WO2023186631A1 - Stationary inductive charging device for a vehicle charging system - Google Patents

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WO2023186631A1
WO2023186631A1 PCT/EP2023/057240 EP2023057240W WO2023186631A1 WO 2023186631 A1 WO2023186631 A1 WO 2023186631A1 EP 2023057240 W EP2023057240 W EP 2023057240W WO 2023186631 A1 WO2023186631 A1 WO 2023186631A1
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WO
WIPO (PCT)
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cooling
charging device
induction charging
power electronics
inverter
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057240
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German (de)
French (fr)
Inventor
Georg Feldhaus
Stefan Hirsch
Christopher Lämmle
Thomas Himmer
Holger Schroth
Martin Steinbach
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment

Definitions

  • the invention relates to a stationary induction charging device for a vehicle charging system and a vehicle charging system with such a stationary induction charging device.
  • traction batteries are used, for example in hybrid vehicles or purely electrically powered vehicles, to drive the motor vehicle.
  • traction batteries can be charged inductively.
  • the basic idea of the present invention is therefore to construct an induction charging device with a cooling device, power electronics, an electrical inverter and an induction coil in such a modular way that at least the cooling device and the induction coil are independent of one another, preferably - if necessary - at a distance from one another, in particular on a mounting floor or can be installed on a mounting wall. This allows a flexible arrangement of the components of the induction charging device at suitable positions while at the same time efficiently cooling the induction coil by means of the cooling device by dissipating the waste heat generated by the induction coil during operation.
  • the modular structure of the induction charging device according to the invention allows the position of the cooling device to be selected in principle independently of the position of the induction coil. This means that application and installation space-specific boundary conditions can be better taken into account when setting up the stationary induction charging device. This applies in particular to the particularly practical scenario in which a typically horizontally oriented assembly floor and a vertically oriented assembly wall are available for mounting the induction charging device, which can be driven over by a vehicle. Since the induction coil of the induction charging device for charging an electric vehicle is usually necessarily arranged on the assembly floor, the modular approach presented here allows in particular an optional arrangement of the cooling device on the assembly floor or on the assembly wall. A partial arrangement of the cooling device both on the mounting floor and on the mounting wall is also possible with the solution according to the invention.
  • the concept presented here can also be extended to other components of the induction charging device that generate waste heat during operation, i.e. in particular to the power electronics mentioned above and to the inverter mentioned above.
  • the removal of the waste heat and thus the cooling of said components can be carried out using a liquid or gaseous cooling medium, which can absorb the waste heat and thus transport it away from the induction charging device.
  • the induction charging device is equipped with a cooling device, which includes a cooling circuit through which the cooling medium can flow and in which the cooling medium can circulate. At least the induction coil is thermally connected to the cooling medium of the cooling circuit of the cooling device.
  • the cooling medium thus serves as a carrier or transport medium for the waste heat from said components, in particular the induction coil.
  • the waste heat transferred to the cooling medium can be passed on to the external environment of the induction charging device - for example using a heat exchanger. In this way, efficient cooling of the components that generate waste heat is achieved. Since said cooling circuit requires only a small amount of installation space, at least in the immediate area around the components of the induction charging device to be cooled, only a small amount of installation space is required for cooling these components.
  • the coil unit or induction coil as well as power electronics and inverter.
  • at least the inductive coil unit and the cooling device are thermally connected to one another and are also constructed in a modular manner, so that they can be installed independently of one another, in particular on a mounting floor or on a mounting wall.
  • the induction charging device according to the invention presented here represents a solution which, in addition to the possibility of a flexible arrangement of its components, also enables efficient cooling of the same.
  • the power electronics and/or the inverter for cooling are also fluidly connected to the cooling device and are also constructed in a modular manner, so that they can be arranged and mounted independently of one another and at a distance from one another, in particular on a mounting floor or on a mounting wall . In this way, the flexibility when installing or assembling the induction charging device is further improved with regard to the arrangement of its components, including the cooling device.
  • At least two, preferably all, of the components mentioned each have a separate component housing.
  • This not only allows and facilitates separate assembly of the components, but also makes it possible, in accordance with the modular approach essential to the invention, to arrange them at a distance from one another - in particular for application-specific or installation space-specific reasons.
  • at least two, preferably all three, of the components mentioned can share a common housing, that is to say have a common housing.
  • This variant is - due to its particularly simple structure - associated with reduced manufacturing costs and a particularly low requirement for installation space.
  • the cooling circuit is designed to be closed, so that the cooling medium can circulate in the cooling circuit.
  • the cooling device for indirect cooling has a cooling unit arranged in a re-cooling zone.
  • the recooling zone comprises a heat exchanger arranged in the closed cooling circuit or in the recooling zone, through which air, preferably from the external environment of the housing or the induction charging device, can flow through and fluidically separated from the cooling medium.
  • air preferably from the external environment of the housing or the induction charging device
  • heat can be transferred from the cooling medium to the air.
  • the cooling device can have an air inlet for introducing air from the environment of the induction charging device into the heat exchanger and an air outlet for discharging the air into the environment of the induction charging device after it flows through the heat exchanger.
  • the air inlet and/or the air outlet are arranged at a distance from the cooling unit.
  • Air inlet and/or air outlet can thus be arranged in particular on a vertical mounting wall and at a distance from the coil unit.
  • the cooling circuit is designed to be open for direct cooling with air as a cooling medium.
  • air from the environment of the induction charging device can be used as a cooling medium.
  • the cooling circuit comprises an air inlet for introducing air into the coil unit, preferably arranged at a distance from the coil unit Cooling circuit and an air outlet, preferably also arranged at a distance from the coil unit, or for discharging air from the cooling circuit.
  • the cooling circuit can include a first cooling zone for cooling the power electronics, a second cooling zone for cooling the inverter and a third cooling zone for cooling the induction coil, which communicate with one another fluidly.
  • the three cooling zones are arranged fluidically connected to one another in series in the cooling circuit.
  • This variant has a particularly simple technical design, since fluidic branches to the individual cooling zones or from the individual cooling zones, as would be required in a fluidic parallel connection, can be dispensed with. In this respect, such a series connection also requires particularly little installation space. In addition, this variant ensures that each cooling zone is flowed through by the entire cooling medium - and not just a partial flow of the cooling medium.
  • the first cooling zone can be arranged upstream of the second and third cooling zones and the second cooling zone can be arranged upstream of the third cooling zone in the cooling circuit.
  • the cooling medium first absorbs heat from the power electronics, which typically generate a particularly large amount of waste heat during operation, and only then - when waste heat is already absorbed by the cooling medium from the power electronics - from the power electronics, which generates less waste heat in comparison to the power electronics induction coil.
  • the heat-generating electrical inverter only releases its waste heat to the cooling medium after it has already absorbed waste heat from the power electronics and the induction coil.
  • one of the three cooling zones can be connected in parallel to the other two cooling zones connected in series. It is also conceivable that all three cooling zones are fluidly connected in parallel.
  • a parallel fluidic connection has the advantage that the cooling medium enters the parallel-connected cooling zones with the same low input temperature, so the components to be cooled are cooled at a lower temperature and thus also assume a lower operating temperature during operation, which in particular reduces the aging of these components reduced and thus the service life increased.
  • the recooling zone is fluidly arranged in series with the three cooling zones in the cooling circuit. In this way it is ensured that the cooling medium is guided through the recooling zone during each individual circulation in the cooling circuit, where it can release heat to the external environment of the induction charging device.
  • At least one cooling element of the cooling device through which the cooling medium can flow is arranged in at least one of the three cooling zones.
  • the waste heat generated by or in the cooling element i.e. induction coil and/or power electronics and/or inverter, can be absorbed particularly efficiently and transferred to the cooling medium.
  • the cooling element comprises or is a housing part in which a channel structure through which the cooling medium can flow is formed.
  • the induction coil and/or the power electronics and/or the inverter are at least partially arranged as waste heat-generating electrical/electronic components of the induction charging device and are thermally connected to this component. This allows the waste heat generated by the component to be transferred to the cooling medium guided through the channel structure.
  • the invention further relates to an arrangement with a mounting base and with a mounting wall as well as with an induction charging device according to the invention presented above.
  • the advantages of the induction charging device according to the invention explained above are therefore also transferred to the arrangement according to the invention.
  • at least the coil unit of the induction charging device is arranged on the mounting base.
  • the cooling unit can be arranged on the mounting floor, preferably adjacent to the coil unit with the induction coil.
  • the air inlet and the air outlet are arranged on the mounting floor as part of the cooling unit.
  • the air inlet and the air outlet can also be arranged on the mounting wall at a distance from the cooling unit. This means that the ideal position for air supply and air removal can be flexibly selected.
  • the power electronics can also be arranged on the mounting wall.
  • the inverter is particularly preferably arranged on the mounting wall, so that in this case only the coil unit with the induction coil for interaction with a mobile induction charging device installed in the electric vehicle remains on the assembly floor.
  • the electrical connection between the induction coil and the power electronics or the electrical inverter can be implemented via suitable electrical connecting lines. This variant proves to be particularly advantageous if there is little, in particular not enough, installation space available on the assembly floor.
  • the inverter in addition to the coil unit, can also be arranged on the mounting base, preferably adjacent to the coil unit.
  • the power electronics can particularly preferably be arranged on the mounting floor. This means that the electrical line paths between the induction coil and the inverter and, if necessary, the power electronics can be kept small.
  • This variant proves to be particularly advantageous if there is little, in particular not enough, installation space available elsewhere than on the assembly floor - in particular on the vertical assembly wall mentioned above.
  • installation space and costs for long electrical connecting lines can be avoided and, in particular, the associated line losses can be kept small, which increases the efficiency and thus the efficiency of the inductive power transmission.
  • FIG. 1 shows an example of an arrangement according to the invention, in which the entire induction charging device is arranged on the assembly floor of the arrangement and the cooling takes place by means of a closed cooling circuit through which a cooling medium can flow,
  • FIG. 2 shows a further development of the example of FIG. 1, in which the cooling unit of the cooling device including the heat exchanger as well as the air inlet and air outlet are attached to a mounting wall of the arrangement at a distance from the other components of the induction charging device,
  • FIG. 3 shows a variant of the example of FIG. 2, in which only the air inlet and air outlet of the cooling device are attached to a mounting wall of the arrangement at a distance from the other components of the induction charging device,
  • FIG. 4 shows a variant of the example of FIG. 1, in which the cooling circuit is designed to be open so that ambient air from the induction charging device can flow through it, 5, 6 two further variants of the example of FIG. 1, in which the induction charging device is not completely arranged on the assembly floor, but is partially attached to the assembly wall of the arrangement.
