrischen Komponenten der Elektronikeinrichtung. Zweckmäßigerweise sind je zwei dieser Anschlusskontakte elektrisch kommuni zierend miteinander über eine vorgegebene Auswahl von Kondensatorbänken ver bunden. Dadurch kann, wenn die Elektronikplatine über ein erstes Paar von An schlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine erste Gesamtkapazität be reitgestellt werden. Weiterhin kann, wenn die Elektronikplatine über ein zweites Paar von Anschlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine zweite Ge samtkapazität, die von der ersten Gesamtkapazität abweicht, bereitgestellt wer den. Weiterhin kann, wenn die Elektronikplatine über ein drittes Paar von An schlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine dritte Gesamtkapazität, die von der ersten und zweiten Gesamtkapazität abweicht, bereitgestellt werden. Die jeweils nicht elektrisch leitfähig verbundenen Anschlusskontakte werden nicht aktiv genutzt. Dadurch kann durch die Wahl des elektrisch leitfähig verbundenen Paars von Anschlusskontakten unterschiedliche Gesamtkapazitäten bereitgestellt werden, ohne dass die Elektronikplatine konstruktiv geändert werden muss. Wei terhin kann durch die Wahl geeigneter Anschlusskontakte auch die Zugänglichkeit zu den Spulenwindungen bzw. den Litzenenden optimiert werden, welche bei un terschiedlichen Spulenwicklungsbildern durch unterschiedliche Durchführungen durch den Flachspulenträger geführt werden und somit an unterschiedlichen Posi tionen der Elektronikeinrichtung zugeführt werden. Further expediently, the electronic circuit board has at least three separate connection contacts for the electrically conductive connection of the electronic circuit board to here do not address other electrical components of the electronic device. Appropriately, two of these connection contacts are connected to one another in an electrically communicating manner via a predetermined selection of capacitor banks. As a result, when the electronics circuit board is connected in an electrically conductive manner via a first pair of connection contacts, a first total capacitance can be provided. Furthermore, if the electronic circuit board is connected in an electrically conductive manner via a second pair of connection contacts, a second total capacity, which differs from the first total capacity, can be provided. Furthermore, if the electronic circuit board is connected in an electrically conductive manner via a third pair of connection contacts, a third total capacitance, which differs from the first and second total capacitance, can be provided. The connection contacts that are not connected in an electrically conductive manner are not actively used. As a result, different total capacitances can be provided through the selection of the electrically conductively connected pair of connection contacts, without the electronic circuit board having to be structurally modified. Wei terhin can be optimized by the choice of suitable connection contacts and the accessibility to the coil windings or the stranded ends, which are guided in different coil winding patterns through different bushings through the flat coil carrier and are thus supplied to different positions of the electronic device.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die vorstehend erläuterte elektrisch leit fähige Zusammenschaltung mehrerer oder aller Kondensatorbänke durch auf der Elektronikplatine angeordneten Leistungsschalter oder durch eine ebenfalls auf der Elektronikplatine angeordneten programmierbaren Steuerlogik oder durch ebenfalls auf der Elektronikplatine angeordneten elektrische Festkontakten, wel che insb. bei der Herstellung der Elektronikplatine ausgebildet und ggf. an dersel ben durch löten fixiert werden, realisiert sein kann. Die Festkontakte können aus der nachfolgenden, nicht abschließenden Gruppe stammen: Schalter, Jumper, Hochleistungsjumper, Leiterbrücken. Provision can also be made for the electrically conductive interconnection of several or all capacitor banks explained above to be achieved by circuit breakers arranged on the electronic circuit board or by programmable control logic also arranged on the electronic circuit board or by electrical fixed contacts also arranged on the electronic circuit board, which is particularly the case with the Production of the electronic circuit board designed and possibly fixed to the same ben by soldering, can be realized. The fixed contacts can come from the following non-exhaustive group: switches, jumpers, High power jumpers, ladder bridges.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Induktionsspuleneinrichtung und die Kühleinrichtung mittels einer Vergussmasse aneinander fixiert sind, wobei zwi schen der Induktionsspuleneinrichtung und der Kühleinrichtung vorhandene Kavi täten zumindest teilweise oder vollständig mittels eines Füllmaterials, insb. Epo xidharz, aufgefüllt sind. Provision can furthermore be made for the induction coil device and the cooling device to be fixed to one another by means of a casting compound, with cavities present between the induction coil device and the cooling device being at least partially or completely filled by means of a filling material, in particular epoxy resin.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung kann zweckmäßigerweise darin liegen, eine Verwendung einer kraftfahrzeugseitigen Induktionsladeeinrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung in einem mit einer Traktionsbatterie ausgerüsteten Kraftfahrzeug oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit an zugeben. Hierbei kann die Induktionsladeeinrichtung in einer zweckmäßigerweise in einer Induktionsladevorrichtung des Kraftfahrzeuges oder auch in einer boden seitigen Gegen-Induktionsladeeinheit integriert sein. A further basic idea of the invention can expediently be to specify the use of an inductive charging device on the motor vehicle according to the preceding description in a motor vehicle equipped with a traction battery or also in a counter-inductive charging unit on the ground. In this case, the inductive charging device can be integrated in an expediently in an inductive charging device of the motor vehicle or also in a counter-inductive charging unit on the floor.
Zweckmäßig ist ferner, wenn die vorstehend beschriebene Gesamtkapazität so eingestellt ist, dass sie mit der Induktivität der Flachspule gemäß des einen reali sierten Spulenwicklungsbildes einen Schwingkreis bildet, welcher im Bereich einer angestrebten Betriebsfrequenz der Induktionsladevorrichtung eine Resonanzfre quenz aufweist. It is also expedient if the total capacitance described above is set such that it forms an oscillating circuit with the inductance of the flat coil according to the one realized coil winding pattern, which has a resonant frequency in the range of a desired operating frequency of the inductive charging device.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugs weise eine kraftfahrzeugseitige oder auch in eine bodenseitige Induktionsladevor richtung mit einer Induktionsspuleneinrichtung zur berührungslosen Energieüber tragung, einer zum Betreiben derselben eingerichteten Elektronikeinrichtung sowie einer zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung und/oder der Elektronikeinrich tung eingerichteten Kühleinrichtung, an der einerseits die Elektronikeinrichtung und andererseits die Induktionsspuleneinrichtung angeordnet ist. Die Induktions spuleneinrichtung hat einen Flachspulenträger und eine Flachspule aus Spulen windungen, wobei der Flachspulenträger zusammenhängende Nuten aufweist, in welche die Spulenwindungen unter Ausbildung der Flachspule sowie eines die Spuleneigenschaften der Flachspule vorgebenden Spulenwicklungsbildes entlang eines sich durch die Nuten erstreckenden Windungspfads eingelegt sind. Die Nu ten des Flachspulenträgers bilden oder begrenzen zumindest zwei Windungspfade zum Einlegen von Spulenwindungen wodurch zumindest zwei unterschiedliche Spulenwicklungsbilder für Flachspulen mit unterschiedlichen Spuleninduktionsei genschaften vorgegeben sind. In summary, the following can be stated: The present invention preferably relates to an induction charging device on the motor vehicle or also in a ground-based device with an induction coil device for contactless energy transmission, an electronic device configured to operate the same, and a cooling device configured to cool the induction coil device and/or the electronic device, on which on the one hand the electronics and on the other hand the induction coil device is arranged. The induction coil device has a flat coil support and a flat coil made of coil windings, the flat coil support having connected grooves into which the coil windings are inserted, forming the flat coil and a coil winding pattern that defines the coil properties of the flat coil along a winding path extending through the grooves. The grooves of the flat coil carrier form or delimit at least two winding paths for inserting coil turns, as a result of which at least two different coil winding patterns for flat coils with different coil induction properties are specified.
