[go: up one dir, main page]

WO2016037737A1 - Übertragungsspule zur induktiven energieübertragung - Google Patents

Übertragungsspule zur induktiven energieübertragung Download PDF

Info

Publication number
WO2016037737A1
WO2016037737A1 PCT/EP2015/066126 EP2015066126W WO2016037737A1 WO 2016037737 A1 WO2016037737 A1 WO 2016037737A1 EP 2015066126 W EP2015066126 W EP 2015066126W WO 2016037737 A1 WO2016037737 A1 WO 2016037737A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
transmission coil
transmission
turns
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/066126
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Stewing
Tobias Diekhans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to US15/509,980 priority Critical patent/US10245965B2/en
Priority to CN201580048429.0A priority patent/CN106663967B/zh
Publication of WO2016037737A1 publication Critical patent/WO2016037737A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • 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
    • 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
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/288—Shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H02J2105/37—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission coil, which for inductive
  • Energy transmission is arranged, comprising a carrier, a
  • Coil assembly having a plurality of turns and a capacitance, which forms a resonant circuit together with the coil assembly. Further aspects of the invention relate to a stationary charging station and a vehicle, each comprising such a transmission coil, and a system for inductive charging of vehicles comprising a stationary charging station and a vehicle.
  • Electrically powered vehicles include, for example, industrial trucks, which are used for the transport of goods in a warehouse, hybrid vehicles that have both an electric drive and an internal combustion engine, and purely electrically powered vehicles.
  • DE 10 2011 077 709 A1 discloses an arrangement for transmitting electrical energy, in particular for charging an energy store of a mobile carrier, in particular of a motor vehicle.
  • the arrangement comprises an electromagnetic transmission unit that of two as coils
  • One of the coils is the Motor vehicle assigned and the other a charging station. Each coil is associated with a capacitor, wherein each one capacitor forms a resonant circuit with a coil. Furthermore, the arrangement includes rectifier, inverter and a PFC (Power Factor Correction) circuit
  • the PFC circuit makes it possible to compensate for reactive power. With the help of
  • Power factor compensation is a transmission of energy even with a relatively weak inductive coupling with high efficiency possible.
  • a disadvantage of the prior art is that in addition to the transmission coils still a variety of separate components are needed.
  • Energy transmission is arranged, comprising a carrier, a
  • Coil assembly with a plurality of turns and a capacity is formed by a plurality of capacitors, wherein each capacitor of a single turn or a group of at least two turns of the coil assembly is associated and the capacitors are arranged together with the coil assembly on the support.
  • Transmission coils required wherein a primary transmission coil is arranged in a charging station and a secondary transmission coil is assigned to a mobile, to be charged energy storage.
  • the primary coil is excited with an alternating voltage, whereby a changing magnetic field in the region of the primary transmission coil is formed. If the secondary transmission coil is brought close to the primary transmission coil, so that it is flooded by the magnetic field of the primary transmission coil, so is in the secondary
  • Coil assembly formed with a plurality of turns and a capacity.
  • the resonant circuit is generated with one of power electronics
  • Capacitor be arranged spatially separated from the coil assembly.
  • the capacitance is usually formed by one or a few capacitors with a high capacitance and is assigned to the coil arrangement as a whole.
  • each capacitor is associated with a single turn or a group of at least two turns of the coil assembly.
  • the coil assembly comprises a plurality of such groups.
  • Each individual capacitor or each individual capacitance per se is in each case considerably smaller than the total capacitance assigned to the coil arrangement. As a result, the space required for each one of the capacitors falls significantly lower, which allows the individual capacitors together with the
  • Coil arrangement to arrange common on a support.
  • the carrier receives both the coil arrangement and the capacitors associated with the individual turns or groups of turns and gives them a mechanical hold.
  • the carrier is a
  • Coil arrangement essentially follows.
  • a metal such as aluminum is preferably used, wherein the windings of the
  • Coil assembly are electrically isolated from the carrier.
  • a group of turns usually covers between 2 and 20
  • Windings and the entire coil arrangement usually comprises between 4 and 200, preferably between 10 and 100 turns.
  • power electronics are arranged on the carrier, which comprises an inverter and / or a rectifier and / or further circuit parts (eg microcontroller for a charge drain control).
  • all components required for the energy transmission are integrated together with the respective transmission coil into a unit. For example, if a transmission coil is primary
  • Transmission coil then on the support in particular a rectifier, an inverter, the coil assembly with the plurality of windings and the individual windings or individual groups of windings associated capacitors arranged.
  • the transmission coil is designed as a secondary transmission coil, then on the carrier, for example, a rectifier, the coil arrangement with the plurality of turns or groups of turns and the respective capacitors are arranged.
  • the transmission coil according to the invention requires for operation no further external components.
  • the primary transmission coil only needs to be connected to a power grid for power supply.
  • the secondary transmission coil only needs to be connected to the charged electrical energy storage.
  • Power electronics set up to turn off individual windings or individual groups of turns of the coil assembly or switch.
  • each turn of the coil arrangement or each group of turns is assigned its own capacitance in the form of a capacitor, each turn or group of turns in itself constitutes an independent oscillating circuit. This makes it possible, without further
  • Disconnect turns and not involved in the energy transfer This can be used, for example, to change the shape of the Transmission coil to influence generated magnetic field or represent different Windungstechnik.
  • Coil arrangement arranged in the form of concentric circles or a spiral path on the support. Also conceivable is a rectangular or square design of the turns. In this case, the power electronics and / or the capacitors are preferably placed in the center of the coil arrangement. Such an arrangement allows an extremely compact construction of
  • the carrier is configured as
  • Coil arrangements include.
  • the two coil arrangements can be connected to each other so that the turns are connected in the same direction or in the opposite sense.