  • FIG. 7 shows an example of a possible technical embodiment of a cooling element of the cooling device, which is formed by a housing part with a channel structure for the cooling medium to flow through.
  • FIG. 1 shows an example of an arrangement 30 according to the invention.
  • the arrangement 30 comprises a horizontally extending mounting base 31 and a vertically extending mounting wall 32 as well as a stationary induction charging device 1 according to the invention - also explained by way of example using the figures - which is shown in the example in Figure 1 the mounting base 31 is arranged.
  • the stationary induction charging device 1 comprises a coil unit 15, which has an electrically energized induction coil 5 for generating an alternating magnetic field.
  • the induction charging device 1 includes an electrical inverter 7 electrically connected to the induction coil 5 for converting an electrical direct current into an electrical alternating current, by means of which the induction coil 5 can be electrically energized via the power electronics 6.
  • the induction charging device 1 includes power electronics 6 electrically connected to the inverter 7 for providing an electrical direct current to the electrical inverter 7.
  • the induction charging device 1 includes a cooling device 10 for cooling the components 4 of the induction charging device 1 that generate waste heat during operation, i.e. the coil unit 15 or induction coil 5 as well of power electronics 6 and inverter 7.
  • the cooling device 10 comprises a cooling circuit 13 through which a cooling medium K can flow.
  • the cooling circuit 13 is designed to be closed, so that the cooling medium K can circulate in the cooling circuit 13.
  • the cooling circuit 13 has a first cooling zone 14a for cooling the power electronics 6, a second cooling zone 14b for cooling the inverter 7 and a third cooling zone 14c for cooling the induction coil 5.
  • waste heat is transferred to the cooling medium K from the associated component 4, i.e. the power electronics 6, the induction coil 5 or the inverter 7.
  • the three cooling zones 14a, 14b, 14c can be arranged fluidly in series, that is to say connected to one another in series, in the cooling circuit 13, as shown in FIG. Alternatively, there is also a parallel connection or a combination of parallel and serial connection (not shown).
  • the cooling device 10 has a cooling unit 23 arranged in a recooling zone 12 for dissipating the waste heat absorbed by the cooling medium K.
  • the cooling unit 23 comprises a heat exchanger 18 arranged in the closed cooling circuit 13, through which, on the one hand, air L from the external environment 19 of the induction charging device 1 and, on the other hand - fluidically separated from the air L - can flow through the cooling medium K circulating in the cooling circuit 13. In the heat exchanger 18, heat can be transferred from the cooling medium K to the air L.
  • the cooling unit 23 can also include a conveying device (not shown) arranged in the cooling circuit 13, for example in the form of a fluid pump, for driving the cooling medium K.
  • a cooling element 16 of the cooling device 10 through which the cooling medium K can flow can be arranged in each of the three cooling zones 14a, 14b, 14c. From or in the cooling element 16, the component 4 generating the respective waste heat, i.e. from the induction coil 5, from the power electronics 6 and from Waste heat generated by the electrical inverter 7 is absorbed and transferred to the cooling medium K.
  • the cooling element 16 can be a housing part 8 in the form of a housing base 9, in which a channel structure 17 with one or more cooling channels 21 through which the cooling medium K can flow is formed.
  • the housing base 9 can be closed in a fluid-tight manner by a housing cover 22 which is also designed like a plate.
  • the induction coil 5, the power electronics 6 or the electrical inverter 7 can be arranged on the cooling element 16 as a component 4 of the induction charging device 1 that generates waste heat and can be thermally connected to this component 4 (not shown in FIG. 7).
  • the housing part 8 can in particular be part of the separate component housing 2a, 2b, 2c or the common housing of the components 4.
  • the inductive coil unit 15 with the induction coil 5, the power electronics 6, and the inverter 7 are therefore thermally connected to the cooling unit 10 by means of the cooling circuit 13 or the cooling medium K circulating in the cooling circuit 13 and by means of the cooling elements 16 and are also constructed modularly, so that they can be installed independently of each other, in particular on the mounting floor 31 or on the mounting wall 32.
  • the components 4 are supplied with electrical energy via one or more electrical supply lines 33, which electrically connect the power electronics 6 to an electrical supply connection 34 provided on the mounting wall 32, at which electrical energy comes from an external electrical energy source (not shown) ready- is provided.
  • the inverter 7 and the induction coil 7 can be electrically connected to the power electronics 6 via one or more electrical connecting lines 35.
  • the components 4 each have a separate component housing 2a, 2b, 2c to implement the modular approach.
  • at least two - preferably all three - of the components 4 mentioned can share a common housing (not shown).
  • the cooling device 10 can have an air inlet 3a for introducing air from the environment 19 of the induction charging device 1 into the heat exchanger 18 and an air outlet 3b for discharging the air L into the environment 19 of the induction charging device 1 after flowing through the heat exchanger 18 have.
  • the coil unit 15 with the induction coil 5, the power electronics 6 and the inverter 7 are arranged on the mounting base 31.
  • the cooling unit 23 is also arranged on the mounting base 31.
  • the air inlet 3a and the air outlet 3b, as shown in Figure 1 are arranged in the area of the mounting base 31.
  • the entire induction charging device 1 is arranged on the mounting floor 31, but not on the mounting wall 32.
  • FIG. 2 shows a variant of the example of FIG. 2.
  • the arrangement 30 of FIG. 2 differs from that of FIG. So in the example of Figure 2, the cooling device 10 with the cooling unit 23, the heat exchanger 18 and with the air inlet 3a and arranged with the air outlet 3b on the mounting wall 32.
  • the cooling circuit 13, in which the cooling medium K circulates, therefore also extends in sections from the mounting base 31 to the mounting wall 32.
  • FIG. 3 illustrates an alternative variant to the example of FIG.
  • the air inlet 3a and the air outlet 3b communicate fluidly with the heat exchanger 18 arranged on the mounting base 32 via an air supply line 25 or via an air discharge line 26, so that air L from the environment 19 of the mounting wall 32 via the air inlet 3a and the air supply line 25 to the heat exchanger 18 can be transported.
  • There the air L can absorb heat from the cooling medium K and then flow on via the air discharge line 26 to the air outlet 3b, where it can exit again into the environment 19 of the mounting wall 32.
  • the air inlet 3a and air outlet 3b can expediently be arranged adjacent to one another on the mounting wall 32.
  • FIG. 4 shows a further variant of the examples of Figures 1 to 3.
  • the cooling circuit 13 is not closed as in the example of Figures 1 to 3, but is designed to be open for direct cooling with air L as the cooling medium K.
  • the closed cooling circuit 13 according to Figures 1 to 3, in which the cooling medium K circulates, is dispensed with.
  • the function of the cooling medium K here is taken over by the air L from the environment 19 of the induction charging device 1.
  • the induction charging device 1 comprises, analogously to the example in FIG. 3, an air inlet 3a and an air outlet 3b, both of which are at a distance from the cooling unit 23 on the mounting wall 32 are arranged.
  • FIG. 5 shows a partial representation in the area of the mounting wall 32 of a further variant of the example of FIG. 2.
  • the variant according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 2 in that in the example of FIG the mounting wall 32 - and therefore not on the mounting floor 31 as in the example of Figure 2 - is arranged.
  • Figure 6 shows a partial representation in the area of the mounting wall 32 of a variant of the example of Figure 5.
  • the variant according to Figure 6 differs from that according to Figure 5 in that in the example of Figure 6, in addition to the cooling unit 23 and the power electronics 6, the Electrical inverter 7 is arranged on the mounting wall 32 - and therefore not on the mounting base 31 as in the example of Figure 4.
  • Those components 4 that are arranged on the mounting wall 32 can be connected to the components 4 arranged on the mounting base 31 via one or more electrical connecting lines 35.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a stationary inductive charging device (1) for a vehicle charging system, comprising a coil unit (15) which has at least one electrically energizable induction coil (5) for generating a magnetic alternating field. The inductive charging device additionally comprises an electric inverter (7), which is electrically connected to the power electronics, for converting an electric direct current into an electric alternating current, by means of which the induction coil (5) can be electrically energized via the power electronics (6). The inductive charging device additionally comprises power electronics (6) for providing an electric direct current to the electric inverter (7). According to the invention, the inductive charging device comprises a cooling device (10) that has a cooling circuit, through which a cooling medium can flow, for cooling the inductive charging device components (4) which produce waste heat during operation, i.e. the coil unit (15) or the induction coil (5), the power electronics (6), and the inverter (7). At least the inductive coil unit (15) and the cooling device (10) are thermally coupled together in order to cool the coil unit (15) and are additionally constructed in a modular manner so as to be installable independently of one another and in a mutually spaced manner, in particular on an installation base (31) or on an installation wall (32).

Description

Stationäre Induktionsladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem Stationary induction charging device for a vehicle charging system
Die Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem sowie ein Fahrzeugladesystem mit einem solchen stationären Induktionsladeeinrichtung. The invention relates to a stationary induction charging device for a vehicle charging system and a vehicle charging system with such a stationary induction charging device.
In heutigen Kraftfahrzeugen kommen sogenannte Traktionsbatterien beispielsweise bei Hybridfahrzeugen oder rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Die Aufladung solcher Traktionsbatterien kann induktiv erfolgen. Hierzu ist es allgemein bekannt, fahrzeugseitig eine Induktionsspule vorzusehen, die mit einer Induktionsspule einer stationären induktiven Ladeeinrichtung Zusammenwirken kann. In today's motor vehicles, so-called traction batteries are used, for example in hybrid vehicles or purely electrically powered vehicles, to drive the motor vehicle. Such traction batteries can be charged inductively. For this purpose, it is generally known to provide an induction coil on the vehicle side, which can interact with an induction coil of a stationary inductive charging device.
