线圈单元和电动车辆 |
|||||||
| 申请号 | CN201380020401.7 | 申请日 | 2013-02-01 | 公开(公告)号 | CN104245402B | 公开(公告)日 | 2016-09-21 |
| 申请人 | 康达提斯-瓦普弗勒有限公司; | 发明人 | M·韦希林; P·阿瑟林; A·格林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于在线圈单元(6)和 位置 固定的充电站之间进行 电能 的感应式传递的用于 电动车 辆(5)的线圈单元(6)，其中，所述线圈单元(6)具有至少一个线圈(12)和用于对在线圈(12)运行中出现的磁通量进行引导的导磁单元(14)，本发明还涉及一种电动车辆(5)，具有用于在线圈单元(6)的次级线圈(12)和充电站的初级线圈(8)之间进行电能的感应式传递的线圈单元(6)。本发明利用其中的导磁单元具有材料薄弱部(15；19；20；22‑26)的线圈单元(6)和具有这种线圈单元(6)的电动车辆(5)，实现了可以在电动车辆中、尤其是在机动车中安全使用感应式电能传递的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于电动车辆(5)的线圈单元(6)，该线圈单元用于在线圈单元(6)和位置固定的充电站之间进行电能的感应式传递，其中，所述线圈单元(6)具有至少一个线圈(12)和用于对在线圈(12)运行中出现的磁通量进行引导的导磁单元(14)， |
||||||
| 说明书全文 | 线圈单元和电动车辆技术领域背景技术[0002] 在对移动耗电器——例如像汽车或载货车这样的电动地面车辆——进行感应能量传递的领域中，通过充电站的位置固定地安装的初级线圈和设置在车辆底部的次级线圈来给车辆蓄电池进行充电是已经公开的。其中初级线圈设置在例如在公共停车场上的行车道上或行车道中、加油站的充电区域中或者车主的车库中。为了充电，要将电动车辆驾驶到初级线圈上，从而使设置在车辆中的次级线圈与该初级线圈对准。 [0004] DE 10 2008 029 200 A1公开了一种具有至少一个由板件构成的结构区域的机动车车身。该板件设置在车身底部上并且具有沿纵向延伸的、沿机动车横向并排设置的纵向空腔，空腔中设置有蓄能元件，尤其是蓄电池或蓄能设备的其他结构件。为了在机动车发生事故时能够减少会引起乘客危险的蓄能设备的损坏或损毁，蓄能元件在此例如仅设置于在发生事故时不能过度变形的区域中，例如仅设置在居中设置的驾驶员座椅的下部。由此不仅前部结构和后部结构，还有车厢的侧面区域都可以变形以便吸收能量，而蓄能元件并不处于这些区域中。 [0005] DE 10 2007 040 770 A1公开了一种车辆底部具有沿车辆纵向延伸的中间底槽的乘用车。该中间底槽具有至少一个薄弱位置，在事故造成力加载时，中间底槽在该薄弱位置的区域中在超出负载极限后变形。对于利用具有导磁单元的线圈单元来在线圈单元和位置固定的充电站之间进行电能的感应传递，此处并未给出启示。 [0006] DE 10 2010 035 634 A1公开了一种用于给电动车辆的动力电池进行充电的传递系统，具有可附接到电动车上的带有变压器部件的耦合装置，通过该传递系统可以将电能以感应方式传递到在车辆上的变压器部件上。所述内置到车辆牌照中的变压器部件具有由柔性的塑料材料制成的耦合体，该耦合体包围电线圈装置，该电线圈装置带有由彼此分离的薄板式或轭式的铁氧体组成的铁氧体装置。这些彼此分离的铁氧体不利于导磁以及变压器部件之间的耦合。 [0007] 上述已知的线圈单元的缺点是，磁导磁单元通常由大的、刚性的而且沉重的材料、例如铁氧体板组成。