  • Another aspect of the invention is the provision of a stationary one
  • Charging station which is adapted for wireless charging of vehicles, wherein the charging station comprises at least or exactly one of the transmission coils described herein as a primary transmission coil.
  • a vehicle which is set up for wireless charging, wherein the vehicle comprises at least or exactly one of the transmission coils described herein as a secondary transmission coil.
  • the vehicle is a mobile unit that can interact with a charging station.
  • a primary transmission coil is assigned to a charger and a secondary transmission coil is assigned to the mobile unit.
  • Charging station and the mobile unit that interacts with the charging station a variety of separate, discrete assemblies.
  • This shared carrier fulfills the function of a mechanical support, a shield and a radiator for all incorporated components alike. As a result, material is saved without restriction of the functionality, which reduces the required space, the weight and the cost of the transmission coil.
  • each turn or each group of turns through the respective associated capacitor individually compensated.
  • Such disconnection of individual windings or of individual groups of windings makes it possible, for example, to modify the magnetic field generated by the primary transmission coil and to optimally adapt it to the respectively used secondary transmission coil or to represent different winding conditions.
  • Figure 2 shows a transmission coil according to the invention in a sectional view from the side
  • Coil assembly 11 'with a plurality of windings 12' comprises. Around the windings 12 'around a ferrite 14' is arranged, which serves as a ferromagnetic core of the coil assembly 11 '. To shield the stray magnetic field, the coil assembly 11 'with an electrically conductive
  • Shield (e.g., aluminum) 16 ' provided.
  • the coil assembly 11 ' is connected via a connecting line 24' to a control cabinet 18 '.
  • FIG. 2 shows a transmission coil 10 according to the invention in one
  • the transmission coil 10 comprises a carrier 17, which is made of aluminum, for example.
  • a coil assembly 11 is accommodated, which comprises a plurality of windings 12 and a ferrite core 14.
  • the windings 12 of the coil assembly 11 are spirally wound around a central region 13. In the central region 13 forms the
  • Carrier 17 a trough in which an integrated electronics 21 is arranged.
  • the integrated electronics 21 comprise further, preferably all further components necessary for the operation of the transmission coil 10, in particular for example the power electronics and the resonance capacity as described below with reference to FIG.
  • the capacitance is divided into many individual capacitors, each associated with a single turn 12 or a group of turns 12. In each case, a capacitor forms together with a winding 12 or a group of
  • FIG. 3 shows the transmission coil 10 according to the invention in one
  • the transmission coil 10 has a
  • Coil assembly 11 comprising a plurality of windings 12. In the illustration of Figure 3 seven turns are shown, with the
  • Each of the windings 12 is assigned at least one capacitor 22 as a capacitor, wherein the capacitors are designated by reference numerals 121, 122, 123, 124, 125, 126 and 127.
  • a capacitor 22 is connected in series with a winding 12, so that a resonant circuit is formed.
  • the first capacitor 121 is connected to the first winding 101.
  • the individual resonant circuits are connected in series one behind the other, so that the end of the first turn 101 not connected to the first capacitor 121 is connected to the second capacitor 122.
  • each winding 12 adjoins two capacitors 22, to which end an eighth capacitor 128 is additionally arranged at the end of the last and seventh windings. Via the first capacitor 121 and the eighth capacitor 128, the connection to a power electronics 20 is established.
  • the transmission coil 10 is designed as a primary transmission coil
  • the coil assembly 11 can be excited via the power electronics 20, so that a magnetic alternating field is generated. Additional external components are not required, it must be made only via an electrical connection 32, a connection to the electrical grid.
  • Energy transmission used primary and secondary transmission coils are not identical or are not optimally aligned with each other.
  • the transmission coil 10 it is possible to accommodate more than one coil arrangement 11 on a carrier 17.
  • two coil arrangements 11 can be arranged together on a carrier 17. It is possible to interconnect the coil assemblies 11 so that the windings 12 of the respective coil assemblies 11 are interconnected in the same direction or in opposite directions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsspule (10), welche zur induktiven Energieübertragung eingerichtet ist, umfassend einen Träger (17), eine Spulenanordnung (11) mit einer Vielzahl von Windungen (12) und eine Kapazität. Dabei ist vorgesehen, dass die Kapazität von einer Vielzahl von Kondensatoren (22) gebildet wird, wobei jeder Kondensator (22) einer einzelnen Windung (12) oder einer Gruppe von mindestens zwei Windungen (12) der Spulenanordnung (11)zugeordnet ist und die Kondensatoren (22) zusammen mit der Spulenanordnung auf dem Träger (17) angeordnet sind. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine stationäre Ladestation und ein Fahrzeug, welche jeweils eine solche Übertragungsspule (10) umfassen, und ein System zum induktiven Aufladen von Fahrzeugen. (Fig. 3)

Description

Beschreibung Titel
Übertragungsspule zur induktiven Energieübertragung
Die Erfindung betrifft eine Übertragungsspule, welche zur induktiven
Energieübertragung eingerichtet ist, umfassend einen Träger, eine
Spulenanordnung mit einer Vielzahl von Windungen und eine Kapazität, welche zusammen mit der Spulenanordnung einen Schwingkreis bildet. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine stationäre Ladestation sowie ein Fahrzeug, jeweils umfassend eine solche Übertragungsspule, und ein System zum induktiven Aufladen von Fahrzeugen umfassend eine stationäre Ladestation sowie ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Zum bequemen Aufladen von elektrischen Energiespeichern sind verschiedene Systeme zur kontaktlosen Energieübertragung bekannt. Je nach Auslegung lassen sich diese Systeme beispielsweise zum Aufladen von Consumer- Elektronik wie beispielsweise Mobiltelefone oder MP3-Player oder zum Aufladen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwenden. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge umfassen beispielsweise Flurförderfahrzeuge, die zum Transport von Waren in einem Lager eingesetzt werden, Hybridfahrzeuge, die sowohl über einen elektrischen Antrieb als auch über einen Verbrennungsmotor verfügen, sowie rein elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge.