Als problematisch erweist sich bei einer solchen stationären Induktionsladeeinrichtung, dass für deren Komponenten oftmals nur begrenzt Bauraum zur Verfügung steht. Dies gilt insbesondere für eine Kühleinrichtung der Induktionsladeeinrichtung, mittels welcher elektrische und elektronische Komponenten der Induktionsladeeinrichtung, welche im Betrieb in nicht unerhebliche Maße Abwärme erzeugen, gekühlt werden können. The problem with such a stationary induction charging device is that there is often only limited installation space available for its components. This applies in particular to a cooling device of the induction charging device, by means of which electrical and electronic components of the induction charging device, which generate significant amounts of waste heat during operation, can be cooled.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbesserte Ausführungsform für eine stationäre Induktionsladeeinrichtung zu schaffen, welche insbesondere voranstehend erläuterte Problematik adressiert. It is therefore an object of the present invention to create an improved embodiment for a stationary induction charging device, which particularly addresses the problems explained above.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Grundidee der vorliegenden Erfindung ist demnach, eine Induktionsladeeinrichtung mit einer Kühleinrichtung, einer Leistungselektronik, einem elektrischen Inverter und einer Induktionsspule so modular aufzubauen, dass zumindest die Kühleinrichtung und die Induktionsspule unabhängig voneinander, bevorzugt - falls erforderlich - im Abstand zueinander, insbesondere an einem Montageboden oder an einer Montagewand, verbaut werden können. Dies erlaubt eine flexible Anordnung der Komponenten der Induktionsladeeinrichtung an geeigneten Positionen bei gleichzeitig effizienter Kühlung der Induktionsspule mittels der Kühleinrichtung durch Abführung der von der Induktionsspule im Betrieb erzeugten Abwärme. This task is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims. The basic idea of the present invention is therefore to construct an induction charging device with a cooling device, power electronics, an electrical inverter and an induction coil in such a modular way that at least the cooling device and the induction coil are independent of one another, preferably - if necessary - at a distance from one another, in particular on a mounting floor or can be installed on a mounting wall. This allows a flexible arrangement of the components of the induction charging device at suitable positions while at the same time efficiently cooling the induction coil by means of the cooling device by dissipating the waste heat generated by the induction coil during operation.
Der erfindungsgemäß modulare Aufbau der Induktionsladeeinrichtung erlaubt es dabei, die Position der Kühleinrichtung prinzipiell unabhängig von der Position der Induktionsspule zu wählen. Somit können beim Aufbau der stationären Induktionsladeeinrichtung anwendungs- und bauraumspezifische Randbedingungen besser berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere für das besonders praxisrelevante Szenario, dass zur Montage der Induktionsladeeinrichtung ein von einem Fahrzeug befahrbarer, typischerweise horizontal ausgerichteter Montageboden und eine vertikal ausgerichtete Montagewand zur Verfügung stehen. Da die Induktionsspule der Induktionsladeeinrichtung zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs in der Regel zwingend am Montageboden angeordnet ist, erlaubt der hier vorgestellte modulare Ansatz insbesondere eine wahlweise Anordnung der Kühleinrichtung am Montageboden oder an der Montagewand. Auch eine teilweise Anordnung der Kühleinrichtung jeweils sowohl am Montageboden als auch an der Montagewand ist bei der erfindungsgemäßen Lösung möglich. The modular structure of the induction charging device according to the invention allows the position of the cooling device to be selected in principle independently of the position of the induction coil. This means that application and installation space-specific boundary conditions can be better taken into account when setting up the stationary induction charging device. This applies in particular to the particularly practical scenario in which a typically horizontally oriented assembly floor and a vertically oriented assembly wall are available for mounting the induction charging device, which can be driven over by a vehicle. Since the induction coil of the induction charging device for charging an electric vehicle is usually necessarily arranged on the assembly floor, the modular approach presented here allows in particular an optional arrangement of the cooling device on the assembly floor or on the assembly wall. A partial arrangement of the cooling device both on the mounting floor and on the mounting wall is also possible with the solution according to the invention.
Das hier vorgestellte Konzept kann auch auf weitere im Betrieb Abwärme erzeugende Komponenten der Induktionsladeeinrichtung, also insbesondere auf die oben erwähnte Leistungselektronik sowie auf den oben erwähnten Inverter erweitert werden. Die Abführung der Abwärme und somit die Kühlung besagter Komponenten kann mithilfe eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums erfolgen, welches die Abwärme aufnehmen und somit aus der Induktionsladeeinrichtung abtransportieren kann. Hierzu ist die Induktionsladeeinrichtung mit einer Kühleinrichtung ausgestattet, welche einen von dem Kühlmedium durchström baren Kühlkreislaufs umfasst, in welchem das Kühlmedium zirkulieren kann. Dabei ist zumindest die Induktionsspule thermisch mit dem Kühlmedium des Kühlkreislaufs der Kühleinrichtung verbunden. Das Kühlmedium dient somit als Träger- bzw. Transportmedium für die Abwärme besagter Komponenten, insbesondere der Induktionsspule. Die auf das Kühlmedium übertragene Abwärme kann - beispielsweise mithilfe eines Wärmeübertragers - an die äußere Umgebung der Induktionsladeeinrichtung weitergegeben werden. Auf diese Weise wird eine effiziente Kühlung der Abwärme erzeugenden Komponenten erreicht. Da besagter Kühlkreislauf nur wenig Bauraum benötigt, wird zudem zumindest im unmittelbaren Bereich um die zu kühlenden Komponenten der Induktionsladeeinrichtung nur wenig Bauraum zur Kühlung dieser Komponenten benötigt. The concept presented here can also be extended to other components of the induction charging device that generate waste heat during operation, i.e. in particular to the power electronics mentioned above and to the inverter mentioned above. The removal of the waste heat and thus the cooling of said components can be carried out using a liquid or gaseous cooling medium, which can absorb the waste heat and thus transport it away from the induction charging device. For this purpose, the induction charging device is equipped with a cooling device, which includes a cooling circuit through which the cooling medium can flow and in which the cooling medium can circulate. At least the induction coil is thermally connected to the cooling medium of the cooling circuit of the cooling device. The cooling medium thus serves as a carrier or transport medium for the waste heat from said components, in particular the induction coil. The waste heat transferred to the cooling medium can be passed on to the external environment of the induction charging device - for example using a heat exchanger. In this way, efficient cooling of the components that generate waste heat is achieved. Since said cooling circuit requires only a small amount of installation space, at least in the immediate area around the components of the induction charging device to be cooled, only a small amount of installation space is required for cooling these components.
Im Einzelnen umfasst die erfindungsgemäße stationäre Induktionsladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem eine Spuleneinheit, die wenigstens eine elektrisch bestrombare Induktionsspule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes aufweist. Ferner umfasst die Induktionsladeeinrichtung einen elektrischen Inverter zur Umwandlung eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom, mittels welchem die Induktionsspule über die Leistungselektronik elektrisch bestromt werden kann. Ferner umfasst die Induktionsladeeinrichtung eine elektrisch mit dem Inverter verbundene Leistungselektronik zum Bereitstellen eines elektrischen Gleichstroms an den elektrischen Inverter. Erfindungsgemäß umfasst die Induktionsladeeinrichtung eine Kühleinrichtung, welche einen von einem Kühlmedium durchström baren Kühlkreislauf zum Kühlen der im Betrieb Abwärme erzeugenden Komponenten der Induktionsladeeinrichtung, also von Spuleneinheit bzw. Induktionsspule sowie Leistungselektronik und Inverter, aufweist. Erfindungsgemäß sind zumindest die induktive Spuleneinheit und die Kühleinrichtung thermisch miteinander verbunden und außerdem modular aufgebaut, so dass sie unabhängig voneinander, insbesondere an einem Montageboden oder an einer Montagewand, verbaut werden können. In detail, the stationary induction charging device according to the invention for a vehicle charging system comprises a coil unit which has at least one induction coil that can be energized with electricity for generating an alternating magnetic field. Furthermore, the induction charging device comprises an electrical inverter for converting an electrical direct current into an electrical alternating current, by means of which the induction coil can be electrically energized via the power electronics. Furthermore, the induction charging device comprises power electronics electrically connected to the inverter for providing an electrical direct current to the electrical inverter. According to the invention, the induction charging device comprises a cooling device, which has a cooling circuit through which a cooling medium can flow for cooling the components of the induction charging device that generate waste heat during operation, i.e. the coil unit or induction coil as well as power electronics and inverter. According to the invention, at least the inductive coil unit and the cooling device are thermally connected to one another and are also constructed in a modular manner, so that they can be installed independently of one another, in particular on a mounting floor or on a mounting wall.