由于线圈单元通常以表面平行的方式设置在车辆底部，并且由于其重量大而具有大的惯性，所以在发生碰撞事故时存在危险，使得导磁单元被甩向碰撞位置的方向并由此损毁线圈单元，而且有可能从其在车辆底部的锚固处脱出，损坏车辆并对乘客以及车外人员造成危险。由于导磁单元通常还是特别刚性的，所以其在碰撞时并不减少多少碰撞能量。 发明内容[0010] 根据本发明，开头所述的线圈单元的特征是，导磁单元具有材料薄弱部[0011] 所述材料薄弱部优选基本横向于车辆的纵向延伸，其中包括与确切横向于纵向的延伸的相偏离的几厘米、优选几毫米的小偏差。优选的是，所述材料薄弱部还可以基本与导磁单元的中心同心地延伸。进一步优选的是，所述材料薄弱部可以基本沿在导磁单元中所引导的磁通量的磁力线的方向延伸，从而几乎不会使导磁单元中的磁通量受到影响。 [0012] 在本发明的有利的实施方案中，所述材料薄弱部可以完全或部分设计为预定断裂位置，以便在发生事故时碰撞能量损坏或完全损毁这些预定断裂位置。 [0013] 在一种在制造技术方面有利的实施方案中，所述材料薄弱部可以是设于导磁单元中的槽。此外，所述材料薄弱部可以以在运行技术方面有利的方式设于导磁单元的不同的平坦面上，以便减少导磁单元向某一首选方向的变形。 [0014] 优选的是，所述材料薄弱部可以在导磁单元的与车辆的纵向平行的平面中倾斜延伸，优选相对于该平面倾斜延伸。由此在发生事故时，导磁单元的彼此断裂开的部分不是以它们的碰撞边相互碰撞并由此传递碰撞能量，而是导磁单元的彼此断裂开的部分从所述平面相互推动，也就是沿彼此运动经过。 [0015] 优选的是，所述材料薄弱部可以是导磁单元的部分中断处或者完全中断处。在一种有利的实施方案中，所述中断处可以被黏合剂和/或接合材料部分或者完全填充，以便使它们能够被固定在其相对于彼此的位置上。在此，所述黏合剂和/或接合材料可以具有铁磁性或铁氧体磁性，从而虽然有中断处，也仍然能够提供好的导磁性，并因此提供导磁单元中好的导磁。 [0017] 下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明。附图示出： [0018] 图1示出了感应式能量传递装置的侧向剖视图，以及根据本发明的线圈单元的第一实施方案； [0019] 图2示出图1的线圈单元的示意俯视图； [0020] 图3示出第二种根据本发明的线圈单元的侧向剖视图； [0021] 图4示出第三种根据本发明的线圈单元的侧向剖视图； [0022] 图5示出处于损毁状态的图4的线圈单元的侧向剖视图； [0023] 图6示出第四种根据本发明的线圈单元的侧向剖视图； [0024] 图7a-c示出具有圆盘形的导磁单元的其他根据本发明的线圈单元的示意俯视图； [0025] 图8a-c示出具有正方形的导磁单元的其他根据本发明的线圈单元的示意俯视图。 具体实施方式[0026] 图1示意示出用于在已知的安装到行车道底部或地沟底面2上的初级线圈单元3和根据本发明的安装到电动车辆5的车辆底部4上的次级线圈单元6之间进行感应式电能传递的能量传递装置1的侧向剖视图。在图1中以箭头L示出了该电动车辆5的纵向和前行方向。 [0027] 所述初级线圈单元3在此以公知的方式包括初级线圈壳体7，具有设置于其中的初级线圈8以及初级线圈绕组9和初级线圈-导磁单元10。 [0028] 次级线圈单元6下面也仅称作线圈单元6，以公知的方式具有壳体11以及内置于其中的带有线圈绕组13的线圈12。为了尽可能好地对磁通量进行引导以便进行感应式能量传递，所述线圈单元6具有根据本发明的同样内置到壳体11中的圆形铁氧体板14形式的导磁单元。由于铁氧体板14的导磁性良好的材料非常重，因此铁氧体板14构成了质量大的刚性的物体。