Aus DE 10 2011 077 709 AI ist eine Anordnung zum Übertragen von elektrischer Energie, insbesondere zum Laden eines Energiespeichers eines mobilen Trägers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bekannt. Die Anordnung umfasst eine elektromagnetische Übertragungseinheit die von zwei als Spulen
ausgebildete Übertragungsgliedern gebildet wird. Eine der Spulen ist dabei dem Kraftfahrzeug zugeordnet und die andere einer Ladestation. Jeder Spule ist ein Kondensator zugeordnet, wobei jeweils ein Kondensator mit einer Spule einen Resonanzkreis bildet. Des Weiteren umfasst die Anordnung Gleichrichter, Wechselrichter sowie eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung
(Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung). Die PFC-Schaltung ermöglicht es unter anderem eine Blindleistung zu kompensieren. Mit Hilfe der
Blindleistungskompensation ist eine Übertragung der Energie auch bei einer relativ schwachen induktiven Kopplung mit einen hohen Wirkungsgrad möglich.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass neben den Übertragungsspulen noch eine Vielzahl separater Komponenten benötigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Übertragungsspule vorgeschlagen, welche zur induktiven
Energieübertragung eingerichtet ist, umfassend einen Träger, eine
Spulenanordnung mit einer Vielzahl von Windungen und eine Kapazität. Dabei ist vorgesehen, dass die Kapazität von einer Vielzahl von Kondensatoren gebildet wird, wobei jeder Kondensator einer einzelnen Windung oder einer Gruppe von mindestens zwei Windungen der Spulenanordnung zugeordnet ist und die Kondensatoren zusammen mit der Spulenanordnung auf dem Träger angeordnet sind.
Für die induktive Übertragung von elektrischer Energie werden
Übertragungsspulen benötigt, wobei eine primäre Übertragungsspule in einer Ladestation angeordnet ist und eine sekundäre Übertragungsspule einem mobilen, aufzuladenden Energiespeicher zugeordnet ist. Zum Übertragen von Energie wird die Primärspule mit einer Wechselspannung angeregt, wodurch ein wechselndes magnetisches Feld im Bereich der primären Übertragungsspule entsteht. Wird die sekundäre Übertragungsspule in die Nähe der primären Übertragungsspule gebracht, so dass diese vom Magnetfeld der primären Übertragungsspule durchflutet wird, so wird in der sekundären
Übertragungsspule ein elektrischer Strom induziert. Für eine effiziente Energieübertragung werden Schwingkreise aus einer
Spulenanordnung mit einer Vielzahl von Windungen und einer Kapazität gebildet. Der Schwingkreis wird mit einer von einer Leistungselektronik erzeugten
Wechselspannung angeregt. Dabei war es bisher üblich, dass die
Leistungselektronik und die zur Bildung des Schwingkreises erforderliche
Kapazität räumlich von der Spulenanordnung getrennt angeordnet werden. Dabei wird die Kapazität üblicherweise von einem oder wenigen Kondensatoren mit hoher Kapazität gebildet und ist der Spulenanordnung als Ganzes zugeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Übertragungsspule hingegen ist vorgesehen, anstelle einer einzigen Kapazität, welche der gesamten Spulenanordnung zugeordnet ist, eine Vielzahl von Kondensatoren einzusetzen, wobei jeder Kondensator einer einzelnen Windung oder einer Gruppe von mindestens zwei Windungen der Spulenanordnung zugeordnet ist. Im Fall von zu Gruppen zusammengefassten Windungen umfasst die Spulenanordnung eine Vielzahl solcher Gruppen. Dabei ist jeder einzelne Kondensator bzw. jede einzelne Kapazität für sich genommen jeweils erheblich kleiner als die gesamte der Spulenanordnung zugeordnete Kapazität. Dadurch fällt auch der Bauraum, der für jeden einzelnen der Kondensatoren benötigt wird, deutlich geringer aus, was es ermöglicht, die einzelnen Kondensatoren zusammen mit der
Spulenanordnung gemeinsam auf einem Träger anzuordnen.
Der Träger nimmt sowohl die Spulenanordnung als auch die den einzelnen Windungen bzw. Gruppen von Windungen zugeordneten Kondensatoren auf und gibt diesen einen mechanischen Halt. Bevorzugt ist der Träger als eine
Metall platte ausgeführt, deren äußere Form der Formgebung der
Spulenanordnung im Wesentlichen folgt. Als Material wird bevorzugt ein Metall wie beispielsweise Aluminium verwendet, wobei die Windungen der
Spulenanordnung elektrisch gegenüber dem Träger isoliert werden.
Eine Gruppe von Windungen umfasst üblicherweise zwischen 2 und 20
Windungen und die gesamte Spulenanordnung umfasst üblicherweise zwischen 4 und 200, bevorzugt zwischen 10 und 100 Windungen. ln einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass auf dem Träger des Weiteren eine Leistungselektronik angeordnet ist, die einen Wechselrichter und/oder einen Gleichrichter und/oder weitere Schaltungsteile (z.B. Mikrocontroller für eine Ladeablaufsteuerung) umfasst.
In dieser Ausführungsform sind sämtliche für die Energieübertragung benötigten Komponenten gemeinsam mit der jeweiligen Übertragungsspule zu einer Einheit integriert. Ist eine Übertragungsspule beispielsweise als primäre
Übertragungsspule ausgeführt, dann sind auf dem Träger insbesondere ein Gleichrichter, ein Wechselrichter, die Spulenanordnung mit der Vielzahl von Windungen sowie die den einzelnen Windungen bzw. einzelnen Gruppen von Windungen zugeordneten Kondensatoren angeordnet.