Im Ergebnis stellt die hier vorgestellte, erfindungsgemäße Induktionsladeeinrichtung eine Lösung dar, die zusätzlich zur Möglichkeit einer flexiblen Anordnung ihrer Komponenten auch eine effiziente Kühlung derselben ermöglicht. As a result, the induction charging device according to the invention presented here represents a solution which, in addition to the possibility of a flexible arrangement of its components, also enables efficient cooling of the same.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind auch die Leistungselektronik o- der/und der Inverter zur Kühlung fluidisch mit der Kühleinrichtung verbunden und außerdem modular aufgebaut, so dass sie unabhängig voneinander und im Abstand zueinander, insbesondere an einem Montageboden oder an einer Montagewand angeordnet und montiert werden können. Auf diese Weise wird die Flexibilität beim Verbauen bzw. Montieren der Induktionsladeeinrichtung hinsichtlich der Anordnung ihrer Komponenten einschließlich der Kühleinrichtung weiter verbessert. In a preferred embodiment, the power electronics and/or the inverter for cooling are also fluidly connected to the cooling device and are also constructed in a modular manner, so that they can be arranged and mounted independently of one another and at a distance from one another, in particular on a mounting floor or on a mounting wall . In this way, the flexibility when installing or assembling the induction charging device is further improved with regard to the arrangement of its components, including the cooling device.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen wenigstens zwei, vorzugsweise alle, der genannten Komponenten jeweils ein separates Komponentengehäuse. Dies erlaubt und erleichtert nicht nur eine separate Montage der Komponenten, sondern ermöglicht es auch in Übereinstimmung mit dem erfindungswesentlichen, modularen Ansatz, diese - insbesondere aus anwendungsspezifischen oder bauraum-spezifischen Gründen - im Abstand zueinander anzuordnen. Alternativ dazu können bei dieser Ausführungsform wenigstens zwei, vorzugsweise alle drei, der genannten Komponenten ein gemeinsames Gehäuse teilen, also ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Diese Variante ist - aufgrund ihres besonders einfachen Aufbaus - mit reduzierten Herstellungskosten und einem besonders geringen Bedarf an Bauraum verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Kühlkreislauf geschlossen ausgebildet, so dass das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf zirkulieren kann. Bei dieser Weiterbildung weist die Kühleinrichtung zur indirekten Kühlung eine in einer Rückkühlzone angeordnete Kühleinheit auf. Die Rückkühlzone umfasst einen im geschlossenen Kühlkreislauf bzw. in der Rückkühlzone angeordneten Wärmeübertrager, welcher von Luft, vorzugsweise aus der äußeren Umgebung des Gehäuses bzw. der Induktionsladeeinrichtung, sowie fluidisch getrennt von dem Kühlmedium durchströmt werden kann. In dem Wärmeübertrager kann Wärme von dem Kühlmedium auf die Luft übertragen werden. Die Bereitstellung eines Kühlkreislaufs mit darin zirkulierendem Kühlmedium ermöglicht eine besonders effektive Übertragung von Abwärme der Komponenten auf das Kühlmedium, wodurch besagte Komponenten besonders effizient gekühlt werden können. In a further preferred embodiment of the invention, at least two, preferably all, of the components mentioned each have a separate component housing. This not only allows and facilitates separate assembly of the components, but also makes it possible, in accordance with the modular approach essential to the invention, to arrange them at a distance from one another - in particular for application-specific or installation space-specific reasons. Alternatively, in this embodiment, at least two, preferably all three, of the components mentioned can share a common housing, that is to say have a common housing. This variant is - due to its particularly simple structure - associated with reduced manufacturing costs and a particularly low requirement for installation space. According to an advantageous development, the cooling circuit is designed to be closed, so that the cooling medium can circulate in the cooling circuit. In this development, the cooling device for indirect cooling has a cooling unit arranged in a re-cooling zone. The recooling zone comprises a heat exchanger arranged in the closed cooling circuit or in the recooling zone, through which air, preferably from the external environment of the housing or the induction charging device, can flow through and fluidically separated from the cooling medium. In the heat exchanger, heat can be transferred from the cooling medium to the air. The provision of a cooling circuit with a cooling medium circulating therein enables a particularly effective transfer of waste heat from the components to the cooling medium, whereby said components can be cooled particularly efficiently.
Besonders zweckmäßig kann bei der voranstehend erläuterten Weiterbildung die Kühleinrichtung einen Lufteinlass zum Einbringen von Luft aus der Umgebung der Induktionsladeeinrichtung in den Wärmeübertrager und einen Luftauslass zum Ausleiten der Luft in die Umgebung der Induktionsladeeinrichtung nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers aufweisen. Particularly expediently, in the development explained above, the cooling device can have an air inlet for introducing air from the environment of the induction charging device into the heat exchanger and an air outlet for discharging the air into the environment of the induction charging device after it flows through the heat exchanger.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Lufteinlass und/oder der Luftauslass im Abstand zur Kühleinheit angeordnet. Somit können Lufteinlass und/oder Luftauslass insbesondere an einer vertikalen Montagewand und im Abstand zur Spuleneinheit angeordnet sein. According to an advantageous development, the air inlet and/or the air outlet are arranged at a distance from the cooling unit. Air inlet and/or air outlet can thus be arranged in particular on a vertical mounting wall and at a distance from the coil unit.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist der Kühlkreislauf zur direkten Kühlung mit Luft als Kühlmedium offen ausgebildet. Dadurch kann als Kühlmedium Luft aus der Umgebung der Induktionsladeeinrichtung verwendet werden. Bei dieser Weiterbildung umfasst der Kühlkreislauf einen, vorzugsweise im Abstand zur Spuleneinheit angeordneten, Lufteinlass zum Einleiten von Luft in den Kühlkreislauf und einen, vorzugsweise ebenfalls im Abstand zur Spuleneinheit angeordneten, Luftauslass bzw. zum Ausleiten von Luft aus dem Kühlkreislauf. Bei dieser Variante kann auf die Bereitstellung eines geschlossenen Kühlkreislaufs zur Zirkulation eines zur Umgebungsluft separaten Kühlmediums verzichtet werden. Dies führt zu einem erheblich vereinfachten Aufbau der Kühleinrichtung und somit zu deutlichen Kostenvorteilen bei der Herstellung der Induktionsladeeinrichtung. According to another advantageous development, the cooling circuit is designed to be open for direct cooling with air as a cooling medium. This means that air from the environment of the induction charging device can be used as a cooling medium. In this development, the cooling circuit comprises an air inlet for introducing air into the coil unit, preferably arranged at a distance from the coil unit Cooling circuit and an air outlet, preferably also arranged at a distance from the coil unit, or for discharging air from the cooling circuit. In this variant, there is no need to provide a closed cooling circuit for circulating a cooling medium that is separate from the ambient air. This leads to a significantly simplified structure of the cooling device and thus to significant cost advantages in the production of the induction charging device.
Bevorzugt kann der Kühlkreislauf eine erste Kühlzone zum Kühlen der Leistungselektronik, eine zweite Kühlzone zum Kühlen des Inverters und eine dritte Kühlzone zum Kühlen der Induktionsspule, umfassen, die fluidisch miteinander kommunizieren. Preferably, the cooling circuit can include a first cooling zone for cooling the power electronics, a second cooling zone for cooling the inverter and a third cooling zone for cooling the induction coil, which communicate with one another fluidly.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die drei Kühlzonen fluidisch in Reihe miteinander verschaltet im Kühlkreislauf angeordnet. Diese Variante ist technisch besonders einfach aufgebaut, da auf fluidische Abzweige zu den einzelnen Kühlzone bzw. von den einzelnen Kühlzonen, wie diese bei einer fluidischen Parallelschaltungen erforderlich wäre, verzichtet werden kann. Insofern benötigt eine solche Reihenschaltung auch besonders wenig Bauraum. Darüber hinaus ist bei dieser Variante sichergestellt, dass jede Kühlzone von dem gesamten Kühlmedium - und nicht nur von einem Teilstrom des Kühlmediums - durchströmt wird. In a further preferred embodiment, the three cooling zones are arranged fluidically connected to one another in series in the cooling circuit. This variant has a particularly simple technical design, since fluidic branches to the individual cooling zones or from the individual cooling zones, as would be required in a fluidic parallel connection, can be dispensed with. In this respect, such a series connection also requires particularly little installation space. In addition, this variant ensures that each cooling zone is flowed through by the entire cooling medium - and not just a partial flow of the cooling medium.
Besonders bevorzugt kann die erste Kühlzone stromauf der zweiten und dritten Kühlzone und die zweite Kühlzone stromauf der dritten Kühlzone im Kühlkreislauf angeordnet sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass von dem Kühlmedium zunächst Wärme von der im Betrieb typischerweise besonders viel Abwärme erzeugenden Leistungselektronik, aufgenommen wird und erst dann - wenn von dem Kühlmedium bereits Abwärme von der Leistungselektronik aufgenommen wird - von der im Vergleich zur Leistungselektronik weniger Abwärme erzeugenden Induktionsspule. Auch der in der Regel ebenfalls vergleichsweise wenig Ab- wärme erzeugende elektrische Inverter gibt seine Abwärme also bei dieser Variante erst an das Kühlmedium ab, nachdem dieses bereits jeweils Abwärme von der Leistungselektronik und von der Induktionsspule aufgenommen hat. Particularly preferably, the first cooling zone can be arranged upstream of the second and third cooling zones and the second cooling zone can be arranged upstream of the third cooling zone in the cooling circuit. In this way, it is ensured that the cooling medium first absorbs heat from the power electronics, which typically generate a particularly large amount of waste heat during operation, and only then - when waste heat is already absorbed by the cooling medium from the power electronics - from the power electronics, which generates less waste heat in comparison to the power electronics induction coil. Also the generally comparatively little In this variant, the heat-generating electrical inverter only releases its waste heat to the cooling medium after it has already absorbed waste heat from the power electronics and the induction coil.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine der drei Kühlzonen parallel zu den beiden anderen in Reihe verschalteten Kühlzonen verschaltet sein. Ebenfalls ist es denkbar, dass alle drei Kühlzonen fluidisch parallel verschaltet sind. Eine parallele fluidische Verschaltung hat den Vorteil, dass das Kühlmedium mit einer gleichen niedrigen Eingangstemperatur in die parallel verschalteten Kühlzonen eintritt, die zu kühlenden Komponenten also mit einer niedrigeren Temperatur gekühlt werden und somit im Betrieb auch eine niedrigere Betriebstemperatur einnehmen, was insbesondere die Alterung dieser Komponenten verringert und somit die Lebensdauer erhöht. In a further preferred embodiment, one of the three cooling zones can be connected in parallel to the other two cooling zones connected in series. It is also conceivable that all three cooling zones are fluidly connected in parallel. A parallel fluidic connection has the advantage that the cooling medium enters the parallel-connected cooling zones with the same low input temperature, so the components to be cooled are cooled at a lower temperature and thus also assume a lower operating temperature during operation, which in particular reduces the aging of these components reduced and thus the service life increased.