由于线圈单元6基本以相对于车辆底部4的表面平行的方式设置，并且由于其重量大而具有大的惯性，所以例如在发生碰撞事故时存在这种风险：铁氧体板14被甩向碰撞位置的方向并由此损毁线圈单元16，并有可能从其在车辆底部4上的锚固处脱出。由于铁氧体板14刚度很高，因此它在碰撞时即使在其纵向L上也并不会使碰撞能量减少多少。 [0029] 因此正是在电动车辆中使用线圈单元6时必须采取预防措施，使得在发生事故时，尤其是在发生碰撞事故时，所述铁氧体板14尽可能不会造成损失或者仅造成小的损失，并将碰撞能量尽可能不是未经减少地传递，而是尽可能多地吸收碰撞能量。 [0030] 为此，本发明提出，铁氧体板14具有材料薄弱部，该材料薄弱部尤其在发生碰撞事故时起到使铁氧体板14有针对性地断裂的作用，由此吸收碰撞能量，和/或能够使铁氧体板14的各部分这样相互推动，从而不是直接传递碰撞能量，而是使能量流中断。 [0031] 在图1和图2所示的本发明的实施方案中，铁氧体板14具有基本横向于纵向L延伸的、作为材料薄弱部的槽15。这些槽15或者铁氧体板17的该处仍存留于的连接部16都起到尤其是在碰撞时的预定断裂位置的作用，铁氧体板14在该位置上以规定的方式断裂。在如图1和2所示的优选的实施方案中，所述槽15可以设置在铁氧体板14的不同的平坦面17、18上，从而使铁氧体板14在发生碰撞时轻易断裂，因为正面所承受的碰撞能量通过连接部16相应倾斜传导，其中碰撞能量的沿纵向L延伸的部分被引导至铁氧体板14的锯齿状的断裂处。由此不仅减少了对碰撞能量的直接传导，还使铁氧体板的各破裂部分侧向偏离。 [0032] 在本发明的图3所示的实施方式中，铁氧体板14具有横向于纵向L延伸的中断处19，也就是在此被划分为四个板件14a-d。为了通过由此产生的材料中断或者甚至通过气隙将中断处19对导磁所造成的不利影响减小，可以有利地提出，相邻的部件14a-d之间的对接位置非常狭窄，也就是例如借助机械保持装置使这些对接位置保持压紧。替代于此，可以有利地通过在浇铸过程中在壳体11中浇铸优选相互压紧的板件14a-d实现良好导磁的连接，并防止高磁阻，尤其是防止气隙。 [0033] 替代或补充于此，所述中断处19还可以有利地被黏合剂或接合材料填充，这些材料优选是弹性的并且在发生碰撞时能被轻易损坏，例如橡胶或软弹性塑料。优选的是，所述黏合剂或接合材料可以良好导磁——例如通过添加像例如铁氧体粉末这样的导磁良好的添加剂。在本发明的有利的改进方案中，黏合剂或接合材料可以是不易导电的，以便减少或完全防止在铁氧体板14中可能出现的涡流。 [0034] 为了进一步改善铁氧体板14的所需的断裂特性，在本发明的图4和图5所示的实施方案中提出，在纵向L方向上，替代于图3的垂直于铁氧体板14的平面E延伸的中断处19，设置相对于平面E倾斜延伸的倾斜中断处20。这些倾斜中断处20也可以这样设计，使铁氧体板14不被划分为单个的部分元件14a-d,而是使所述铁氧体板14在倾斜中断处20还通过连接部以类似于图1中所述的实施例的方式保持部分或完全连接。 [0035] 所述倾斜中断处20优选这样倾斜，使得在发生图6中以大箭头所示的、来自图6左侧的碰撞时，靠近中心的内部的板件14b和14c在被最上面的板件14a和也可能最下面的板件14d推到一起的情况下向行车道2滑移并且远离车辆底部4。这确保了在发生事故时，所述铁氧体板14或者一个或多个其板件14a-d尽可能不被推向电动车辆5，并且在最严重的情况下也不会被推入其车厢中。 [0036] 在根据图6的本发明的进一步有利的实施方案中，还可以规定，在壳体11中加入防护件21，该防护件起到额外防护的作用，使得所述铁氧体板14或者其板件14a-d在发生损毁事故时也不能够从壳体11到达车辆5的外侧，以便不会危及到车辆的外部区域。