用於給電存儲器感應式充電的設備的製作方法

2023-11-30 13:05:51 1

本發明涉及用於給尤其機動車的電存儲器感應式充電的設備，所述設備具有位置固定的一次線圈和被分配/能夠分配給所述機動車的二次線圈，其中給所述一次線圈和所述二次線圈分別分配至少一個諧振電容器。

背景技術：

開頭所提到的類型的設備從現有技術中已知。在用於電動車輛或混合動力車輛的感應式充電的設備中，對於車輛電池組的充電來說必要的能量不是經由充電電纜被傳輸到車輛（傳導式充電），而是經由具有大的空氣隙的變壓器被傳輸到車輛。在這種情況下，變壓器的一次線圈通常要麼被裝入在道路底面（Straßenboden）中要麼被構造為被放置到底面上的充電盤並且藉助於合適的電子裝置與電力網連接。變壓器的二次線圈通常固定地被安裝在車輛/機動車的底部中並且在其方面藉助於合適的電子裝置與車輛電池組連接。為了能量傳輸，一次線圈產生高頻的交變磁場，所述交變磁場穿透二次線圈並且在那裡感應出相應的電流。針對所述感應在一次側設置有整流器，所述整流器以高的開關頻率來運行。為了不必經由空氣隙傳輸無功功率，構造諧振地運行的振蕩迴路。該振蕩迴路由一次線圈的電感和相應地選擇的諧振電容器的電容構成。在二次側也構造由二次線圈和諧振電容器構成的振蕩迴路。兩個振蕩迴路根據相同的諧振頻率來設計並且以該諧振頻率來運行，使得在這樣構造的傳輸網絡之外僅僅出現可忽略的無功功率。

通常劃分相應的側的組成部分，使得一次電子裝置單元和一次線圈以及二次線圈和二次電子裝置單元分別被聯合。在此，所提及的諧振電容器通常被安放在相應的電子裝置單元中。

技術實現要素：

根據本發明的具有權利要求1的特徵的設備具有如下優點：可以放棄諧振迴路之內的或者一次線圈和/或二次線圈與相應的諧振電容器之間的電纜連接。諧振電容器與相應的線圈緊湊地布置，使得此外得出結構空間優點並且可以取消或者至少降低對單電纜的載流能力、絕緣能力和屏蔽的要求。根據本發明，對此規定：諧振電容器中的至少一個諧振電容器被構造為至少基本上包圍給所述至少一個諧振電容器分配的線圈、即一次線圈或二次線圈、尤其是被構造為環形的。因此，本發明規定：諧振電容器不是僅僅被分配給相應的線圈，而是被構造為包圍該線圈，使得諧振電容器圍繞相應的線圈延伸。替代地，根據本發明規定：所述至少一個諧振電容器被構造為被相應的線圈至少基本上包圍。因此，在此情況下，不是諧振電容器包圍線圈，而是線圈包圍諧振電容，使得後者位於線圈之內。對此，線圈適宜地具有相應的凹坑或者容納部，諧振電容器能夠被裝入在所述凹坑或者容納部中。由此，諧振電容器直接被集成到相應的線圈或者容納線圈的外殼中。

根據本發明的一種有利的改進方案規定：相應的諧振電容器在其形狀上與被分配給所述諧振電容器的線圈相適配。由此提供由線圈和諧振電容器構成的具有有利的振蕩特性的特別緊湊的單元。

根據本發明的一種有利的改進方案規定：相應的諧振電容器被構造為薄膜電容器。在此，諧振電容器具有多個在卷包載體上製成的薄膜，所述薄膜例如可以圓形地或者四角形地相互重疊地卷繞。在此，可以通過卷包載體的形狀來以簡單的方式模仿所有線圈繞組幾何結構。根據用於製造根據本發明的設備的有利的方法規定：卷包載體已經具有要製造的諧振電容器的形狀。由此可以通過纏繞所述薄膜來以所期望的幾何結構、尤其適合於相應的線圈地來製造諧振電容器。

此外，優選地規定：相應的諧振電容器與被分配給其的線圈一起被布置在共同的外殼中。由此得出緊湊的線圈單元、尤其具有一次線圈和給其分配的諧振電容器的一次單元和/或具有二次線圈和給其分配的諧振電容器的二次單元。通過共同的外殼能夠簡單地處理所述單元並且將所述單元布置在馬路底面上或者布置車輛底部處。

