CN111347895A - 用于机动车的非接触式充电装置以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于布置在机动车(10)的下侧(10a)上的非接触式充电装置(16)，其中，充电装置(16)具有在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中背离机动车的第一侧(16a)，并且其中，充电装置(16)具有与第一侧(16a)相对的第二侧(16b)，第二侧在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中面对机动车(10)。因此，第二侧(16b)构造成坡形的，从而充电装置(16)的厚度(d1、d2、d3)在充电装置(16)的在第一方向(x)上的长度(L)的一部分(l2)上增加，第一方向在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中指向机动车(10)的尾部(10c)的方向。

Description

用于机动车的非接触式充电装置以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于布置在机动车的下侧/底面上的非接触式充电装置，其中，充电装置构造成，可非接触地将能量传输给充电装置。在此，充电装置还具有在充电装置布置在机动车下侧上的状态中远离机动车的第一侧以及与第一侧相对的第二侧，第二侧在充电装置布置在机动车下侧上的状态中面对机动车。本发明也包括一种具有这种非接触式充电装置的机动车。
背景技术
非接触式充电装置，例如感应式充电装置是现有技术中已知的。在此，布置在机动车侧的充电装置通常被称为次级充电装置，并且在设施侧的充电装置此时通常被称为初级充电装置。通过初级充电装置和次级充电装置的感应耦合，将能量从初级充电装置传输给次级充电装置，借助于该次级充电装置为机动车电池充电。
在事故情况中，重要的是，尽可能好地保护机动车的重要组件。例如，专利文献DE10 2016 014 964 A1描述了一种具有在车辆底部的区域中的感应充电板的车辆，感应充电板借助于多个弹性的保持元件固定在车辆底部上。由此，借助于保持元件，弹性地支承充电板，并且在开到路边石上和从路边石上开下来时可使充电板避让，由此至少很大程度上排除了损坏充电板的风险。
此外，专利文献US 6,478,106 B2描述了一种具有布置在下侧的碰撞框架的变速器壳体，碰撞框架具有倾斜的表面。由此实现，在碰撞的情况中，变速器单元可根据情况在没有损坏和障碍的情况下与行驶方向相反地运动。
然而，比保护充电板或变速器更重要的是保护机动车的高压电池，这是因为高压电池在损坏时尤其是对机动车的乘员带来尤其高的风险，例如着火。通常使用并安装复杂的加固元件、变形元件等来保护电池，以在碰撞情况下尽可能好地保护高压电池。然而这需要相对多的空间并且显著增大了机动车的重量。
发明内容
本发明的目的是，给出以尽可能简单的、成本适宜的、节省结构空间的且节省重量的方式为机动车的高压电池提供保护的方案。
该目的通过具有根据相应的独立权利要求的特征的非接触式充电装置以及机动车实现。从属权利要求、说明书和附图的主题是本发明的有利的设计方案。
在根据本发明的用于布置在机动车的下侧上的非接触式充电装置中，如此构造充电装置，使得可非接触地将能量传输给充电装置，其中，充电装置具有在将充电装置布置在机动车下侧上的状态中远离机动车的第一侧，并且其中，充电装置具有与第一侧相对的第二侧，第二侧在充电装置布置在机动车下侧上的状态中面对机动车。此外，第二侧构造成坡形的，从而充电装置的厚度在第一方向上在充电装置的在该第一方向上的长度的一部分上增加，第一方向在充电装置布置在机动车下侧上的状态中指向车辆尾部的方向。