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Rückkühlzone fluidisch in Reihe zu den drei Kühlzonen im Kühlkreislauf angeordnet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Kühlmedium bei jeder einzelnen Zirkulation im Kühlkreislauf durch die Rückkühlzone geführt ist, wo es Wärme an die äußere Umgebung der Induktionsladeeinrichtung abgeben kann. In a further preferred embodiment, the recooling zone is fluidly arranged in series with the three cooling zones in the cooling circuit. In this way it is ensured that the cooling medium is guided through the recooling zone during each individual circulation in the cooling circuit, where it can release heat to the external environment of the induction charging device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in wenigstens einer der drei Kühlzonen wenigstens ein von dem Kühlmedium durchströmbares Kühlelement der Kühleinrichtung angeordnet. Von bzw. in dem Kühlelement kann die von der jeweiligen Komponente, also Induktionsspule oder/und Leistungselektronik oder/und Inverter, erzeugte Abwärme besonders effizient aufgenommen und auf das Kühlmedium übertragen werden. According to an advantageous development, at least one cooling element of the cooling device through which the cooling medium can flow is arranged in at least one of the three cooling zones. The waste heat generated by or in the cooling element, i.e. induction coil and/or power electronics and/or inverter, can be absorbed particularly efficiently and transferred to the cooling medium.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst oder ist das Kühlelement ein Gehäuseteil, in welchem eine von dem Kühlmedium durchströmbare Kanalstruktur ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist auf dem Gehäuseteil die Induktionsspule oder/und die Leistungselektronik oder/und der Inverter als jeweils Abwärme erzeugende elektrische/elektronische Komponente der Induktionsladeeinrichtung zumindest teilweise angeordnet und thermisch mit dieser Komponente verbunden. Dadurch kann die von der Komponente erzeugte Abwärme an das durch die Kanalstruktur geführte Kühlmedium übertragen werden. In another preferred embodiment, the cooling element comprises or is a housing part in which a channel structure through which the cooling medium can flow is formed. In this embodiment it is on the housing part the induction coil and/or the power electronics and/or the inverter are at least partially arranged as waste heat-generating electrical/electronic components of the induction charging device and are thermally connected to this component. This allows the waste heat generated by the component to be transferred to the cooling medium guided through the channel structure.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einem Montageboden und mit einer Montagewand sowie mit einer voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Induktionsladeeinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Induktionsladeeinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Anordnung. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist zumindest die Spuleneinheit der Induktionsladeeinrichtung auf dem Montageboden angeordnet. The invention further relates to an arrangement with a mounting base and with a mounting wall as well as with an induction charging device according to the invention presented above. The advantages of the induction charging device according to the invention explained above are therefore also transferred to the arrangement according to the invention. In the arrangement according to the invention, at least the coil unit of the induction charging device is arranged on the mounting base.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Kühleinheit, vorzugsweise benachbart zur Spuleneinheit mit der Induktionsspule, auf dem Montageboden angeordnet sein. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform der Lufteinlass und der Luftauslass als Teil der Kühleinheit auf dem Montageboden angeordnet. Dazu alternativ können aber der Lufteinlass und der Luftauslass aber auch im Abstand zur Kühleinheit an der Montagewand angeordnet sein. Somit kann der für die Luft-Zuführung und Luft-Abführung ideale Position flexibel ausgewählt werden. Zudem steht im Abstand zur auf dem Montageboden montierten Kühleinheit ggf. mehr Bauraum zur Verfügung, welcher z.B. für geräuschdämpfende Maßnahmen genutzt werden kann, was den Komfort bei der Nutzung der Induktionsladeeinrichtung weiter erhöht. In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the cooling unit can be arranged on the mounting floor, preferably adjacent to the coil unit with the induction coil. In addition, in this embodiment, the air inlet and the air outlet are arranged on the mounting floor as part of the cooling unit. Alternatively, the air inlet and the air outlet can also be arranged on the mounting wall at a distance from the cooling unit. This means that the ideal position for air supply and air removal can be flexibly selected. In addition, there may be more installation space available at a distance from the cooling unit mounted on the assembly floor, which can be used, for example, for noise-damping measures, which further increases the comfort when using the induction charging device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kann zusätzlich zum Lufteinlass und zum Luftauslass auch die Leistungselektronik an der Montagewand angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist bei dieser Weiterbildung auch der Inverter an der Montagewand angeordnet, so dass in diesem Fall nur die Spuleneinheit mit der Induktionsspule zum Zusammenwirken mit einer im Elektrofahrzeug verbauten mobilen Induktionsladeeinrichtung auf dem Montageboden verbleibt. Die elektrische Verbindung zwischen der Induktionsspule und der Leistungselektronik bzw. dem elektrischen Inverter kann über geeignete elektrische Verbindungsleitungen realisiert sein. Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn auf dem Montageboden nur wenig, insbesondere nicht genügend, Bauraum zur Verfügung steht. According to an advantageous development of the arrangement according to the invention, in addition to the air inlet and the air outlet, the power electronics can also be arranged on the mounting wall. In this development, the inverter is particularly preferably arranged on the mounting wall, so that in this case only the coil unit with the induction coil for interaction with a mobile induction charging device installed in the electric vehicle remains on the assembly floor. The electrical connection between the induction coil and the power electronics or the electrical inverter can be implemented via suitable electrical connecting lines. This variant proves to be particularly advantageous if there is little, in particular not enough, installation space available on the assembly floor.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann zusätzlich zur Spuleneinheit auch der Inverter, vorzugsweise benachbart zur Spuleneinheit, auf dem Montageboden angeordnet sein. Besonders bevorzugt kann bei dieser Ausführungsform auch die Leistungselektronik auf dem Montageboden angeordnet sein. Somit können die elektrischen Leitungswege zwischen der Induktionsspule und dem Inverter sowie gegebenenfalls der Leistungselektronik klein gehalten werden. Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn an anderer Stelle als auf dem Montageboden - insbesondere an oben erwähnter vertikaler Montagewand - nur wenig, insbesondere nicht genügend, Bauraum zur Verfügung steht. Weiterhin können durch eine solche Ausführungsform Bauraum und Kosten für lange elektrische Verbindungsleitungen vermieden und insbesondere die damit einher gehenden Leitungsverluste klein gehalten werden, was den Wirkungsgrad und damit die Effizienz der induktiven Leistungsübertagung erhöht. According to another preferred embodiment, in addition to the coil unit, the inverter can also be arranged on the mounting base, preferably adjacent to the coil unit. In this embodiment, the power electronics can particularly preferably be arranged on the mounting floor. This means that the electrical line paths between the induction coil and the inverter and, if necessary, the power electronics can be kept small. This variant proves to be particularly advantageous if there is little, in particular not enough, installation space available elsewhere than on the assembly floor - in particular on the vertical assembly wall mentioned above. Furthermore, with such an embodiment, installation space and costs for long electrical connecting lines can be avoided and, in particular, the associated line losses can be kept small, which increases the efficiency and thus the efficiency of the inductive power transmission.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the 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, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention. Preferred exemplary embodiments of the invention are shown 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 the same components.
Es zeigen, jeweils schematisch: Show it schematically:
Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher die gesamte Induktionsladeeinrichtung auf dem Montageboden der Anordnung angeordnet ist und die Kühlung mittels eines von einem Kühlmedium durchströmbaren, geschlossen ausgebildeten Kühlkreislaufs erfolgt, 1 shows an example of an arrangement according to the invention, in which the entire induction charging device is arranged on the assembly floor of the arrangement and the cooling takes place by means of a closed cooling circuit through which a cooling medium can flow,
Fig. 2 eine Weiterbildung des Beispiels der Figur 1 , bei welcher die Kühleinheit der Kühleinrichtung einschließlich Wärmeübertrager sowie Lufteinlass und Luftauslass im Abstand zu den anderen Komponenten der Induktionsladeeinrichtung an einer Montagewand der Anordnung befestigt sind, 2 shows a further development of the example of FIG. 1, in which the cooling unit of the cooling device including the heat exchanger as well as the air inlet and air outlet are attached to a mounting wall of the arrangement at a distance from the other components of the induction charging device,
Fig. 3 eine Variante des Beispiels der Figur 2, bei welcher nur Lufteinlass und Luftauslass der Kühleinrichtung im Abstand zu den anderen Komponenten der Induktionsladeeinrichtung an einer Montagewand der Anordnung befestigt sind, 3 shows a variant of the example of FIG. 2, in which only the air inlet and air outlet of the cooling device are attached to a mounting wall of the arrangement at a distance from the other components of the induction charging device,
Fig. 4 eine Variante des Beispiels der Figur 1 , bei welcher der Kühlkreislauf offen ausgebildet ist, so dass er mit Umgebungsluft der Induktionsladeeinrichtung durchströmt werden kann, Fig. 5, 6 zwei weitere Varianten des Beispiels der Figur 1 , bei welchen die Induktionsladeeinrichtung nicht vollständig auf dem Montageboden angeordnet, sondern teilweise an der Montagewand der Anordnung befestigt ist. 4 shows a variant of the example of FIG. 1, in which the cooling circuit is designed to be open so that ambient air from the induction charging device can flow through it, 5, 6 two further variants of the example of FIG. 1, in which the induction charging device is not completely arranged on the assembly floor, but is partially attached to the assembly wall of the arrangement.
Fig. 7 beispielhaft eine mögliche technische Ausgestaltungsform eines Kühlelements der Kühleinrichtung, welches durch ein Gehäuseteil mit Kanalstruktur zum Durchströmen mit dem Kühlmedium ausgebildet ist. 7 shows an example of a possible technical embodiment of a cooling element of the cooling device, which is formed by a housing part with a channel structure for the cooling medium to flow through.
Die Figur 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 30. Die Anordnung 30 umfasst einen sich horizontal erstreckenden Montageboden 31 und eine sich vertikal erstreckende Montagewand 32 sowie eine - anhand der Figuren ebenfalls beispielhaft erläuterte - erfindungsgemäße stationäre Induktionsladeeinrichtung 1 , die im Beispiel der Figur 1 auf dem Montageboden 31 angeordnet ist. Die stationäre Induktionsladeeinrichtung 1 umfasst eine Spuleneinheit 15, die eine elektrisch bestrombare Induktionsspule 5 zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes aufweist. Außerdem umfasst die Induktionsladeeinrichtung 1 einen elektrisch mit der Induktionsspule 5 verbundenen elektrischen Inverter 7 zur Umwandlung eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom, mittels welchem die Induktionsspule 5 über die Leistungselektronik 6 elektrisch bestromt werden kann. Ferner umfasst die Induktionsladeeinrichtung 1 eine elektrisch mit dem Inverter 7 verbundene Leistungselektronik 6 zum Bereitstellen eines elektrischen Gleichstroms an den elektrischen Inverter 7. Figure 1 shows an example of an arrangement 30 according to the invention. The arrangement 30 comprises a horizontally extending mounting base 31 and a vertically extending mounting wall 32 as well as a stationary induction charging device 1 according to the invention - also explained by way of example using the figures - which is shown in the example in Figure 1 the mounting base 31 is arranged. The stationary induction charging device 1 comprises a coil unit 15, which has an electrically energized induction coil 5 for generating an alternating magnetic field. In addition, the induction charging device 1 includes an electrical inverter 7 electrically connected to the induction coil 5 for converting an electrical direct current into an electrical alternating current, by means of which the induction coil 5 can be electrically energized via the power electronics 6. Furthermore, the induction charging device 1 includes power electronics 6 electrically connected to the inverter 7 for providing an electrical direct current to the electrical inverter 7.