Ist die Übertragungsspule als sekundäre Übertragungsspule ausgeführt, dann sind auf dem Träger beispielsweise ein Gleichrichter, die Spulenanordnung mit der Vielzahl von Windungen bzw. Gruppen von Windungen sowie die jeweiligen Kondensatoren angeordnet.
Die erfindungsgemäße Übertragungsspule benötigt für den Betrieb keine weiteren externen Komponenten. Die primäre Übertragungsspule braucht nur noch mit einem Stromnetz zur Energieversorgung verbunden werden. Die sekundäre Übertragungsspule braucht nur noch mit dem aufzuladenden elektrischen Energiespeicher verbunden werden.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Übertragungsspule ist die
Leistungselektronik eingerichtet, einzelne Windungen oder einzelnen Gruppen von Windungen der Spulenanordnung abzuschalten oder zuzuschalten.
Da jeder einzelnen Windung der Spulenanordnung bzw. jeder Gruppe von Windungen eine eigene Kapazität in Form eines Kondensators zugeordnet ist, stellt jede Windung bzw. Gruppe von Windungen für sich genommen einen unabhängigen Schwingkreis dar. Dies ermöglicht es, ohne weitere
kompensierende Maßnahmen, einzelne Windungen bzw. Gruppen von
Windungen abzuschalten und nicht in die Energieübertragung mit einzubeziehen. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um die Form des von der Übertragungsspule erzeugten Magnetfelds zu beeinflussen oder verschiedene Windungsverhältnisse darzustellen.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Windungen der
Spulenanordnung in Form von konzentrischen Kreisen oder einer Spiralbahn auf dem Träger angeordnet. Auch denkbar ist eine rechteckige oder quadratische Ausführung der Windungen. Bevorzugt sind dabei die Leistungselektronik und/oder die Kondensatoren im Zentrum der Spulenanordnung platziert. Eine solche Anordnung ermöglicht einen äußerst kompakten Aufbau der
Übertragungsspule.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger eingerichtet, als
Abschirmung für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu dienen.
Bei der Leistungselektronik, insbesondere im Fall von einem Wechselrichter, entstehen magnetische Wechselfelder, die abgeschirmt werden müssen, um Funkübertragungen in der Umgebung sowie die Funktion anderer elektronischer Geräte in der Umgebung nicht zu beeinträchtigen und gesetzliche Anforderungen zum Personenschutz vor magnetischen Feldern einzuhalten. Für die
Abschirmung wird ein elektrisch leitendes Material benötigt. Wird beispielsweise der Träger so ausgestaltet, dass er die Spulenanordnung und die
Leistungselektronik umgibt, und auch der Träger aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Aluminium gefertigt, kann der Träger entstehende elektromagnetische Strahlung abschirmen.
In einer weiteren Ausführungsform der Übertragungsspule ist der Träger derart ausgestaltet, dass er als Kühlkörper für die Kondensatoren und/oder für die Leistungselektronik dient. Hierzu wird für den Träger bevorzugt ein Material ausgewählt, welches eine gute Wärmeleitung aufweist. Daher sind insbesondere Aluminium und Kupfer als Materialien geeignet, wobei Aluminium preiswerter ist als Kupfer und daher bevorzugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Übertragungsspule ist vorgesehen, dass der Träger Kanäle umfasst, die eingerichtet sind, mit einem Kühlmedium durchströmt zu werden. Als Kühlmedium kann zum Beispiel ein Wasser-Glykol- Gemisch eingesetzt werden. Eine solche Ausführung des Trägers ist
insbesondere geeignet, um die Abwärme der Leistungselektronik und der Kondensatoren abzuführen, aber auch eine übermäßige Erwärmung der Windungen der Spulenanordnung kann damit vermieden werden.
In einer Ausführungsform der Übertragungsspule umfasst diese mehr als eine Spulenanordnung. Insbesondere kann die Übertragungsspule zwei
Spulenanordnungen umfassen. Dabei können die beiden Spulenanordnungen zueinander so verschaltet sein, dass die Windungen gleichsinnig oder im gegenläufigen Sinn verschaltet sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Bereitstellen einer stationären
Ladestation, welche zum drahtlosen Aufladen von Fahrzeugen eingerichtet ist, wobei die Ladestation zumindest oder genau eine der hierin beschriebenen Übertragungsspulen als primäre Übertragungsspule umfasst.
Des Weiteren wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches zum drahtlosen Aufladen eingerichtet ist, wobei das Fahrzeug zumindest oder genau eine der hierin beschriebenen Übertragungsspulen als sekundäre Übertragungsspule umfasst. Das Fahrzeug stellt eine mobile Einheit dar, welche mit einer Ladestation interagieren kann.