优选的是，所述防护件21可以由不会损坏线圈单元6的磁特性和/或电特性的材料制成，例如优选平面式的凯夫拉织物(Kevlar-Gewebe)或芳纶织物(Aramid-Gewebe)或芳纶纸(Aramid-Papier)。 [0037] 图7a-c和图8a-c中示出了其他的根据本发明的线圈单元的示意俯视图，具有圆盘形或正方形的铁氧体板14，其中本发明还可以实现例如矩形、八角形、多边形等其他的几何形状。在这些附图中，假设电动车辆5的前行方向和纵向L是像图1中所限定的那样朝向左侧。 [0038] 在根据图7a和图8a的实施方案中，材料薄弱部22或23从铁氧体板14的中心向外放射状延伸，其中材料薄弱部22使铁氧体板14完全中断，即使是在其厚度方面也完全中断，而材料薄弱部23并不一直延伸到铁氧体板14的周缘处。在这些实施方案中，材料薄弱部22、23基本沿磁通量的主方向延伸，在图7a所示的实施方案中，磁通量由螺旋状设置于铁氧体板14上的、未示出的线圈绕组13产生，在图8a所示的实施方案中，磁通量由螺旋状设置在正方形中的、未示出的线圈绕组13产生。 [0039] 在根据图7b和图8b的实施方案中，材料薄弱部24或25圆环形或方形延伸，由此就中断了磁通量的主方向。如图7a和8b所示，如果材料薄弱部24或25是铁氧体板14的完全中断处，那么这些中断处可以被如上面对图3所述的黏合剂或接合材料填充，以便减少其磁阻。由此可以在发生倾斜或侧向的碰撞事故时改善铁氧体板14的断裂特性，使铁氧体14尽可能沿与碰撞横向的方向断裂。 [0040] 在根据图7c的本发明的实施方案中，所述材料薄弱部26放射状分布，并且与在图8a中所示的实施例类似地没有完全到达铁氧体板14的周缘处，在此在图7c中，材料薄弱部 26使铁氧体板14仅以线方式中断。 [0041] 图8c中所示的本发明的实施方案与图3中所示的实施方案相一致，区别在于，铁氧体板14在此是正方形的而不是圆形的。 [0042] 替代于上面所述的和附图中所示的槽形式的或完全中断处形式的材料薄弱部，还可以以不同方式设计材料薄弱部，例如通过完全或部分伸过铁氧体板14的厚度的孔、刻痕或铸纹。还可以有利的通过故意使构成铁氧体板14的材料不均匀来提供材料薄弱部，从而例如将铁氧体板14的厚度保持相同，但是在所需的材料薄弱部的位置处，材料的厚度减小。这些不同的材料薄弱部类型也可以相互组合。 [0043] 附图标记列表: [0044] 1 能量传递装置 [0045] 2 行车道底部 [0046] 3 初级线圈单元 [0047] 4 电动车辆底部 [0048] 5 电动车辆 [0049] 6 次级线圈单元 [0050] 7 初级线圈壳体 [0051] 8 初级线圈 [0052] 9 初级线圈的初级线圈绕组 [0053] 10 初级线圈单元的导磁单元 [0054] 11 次级线圈壳体 [0055] 12 次级线圈 [0056] 13 次级线圈单元的线圈绕组 [0057] 14 作为次级线圈单元的导磁单元的铁氧体板 [0058] 15 槽 [0059] 16 连接部 [0060] 17 上部的、内侧的平坦面 [0061] 18 下部的、外侧的平坦面 [0062] 19 中断处 [0063] 20 倾斜中断处 [0064] 21 防护件 [0065] 22 放射状的材料薄弱部 [0066] 23 放射状的材料薄弱部 [0067] 24 圆环形的材料薄弱部 [0068] 25 方形的材料薄弱部 [0069] 26 放射状的、线方式的材料薄弱部 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