Entsprechend Figur 1 umfasst die Induktionsladeeinrichtung 1 eine Kühleinrichtung 10 zum Kühlen der im Betrieb Abwärme erzeugenden Komponenten 4 der Induktionsladeeinrichtung 1 , also von Spuleneinheit 15 bzw. Induktionsspule 5 sowie von Leistungselektronik 6 und Inverter 7. Hierzu umfasst die Kühleinrichtung 10 einen von einem Kühlmedium K durchström baren Kühlkreislauf 13. According to Figure 1, the induction charging device 1 includes a cooling device 10 for cooling the components 4 of the induction charging device 1 that generate waste heat during operation, i.e. the coil unit 15 or induction coil 5 as well of power electronics 6 and inverter 7. For this purpose, the cooling device 10 comprises a cooling circuit 13 through which a cooling medium K can flow.
Im Beispiel der Figur 1 ist der Kühlkreislauf 13 geschlossen ausgebildet, so dass das Kühlmedium K in dem Kühlkreislauf 13 zirkulieren kann. Im Beispiel weist der Kühlkreislauf 13 eine erste Kühlzone 14a zum Kühlen der Leistungselektronik 6, eine zweite Kühlzone 14b zum Kühlen des Inverters 7 und eine dritte Kühlzone 14c zum Kühlen der Induktionsspule 5 auf. In der jeweiligen Kühlzone 14a, 14b, 14c wird von der zugeordneten Komponente 4, also der Leistungselektronik 6, der Induktionsspule 5 bzw. des Inverters 7, Abwärme auf das Kühlmedium K übertragen. Die drei Kühlzonen 14a, 14b, 14c können dabei wie in Figur 1 gezeigt fluidisch in Reihe, also seriell miteinander verschaltet im Kühlkreislauf 13 angeordnet sein. Alternativ dazu ist aber auch eine parallele Verschaltung oder eine Kombination aus paralleler und serieller Verschaltung (nicht gezeigt). In the example of Figure 1, the cooling circuit 13 is designed to be closed, so that the cooling medium K can circulate in the cooling circuit 13. In the example, the cooling circuit 13 has a first cooling zone 14a for cooling the power electronics 6, a second cooling zone 14b for cooling the inverter 7 and a third cooling zone 14c for cooling the induction coil 5. In the respective cooling zone 14a, 14b, 14c, waste heat is transferred to the cooling medium K from the associated component 4, i.e. the power electronics 6, the induction coil 5 or the inverter 7. The three cooling zones 14a, 14b, 14c can be arranged fluidly in series, that is to say connected to one another in series, in the cooling circuit 13, as shown in FIG. Alternatively, there is also a parallel connection or a combination of parallel and serial connection (not shown).
Weiterhin weist die Kühleinrichtung 10 eine zur Abführung der vom Kühlmedium K aufgenommenen Abwärme in einer Rückkühlzone 12 angeordnete Kühleinheit 23 auf. Die Kühleinheit 23 umfasst einen im geschlossenen Kühlkreislauf 13 angeordneten Wärmeübertrager 18, welcher zum einen von Luft L aus der äußeren Umgebung 19 der Induktionsladeeinrichtung 1 und zum anderen - fluidisch getrennt zur Luft L - von dem im Kühlkreislauf 13 zirkulierenden Kühlmedium K durchströmt werden kann. In dem Wärmeübertrager 18 kann Wärme von dem Kühlmedium K auf die Luft L übertragen werden. Die Kühleinheit 23 kann auch eine im Kühlkreislauf 13 angeordnete Fördereinrichtung (nicht gezeigt), etwa in Form einer Fluidpumpe, zum Antreiben des Kühlmediums K umfassen. Furthermore, the cooling device 10 has a cooling unit 23 arranged in a recooling zone 12 for dissipating the waste heat absorbed by the cooling medium K. The cooling unit 23 comprises a heat exchanger 18 arranged in the closed cooling circuit 13, through which, on the one hand, air L from the external environment 19 of the induction charging device 1 and, on the other hand - fluidically separated from the air L - can flow through the cooling medium K circulating in the cooling circuit 13. In the heat exchanger 18, heat can be transferred from the cooling medium K to the air L. The cooling unit 23 can also include a conveying device (not shown) arranged in the cooling circuit 13, for example in the form of a fluid pump, for driving the cooling medium K.
In jeder der drei Kühlzonen 14a, 14b, 14c kann ein von dem Kühlmedium K durch- strömbares Kühlelement 16 der Kühleinrichtung 10 angeordnet sein. Von bzw. in dem Kühlelement 16 kann die von der jeweiligen Abwärme erzeugenden Komponente 4, also von der Induktionsspule 5, von der Leistungselektronik 6 sowie vom elektrischen Inverter 7 erzeugte Abwärme aufgenommen und auf das Kühlmedium K übertragen werden. A cooling element 16 of the cooling device 10 through which the cooling medium K can flow can be arranged in each of the three cooling zones 14a, 14b, 14c. From or in the cooling element 16, the component 4 generating the respective waste heat, i.e. from the induction coil 5, from the power electronics 6 and from Waste heat generated by the electrical inverter 7 is absorbed and transferred to the cooling medium K.
Wie in Figur 7 veranschaulicht, kann das Kühlelement 16 ein Gehäuseteil 8 in Form eines Gehäusebodens 9 sein, in welchem eine von dem Kühlmedium K durchströmbare Kanalstruktur 17 mit einem oder mehreren Kühlkanälen 21 ausgebildet ist. Der Gehäuseboden 9 kann von einem ebenfalls plattenartig ausgebildeten Gehäusedeckel 22 fluiddicht verschlossen sein. Auf dem Kühlelement 16 kann die Induktionsspule 5, die Leistungselektronik 6 bzw. der elektrische Inverter 7 als jeweils Abwärme erzeugende Komponente 4 der Induktionsladeeinrichtung 1 angeordnet und thermisch mit dieser Komponente 4 verbunden (in Figur 7 nicht gezeigt) sein. Dadurch kann die von der betreffenden Komponente 4 erzeugte Abwärme an das durch die Kanalstruktur 17 geführte Kühlmedium K übertragen werden. Das Gehäuseteil 8 kann insbesondere Teil des separaten Komponentengehäuses 2a, 2b, 2c oder des gemeinsamen Gehäuses der Komponenten 4 sein. As illustrated in Figure 7, the cooling element 16 can be a housing part 8 in the form of a housing base 9, in which a channel structure 17 with one or more cooling channels 21 through which the cooling medium K can flow is formed. The housing base 9 can be closed in a fluid-tight manner by a housing cover 22 which is also designed like a plate. The induction coil 5, the power electronics 6 or the electrical inverter 7 can be arranged on the cooling element 16 as a component 4 of the induction charging device 1 that generates waste heat and can be thermally connected to this component 4 (not shown in FIG. 7). As a result, the waste heat generated by the relevant component 4 can be transferred to the cooling medium K guided through the channel structure 17. The housing part 8 can in particular be part of the separate component housing 2a, 2b, 2c or the common housing of the components 4.
Die induktive Spuleneinheit 15 mit der Induktionsspule 5, die Leistungselektronik 6, und der Inverter 7 sind also mittels des Kühlkreislaufs 13 bzw. des im Kühlkreislauf 13 zirkulierenden Kühlmediums K und mittels der Kühlelemente 16 thermisch mit der Kühleinheit 10 verbunden und außerdem modular aufgebaut, so dass sie unabhängig voneinander, insbesondere an dem Montageboden 31 oder an der Montagewand 32 verbaut werden können. The inductive coil unit 15 with the induction coil 5, the power electronics 6, and the inverter 7 are therefore thermally connected to the cooling unit 10 by means of the cooling circuit 13 or the cooling medium K circulating in the cooling circuit 13 and by means of the cooling elements 16 and are also constructed modularly, so that they can be installed independently of each other, in particular on the mounting floor 31 or on the mounting wall 32.
Die Versorgung der Komponenten 4 mit elektrischer Energie erfolgt im Beispiel der Figur 1 über eine oder mehrere elektrische Versorgungsleitungen 33, welche die Leistungselektronik 6 elektrisch mit einem an der Montagewand 32 vorgesehenen elektrischen Versorgungsanschluss 34 verbunden sind, an welchem elektrische Energie aus einer externen elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) bereit- gestellt ist. Der Inverter 7 und die Induktionsspule 7 können über eine oder mehrere elektrische Verbindungsleitungen 35 elektrisch mit der Leistungselektronik 6 verbunden sein. 1, the components 4 are supplied with electrical energy via one or more electrical supply lines 33, which electrically connect the power electronics 6 to an electrical supply connection 34 provided on the mounting wall 32, at which electrical energy comes from an external electrical energy source ( not shown) ready- is provided. The inverter 7 and the induction coil 7 can be electrically connected to the power electronics 6 via one or more electrical connecting lines 35.
Im Beispielszenario der Figur 1 weisen die Komponenten 4 zur Umsetzung des modularen Ansatzes jeweils ein separates Komponentengehäuse 2a, 2b, 2c auf. Alternativ dazu können sich wenigstens zwei -vorzugsweise alle drei - der genannten Komponenten 4 ein gemeinsames Gehäuse teilen (nicht dargestellt). In the example scenario of Figure 1, the components 4 each have a separate component housing 2a, 2b, 2c to implement the modular approach. Alternatively, at least two - preferably all three - of the components 4 mentioned can share a common housing (not shown).