Des Weiteren wird ein System zum induktiven Aufladen von Fahrzeugen bereitgestellt, welches durch eine stationäre Ladestation sowie ein Fahrzeug gebildet wird, wobei sowohl die Ladestation als auch das Fahrzeug zumindest oder genau eine der beschriebenen Übertragungsspulen umfassen. Dabei ist bei dem System vorgesehen, dass die sekundäre Übertragungsspule des Fahrzeugs temporär in die Nähe der primären Übertragungsspule der Ladestation gebracht wird, so dass das Magnetfeld, welches von der primären Übertragungsspule erzeugt wird, die sekundäre Übertragungsspule durchflutet. Nach Beendigung des Ladevorgangs kann das Fahrzeug die Ladestation wieder verlassen, wodurch die sekundäre Übertragungsspule aus dem Bereich der primären Übertragungsspule entfernt wird. Die Übertragungsspule ist nicht auf die Verwendung im Zusammenhang mit dem induktiven Aufladen von Fahrzeugen beschränkt. Je nach Auslegung der Übertragungsspule kann diese insbesondere zum Aufladen jeglicher mobiler Einheiten mit einem Energiespeicher verwendet werden. Beispiele hierfür sind das drahtlose Aufladen von Mobiltelefonen oder von elektrisch angetriebenen
Werkzeugen. Dabei wird eine primäre Übertragungsspule einem Ladegerät zugeordnet und eine sekundäre Übertragungsspule wird der mobilen Einheit zugeordnet. Vorteile der Erfindung
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen umfassen die
Ladestation sowie die mobile Einheit, die mit der Ladestation interagiert, eine Vielzahl von getrennten, diskreten Baugruppen. Im Fall der mobilen Einheit, die die sekundäre Übertragungsspule enthält, sind das die Spulenanordnung, die
Kapazität, der Gleichrichter sowie ein Kühler. Dabei muss jede Komponente für sich alle Anforderungen beispielsweise an die Kühlung oder die Abschirmung für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen, wodurch es zu
Redundanzen kommt. Diese Redundanzen werden mit den Maßnahmen der Erfindung durch eine vollintegrierte Bauweise vermieden, bei der die
Übertragungsspule neben der Spulenanordnung auch die notwendigen
Kapazitäten und gegebenenfalls die notwendige Leistungselektronik umfasst und bei der die Spulenanordnung, die Kapazität und gegebenenfalls die notwendige Leistungselektronik gemeinsam auf einem Träger angeordnet sind. Dieser gemeinsam verwendete Träger erfüllt für alle aufgenommenen Komponenten gleichermaßen die Funktion eines mechanischen Trägers, einer Abschirmung sowie eines Kühlers. Hierdurch wird ohne Einschränkung der Funktionalität Material eingespart, wodurch sich der benötigte Bauraum, das Gewicht und die Kosten der Übertragungsspule verringern.
Zudem ist vorgesehen, anstelle einer einzelnen Kapazität, die der gesamten Spulenanordnung zugeordnet ist, mehrere Kondensatoren zu verwenden, die jeweils einer einzelnen Windung der Spulenanordnung oder einer Gruppe von Windungen der Spulenanordnung zugeordnet sind. Dabei wird jede Windung bzw. jede Gruppe von Windungen durch den jeweils zugeordneten Kondensator einzeln kompensiert. Dies ermöglicht es, bei Bedarf einzelne Windungen bzw. Gruppen von Windungen abzuschalten, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Anpassung des Schwingkreises vorzunehmen wären. Eine solche Abschaltung einzelner Windungen bzw. von einzelnen Gruppen von Windungen ermöglicht es beispielsweise das von der primären Übertragungsspule erzeugte Magnetfeld zu verändern und optimal auf die jeweils verwendete sekundäre Übertragungsspule anzupassen oder verschiedene Windungsverhältnisse darzustellen.
Weiterhin bietet die Kompensation einzelner Windungen bzw. Gruppen von Windungen den Vorteil, dass die maximal auftretenden Resonanzspannungen deutlich reduziert werden können. Dadurch kann der Isolations- und
Abschirmaufwand gesenkt werden.
Zudem erleichtert die Anordnung aller relevanten Komponenten einer
Übertragungsspule auf einem gemeinsamen Träger die Kühlung. Lediglich der gemeinsame Träger muss noch gekühlt werden, was beispielsweise mit einer Flüssigkeitskühlung oder mit einer Luftkühlung möglich ist. Durch die Integration aller relevanten Komponenten können darüber hinaus zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise Stecker, Klemmverbindungen oder zusätzliche Gehäuse, eingespart werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Figur 1 eine Ladestation mit einer primären Übertragungsspule nach dem
Stand der Technik,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Übertragungsspule in einer Schnittansicht von der Seite und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Übertragungsspule von oben. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt eine Ladestation mit einer Übertragungsspule nach dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung von der Seite im Querschnitt. In Figur 1 ist eine Übertragungsspule 10' dargestellt, welche eine
Spulenanordnung 11' mit einer Vielzahl von Windungen 12' umfasst. Um die Windungen 12' herum ist ein Ferrit 14' angeordnet, der als ferromagnetischer Kern der Spulenanordnung 11' dient. Zur Abschirmung des magnetischen Streufeldes ist die Spulenanordnung 11' mit einer elektrisch leitfähigen
Abschirmung (z.B. Aluminium) 16' versehen.
Um ein magnetisches Feld zu erzeugen ist die Spulenanordnung 11' über eine Verbindungsleitung 24' mit einem Schaltschrank 18' verbunden. Der
Schaltschrank 18' umfasst eine Leistungselektronik 20' sowie einen Kondensator 22'. Der Kondensator 22' ist über eine weitere Verbindungsleitung 26', die
Leistungselektronik 20' und die Verbindungsleitung 24' mit der Spulenanordnung 11' verbunden, wobei die Spulenanordnung 11' und der Kondensator 22' zusammen einen Schwingkreis bilden. Ist die Übertragungsspule 10' als primäre Übertragungsspule ausgeführt, so wird der Schwingkreis über die Leistungselektronik 20' angeregt, so dass ein magnetisches Wechselfeld entsteht. Dieses magnetische Wechselfeld kann von einer entsprechend ausgerüsteten sekundären Übertragungsspule wieder in elektrischen Strom umgewandelt werden. Ist die Übertragungsspule 10' aus der Figur 1 als sekundäre Übertragungsspule ausgeführt, so wird die
Übertragungsspule 10' in die Nähe einer primären Übertragungsspule gebracht, so dass das magnetische Wechselfeld der primären Übertragungsspule die sekundäre Übertragungsspule durchflutet. Aufgrund von Induktion in der sekundären Übertragungsspule wird der Schwingkreis angeregt und die elektrische Energie kann über eine entsprechend eingerichtete Leistungselektronik 20', die in diesem Fall einen Gleichrichter umfasst, entnommen werden. Die elektrische Energie kann dann beispielsweise verwendet werden, um einen elektrischen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator, aufzuladen. Der elektrische
Energiespeicher kann insbesondere einem Elektrofahrzeug oder einem
Hybridfahrzeug zugeordnet sein.