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. Further important features and advantages of the invention result from the subclaims below, from the drawings and from the associated description of figures based on the drawings.
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, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
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. Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch Show it, each schematically
Fig. 1 in einer Schnittansicht ein auf einem Untergrund oberhalb einer Ge- gen-lnduktionsladeeinheit abgestelltes Kraftfahrzeug mit einer zum Aufladen einer nicht illustrierten Traktionsbatterie eingerichteten In duktionsladeeinheit, die eine erfindungsgemäße Induktionsladevor richtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem zusam mengebauten Zustand aufweist, 1 shows a sectional view of a motor vehicle parked on a surface above a counter-inductive charging unit with a Charging a non-illustrated traction battery set up induction charging unit, which has an induction charging device according to the invention according to a first exemplary embodiment in an assembled state,
Fig. 2 in einer Draufsicht einen in die Induktionsladevorrichtung aus Fig. 1 integrierten Flachspulenträger gemäß einem ersten Ausführungs beispiel, FIG. 2 shows a plan view of a flat coil support integrated into the induction charging device from FIG. 1 according to a first exemplary embodiment,
Fig. 3 in einer Draufsicht einen in die Induktionsladevorrichtung aus Fig. 1 integrierten Flachspulenträger gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel, 3 shows a top view of a flat coil support integrated into the induction charging device from FIG. 1 according to a further exemplary embodiment,
Fig. 4 und 5 jeweils eine Flachspule in einer Draufsicht, wodurch deren Spulen geometrie bzw. deren Spulenwicklungsbild ersichtlich ist, wobei die Flachspulen in einen Flachspulenträger der Induktionsladevorrich tung gemäß Fig. 2 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingewickelt sein können, 4 and 5 each show a flat coil in a plan view, whereby its coil geometry or its coil winding pattern can be seen, the flat coils being able to be wrapped in a flat coil carrier of the induction charging device according to FIG. 2 or according to a further exemplary embodiment,
Fig. 6 und 7 jeweils eine Flachspule in einer Draufsicht, wodurch deren Spulen geometrie bzw. deren Spulenwicklungsbild ersichtlich ist, wobei die Flachspulen in einen Flachspulenträger der Induktionsladevorrich tung gemäß Fig. 3 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingewickelt sein können, 6 and 7 each show a flat coil in a top view, whereby its coil geometry or its coil winding pattern can be seen, the flat coils being able to be wrapped in a flat coil carrier of the induction charging device according to FIG. 3 or according to a further exemplary embodiment,
Fig. 8 in einer Draufsicht eine Elektronikplatine einer Elektronikeinrichtung der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel, Fig. 9 in einer Draufsicht eine weitere Elektronikplatine einer Elektronikein richtung der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß ei nem weiteren Ausführungsbeispiel, 8 in a plan view an electronic circuit board of an electronic device of the inductive charging device according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment, 9 shows a top view of a further electronic circuit board of an electronics unit of the inductive charging device according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment,
Fig. 10 in einer Draufsicht eine auf einem Flachspulenträger angeordnete Ferriteinheit der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder ge mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Ferriteinheit zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, um den Blick auf den ansonsten von der Ferriteinheit verdeckten Flachspulenträ ger zumindest abschnittsweise freizugeben, und zuletzt die 10 is a plan view of a ferrite unit of the induction charging device arranged on a flat coil carrier according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment, the ferrite unit being shown transparent at least in sections in order to provide a view of the flat coil carrier otherwise covered by the ferrite unit, at least in sections; and lastly the
Fig. 11 in einer Draufsicht eine weitere auf einem Flachspulenträger ange ordnete Ferriteinheit der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Ferrit einheit erneut zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, so dass der ansonsten von der Ferriteinheit verdeckte Flachspulen träger zumindest abschnittsweise zu erkennen ist. 11 shows a plan view of another ferrite unit of the inductive charging device arranged on a flat coil carrier according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment, the ferrite unit again being shown transparent at least in sections, so that the flat coil carrier otherwise covered by the ferrite unit is closed at least in sections recognize is.
Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht ein auf einem Untergrund 48 oberhalb einer Gegen-Induktionsladeeinheit 47 abgestelltes, nur ausschnittsweise illustriertes Kraftfahrzeug 46, das mit einer zum Aufladen einer nicht illustrierten Traktionsbat terie des Kraftfahrzeugs 46 eingerichteten Induktionsladeeinheit 45 ausgerüstet ist, die eine erfindungsgemäße kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung 1 ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel und ggf. weitere Komponenten aufweist. Die Induktionsladevorrichtung 1 ist in dem in Fig. 1 angedeuteten zusammenge bauten Zustand eingerichtet und derart oberhalb der ortsfest am Untergrund 48 angeordneten Gegen-Induktionsladeeinheit 47 positioniert, dass sie mit der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit 47 eine optimale magnetische Kopplung realisiert, mit- tels der elektrische Energie berührungslos und ggf. bidirektional zwischen der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit 47 und der Induktionsladeeinheit 45 übertragbar ist. Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung 1 könnte statt kraftfahrzeugseitig auch bodenseitig in der dortigen Gegen-Induktionsladeeinheit 47 realisiert sein. Fig. 1 shows a sectional view of a motor vehicle 46 parked on a surface 48 above a counter-inductive charging unit 47, illustrated only partially, which is equipped with an inductive charging unit 45 set up for charging a traction battery (not illustrated) of the motor vehicle 46, which has a motor vehicle-side charging unit according to the invention Inductive charging device 1 according to a first embodiment and optionally further components. The inductive charging device 1 is set up in the assembled state indicated in FIG. 1 and positioned above the stationary counter inductive charging unit 47 on the base 48 in such a way that it achieves an optimal magnetic coupling with the counter inductive charging unit 47, with by means of which electrical energy can be transmitted without contact and, if necessary, bidirectionally between the counter inductive charging unit 47 and the inductive charging unit 45 . The inductive charging device 1 according to the invention could also be implemented on the ground in the counter-inductive charging unit 47 there instead of on the motor vehicle.
Um die besagte magnetische Kopplung bzw. die bidirektionale Energieübertragung realisieren zu können, weist die Induktionsladevorrichtung 1 durch drei Kästchen angedeutete separate Komponenten auf, nämlich eine Induktionsspuleneinrich tung 2, die die eigentliche berührungslose Energieübertragung bewerkstelligt, eine zum Betreiben derselben eingerichtete Elektronikeinrichtung 3 sowie eine zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung 2 und der Elektronikeinrichtung 3 einge richtete Kühleinrichtung 4. In Fig. 1 kann man erkennen, dass einerseits an der Kühleinrichtung 4 die Elektronikeinrichtung 3 und andererseits die Induktionsspu leneinrichtung 2 angeordnet ist, die Kühleinrichtung 4 ist sozusagen sandwichartig eingefasst. In der Praxis kann es zweckmäßig sein, wenn die Induktionsspulenein richtung 2 an der dem Untergrund 48 zugewandten Seite der Kühleinrichtung 4 und die Elektronikeinrichtung 3 an einer diesbezüglich entgegengesetzt orientier ten, dem Untergrund 48 abgewandten Gegenseite der Kühleinrichtung 4 angeord net ist. In order to be able to implement said magnetic coupling or the bidirectional energy transfer, the inductive charging device 1 has separate components indicated by three boxes, namely an induction coil device 2, which accomplishes the actual contactless energy transfer, an electronic device 3 set up to operate the same, and one for cooling the induction coil device 2 and the electronic device 3. In Fig. 1 it can be seen that the electronic device 3 is arranged on the cooling device 4 on the one hand and the induction coil device 2 on the other hand, the cooling device 4 is sandwiched, so to speak. In practice it can be expedient if the induction coil device 2 is arranged on the side of the cooling device 4 facing the base 48 and the electronic device 3 is arranged on an opposite side of the cooling device 4 facing away from the base 48 in this respect.