此外，優選地規定：相應的諧振電容器的接觸連接部構成線圈繞組，所述線圈繞組與所分配的線圈的繞組反向或者同向。在這種情況下，反向的構造方案應理解為在運行中反向的電流流動方向。相應的諧振電容器的接觸面例如可以是外部的線圈繞組，所述線圈繞組的電流流動與二次線圈或者一次線圈的剩餘的線圈繞組相反地進行，使得進行對幹擾性雜散磁場的部分抹消。在此，產生輔助磁場，所述輔助磁場以合適的方式相應地有助於一次線圈或二次線圈的磁場的形成。

此外，優選地規定：給相應的諧振電容器和給其分配的線圈分配屏蔽元件。屏蔽元件尤其用於屏蔽以及引導通過相應的振蕩迴路產生的磁場。優選地，屏蔽元件由鐵氧體或者其它合適的材料製成。

特別優選地，屏蔽元件被構造為屏蔽盤。在此，屏蔽盤可以與充電盤平行地延伸或者構成充電盤本身。屏蔽盤優選地同時用作用於相應的線圈和諧振電容器的支撐元件。線圈和屬於其的諧振電容器優選地被保持或者鎖定在屏蔽盤處。

優選地，相應的線圈和給其分配的諧振電容器共同被布置在所述屏蔽盤的一側上。由此尤其可以將屏蔽盤用作充電盤。

替代地，優選地規定：屏蔽盤逐段地在諧振電容器和相應的線圈之間走向。由此，環形電容器例如可以與二次線圈或者一次線圈在空間上分離地來布置。

根據本發明的一種有利的改進方案，此外規定：相應的諧振電容器具有至少兩個電容器。尤其是，諧振電容器由具有加倍的電容和一半的耐壓強度的兩個電容器製成，以便限制在相應的線圈中相對於地的電壓過高，實現對稱的結構以及實現相應的線圈繞組相對於能量源、尤其機動車的高伏特電池組的電分離。

附圖說明

下面應當根據實施例來進一步解釋本發明。對此：

圖1示出一種用於給電存儲器感應式充電的有利的設備的簡化的電路圖，

圖2A和B以不同的圖示示出所述設備的一次單元，

圖3A至D示出具有屏蔽元件的一次單元的不同的實施方式，

圖4以俯視圖示出一次單元的另一實施例，

圖5A至D示出所述一次單元的不同的構建方案，以及

圖6示出一次單元的另一實施例。

具體實施方式

圖1以簡化的圖示示出用於給電存儲器感應式充電的設備1的電路圖。所述電路圖示出一次線圈2，所述一次線圈通過電子裝置單元3能夠與或者與能量源、尤其電力網連接。對此，電子裝置單元3具有能夠以高的開關頻率運行的整流器4。電子裝置單元3通過電纜5與一次線圈2連接。在此，一次線圈2被布置在外殼6中，在所述外殼中還設置有諧振電容器7。如在下面應進一步解釋的那樣，諧振電容器7在其形狀上對應於一次線圈2的線圈繞組的形狀。一次線圈2和諧振電容器7共同構成設備1的一次單元8。具有二次線圈和諧振電容器的這裡未示出二次單元優選地根據一次單元8來構造。

對此，圖2以不同的圖示示出一次單元8，所述一次單元由一次線圈2和諧振電容器7構成。圖2A以俯視圖示出一次單元8，而圖2B以沿著圖2A中的線A-A的截面圖示出一次單元8。

尤其在圖2A中可看出：一次線圈2的線圈繞組9圓形地或者螺旋形地走向，以及諧振電容器7同樣圓形地包圍線圈繞組9。如尤其在圖2B中可見的那樣，諧振電容器的接觸面7'和7''可以被電接觸，以便一方面接觸線圈並且在另一方面接觸電子裝置單元3。

諧振電容器7被構造為由大量相互重疊的層構成的薄膜電容器。諧振電容器7的形狀能夠以簡單的方式通過卷包載體的相應的形狀在製造諧振電容器時實現。通過構造為薄膜電容器可以以簡單的以及成本低的方式實現諧振電容器的任意的形狀。一次線圈2以及諧振電容器7被安放在共同的外殼6中並且在此在外殼內相互接觸，使得諧振迴路內部的電纜連接不必被引導到外殼6之外。由於大的、於是對於諧振電容器7來說可用的表面，可以顯著更容易地使諧振電容器7散熱、必要時甚至可以僅僅被動地冷卻諧振電容器7。