In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Übertragungsspule 10 in einer
Schnittdarstellung von der Seite dargestellt.
Die Übertragungsspule 10 umfasst einen Träger 17, der beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. In dem Träger 17 ist eine Spulenanordnung 11 aufgenommen, die eine Vielzahl von Windungen 12 und einen Ferritkern 14 umfasst. Die Windungen 12 der Spulenanordnung 11 sind spiralförmig um einen zentralen Bereich 13 herumgewickelt. In dem zentralen Bereich 13 bildet der
Träger 17 eine Mulde aus, in der eine integrierte Elektronik 21 angeordnet ist. Die integrierte Elektronik 21 umfasst weitere, bevorzugt sämtliche weitere zum Betrieb der Übertragungsspule 10 notwendigen Komponenten, insbesondere beispielsweise die Leistungselektronik und die Resonanzkapazität wie nachfolgend mit Bezug zu Figur 3 beschrieben. Die Kapazität ist dabei aufgeteilt in viele einzelne Kondensatoren, die jeweils einer einzelnen Windung 12 oder einer Gruppe von Windungen 12 zugeordnet sind. Dabei bildet jeweils ein Kondensator zusammen mit einer Windung 12 bzw. einer Gruppe von
Windungen 12 einen Schwingkreis.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Übertragungsspule 10 in einer
schematischen Ansicht von oben.
In Figur 3 sind der Träger 17 und der Ferritkern 14 transparent dargestellt, damit das Innere der Übertragungsspule 10 sichtbar ist. Wie der Darstellung der Figur
3 entnommen werden kann, besitzt die Übertragungsspule 10 eine
Spulenanordnung 11, die eine Vielzahl von Windungen 12 umfasst. In der Darstellung der Figur 3 sind sieben Windungen dargestellt, die mit den
Bezugszeichen 101, 102, 103, 104, 105, 106 und 107 bezeichnet sind. Jeder der Windungen 12 ist dabei zumindest ein Kondensator 22 als Kapazität zugeordnet, wobei die Kondensatoren mit den Bezugszeichen 121, 122, 123, 124, 125, 126 und 127 bezeichnet werden. Jeweils ein Kondensator 22 ist dabei mit einer Windung 12 in Reihe geschaltet, so dass ein Schwingkreis gebildet wird. Dabei ist der erste Kondensator 121 mit der ersten Windung 101 verbunden. Zudem sind die einzelnen Schwingkreise in Reihe hintereinandergeschaltet, so dass das nicht mit dem ersten Kondensator 121 verbundene Ende der ersten Windung 101 mit dem zweiten Kondensator 122 verbunden ist. Somit grenzt jede Windung 12 an zwei Kondensatoren 22 an, wobei dazu am Ende der letzten und siebten Windung ein achter Kondensator 128 zusätzlich angeordnet ist. Über den ersten Kondensator 121 und den achten Kondensator 128 wird die Verbindung zu einer Leistungselektronik 20 hergestellt.
Über die Leistungselektronik 20 kann, sofern die Übertragungsspule 10 als primäre Übertragungsspule ausgeführt ist, die Spulenanordnung 11 angeregt werden, so dass ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Zusätzliche externe Komponenten sind nicht erforderlich, es muss lediglich über einen elektrischen Anschluss 32 ein Anschluss an das elektrische Stromnetz hergestellt werden.
Ist die Übertragungsspule 10 als sekundäre Übertragungsspule ausgeführt, und wird diese in das magnetische Wechselfeld einer primären Übertragungsspule eingebracht, so wird die Spulenanordnung 11 mittels magnetischer Induktion angeregt und es kann über die Leistungselektronik 20 ein elektrischer Strom entnommen werden. Dieser kann über den elektrischen Anschluss 32 bereitgestellt werden, um beispielsweise einen mobilen Energiespeicher wieder aufzuladen.
Sowohl die Leistungselektronik 20 als auch die Kondensatoren 22 können sich im Betrieb erwärmen. Um die Wärme abzuführen, sind diese auf dem Träger 17 angeordnet, der auch als Kühlkörper fungiert. Sollte eine reine Luftkühlung nicht ausreichend sein, können, wie in Figur 3 skizziert, Kanäle 30 vorgesehen werden, über die ein Kühlmedium wie beispielsweise ein Wasser-Glykol- Gemisch eingespeist werden kann. Über das Kühlmedium kann die
überschüssige Wärme abgeführt werden. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist nicht jeder einzelnen Windung 12 ein Kondensator 22 zugeordnet, sondern mehrere Windungen 12, beispielsweise zwischen zwei und zehn Windungen 12, sind zu einer Gruppe von Windungen 12 zusammengefasst, wobei der gesamten Gruppe von Windungen 12 ein Kondensator 22 zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante, die nicht in den Figuren dargestellt ist, sind die Schwingkreise, die jeweils aus einer Windung 12 bzw. einer Gruppe von Windungen 12 und einem Kondensator 22 gebildet werden, nicht in Reihe miteinander verschaltet, sondern jeweils direkt mit der Leistungselektronik 20 verbunden. In einer solchen Ausführungsform kann die Leistungselektronik 20 die einzelnen Windungen 12 bzw. einzelne Gruppen von Windungen 12 getrennt ansteuern. Dabei kann beispielsweise eine einzelne Windung 12 bzw. eine Gruppe von Windungen 12 komplett abgeschaltet werden oder es wäre auch denkbar, die einzelnen Windungen 12 bzw. die von diesen gebildeten
Schwingkreise mit unterschiedlichen Stärken anzuregen. Auf diese Weise kann das von der Spulenanordnung 11 erzeugte magnetische Wechselfeld gezielt beeinflusst werden. Dies kann genutzt werden, um die Effizienz der
Energieübertragung zu optimieren, insbesondere dann, wenn die zur
Energieübertragung verwendeten primären und sekundären Übertragungsspulen nicht identisch ausgeführt sind oder nicht optimal zueinander ausgerichtet sind.