In Fig. 2 und 3 kann man jeweils einen Flachspulenträger 6 einer oder der besagten Induktionsspuleneinrichtung 2 in einer Draufsicht erkennen. Der Flachspulenträger 6 ist in beiden Figuren exemplarisch von einem monolithischen, ebenen Quader grundkörper mit abgerundeten Ecken gebildet und erstreckt sich zweckmäßiger weise in einer der jeweiligen Zeichenebene entsprechenden Ebene 5. Der Flach spulenträger 6 bzw. dessen Quadergrundkörper definiert exemplarisch zwei ent gegengesetzt orientierte Trägergroßflächen, von denen in Fig. 2 und 3 lediglich eine zu erkennen und mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet ist. Die übrigen, nicht il- lustrierten, Seitenflächen des Flachspulenträgers 6 bzw. dessen Quadergrundkör pers können als Schmalseiten ausgebildet sein, die die beiden Trägergroßflächen miteinander verbinden. Senkrecht auf der Ebene 5 steht eine in Fig. 2 und 3 durch ein Kreuzchen angedeutete Flochachse 17, die den Flachspulenträger 6 bzw. des sen Trägergroßfläche 7 zentral durchsetzt, so dass man auch von einer Hochmit tenachse sprechen könnte. Jedenfalls ragt von der Hochachse 17 eine in Fig. 2 und 3 durch einen einfachen Pfeil kenntlich gemachte, bezüglich der Hochachse 17 senkreckt orientierte und in der besagten Ebene 5 verlaufende Querachse 18 weg. In FIGS. 2 and 3 one can in each case see a plan view of a flat coil carrier 6 of one or the said induction coil device 2 . In both figures, the flat coil support 6 is formed by a monolithic, flat cuboid base body with rounded corners and expediently extends in a plane 5 corresponding to the respective plane of the drawing only one of which can be seen in FIGS. 2 and 3 and is denoted by the reference number 7 . The rest, not il- lustrated, side surfaces of the flat coil support 6 or its Quadergrundkör pers can be formed as narrow sides that connect the two large carrier surfaces together. Perpendicular to plane 5 is a flat axis 17 indicated by a small cross in FIGS. 2 and 3, which penetrates the flat coil carrier 6 or its large carrier surface 7 centrally, so that one could also speak of a high center axis. In any case, a transverse axis 18, which is indicated by a simple arrow in FIGS.
In Fig. 2 und 3 ist weiterhin zu erkennen, dass der jeweilige Flachspulenträger 6 zusammenhängende Nuten 10 aufweist, wobei der Begriff "zusammenhängend" im Sinne von "ineinander übergehend" verstanden werden kann, sodass man also von einem Nutennetz sprechen könnte. Die besagten Nuten 10 sind durch in den jeweiligen Flachspulenträger 6 bzw. dessen Quadergrundkörper eingebrachte, im Querschnitt beliebig gestaltete Vertiefungen gebildet, wobei sie an der Trägergroß fläche 7 des jeweiligen Flachspulenträgers 6 angeordnet sind, sich in der besagten Ebene 5 erstrecken und an der Trägergroßfläche 7 unter Ausbildung einer Nutöff nung ausmünden. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Nutöffnung in der Träger großfläche 7. Dabei rotieren die Nuten 10 um die Hochachse 17. 2 and 3 also shows that the respective flat coil carrier 6 has connected grooves 10, the term "connected" being understood to mean "merging", so that one could speak of a network of grooves. Said grooves 10 are formed by indentations made in the respective flat coil carrier 6 or its cuboid base body and having any cross-section, whereby they are arranged on the large carrier surface 7 of the respective flat coil carrier 6, extend in said plane 5 and on the carrier large surface 7 open out with the formation of a Nutöff tion. In other words, the groove opening extends into the large area of the carrier 7. The grooves 10 rotate around the vertical axis 17.
Die Induktionsspuleneinrichtung 2 hat neben dem diskutierten Flachspulenträger 6 zumindest noch eine elektrisch leitfähige Flachspule 8 aus parallel zur Ebene 5 angeordneten Spulenwindungen 9, die im Betrieb der Induktionsladevorrichtung 1 durch magnetische Kopplung mit der Gegen-Induktionsladeeinheit 47 Energie übertragen oder empfangen kann. Entsprechende Flachspulen 8 sind exempla risch in den Fig. 4 bis 7 illustriert und nachfolgend noch kurz erläutert. Die Spulen windungen 9 können bspw. durch einen einstückigen und elektrisch leitfähigen Draht bzw. einer Litze realisiert sein. Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 ist festzuhalten, dass diese Spulenwindungen 9 in die besagten Nuten 10 der jeweiligen Flachspu lenträger 6 unter Ausbildung der Flachspule 8 mit einem die Spuleneigenschaften dieser Flachspulen 8 vorgebenden Spulenwicklungsbild 11 , 12, 13, 14 entlang ei nes sich durch die Nuten 10 erstreckenden Windungspfads 15, 16 einlegbar sind. Weiterhin verfügen die Flachspulenträger 6 noch über mehrere Durchführungen 28, die den jeweiligen Flachspulenträger 6 vollständig und parallel zur Flochachse 17 durchsetzen. Die Flachspulen 8 können durch zumindest eine oder mehrere Durchführung 28 hindurch elektrisch kontaktiert werden, in der Praxis kann ein nicht bezeichneter Kontaktierabschnitt einer Spulenwindung 9 einer Flachspule 8 durch die zumindest eine Durchführung 28 hindurchgeführt und elektrisch kontak tiert sein. In addition to the discussed flat coil carrier 6, the induction coil device 2 also has at least one electrically conductive flat coil 8 made up of coil windings 9 arranged parallel to the plane 5, which can transmit or receive energy during operation of the induction charging device 1 by magnetic coupling with the counter-inductive charging unit 47. Corresponding flat coils 8 are illustrated by way of example in FIGS. 4 to 7 and explained briefly below. The coil windings 9 can be realized, for example, by a one-piece and electrically conductive wire or stranded wire. With reference to Figures 2 and 3, it is noted that that these coil turns 9 can be inserted into said grooves 10 of the respective flat coil carrier 6 to form the flat coil 8 with a coil winding pattern 11, 12, 13, 14 that predetermines the coil properties of these flat coils 8 along a winding path 15, 16 that extends through the grooves 10 . Furthermore, the flat coil carriers 6 also have a plurality of bushings 28 which pass through the respective flat coil carrier 6 completely and parallel to the axis 17 of the holes. The flat coils 8 can be electrically contacted through at least one or more bushings 28; in practice, a non-designated contacting section of a coil turn 9 of a flat coil 8 can be passed through the at least one bushing 28 and be electrically contacted.