Wie die Figur 1 weiterhin veranschaulicht, kann die Kühleinrichtung 10 einen Lufteinlass 3a zum Einbringen von Luft aus der Umgebung 19 der Induktionsladeeinrichtung 1 in den Wärmeübertrager 18 und einen Luftauslass 3b zum Ausleiten der Luft L in die Umgebung 19 der Induktionsladeeinrichtung 1 nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers 18 aufweisen. 1 further illustrates, the cooling device 10 can have an air inlet 3a for introducing air from the environment 19 of the induction charging device 1 into the heat exchanger 18 and an air outlet 3b for discharging the air L into the environment 19 of the induction charging device 1 after flowing through the heat exchanger 18 have.
Im Beispiel der Figur 1 sind die Spuleneinheit 15 mit der Induktionsspule 5, die Leistungselektronik 6 und der Inverter 7 auf dem Montageboden 31 angeordnet. Außerdem ist im Beispiel der Figur 1 auch die Kühleinheit 23 auf dem Montageboden 31 angeordnet. Ebenso sind der Lufteinlass 3a und der Luftauslass 3b sowie in Figur 1 dargestellt im Bereich des Montagebodens 31 angeordnet. Im Beispiel der Figur 1 ist also die gesamte Induktionsladeeinrichtung 1 auf dem Montageboden 31 , nicht aber an der Montagewand 32 angeordnet. In the example of Figure 1, the coil unit 15 with the induction coil 5, the power electronics 6 and the inverter 7 are arranged on the mounting base 31. In addition, in the example of Figure 1, the cooling unit 23 is also arranged on the mounting base 31. Likewise, the air inlet 3a and the air outlet 3b, as shown in Figure 1, are arranged in the area of the mounting base 31. In the example of Figure 1, the entire induction charging device 1 is arranged on the mounting floor 31, but not on the mounting wall 32.
Die Figur 2 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 2. Die Anordnung 30 der Figur 2 unterscheidet sich von jener der Figur 1 darin, dass die Induktionsladeeinrichtung 1 nur teilweise auf dem Montageboden 31 , teilweise aber auch an der Montagewand 32 angeordnet ist. So ist im Beispiel der Figur 2 die Kühleinrichtung 10 mit der Kühleinheit 23, dem Wärmeübertrager 18 sowie mit dem Lufteinlass 3a und mit dem Luftauslass 3b an der Montagewand 32 angeordnet. Der Kühlkreislauf 13, in welchem das Kühlmedium K zirkuliert, erstreckt sich somit abschnittsweise auch von dem Montageboden 31 zur Montagewand 32. 2 shows a variant of the example of FIG. 2. The arrangement 30 of FIG. 2 differs from that of FIG. So in the example of Figure 2, the cooling device 10 with the cooling unit 23, the heat exchanger 18 and with the air inlet 3a and arranged with the air outlet 3b on the mounting wall 32. The cooling circuit 13, in which the cooling medium K circulates, therefore also extends in sections from the mounting base 31 to the mounting wall 32.
Figur 3 illustriert eine Alternativ-Variante zum Beispiel der Figur 2, gemäß welchem nicht wie im Beispiel der Figur 2 die gesamte Kühleinheit 23, sondern dass nur deren Lufteinlass 3a und Luftauslass 3b an der Montagewand 32 angeordnet sind. Der Lufteinlass 3a und der Luftauslass 3b kommunizieren über eine Luftzuführungsleitung 25 bzw. über eine Luftabführungsleitung 26 fluidisch mit dem am Montageboden 32 angeordneten Wärmeübertrager 18, so dass Luft L aus der Umgebung 19 der Montagewand 32 über den Lufteinlass 3a und die Luftzuführungsleitung 25 zum Wärmeübertrager 18 transportiert werden kann. Dort kann die Luft L Wärme vom Kühlmedium K aufnehmen und danach über die Luftabführungsleitung 26 zum Luftauslass 3b weiterströmen, wo sie wieder in die Umgebung 19 der Montagewand 32 austreten kann. Zweckmäßig können der Lufteinlass 3a und Luftauslass 3b benachbart zueinander an der Montagewand 32 angeordnet sein.3 illustrates an alternative variant to the example of FIG. The air inlet 3a and the air outlet 3b communicate fluidly with the heat exchanger 18 arranged on the mounting base 32 via an air supply line 25 or via an air discharge line 26, so that air L from the environment 19 of the mounting wall 32 via the air inlet 3a and the air supply line 25 to the heat exchanger 18 can be transported. There the air L can absorb heat from the cooling medium K and then flow on via the air discharge line 26 to the air outlet 3b, where it can exit again into the environment 19 of the mounting wall 32. The air inlet 3a and air outlet 3b can expediently be arranged adjacent to one another on the mounting wall 32.
Es sind aber auch andere Konfigurationen denkbar, bei welchen der Lufteinlass 3a und der Luftauslass 3b in einem Mindestabstand zueinander angeordnet sind. However, other configurations are also conceivable in which the air inlet 3a and the air outlet 3b are arranged at a minimum distance from one another.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Variante der Beispiele der Figuren 1 bis 3. Bei dieser Variante ist der Kühlkreislauf 13 nicht wie im Beispiel der Figuren 1 bis 3 geschlossen, sondern zur direkten Kühlung mit Luft L als Kühlmedium K offen ausgebildet. Bei der Variante der Figur 4 ist also auf den geschlossenen Kühlkreislauf 13 gemäß den Figuren 1 bis 3, in welchem das Kühlmedium K zirkuliert, verzichtet. Die Funktion des Kühlmediums K übernimmt hier die Luft L aus der Umgebung 19 der Induktionsladeeinrichtung 1. Bei dieser Variante umfasst die Induktionsladeeinrichtung 1 analog zum Beispiel der Figur 3 einen Lufteinlass 3a und einen Luftauslass 3b, die beide im Abstand zur Kühleinheit 23 an der Montagewand 32 angeordnet sind. Die Figur 5 zeigt in einer Teildarstellung im Bereich der Montagewand 32 eine weitere Variante des Beispiels der Figur 2. Die Variante gemäß Figur 5 unterscheidet sich von jener gemäß Figur 2 darin, dass beim Beispiel der Figur 5 zusätzlich zur Kühleinheit 23 auch die Leistungselektronik 6 an der Montagewand 32 - und somit nicht wie im Beispiel der Figur 2 am Montageboden 31 - angeordnet ist. Figure 4 shows a further variant of the examples of Figures 1 to 3. In this variant, the cooling circuit 13 is not closed as in the example of Figures 1 to 3, but is designed to be open for direct cooling with air L as the cooling medium K. In the variant of Figure 4, the closed cooling circuit 13 according to Figures 1 to 3, in which the cooling medium K circulates, is dispensed with. The function of the cooling medium K here is taken over by the air L from the environment 19 of the induction charging device 1. In this variant, the induction charging device 1 comprises, analogously to the example in FIG. 3, an air inlet 3a and an air outlet 3b, both of which are at a distance from the cooling unit 23 on the mounting wall 32 are arranged. 5 shows a partial representation in the area of the mounting wall 32 of a further variant of the example of FIG. 2. The variant according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 2 in that in the example of FIG the mounting wall 32 - and therefore not on the mounting floor 31 as in the example of Figure 2 - is arranged.
Die Figur 6 zeigt in einer Teildarstellung im Bereich der Montagewand 32 eine Variante des Beispiels der Figur 5. Die Variante gemäß Figur 6 unterscheidet sich von jener gemäß Figur 5 darin, dass beim Beispiel der Figur 6 zusätzlich zur Kühleinheit 23 und zur Leistungselektronik 6 auch der elektrische Inverter 7 an der Montagewand 32 - und somit nicht wie im Beispiel der Figur 4 am Montageboden 31 - angeordnet ist. Figure 6 shows a partial representation in the area of the mounting wall 32 of a variant of the example of Figure 5. The variant according to Figure 6 differs from that according to Figure 5 in that in the example of Figure 6, in addition to the cooling unit 23 and the power electronics 6, the Electrical inverter 7 is arranged on the mounting wall 32 - and therefore not on the mounting base 31 as in the example of Figure 4.
Diejenigen Komponenten 4, die an der Montagewand 32 (vgl. Beispiele der Figuren 2, 5 und 6) angeordnet sind, können über eine oder mehrere elektrische Verbindungsleitungen 35 mit den am Montageboden 31 angeordneten Komponenten 4 verbunden sein. Those components 4 that are arranged on the mounting wall 32 (see examples in FIGS. 2, 5 and 6) can be connected to the components 4 arranged on the mounting base 31 via one or more electrical connecting lines 35.