In weiteren Varianten der Übertragungsspule 10 ist es möglich, mehr als eine Spulenanordnung 11 auf einem Träger 17 aufzunehmen. Insbesondere können zwei Spulenanordnungen 11 gemeinsam auf einem Träger 17 angeordnet sein. Dabei ist es möglich, die Spulenanordnungen 11 so zu verschalten, dass die Windungen 12 der jeweiligen Spulenanordnungen 11 zueinander gleichsinnig oder gegensinnig verschaltet sind.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Übertragungsspule (10), welche zur induktiven Energieübertragung eingerichtet ist, umfassend einen Träger (17), eine Spulenanordnung
(11) mit einer Vielzahl von Windungen (12) und eine Kapazität, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität von einer Vielzahl von
Kondensatoren (22) gebildet wird, wobei jeder Kondensator (22) einer einzelnen Windung (12) oder einer Gruppe von mindestens zwei Windungen (12) der Spulenanordnung (11) zugeordnet ist und die Kondensatoren (22) zusammen mit der Spulenanordnung auf dem Träger (17) angeordnet sind.
2. Übertragungsspule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (17) des Weiteren eine Leistungselektronik (20) angeordnet ist, die einen Wechselrichter und/oder einen Gleichrichter umfasst.
3. Übertragungsspule (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (20) eingerichtet ist, einzelne Windungen
(12) oder einzelne Gruppen von Windungen (12) abzuschalten oder zuzuschalten.
4. Übertragungsspule (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Windungen (12) der Spulenanordnung (11) in Form von konzentrischen Kreisen, einer Spiralbahn oder einer rechteckigen Bahn angeordnet sind und die Leistungselektronik in einem zentralen Bereich (13) der Spulenanordnung (11) platziert ist.
5. Übertragungsspule (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spulenanordnungen (11) auf einem Träger angeordnet sind. Übertragungsspule (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Spulenanordnungen (11) im gegenläufigen Sinn miteinander verschaltet sind.
Übertragungsspule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (17) eingerichtet ist, als Abschirmung für magnetische Streufelder zu dienen.
Übertragungsspule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (17) ausgestaltet ist, als Kühlkörper für die Kondensatoren (22), die Spulenanordnung (11), den Ferritkern (14) und/oder für die Leistungselektronik (20) zu dienen.
Übertragungsspule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (17) Kanäle (30) umfasst die eingerichtet sind, mit einem Kühlmedium durchströmt zu werden.
Stationäre Ladestation, welche zum induktiven Laden von Fahrzeugen eingerichtet ist, umfassend zumindest oder genau eine als primäre Übertragungsspule ausgeführte Übertragungsspule (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Fahrzeug, welches zum induktiven Laden eingerichtet ist, umfassend zumindest oder genau eine als sekundäre Übertragungsspule ausgeführte Übertragungsspule (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
System zum induktiven Laden von Fahrzeugen umfassend zumindest oder genau eine primäre Übertragungsspule und zumindest oder genau eine sekundäre Übertragungsspule, wobei die Übertragungsspulen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt sind.
PCT/EP2015/066126 2014-09-10 2015-07-15 Übertragungsspule zur induktiven energieübertragung Ceased WO2016037737A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/509,980 US10245965B2 (en) 2014-09-10 2015-07-15 Transmission coil for the inductive transfer of energy
CN201580048429.0A CN106663967B (zh) 2014-09-10 2015-07-15 用于感应式能量传输的传输线圈

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014218067.8A DE102014218067A1 (de) 2014-09-10 2014-09-10 Übertragungsspule zur induktiven Energieübertragung
DE102014218067.8 2014-09-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016037737A1 true WO2016037737A1 (de) 2016-03-17

Family

ID=53610884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/066126 Ceased WO2016037737A1 (de) 2014-09-10 2015-07-15 Übertragungsspule zur induktiven energieübertragung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10245965B2 (de)
CN (1) CN106663967B (de)
DE (1) DE102014218067A1 (de)
WO (1) WO2016037737A1 (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9673784B2 (en) 2013-11-21 2017-06-06 Apple Inc. Using pulsed biases to represent DC bias for charging
JP6458678B2 (ja) * 2015-08-05 2019-01-30 トヨタ自動車株式会社 コイルユニット
US10122217B2 (en) * 2015-09-28 2018-11-06 Apple Inc. In-band signaling within wireless power transfer systems
DE102016211198A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung
US10601250B1 (en) 2016-09-22 2020-03-24 Apple Inc. Asymmetric duty control of a half bridge power converter
DE102017202067A1 (de) 2017-02-09 2018-08-09 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
DE102017206898A1 (de) * 2017-04-25 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Spule in Leichtbauweise
CN111183564A (zh) * 2017-08-14 2020-05-19 无线先进车辆电气化有限公司 低电压无线电力传输焊盘
EP4266545A2 (de) 2017-12-22 2023-10-25 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Drahtloses leistungsübertragungspad mit mehreren wicklungen
US11462943B2 (en) 2018-01-30 2022-10-04 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc DC link charging of capacitor in a wireless power transfer pad
US11437854B2 (en) 2018-02-12 2022-09-06 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc Variable wireless power transfer system
DE102018215152A1 (de) * 2018-09-06 2019-12-19 Continental Automotive Gmbh Induktive Ladevorrichtung mit gekapselter Resonatorspule