Um mit nur einem einzigen Flachspulenträger 6 zumindest zwei verschiedene Spu lenwicklungsbilder 11 , 12, 13, 14 für Flachspulen 8, also sozusagen zumindest zwei verschiedene Spulengestaltungen für Flachspulen 8, anbieten zu können, was bspw. interessant ist, wenn die vorliegende Induktionsladevorrichtung 1 in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen zum Einsatz kommen soll und entsprechende Anpassungsarbeiten vorzunehmen sind, ist vorgesehen und in Fig. 2 und 3 entsprechend angedeutet, dass die Nuten 10 der Flachspulenträger 6 zumindest zwei und zumindest abschnittsweise unterschiedliche Windungspfade 15, 16 zum Einlegen von Spulenwindungen 9 begrenzen oder bilden. Dadurch ist es möglich, die Spulenwindungen 9 zumindest entweder entlang des einen oder anderen Windungspfads 15, 16 in die Nuten 10 einzulegen, wodurch zumindest zwei verschiedene Spulenwicklungsbilder 11 , 12, 13, 14 für Flachspulen 8, also zumindest zwei Flachspulen 8 mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, bereit gestelltwerden können. Dadurch lassen sich die Spuleneigenschaften einer Flach spule 8 an konkrete Rahmenbedingungen anpassen, ohne dass der Flachspulen träger 6 konstruktiv abgeändert werden muss. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung 1 , vgl. insb. die Fig. 1 , ist nur ein einziger Windungspfad 15, 16 mit Spulenwindungen 9 der Flachspule 8 belegt, während die übrigen Windungspfade 15, 16 bzw. Nuten 10 spulenwin dungsfrei sind. Diese spulenwindungsfreien Windungspfade 15, 16 bzw. Nuten 10 lassen sich bspw. durch eine Vergussmasse kostengünstig auffüllen. In order to be able to offer at least two different coil winding patterns 11, 12, 13, 14 for flat coils 8, so to speak, at least two different coil designs for flat coils 8 with just a single flat coil carrier 6, which is interesting, for example, if the present induction charging device 1 is used in motor vehicles of different motor vehicle types is to be used and corresponding adjustment work is to be carried out, it is provided and indicated accordingly in Fig. 2 and 3 that the slots 10 of the flat coil carrier 6 delimit or form at least two and at least partially different winding paths 15, 16 for inserting coil windings 9. This makes it possible to insert the coil windings 9 at least either along one or the other winding path 15, 16 in the slots 10, whereby at least two different coil winding patterns 11, 12, 13, 14 for flat coils 8, i.e. at least two flat coils 8 with different coil properties, can be provided. As a result, the coil properties of a flat coil 8 can be adapted to specific framework conditions without the flat coil carrier 6 having to be structurally modified. In the assembled state of the inductive charging device 1, cf. FIG. These coil winding-free winding paths 15, 16 or slots 10 can be filled, for example, with a casting compound at low cost.
Die in Fig. 2 präsentierten zusammenhängenden Nuten 10 sind aus mehreren be züglich der Flochachse 17 konzentrisch angeordneten Umfangsringnuten 22 und in Richtung der Querachse 18 geradlinig radial von der Hochachse 17 weglaufen den Radialnuten 23 gebildet. Die Umfangsringnuten 22 und die Radialnuten 23 gehen in als Übergangsabschnitte 24 bezeichneten Kreuzungsbereichen ineinan der über, so dass die Nuten 10 Zusammenhängen und Windungspfade 15, 16 bil den oder begrenzen können. In Fig. 2 kann man erkennen, dass die Umfangsring nuten 22 in einer in Fig. 2 durch einen kreisförmigen Pfeil angedeuteten Umfangs richtung 19 um die Hochachse 17 vollständig umlaufen, wobei sie in der Ebene 5 und der Trägergroßfläche 7 des Flachspulenträgers 6 liegen. Die Umfangsringnu ten 22 definieren dadurch Umfangsnutkonturen 25, sozusagen Nutringe, die vor liegend die Form eines Vierecks mit abgerundeten Ecken beschreiben, obwohl man sich auch kreisförmige, viereckförmige oder ellipsenförmige Umfangsnutkon turen 25 vorstellen kann. In Fig. 2 sind insb. mehrere sich überlagernde Umfangs ringnuten 22 bzw. Umfangsnutkonturen 25 dargestellt. Jedenfalls kann man in Fig. 2 auch erkennen, dass in Richtung der Querachse 18 unmittelbar benachbarte Nu ten 10 durch eine Nutenwand 26 voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. In der Praxis kann eine in Richtung der Querachse 18 gemessene Wandstärke dieser Nutenwand 26 mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindest wandstärke entsprechen. Weiterhin können die Nuten 10 nach Fig. 2, also die Um fangsringnuten 22 und die Radialnuten 23 bezüglich der Hochachse 17 punktsym metrisch und/oder bezüglich der Querachse 18 spiegelsymmetrisch gestaltet sein. Es ist noch zu erläutern, dass die in Fig. 2 dargestellten Durchführungen 28 auf einer in Richtung der Querachse 18 geradlinig von der Hochachse 17 nach radial außen laufenden Gerade liegen und jeweils in eine Nut 10 des Flachspulenträgers 6 einmünden, was die elektrische Kontaktierung der Flachspule 8 erleichtert. Die Nuten 10 nach Fig. 2, also die Umfangsringnuten 22 und die Radialnuten 23, bilden oder begrenzen exemplarisch einen ersten Windungspfad 15, der abschnittsweise durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und einen weiteren zweiten Windungs pfad 16, der abschnittsweise durch eine strich-punktierte Linie angedeutet ist. The contiguous grooves 10 presented in FIG. 2 are formed from a plurality of circumferential annular grooves 22 arranged concentrically with respect to the floch axis 17 and radial grooves 23 running away in a straight line radially from the vertical axis 17 in the direction of the transverse axis 18 . The circumferential ring grooves 22 and the radial grooves 23 merge into one another in the crossing areas referred to as transition sections 24, so that the grooves 10 can form or delimit connections and winding paths 15, 16. In Fig. 2 it can be seen that the circumferential ring grooves 22 completely encircle the vertical axis 17 in a circumferential direction 19 indicated by a circular arrow in FIG. The circumferential grooves 22 thereby define circumferential groove contours 25, so to speak grooved rings, which describe the shape of a square with rounded corners lying before, although one can also imagine circular, quadrangular or elliptical circumferential groove contours 25. In Fig. 2 are esp. Several overlapping circumference ring grooves 22 or circumferential groove contours 25 are shown. In any case, one can also see in FIG. 2 that immediately adjacent grooves 10 in the direction of the transverse axis 18 are separated from one another by a groove wall 26 and are electrically insulated. In practice, a wall thickness of this groove wall 26 measured in the direction of the transverse axis 18 can correspond to at least a predetermined or specifiable minimum wall thickness. Furthermore, the grooves 10 according to FIG. 2, ie the order ring grooves 22 and the radial grooves 23 can be configured punktsym metrically with respect to the vertical axis 17 and/or with respect to the transverse axis 18 with mirror symmetry. It still needs to be explained that the bushings 28 shown in FIG a straight line running radially outwards in the direction of the transverse axis 18 from the vertical axis 17 and each open into a groove 10 of the flat coil support 6, which facilitates the electrical contacting of the flat coil 8. The grooves 10 according to FIG. 2, i.e. the circumferential ring grooves 22 and the radial grooves 23, form or delimit, for example, a first winding path 15, which is indicated in sections by a dashed line, and a further second winding path 16, which in sections is indicated by a dash-dotted line line is indicated.