Claims

Patentansprüche Stationäre Induktionsladeeinrichtung (1 ) für ein Fahrzeugladesystem, mit einer induktiven Spuleneinheit (15), die wenigstens eine elektrisch bestrombare Induktionsspule (5) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes aufweist, mit einer Leistungselektronik (6) zum Bereitstellen eines elektrischen Gleichstroms an den elektrischen Inverter (7), mit einem elektrisch mit der Leistungselektronik (6) verbundenen elektrischen Inverter (7) zur Umwandlung eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom, mittels welchem die Induktionsspule (5) über die Leistungselektronik (6) elektrisch bestromt werden kann, mit einer Kühleinrichtung (10), welche einen von einem Kühlmedium durch- strömbaren Kühlkreislauf zum Kühlen der im Betrieb Abwärme erzeugenden Komponenten (4) der Induktionsladeeinrichtung (1 ), also der Spuleneinheit (15) bzw. Induktionsspule (5) sowie der Leistungselektronik (6) und des Inverters (7), umfasst, wobei zumindest die induktive Spuleneinheit (15) und die Kühleinrichtung (10) zur Kühlung der Spuleneinheit (15) thermisch aneinandergekoppelt sind und außerdem modular aufgebaut sind, so dass sie unabhängig voneinander und im Abstand zueinander, insbesondere an einem Montageboden (31 ) oder an einer Montagewand (32) verbaubar sind. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auch die Leistungselektronik (6) oder/und der Inverter (7) zur Kühlung thermisch mit der Kühleinrichtung (10), vorzugsweise mit dem durch die Kühleinrichtung (10) geführten Kühlmedium, kommunizieren und außerdem modular aufgebaut sind, so dass sie unabhängig voneinander und im Abstand zueinander, insbesondere an einem Montageboden (31 ) oder an einer Montagewand (32) verbaubar sind. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (4) jeweils ein separates Komponentengehäuse (2a, 2b, 2c) umfassen; oder dass wenigstens zwei, vorzugsweise alle drei, Komponenten (4) sich ein gemeinsames Gehäuse (2) teilen. Induktionsladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (13) geschlossen ausgebildet ist, so dass das Kühlmedium (K) in dem Kühlkreislauf (13) zirkulieren kann, die Kühleinrichtung (10) zur indirekten Kühlung eine in einer Rückkühlzone (12) angeordnete Kühleinheit (23) aufweist, welche wenigstens einen im geschlossenen Kühlkreislauf (13) angeordneten und von Luft (L) aus der äußeren Umgebung des Gehäuses (2) sowie dem Kühlmedium (K) fluidisch getrennt zueinander durchström barer Wärmeübertrager (18) umfasst, in welchem Wärme von dem Kühlmedium (K) auf die Luft (L) übertragbar ist. Induktionsladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (10) einen Lufteinlass (3a) zum Einbringen von Luft (L) aus der Umgebung (19) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) in den Wärmeübertrager (18) und einen Luftauslass (3b) zum Ausleiten der Luft in die Umgebung (19) der Induktionsladeeinrichtung (1 ), insbesondere nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers (18), aufweist. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (3a) und der Luftauslass (3b) +m Abstand zur Kühleinheit (23) angeordnet sind. Induktionsladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (13) zur direkten Kühlung mit Luft (L), vorzugsweise aus der Umgebung (19) der Induktionsladeeinrichtung (1 ), als Kühlmedium (K) offen ausgebildet ist und einen jeweils im Abstand zur Spuleneinheit (15) angeordneten Lufteinlass (3a) und Luftauslass (3b) zum Einleiten von Luft in den Kühlkreislauf (13) bzw. zum Ausleiten von Luft (L) aus dem Kühlkreislauf (13) umfasst. Induktionsladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (13) eine erste Kühlzone (14a) zum Kühlen der Leistungselektronik (6), eine zweite Kühlzone (14b) zum Kühlen des Inverters (7) und eine dritte Kühlzone (14c) zum Kühlen der Induktionsspule (5) umfasst, die im Kühlkreislauf (13) angeordnet sind und fluidisch miteinander kommunizieren. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Kühlzonen (14a, 14b, 14c) fluidisch in Reihe miteinander verschaltet im Kühlkreislauf (13) angeordnet sind. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkühlzone (12) fluidisch in Reihe zu den drei Kühlzonen (14) im Kühlkreislauf (12) angeordnet ist. Induktionsladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der drei Kühlzonen (14a, 14b, 14c) wenigstens ein von dem Kühlmedium (K) durchström bares Kühlelement (16) der Kühleinrichtung angeordnet ist, von bzw. in welchem die von der jeweiligen Abwärme erzeugenden Komponente (4), also Induktionsspule (5) oder/und Leistungselektronik (6) oder/und Inverter (7), erzeugte Abwärme aufgenommen und auf das Kühlmedium (K) übertragen werden kann. Induktionsladeeinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (16) ein Gehäuseteil (8), insbesondere von wenigstens einem der Komponentengehäuse (2a, 2b, 2c) oder dem gemeinsamen Gehäuse (2), umfasst oder ist, in welchem eine von dem Kühlmedium (K) durchström- bare und einen Teil des Kühlkreislaufs (13) bildende Kanalstruktur (17) ausgebildet ist, auf dem Gehäuseteil (8) die Induktionsspule (5) oder/und die Leistungselektronik (6) oder/und der Inverter (7) als jeweils Abwärme erzeugende elektri- sche/elektronische Komponente (4) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) zumindest teilweise angeordnet und thermisch mit dieser Komponente (4) verbunden ist, so dass die von der Komponente (4) erzeugte Abwärme an das durch die Kanalstruktur (17) geführte Kühlmedium (K) übertragbar ist. Anordnung (30), mit einem Montageboden (31 ) und mit einer Montagewand (32), mit einer Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Spuleneinheit (15) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) auf dem Montageboden (31 ) angeordnet ist. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (23), vorzugsweise benachbart zur Spuleneinheit (15), auf dem Montageboden (31 ) angeordnet ist, und dass der Lufteinlass (3a) und der Luftauslass (3b) als Teil der Kühleinheit (23) auf dem Montageboden angeordnet sind, oder dass der Lufteinlass (3a) und der Luftauslass (3b) im Abstand zu dieser an der Montagewand (32) angeordnet sind. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Lufteinlass (3a) und zum Luftauslass (3b) auch die Leistungselektronik (6) an der Montagewand (32) angeordnet ist, vorzugsweise auch der Inverter (6) an der Montagewand (32) angeordnet ist. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Spuleneinheit (15) auch der Inverter (7), vorzugsweise benachbart zur Spuleneinheit (15), auf dem Montageboden (31 ) angeordnet ist, vorzugsweise auch die Leistungselektronik (7) auf dem Montageboden (31 ) angeordnet ist. Claims Stationary induction charging device (1) for a vehicle charging system, with an inductive coil unit (15), which has at least one electrically energized induction coil (5) for generating an alternating magnetic field, with power electronics (6) for providing an electrical direct current to the electrical inverter ( 7), with an electrical inverter (7) electrically connected to the power electronics (6) for converting an electrical direct current into an electrical alternating current, by means of which the induction coil (5) can be electrically energized via the power electronics (6), with a cooling device ( 10), which has a cooling circuit through which a cooling medium can flow for cooling the components (4) of the induction charging device (1) that generate waste heat during operation, i.e. the coil unit (15) or induction coil (5) as well as the power electronics (6) and the inverter (7), wherein at least the inductive coil unit (15) and the cooling device (10) for cooling the coil unit (15) are thermally coupled to one another and are also modularly constructed so that they are independent of one another and at a distance from one another, in particular on a mounting floor (31) or can be installed on a mounting wall (32). Induction charging device according to claim 1, characterized in that the power electronics (6) and/or the inverter (7) for cooling also communicate thermally with the cooling device (10), preferably with the cooling medium guided through the cooling device (10), and are also modular are constructed so that they can be installed independently of one another and at a distance from one another, in particular on a mounting floor (31) or on a mounting wall (32). Induction charging device according to claim 1 or 2, characterized in that the components (4) each comprise a separate component housing (2a, 2b, 2c); or that at least two, preferably all three, components (4) share a common housing (2). Induction charging device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling circuit (13) is designed to be closed, so that the cooling medium (K) can circulate in the cooling circuit (13), the cooling device (10) for indirect cooling is in a re-cooling zone (12) arranged cooling unit (23), which has at least one heat exchanger (18) arranged in the closed cooling circuit (13) and through which air (L) from the external environment of the housing (2) and the cooling medium (K) can flow fluidly separately from one another. includes, in which heat can be transferred from the cooling medium (K) to the air (L). Induction charging device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (10) has an air inlet (3a) for introducing air (L) from the environment (19) of the induction charging device (1) into the heat exchanger (18) and an air outlet (3b ) for discharging the air into the environment (19) of the induction charging device (1), in particular after flowing through the heat exchanger (18). Induction charging device according to claim 5, characterized in that the air inlet (3a) and the air outlet (3b) are arranged +m distance from the cooling unit (23). Induction charging device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling circuit (13) is designed to be open for direct cooling with air (L), preferably from the environment (19) of the induction charging device (1), as a cooling medium (K) and one air inlet (3a) and air outlet (3b) arranged at a distance from the coil unit (15) for introducing air into the cooling circuit (13) or for discharging air (L) from the cooling circuit (13). Induction charging device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit (13) has a first cooling zone (14a) for cooling the power electronics (6), a second cooling zone (14b) for cooling the inverter (7) and a third cooling zone (14c) for cooling the induction coil (5), which are arranged in the cooling circuit (13) and communicate fluidly with one another. Induction charging device according to claim 8, characterized in that the three cooling zones (14a, 14b, 14c) are arranged fluidically connected to one another in series in the cooling circuit (13). Induction charging device according to claim 8 or 9, characterized in that the re-cooling zone (12) is fluidly arranged in series with the three cooling zones (14) in the cooling circuit (12). Induction charging device according to one of claims 8 to 10, characterized in that in at least one of the three cooling zones (14a, 14b, 14c) at least one cooling element (16) of the cooling device through which the cooling medium (K) can flow is arranged, from or in which the waste heat generated by the respective waste heat generating component (4), i.e. induction coil (5) and/or power electronics (6) and/or inverter (7), can be absorbed and transferred to the cooling medium (K). Induction charging device according to claim 11, characterized in that the cooling element (16) comprises or is a housing part (8), in particular of at least one of the component housings (2a, 2b, 2c) or the common housing (2), in which one of the Cooling medium (K) can flow through and a part of the cooling circuit (13) forming channel structure (17) is formed, on the housing part (8) the induction coil (5) and/or the power electronics (6) and/or the inverter (7) is at least partially arranged as a waste heat-generating electrical/electronic component (4) of the induction charging device (1) and is thermally connected to this component (4), so that the waste heat generated by the component (4) is transferred to the through the channel structure (17 ) guided cooling medium (K) can be transferred. Arrangement (30), with a mounting base (31) and with a mounting wall (32), with an induction charging device (1) according to one of the preceding claims, wherein at least the coil unit (15) of the induction charging device (1) is arranged on the mounting base (31). is. Arrangement according to claim 13, characterized in that the cooling unit (23), preferably adjacent to the coil unit (15), is arranged on the mounting base (31), and that the air inlet (3a) and the air outlet (3b) are part of the cooling unit ( 23) are arranged on the mounting floor, or that the air inlet (3a) and the air outlet (3b) are arranged at a distance from this on the mounting wall (32). Arrangement according to claim 13 or 14, characterized in that in addition to the air inlet (3a) and the air outlet (3b), the power electronics (6) are also arranged on the mounting wall (32), preferably also the inverter (6) on the mounting wall (32 ) is arranged. Arrangement according to one of claims 13 to 15, characterized in that in addition to the coil unit (15), the inverter (7), preferably adjacent to the coil unit (15), is arranged on the mounting base (31), preferably also the power electronics (7) is arranged on the mounting base (31).
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