DE102018216435A1 (de) * 2018-09-26 2020-02-20 Continental Automotive Gmbh Induktive Ladevorrichtung mit Kühlung
US11498437B2 (en) 2018-11-05 2022-11-15 Mahle International Gmbh Inductive charging system with modular underground protection
AU2020388049A1 (en) 2019-11-22 2022-01-20 Resonant Link, Inc. Shielding of electronics from magnetic fields
WO2021252429A1 (en) * 2020-06-08 2021-12-16 Tc1 Llc Systems and methods for wireless power resonators with core cavity
CN112550010B (zh) * 2020-12-07 2022-02-11 哈尔滨工业大学 一种基于智能位置感知技术的电动汽车无线充电可视化对位引导系统及方法
US20250023388A1 (en) * 2021-11-30 2025-01-16 Tc1 Llc Systems and methods for wireless power resonators with open core
CN118401279A (zh) * 2021-12-20 2024-07-26 Tc1有限责任公司 用于改善无线功率传输系统热性能的系统和方法
EP4400358A1 (de) * 2023-01-10 2024-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Bodenseitige ladevorrichtung zum kabellosen laden von elektrofahrzeugen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4590453A (en) * 1983-06-23 1986-05-20 Universal Manufacturing Corporation Autotransformer with common winding having oppositely wound sections
US6175212B1 (en) * 1998-10-27 2001-01-16 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Charging paddle
EP1705673A1 (de) * 2005-03-24 2006-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Induktiver Drehübertrager
DE102007023343A1 (de) * 2006-05-30 2007-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Übertragerkopf und Anlage
EP2555376A1 (de) * 2010-03-30 2013-02-06 Panasonic Corporation Drahtloses leistungsübertragungssystem
DE102012202472A1 (de) * 2012-02-17 2013-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie auf eine korrespondierende Vorrichtung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100566220B1 (ko) * 2001-01-05 2006-03-29 삼성전자주식회사 무접점 배터리 충전기
US7952322B2 (en) * 2006-01-31 2011-05-31 Mojo Mobility, Inc. Inductive power source and charging system
US8169185B2 (en) * 2006-01-31 2012-05-01 Mojo Mobility, Inc. System and method for inductive charging of portable devices
DE102007014712B4 (de) 2006-05-30 2012-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Anlage
US8405346B2 (en) * 2009-02-17 2013-03-26 Diversified Power International, Llc Inductively coupled power transfer assembly
US8294418B2 (en) * 2010-02-03 2012-10-23 ConvenientPower, Ltd. Power transfer device and method
DE102011077709A1 (de) 2011-06-17 2012-12-20 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur Übertragung von elektrischer Energie

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4590453A (en) * 1983-06-23 1986-05-20 Universal Manufacturing Corporation Autotransformer with common winding having oppositely wound sections
US6175212B1 (en) * 1998-10-27 2001-01-16 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Charging paddle
EP1705673A1 (de) * 2005-03-24 2006-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Induktiver Drehübertrager
DE102007023343A1 (de) * 2006-05-30 2007-12-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Übertragerkopf und Anlage
EP2555376A1 (de) * 2010-03-30 2013-02-06 Panasonic Corporation Drahtloses leistungsübertragungssystem
DE102012202472A1 (de) * 2012-02-17 2013-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie auf eine korrespondierende Vorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US10245965B2 (en) 2019-04-02
CN106663967A (zh) 2017-05-10
CN106663967B (zh) 2021-05-07
US20170259677A1 (en) 2017-09-14
DE102014218067A1 (de) 2016-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016037737A1 (de) Übertragungsspule zur induktiven energieübertragung
EP3005526B1 (de) Schaltungsanordnung für den primärteil eines systems zur kontaktlosen energieübertragung, sowie übertragerelement
DE102008034542B4 (de) Elektromotorsystem
DE112016002549B4 (de) Leistungsumwandlungseinrichtung
DE112013006293T5 (de) Drossel, Konverter und Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE112015000815B4 (de) Spuleneinheit und diese enthaltendes Energiezuführsystem
EP3524463B1 (de) Elektronikeinheit für induktive ladesysteme
DE112019003942T5 (de) Drahtgebundenes/drahtloses integriertes Leistungsempfangssystem
DE102015121960A1 (de) Induktive drahtlose Energieübertragungssysteme
WO2009010590A1 (de) Akkumulator
EP2657063A1 (de) Ladevorrichtung
DE112006002319T5 (de) Hochleistungs-, Starkstrom-Einrastverbinder mit integrierter EMI-Filterung
EP3536535A1 (de) Ladeeinrichtung für ein kraftfahrzeug
WO2015144619A1 (de) Magnetischer kreis zum dynamischen laden von elektrofahrzeugen
DE102013207099A1 (de) Modulare Gleichspannungswandleranordnung
EP3782953A1 (de) Flurförderzeug mit einem einbauladegerät
DE102022130155A1 (de) Magnetkernvorrichtung
DE102011089989A1 (de) Anordnung zum Laden einer Batterie
DE102017009027A1 (de) Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie
DE112022001531T5 (de) Schaltnetzteilvorrichtung
WO2018091098A1 (de) Trenntransformator mit geringen unerwünschten resonanzen, energieübertrager mit trenntransformator und energieübertrager zur drahtlosen energieübertragung mit trenntransformator
DE102014212842A1 (de) Vorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Speichers
DE102013220548A1 (de) Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers
DE102018212883A1 (de) Ladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
DE102014007780B4 (de) Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15738328

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15509980

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15738328

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1