Die in Fig. 3 präsentierten zusammenhängenden Nuten 10 sind im Unterschied zu den in Fig. 2 illustrierten Nuten 10 spiralförmig. D.h. die Nuten 10 laufen mit Stei gung in einer in Fig. 3 ebenfalls durch einen kreisförmigen Pfeil angedeuteten Um fangsrichtung 19 spiralförmig um die Hochachse 17 um, wobei sie eine Spiralform 20 definieren. Die Nuten 10 können dabei auch in der Art einer durch zwei oder mehr überlagerter Spiralen gebildeten Spiralüberlagerungsform 21 in der Um fangsrichtung 19 um die Hochachse 17 umlaufen. Es ist noch zu erläutern, dass die in Fig. 3 dargestellten Durchführungen 28 auf einer in Richtung der Querachse 18 geradlinig von der Hochachse 17 nach radial außen laufenden Geraden liegen und jeweils in eine Nut 10 des Flachspulenträgers 6 einmünden, was die elektri sche Kontaktierung der Flachspule 8 erleichtert. Die Nuten 10 nach Fig. 3 bilden oder begrenzen exemplarisch einen dritten Windungspfad 49, der dort abschnitts weise durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und einen weiteren vierten Win dungspfad 50, der abschnittsweise durch eine strich-punktierte Linie angedeutet ist. In contrast to the grooves 10 illustrated in FIG. 2, the continuous grooves 10 presented in FIG. 3 are spiral-shaped. That is to say, the grooves 10 run spirally around the vertical axis 17 with a gradient in a circumferential direction 19 also indicated by a circular arrow in FIG. The grooves 10 can also run around the vertical axis 17 in the manner of a spiral overlay shape 21 formed by two or more superimposed spirals in the circumferential direction 19 . It still needs to be explained that the bushings 28 shown in FIG Flat coil 8 facilitates. The grooves 10 according to FIG. 3 form or delimit, for example, a third winding path 49, sections of which are indicated there by a broken line, and a further fourth winding path 50, sections of which are indicated by a dot-dash line.
Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Flachspule 8 in einer Draufsicht, die bspw. in der Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 , insb. am dortigen Flachspulenträger 6 nach Fig. 2, angeordnet sein können. In Fig. 4 kann man die Spulengeometrie, also das vorliegend als erstes Spulenwicklungsbild 11 bezeichnete Spulenwick lungsbild 11 , 12, 13, 14, dieser Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 2 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer gestrichelten Linie an gedeuteten ersten Windungspfads 15 eingelegt werden. In Fig. 5 kann man die Spulengeometrie, die vorliegend als zweites Spulenwicklungsbild 12 bezeichnet ist, einer weiteren Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 2 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer strich-punktierten Linie angedeu teten zweiten Windungspfads 16 eingelegt werden. Dadurch können sich das erste Spulenwicklungsbild 11 und das zweite Spulenwicklungsbild 12 insb. hinsichtlich ihrer Spuleninnenabmessung 29, ihrer Spulenaußenabmessung 30 sowie in der Anzahl ihrer Spulenwindungen unterscheiden. Zudem variieren die Spulenwin dungsabstände 31 in Richtung der Querachse 18. 4 and 5 each show a plan view of a flat coil 8 which can be arranged, for example, in the induction charging device 1 according to FIG. 1, especially on the flat coil support 6 according to FIG. 2 there. The coil geometry, ie the coil winding pattern 11 , 12 , 13 , 14 , referred to here as the first coil winding pattern 11 , of this flat coil 8 can be seen in FIG. 4 . It can be obtained by the coil windings 9 of this flat coil 8 being inserted into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 2 along the first winding path 15 indicated there by a dashed line. The coil geometry, which is referred to here as the second coil winding pattern 12, of a further flat coil 8 can be seen in FIG. It can be obtained by inserting the coil turns 9 of this flat coil 8 into the grooves 10 of the flat coil support 6 illustrated in FIG. 2 along the second winding path 16 indicated there by a dot-dash line. As a result, the first coil winding pattern 11 and the second coil winding pattern 12 can differ in particular with regard to their inner coil dimension 29, their outer coil dimension 30 and the number of their coil turns. In addition, the coil winding distances 31 vary in the direction of the transverse axis 18.
In den Fig. 6 und 7 sind weitere Flachspulen 8 in einer Draufsicht zu erkennen, wodurch deren Spulengeometrie bzw. deren Spulenwicklungsbilder 13, 14 gut zu erkennen sind. Diese Flachspulen 8 können bspw. in der Induktionsladevorrich tung 1 gemäß Fig. 1 , insb. am dortigen Flachspulenträger 6 nach Fig. 3, angeord net sein. In Fig. 6 kann man die Spulengeometrie, also das vorliegend als drittes Spulenwicklungsbild 13 bezeichnete Spulenwicklungsbild 11 , 12, 13, 14, dieser Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 3 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer gestrichelten Linie angedeuteten dritten Windungspfads 49 eingelegt werden. In Fig. 7 kann man die Spulengeometrie, die vorliegend als viertes Spulenwicklungsbild 14 bezeichnet ist, einer weiteren Flachspule 8 erken nen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 3 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer strich-punktierten Linie angedeuteten vierten Windungspfads 50 eingelegt werden. Dadurch können sich das dritte Spulenwicklungsbild 13 und das vierte Spulenwicklungsbild 14 insb. hinsichtlich ihrer Spuleninnenabmessung 29, ihrer Spulenaußenabmessung 30 sowie in der Anzahl ihrer Spulenwindungen unter scheiden. Zudem variieren die Spulenwindungsabstände 31. Further flat coils 8 can be seen in a top view in FIGS. 6 and 7, as a result of which their coil geometry or their coil winding patterns 13, 14 can be clearly seen. These flat coils 8 can, for example, be arranged in the induction charging device 1 according to FIG. 1, especially on the flat coil carrier 6 according to FIG. 3 there. The coil geometry, ie the coil winding pattern 11 , 12 , 13 , 14 referred to here as the third coil winding pattern 13 , of this flat coil 8 can be seen in FIG. 6 . It can be obtained by inserting the coil windings 9 of this flat coil 8 into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 3 along the third winding path 49 indicated there by a dashed line. In FIG. 7 one can see the coil geometry, which is referred to here as the fourth coil winding pattern 14, of a further flat coil 8. It can be obtained by inserting the coil windings 9 of this flat coil 8 into the slots 10 of the flat coil carrier 6 illustrated in FIG. 3 along the fourth winding path 50 indicated there by a dot-dash line. This allows the third coil winding pattern 13 and the fourth coil winding pattern 14 esp Outer coil dimension 30 and in the number of coil turns differ. In addition, the coil winding distances 31 vary.