同時在電子裝置單元3中節省比較大的結構面積，並且電子裝置單元3也可以遠離外殼6被安放在車輛中或者被安放在馬路上，因為在外殼6和電子裝置單元3之間的連接電纜5中僅出現電池組電壓和電池組充電電流。尤其規定：外殼6構成充電盤，所述充電盤能夠被安置在馬路上或者被安置在車輛底部處。

所述設備1的另一優點在於：出現降低的總成本，因為取消了用於諧振電容器7的單獨的外殼。優選地，總歸在線圈盤結構中常用的澆注物同時被用作電容器絕緣物。

諧振電容器7的載流的接觸面7'和7''優選地被構造為使得通過其電流流動構成的磁場以合適的方式有助於一次線圈2的磁場的形成。尤其規定：電容器7的接觸面7'、7''構成外部的線圈繞組，所述線圈繞組的電流流動與一次線圈2的剩餘的線圈繞組相反地進行，使得得到對一次線圈2的磁場的部分抹消。

如從圖2A中可見的那樣，諧振電容器7優選地被構造為環形電容器，使得諧振電容器7的接觸面7'、7''與圖2A的繪圖平面平行。如在圖2B的截面圖中所示出的那樣，為了接觸，諧振電容器7因此必須「在上面」以及「在下面」連接。

圖3A至D分別以截面圖示出所述單元8的不同的實施例，所述單元通過屏蔽元件10來補充。尤其由鐵氧體製成的或者具有鐵氧體的屏蔽元件10用於引導或者屏蔽一種或多種所產生的磁場。與環形的諧振電容器7的集成相關聯地容易想到在鐵氧體和屏蔽裝置、諧振電容器7和一次線圈2之間的不同的布置。

根據圖3A規定：諧振電容器7與一次線圈2一起被布置在屏蔽元件10上。

根據圖3B規定：屏蔽元件被構造為杯形的，其中一次線圈2被布置在屏蔽元件10之內，而諧振電容器7在外部包圍屏蔽元件10的罩壁（Mantelwand）。

根據圖3C規定：屏蔽元件10杯形地被構造具有突緣11，使得一次線圈2被布置在屏蔽元件10之內，並且諧振電容器7在外部位於所述突緣上。

根據圖3D規定：不是諧振電容器7包圍一次線圈2，而是一次線圈2包圍諧振電容器7。如在圖3D中所示出的那樣，一次線圈2對此居中地具有凹坑或者容納部，諧振電容器7至少局部地放入在所述凹坑或者容納部中。屏蔽元件10對此在中間具有隆起部，諧振電容器7位於所述隆起部中。

如在圖4中示例性地示出的那樣，為了限制一次線圈2中的相對於地的電壓過高、實現對稱的結構以及實現線圈繞組9相對於車輛的高伏特電池組的電分離，諧振電容器7被劃分成兩個電容器12、13，所述兩個電容器具有加倍的電容，但是具有一半的耐壓強度。在此，電容器12、13被構造為半環形的並且在一端與線圈2連接並且在另一端與電子裝置單元3連接。

能夠想像諧振電容器7和線圈繞組9的不同的幾何結構。因為外殼6或者充電盤在車輛集成中經常具有矩形的輪廓，所以矩形的諧振電容器7可以是有利的，從而例如增大距線圈繞組的間隔並且因此減少由線圈磁場引起的幹擾。

對此，圖5A至D示出一次單元8的不同的實施例。圖5A示出具有正方形的輪廓的一次單元8，圖5B具有橢圓形的輪廓，圖5C具有八角形的輪廓，而圖5D具有諧振電容器7的正方形的輪廓以及一次線圈2的圓形的或者螺旋形的造型。圖5C和D澄清的是：諧振電容器7在其形狀上不一定必須與一次線圈2的形狀相適配。圖5A至D的所描述的實施例同樣適用於如下布置，在所述布置中諧振電容器7如在圖3D中所示出的那樣以被一次線圈2包圍的方式來構造。這裡，諧振電容器例如也可以具有正方形的或者矩形的形狀或者輪廓，所述形狀或者輪廓優選地對應於一次線圈2的形狀或者輪廓，然而也可以與其不同。

還可以設想的是，如在圖6中示例性地示出的那樣，僅僅使用諧振電容器7的環件，以便實現外殼6的或者充電盤的特別小的空間需求。在此，外殼的外部輪廓以虛線的方式來表示。上面的實施方案如已經在上面提及的那樣優選地同樣適用於感應式充電系統的二次單元。