Die Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht eine im Gesamten mit Bezugsziffer 36 bezeich- nete Elektronikplatine der Elektronikeinrichtung 3 der kraftfahrzeugseitigen Induk tionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel der Induktionsladevorrichtung 1 . Die Elektronikplatine 36 hat mehrere sepa rate Kondensatorbänke 37, 38, 39, die aus elektrisch leitfähig miteinander verbun den elektrischen Einzelkapazitäten 40 aufgebaut sind. Die einzelnen Kondensator bänke 37, 38, 39 sind zwar separat, d.h. insb. elektrisch isoliert auf einer Leiterpla tine 51 angeordnet, ausgebildet, jedoch mittels elektrischer Festkontakte 44 in ge schlossenen bzw. in geöffneten Leitungszustand, welche insb. bei der Herstellung der Elektronikplatine 36 ausgebildet und ggf. an derselben durch löten fixiert wer den, zusammengeschaltet oder zusammenschaltbar. Die Festkontakte 44 können bspw. durch Schalter, Jumper, Hochleistungsjumper oder Leiterbrücken realisiert sein. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung 1 sind exemp larisch mehrere Kondensatorbänke 37, 38, 39 elektrisch leitfähig zusammenge schaltet, so dass sie gemeinsam eine sich summarisch aus den Kapazitäten der Einzelkapazitäten 40 zusammensetzende Gesamtkapazität bilden, die mit der Flachspule 8 elektrisch kommunizierend verbunden ist. Rein exemplarisch ist die Elektronikplatine 36 mit drei separaten Anschlusskontakten 41 zur elektrisch leit fähigen Verbindung der Elektronikplatine 36 mit hier nicht illustrierten elektrischen Komponenten der Elektronikeinrichtung 3 ausgerüstet. Zweckmäßigerweise sind je zwei dieser Anschlusskontakte 41 elektrisch kommunizierend über eine vorge gebene Auswahl von Kondensatorbänken 37, 38, 39 miteinander verbunden oder zumindest verbindbar. Dadurch kann, wenn die Elektronikplatine 36 über ein ent sprechendes Paar von Anschlusskontakten 41 elektrisch leitfähig verbunden ist, eine vorgegebene Gesamtkapazität eingestellt werden. Die Fig. 9 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Elektronikplatine 36 der Elektroni keinrichtung 3 der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Induktionsladevorrichtung 1 . Die weitere Elektronikplatine 36 kann alternativ zur vorstehend beschriebenen Elektronikplatine 36 oder zusätzlich zu dieser in der Elektronikeinrichtung 3 ange ordnet sein. Die weitere Elektronikplatine 36 unterscheidet sich von der Elektronik platine 36 nach Fig. 8 lediglich dadurch, dass die Zusammenschaltung der Kon densatorbänke 37, 38, 39 durch eine programmierbare Steuerlogik 43, welche di versere Leistungsschalter 52 steuert, realisiert ist, so dass eine bereitstellbare Ge samtkapazität der weiteren Elektronikplatine 36 bspw. durch einen externen Pro grammiereingriff vorgegeben werden kann. FIG. 8 shows a plan view of an electronic circuit board, denoted overall by reference number 36, of electronic device 3 of motor vehicle-side induction charging device 1 according to FIG. The electronic circuit board 36 has several separate capacitor banks 37, 38, 39, which are constructed from electrically conductively interconnected individual electrical capacitances 40. The individual capacitor banks 37, 38, 39 are arranged separately, i.e. in particular electrically insulated on a printed circuit board 51, but are formed by means of electrical fixed contacts 44 in the closed or open conduction state, which is particularly important during the manufacture of the electronic circuit board 36 formed and possibly fixed to the same by soldering who the interconnected or interconnectable. The fixed contacts 44 can be implemented, for example, by switches, jumpers, high-performance jumpers or conductor bridges. In the assembled state of the inductive charging device 1, several capacitor banks 37, 38, 39 are connected together in an electrically conductive manner, so that together they form a total capacitance made up of the capacitances of the individual capacitances 40, which is electrically connected to the flat coil 8 in an electrically communicating manner. Purely by way of example, the electronics circuit board 36 is equipped with three separate connection contacts 41 for electrically conductive connection of the electronics circuit board 36 to electrical components of the electronics device 3 that are not illustrated here. Expediently, two of these connection contacts 41 are connected to one another in an electrically communicating manner via a predetermined selection of capacitor banks 37, 38, 39, or at least can be connected to one another. As a result, if the electronics circuit board 36 is electrically conductively connected via a corresponding pair of connection contacts 41, a predetermined total capacitance can be set. FIG. 9 shows a top view of a further electronic circuit board 36 of the electronic device 3 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle according to FIG. 1 or according to a further exemplary embodiment of the inductive charging device 1 . The additional electronic circuit board 36 can be arranged in the electronic device 3 as an alternative to the electronic circuit board 36 described above or in addition to this. The other electronic circuit board 36 differs from the electronic circuit board 36 of FIG. 8 only in that the interconnection of the capacitor banks 37, 38, 39 is realized by a programmable control logic 43, which controls di verse circuit breakers 52, so that a deployable Ge overall capacity of the other electronic circuit board 36, for example. Programming intervention by an external Pro can be specified.
Die Fig. 10 zeigt in einer Draufsicht eine auf einem Flachspulenträger 6 angeord nete Ferriteinheit 32 der Induktionsspuleneinrichtung 2 der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die Ferriteinheit 32 zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, um den Blick auf den ansonsten von der Ferriteinheit 32 verdeckten Flachspulenträger 6 mit spiralförmiger Flachspule 8 zumindest abschnittsweise freizugeben. Man kann dort erkennen, dass die Fer riteinheit 32 aus mehreren pizzaartig angeordneten Ferritelementen 33 aufgebaut ist, die gemeinsam zur Führung von Magnetfeldern dienen. Vorliegend sind die Ferritelemente 33 durch eine leichte Schraffur markiert. Die Ferritelementen 33 sind an einem Träger 34 adhäsiv gehaltert und mittels diesem am Flachspulenträ ger 6 im Bereich einer oder oberhalb einer Flachspule 8 angeordnet, wobei diese vollflächig abgedeckt ist. In der Praxis wird der Träger 34 so ausgelegt, dass im montierten Zustand zwischen den Ferritelementen 33 und dem Flachspulenträger 6 ein gewisser Abstand zwischen den jeweiligen Ferritelementen 33 und dem Flachspulenträger 6 ausgebildet ist. Ggf. werden die Ferritelemente 33 am Flach spulenträger 6 durch eine Vergussmasse fixiert. Zuletzt zeigt die Fig. 11 in einer Draufsicht eine weitere auf einem Flachspulenträ ger 6 mit spiralförmiger Flachspule 8 angeordnete weitere Ferriteinheit 32 der kraft fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die weitere Fer riteinheit 32 zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, so dass der an sonsten von der weiteren Ferriteinheit 32 verdeckte Flachspulenträger 6 mit Flach spule 8 zumindest abschnittsweise zu erkennen ist. Im Unterschied zum vorherge henden Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind vorliegend die Ferritelemente 33 der weiteren Ferriteinheit 32 radial gekürzt, da die spiralförmige Flachspule 8 eine vergleichsweise kleine Spulenaußenabmessung aufweist. Durch die Kürzung der Ferritelemente 33 in Radialrichtung kann Ferritmaterial eingespart und zugleich eine ausreichende Führung von Magnetfeldern realisiert werden. Ggf. werden die Ferritelemente 33 am Flachspulenträger 6 durch eine Vergussmasse 27 fixiert, zu sätzlich können auch durch die Kürzung der Ferritelemente 33 in Radialrichtung freigegeben Volumenbereiche mit dieser Masse 27 ausgegossen sein. Fig. 10 shows a plan view of a ferrite unit 32 of the induction coil device 2 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle, arranged on a flat coil carrier 6, according to View of the otherwise covered by the ferrite unit 32 flat coil support 6 with spiral flat coil 8 release at least in sections. It can be seen there that the ferrite unit 32 is made up of several ferrite elements 33 arranged like a pizza, which together serve to guide magnetic fields. In the present case, the ferrite elements 33 are marked by light hatching. The ferrite elements 33 are held adhesively on a carrier 34 and are arranged by means of this on the flat coil carrier ger 6 in the region of or above a flat coil 8, which is covered over the entire surface. In practice, the carrier 34 is designed in such a way that in the assembled state between the ferrite elements 33 and the flat coil carrier 6 there is a certain spacing between the respective ferrite elements 33 and the flat coil carrier 6 . If necessary, the ferrite elements 33 are fixed to the flat coil carrier 6 by a casting compound. Finally, Fig. 11 shows a top view of another ferrite unit 32 of the inductive charging device 1 in the motor vehicle, arranged on a flat coil carrier 6 with a spiral-shaped flat coil 8, according to Fig. 1 or according to a further exemplary embodiment of the inductive charging device 1, the further ferrite unit 32 being transparent at least in sections is shown, so that the otherwise covered by the other ferrite unit 32 flat coil support 6 with flat coil 8 can be seen at least in sections. In contrast to the previous exemplary embodiment according to FIG. 10, in this case the ferrite elements 33 of the further ferrite unit 32 are shortened radially, since the spiral-shaped flat coil 8 has a comparatively small outer coil dimension. By shortening the ferrite elements 33 in the radial direction, ferrite material can be saved and, at the same time, sufficient guidance of magnetic fields can be achieved. If necessary, the ferrite elements 33 are fixed to the flat coil carrier 6 by a casting compound 27;
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Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftfahrzeugseitige oder bodenseitige Induktionsladevorrichtung (1 ), insbe sondere für den Einsatz in einer zum Aufladen einer Traktionsbatterie eingerich teten und die Induktionsladevorrichtung (1) aufweisenden Induktionsladeeinheit (45) eines Kraftfahrzeugs (46) oder für den Einsatz in einer am Untergrund (48) angeordneten und die Induktionsladevorrichtung (1) aufweisenden Gegen-Induk- tionsladeeinheit (47), 1. Inductive charging device (1) on the motor vehicle or on the ground, in particular for use in an inductive charging unit (45) of a motor vehicle (46) that is set up for charging a traction battery and has the inductive charging device (1) or for use in an underground (48) arranged counter-inductive charging unit (47) having the inductive charging device (1),
- mit einer Induktionsspuleneinrichtung (2) zur berührungslosen Energieübertra gung, - With an induction coil device (2) for contactless energy transmission,
- wobei die Induktionsspuleneinrichtung (2) einen ebenen Flachspulenträger (6) und eine elektrisch leitfähige Flachspule (8) aus Spulenwindungen (9) aufweist,- wherein the induction coil device (2) has a flat flat coil support (6) and an electrically conductive flat coil (8) made of coil windings (9),
- wobei der Flachspulenträger (6) zusammenhängende Nuten (10) aufweist, in welche die Spulenwindungen (9) unter Ausbildung eines die magnetischen Spu leneigenschaften der Flachspule (8) vorgebenden Spulenwicklungsbildes (11 , 12, 13, 14) der Flachspule (8) entlang eines sich durch die Nuten (10) erstre ckenden Windungspfads (15, 16) einlegbar sind, - wherein the flat coil support (6) has connected grooves (10) into which the coil windings (9) are fed along the flat coil (8), forming a coil winding pattern (11, 12, 13, 14) that predetermines the magnetic coil properties of the flat coil (8). a winding path (15, 16) extending through the grooves (10) can be inserted,
- wobei die Nuten (10) zumindest zwei Windungspfade (15, 16) zum Einlegen von Spulenwindungen (9) begrenzen oder bilden, wodurch zumindest zwei Spulen wicklungsbilder (11, 12, 13, 14) für Flachspulen (8) mit unterschiedlichen mag netischen Spuleneigenschaften vorgegeben sind, - wherein the grooves (10) delimit or form at least two winding paths (15, 16) for inserting coil windings (9), whereby at least two coil winding patterns (11, 12, 13, 14) for flat coils (8) with different magnetic coil properties are predetermined
- wobei im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung (1) die Spulenwindungen (9) der Flachspule (8) unter Ausbildung lediglich eines der vorgegebenen Spulenwicklungsbilder (11, 12, 13, 14) entlang eines Windungs pfads (15, 16) der zumindest zwei Windungspfade (15, 16) in die Nuten (10) eingelegt und an dem Flachspulenträger (6) fixiert sind. 2. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass - wherein in the assembled state of the inductive charging device (1) the coil windings (9) of the flat coil (8) forming only one of the predetermined coil winding patterns (11, 12, 13, 14) along a winding path (15, 16) of the at least two winding paths ( 15, 16) are inserted into the grooves (10) and fixed to the flat coil support (6). 2. Inductive charging device (1) according to claim 1, characterized in that
- sich der ebene Flachspulenträger (6) in einer Ebene (5) erstreckt, auf welcher eine den Flachspulenträger (6), insb. zentral, durchsetzende und bezüglich der Ebene (5) senkrecht orientierte Flochachse (17) steht, - the flat coil support (6) extends in a plane (5) on which stands a flat axis (17) which passes through the flat coil support (6), especially centrally, and is oriented perpendicularly with respect to the plane (5),
- wobei die Nuten (10) an einer in dieser Ebene (5) liegenden Trägergroßfläche (7) des Flachspulenträgers (6) ausmünden und die Hochachse (17) umlaufen. - The grooves (10) opening out on a large carrier surface (7) of the flat coil carrier (6) lying in this plane (5) and running around the vertical axis (17).
3. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. inductive charging device (1) according to claim 2, characterized in that
- die Nuten (10) mit Steigung in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen und eine Spiralform (20) bilden, und/oder - the grooves (10) run around the vertical axis (17) with a gradient in a circumferential direction (19) and form a spiral shape (20), and/or
- die Nuten (10) mit einer Spiralüberlagerungsform (21), die durch Überlagerung zweier oder mehrerer Spiralen gebildet ist, in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen. - The grooves (10) rotate in a circumferential direction (19) around the vertical axis (17) with a superimposed spiral shape (21), which is formed by superimposing two or more spirals.
4. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 4. inductive charging device (1) according to claim 2, characterized in that
- die Nuten (10) aus bezüglich der Hochachse (17) konzentrischen Umfangsring nuten (22) und radial von der Hochachse (17) weglaufenden Radialnuten (23) gebildet sind, - the grooves (10) are formed from circumferential ring grooves (22) concentric with respect to the vertical axis (17) and radial grooves (23) running away radially from the vertical axis (17),
- wobei die Umfangsringnuten (22) und die Radialnuten (23) in Übergangsab schnitten (24) ineinander übergehen. - Where the circumferential ring grooves (22) and the radial grooves (23) cut in transition from (24) merge into one another.
5. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsringnuten (22) in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen und eine in der Ebene (5) und der Trägergroßfläche (7) liegende Um fangsnutkontur (25) aufweisen, die kreisförmig, viereckförmig, insb. viereck-mit- abgerundeten-Ecken-förmig, oder ellipsenförmig gestaltet ist. 5. Inductive charging device (1) according to claim 4, characterized in that the circumferential ring grooves (22) run around the vertical axis (17) in a circumferential direction (19) and a circumferential groove contour lying in the plane (5) and the large carrier surface (7). 25) that are circular, square, especially square-with- rounded-corner-shaped, or elliptical.
6. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnuten (23) radial von der Hochachse (17) geradlinig oder in geschwun genen Bahnen oder mäanderförmigen Bahnen radial von der Hochachse (17) weg laufen. 6. Inductive charging device (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the radial grooves (23) run radially away from the vertical axis (17) in a straight line or in curved paths or meandering paths radially away from the vertical axis (17).
7. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass 7. inductive charging device (1) according to any one of claims 2 to 6, characterized in that
- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt, - a transverse axis (18) oriented perpendicular to the vertical axis (17) and running in said plane (5) projects away,
- wobei in Richtung der Querachse (18) unmittelbar benachbarte Nuten (10) von einander durch eine Nutenwand (26) getrennt und elektrisch isoliert sind,- grooves (10) immediately adjacent in the direction of the transverse axis (18) being separated and electrically insulated from one another by a groove wall (26),
- wobei eine in Richtung der Querachse (18) gemessene Wandstärke dieser Nu tenwand (26) mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindestwand stärke entspricht. - Wherein a direction of the transverse axis (18) measured wall thickness of Nu tenwand (26) corresponds to at least a predetermined or specifiable minimum wall thickness.
8. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass 8. inductive charging device (1) according to any one of claims 2 to 7, characterized in that
- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt, - a transverse axis (18) oriented perpendicular to the vertical axis (17) and running in said plane (5) projects away,
- wobei die Nuten (10) bezüglich der Hochachse (17) punktsymmetrisch und/oder bezüglich der Querachse (18) spiegelsymmetrisch gestaltet sind. - The grooves (10) being point-symmetrical with respect to the vertical axis (17) and/or mirror-symmetrical with respect to the transverse axis (18).
9. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachspulenträger (6) zumindest eine Durchführung (28) aufweist, die den Flachspulenträger (6) durchsetzt und durch die hindurch die Flachspule (8) elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist. 9. Inductive charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flat coil support (6) has at least one bushing (28) which penetrates the flat coil support (6) and through which the flat coil (8) is electrically contacted or contactable.
10. Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. inductive charging device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that
- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt, - a transverse axis (18) oriented perpendicular to the vertical axis (17) and running in said plane (5) projects away,
- wobei sich die durch die zumindest zwei Windungspfade (15, 16) vorgegebenen Spulenwicklungsbilder (11 , 12, 13, 14) in ihren für eine Flachspule (8) vorgege benen Spuleninnenabmessungen (29) und/oder Spulenaußenabmessungen- The coil winding patterns (11, 12, 13, 14) predetermined by the at least two winding paths (15, 16) differ in their internal coil dimensions (29) and/or external coil dimensions specified for a flat coil (8).
(30) und/oder Spulenwindungsanzahlen und/oder Spulenwindungsabständen(30) and/or coil turn counts and/or coil turn pitches
(31), die zwischen zwei unmittelbar benachbarten Spulenwindungen (9) in Rich tung einer Querachse (18) zu messen sind, voneinander unterscheiden. (31), which are to be measured between two directly adjacent coil turns (9) in the direction of a transverse axis (18), differ from one another.
11. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 11. inductive charging device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that
- die Induktionsspuleneinrichtung (2) eine Ferriteinheit (32) aus Ferritelemen ten (33) zur Führung von Magnetfeldern und einen Träger (34) aufweist,- the induction coil device (2) has a ferrite unit (32) made of ferrite elements (33) for guiding magnetic fields and a carrier (34),
- wobei die Ferritelemente (33) am Träger (34), insb. adhäsiv, fixiert und positio niert sind, und - Wherein the ferrite elements (33) are fixed and positioned on the carrier (34), esp. Adhesively, and
- wobei die Ferritelemente (33) mittels des Trägers (34) unter Ausbildung eines Abstands zwischen den jeweiligen Ferritelementen (33) und dem Flachspulen träger (6) am Flachspulenträger (6) angeordnet sind. - The ferrite elements (33) being arranged on the flat coil carrier (6) by means of the carrier (34), forming a spacing between the respective ferrite elements (33) and the flat coil carrier (6).
12. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. inductive charging device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that
- der Träger (34) durch ein Traggitter realisiert ist, welches von einer unausge- härteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente (33) am Flachspulenträger (6) fixiert, ungehinderten umströmt oder umströmbar ist, oder - der Träger (34) durch eine Abstandsplatte realisiert ist, welche einen Abstand zwischen den Ferritelementen (33) und dem Flachspulenträger (6) und/oder der Flachspule (8) einstellt, oder - the carrier (34) is realized by a supporting grid, which flows unhindered or can be flowed around by an uncured casting compound which fixes the ferrite elements (33) on the flat coil carrier (6) in the cured state, or - the carrier (34) is realized by a spacer plate, which sets a distance between the ferrite elements (33) and the flat coil carrier (6) and/or the flat coil (8), or
- der Träger (34) durch ein Abstandsgitter realisiert ist, welches von einer unaus- gehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente (33) am Flachspulenträger (6) fixiert, ungehinderten umströmt oder umströmbar ist und welches einen Abstand zwischen den Ferritelementen (33) und dem Flachspulenträger (6) und/oder der Flachspule (8) einstellt. - the carrier (34) is realized by a spacer grid, around which an uncured casting compound, which fixes the ferrite elements (33) on the flat coil carrier (6) in the hardened state, flows or can be flowed around unhindered and which creates a distance between the ferrite elements (33 ) and the flat coil support (6) and/or the flat coil (8).
13. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. inductive charging device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that
- die Induktionsladevorrichtung (1) eine zum Betreiben der Induktionsspulenein richtung (2) eingerichtete Elektronikeinrichtung (3) sowie einer zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung (2) und/oder der Elektronikeinrichtung (3) einge richteten Kühleinrichtung (4) aufweist, wobei an der Kühleinrichtung (4) einer seits die Elektronikeinrichtung (3) und andererseits die Induktionsspulenein richtung (2) angeordnet ist, - the inductive charging device (1) has an electronic device (3) set up for operating the induction coil device (2) and a cooling device (4) set up for cooling the induction coil device (2) and/or the electronic device (3), wherein on the cooling device ( 4) on the one hand the electronic device (3) and on the other hand the induction coil device (2) is arranged,
- wobei die Kühleinrichtung (4) durch eine ebene fluiddurchströmbare Wärmetau scherkühlplatte realisiert ist. - Wherein the cooling device (4) is realized by a plane shear cooling plate through which fluid can flow.
14. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass 14. inductive charging device (1) according to claim 13, characterized in that
- die Elektronikeinrichtung (3) eine Elektronikplatine (36) mit mehreren separaten Kondensatorbänken (37, 38, 39) aufweist, - the electronic device (3) has an electronic circuit board (36) with several separate capacitor banks (37, 38, 39),
- wobei jede Kondensatorbank (37, 38, 39) miteinander elektrisch leitfähig ver bundene elektrische Einzelkapazitäten (40) aufweist, - wherein each capacitor bank (37, 38, 39) has electrical individual capacitances (40) which are electrically conductively connected to one another,
- wobei im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung (1 ) eine einzige Kondensatorbank (37, 38, 39) oder mehrere elektrisch leitfähig zusam mengeschaltete Kondensatorbänke (37, 38, 39) oder alle Kondensatorbänke (37, 38, 39), die elektrisch leitfähig zusammengeschaltet sind, eine Gesamtka pazität bilden, die mit der Flachspule (8) elektrisch kommunizierend verbindbar oder verbunden ist. - Wherein the assembled state of the inductive charging device (1) a single capacitor bank (37, 38, 39) or several electrically conductively connected capacitor banks (37, 38, 39) or all capacitor banks (37, 38, 39), which are connected together in an electrically conductive manner, form a total capacity which can be connected or is connected in electrically communicating manner to the flat coil (8).
15. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Zusammenschaltung mehrerer oder aller Kondensator bänke (37, 38, 39) durch mindestens einen Leistungsschalter (42) oder durch min destens eine programmierbare Steuerlogik (43) oder durch mindestens einen elektrischen Festkontakt (44) realisiert ist, wobei letztere aus der nachfolgenden, nicht abschließenden Gruppe stammen: 15. Inductive charging device (1) according to claim 14, characterized in that the electrically conductive interconnection of several or all capacitor banks (37, 38, 39) by at least one circuit breaker (42) or by at least one programmable control logic (43) or by at least an electrical fixed contact (44) is realized, the latter coming from the following, non-exhaustive group:
- Schalter, - Switch,
- Jumper, - jumpers,
- Hochleistungsjumper, - high performance jumper,
- Leiterbrücken. - Conductor bridges.
16. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass 16. inductive charging device (1) according to claim 14 or claim 15, characterized in that
- die Gesamtkapazität so eingestellt ist, dass sie mit der Induktivität der Flach spule (8) gemäß des einen realisierten Spulenwicklungsbildes (11 , 12, 13, 14) einen Schwingkreis bildet, welcher im Bereich einer angestrebten Betriebsfre quenz der Induktionsladevorrichtung (1 ) eine Resonanzfrequenz aufweist. - the total capacitance is adjusted in such a way that it forms a resonant circuit with the inductance of the flat coil (8) according to one realized coil winding pattern (11, 12, 13, 14), which has a resonant frequency in the range of a desired operating frequency of the inductive charging device (1). having.
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