在此，本发明基于以下认识：一方面在结构空间技术上有利的是，机动车的驱动单元尽可能扁平地且低地定位在前车中，以在此处得到尽可能多的例如可用于使前部行李舱最大化的结构空间。于是其结果是，驱动单元在行驶方向上布置在高压电池前方，高压电池又优选地布置在机动车的底部中。但是，为了防止在正面碰撞的情况中，例如在事故中驱动单元向后压向、确切的说撞向高压电池，目前必须采取非常复杂的措施，例如设置附加的加固元件来截获驱动单元，这也附加地带来了很多重量。此外，本发明基于的认识是，目前未主动/积极地用于碰撞设计的非接触式充电装置可至少部分地布置在驱动单元和高压电池之间，以将非接触式充电装置主动地用于碰撞运动学。现在，这通过本发明有利地以如下方式实现，即，充电装置的第二侧构造成坡形的。通过这种坡形，充电装置有利地能够使机动车的向着高压电池的方向运动的驱动单元转向，从而驱动单元不撞到高压电池上。由此，充电装置实现了双重功能，即，一方面非接触地接收初级充电装置的能量并且通过接收的能量为机动车的高压电池充电，并且另一方面为高压电池提供保护功能。由此，有利地可节省恰恰在可能的正面碰撞方面用于保护高压电池的附加组件，由此，不仅可节省结构空间以及重量，附加地也可节省成本。
此外，厚度优选地在充电装置的整个长度的至少25％上逐渐增加。例如，厚度在总长度的四分之一至一半之间的部分长度上逐渐增加。这具有很大的优点，即，在充电装置的长度的大部分上提供该斜坡作用。可用于使撞到第二侧上的驱动单元转向的距离越长，充电装置需承受的负载越小，并且相应地驱动单元的转向作用越有效。由此，可进一步减小充电装置或者甚至高压电池的损坏风险。相应地优选的是，在第一方向上，厚度不是仅在充电装置一半长度的大部分上逐渐增加，而是优选地甚至在充电装置总长度的大部分上逐渐增加。
相应地，本发明的另一尤其有利的设计方案是，如此使第二侧成型，即，将在第一方向上作用到充电装置的第二侧上的力至少部分地、尤其是大部分地转向到垂直于第一方向的第二方向上，其中，第二方向是从充电装置的第一侧指向充电装置的第二侧的方向。在充电装置的按规定的安装位置中，将与行驶方向相反地作用到第二侧上的力偏转到向上的方向上，也就是说向着机动车的方向，而不是向着机动车当前所在的地面的方向。这具有很大的优点，即，驱动单元例如可明显更简单地被机动车的其它组件截获，例如通过机动车的车身的一部分。由此，在正面碰撞时可通过充电装置使驱动单元在运动学上向上运动，并且通过车身支撑。由此，有利地在不需要复杂措施的情况下，高压电池不受到驱动装置的加载。
根据本发明的另一有利的设计方案，优选的是，充电装置的厚度在第一方向上的走向中从厚度最小值到厚度最大值至少增大一倍，优选地甚至增大了两倍。在此，厚度的最小值例如可为至少1厘米。通过该尺寸并且主要通过厚度的显著增加，可尤其有效地进行驱动单元的转向，从而可保证，在没有复杂措施的情况下驱动单元也不撞到高压电池上。
非接触式充电装置通常可构造成电容式充电装置，然而优选地构造成感应式充电装置，即，其设计成，通过与初级充电装置的感应耦合从初级充电装置吸收能量。此外，充电装置设计成，在由于事故受到加载之前切换成无电压，尤其是在布置在机动车上的状态中在机动车行驶之前已经切换成无电压。这例如可通过以下方式实现，即，直接在在机动车的停止状态中进行的充电过程之后、在机动车行驶之前就切断充电装置，确切的说使充电装置与其余的机动车车载电路或至少与高压电池断开联接。此外，非接触式充电装置例如可构造成充电板。该充电板的上侧、也就是说第二侧构造成具有所描述的斜坡功能。
为了提供该斜坡功能，再次给出充电装置的第二侧的多种构造方案。
在此，通常优选的是，厚度在充电装置的沿第一方向的长度的一部分上连续地增加。因此，在第一方向上，该厚度不应局部地再次减小，这是因为这会减小力偏转的效果或者至少不能以有利的方式为力偏转做出贡献。
然而，例如根据一种次优的设计方案规定，厚度在充电装置的沿第一方向的长度的一部分上线性地增加。因此，在横截面中观察，充电装置的第二侧例如可构造成楔形的。因此，通过厚度的线性增加，相应地第二侧部分地通过具有恒定斜率的平面提供。这实现了充电装置的特别简单的构造方案。
但是优选的是，厚度也可在充电装置的沿第一方向的长度的一部分上非线性地增加。因此，根据本发明的另一有利的设计方案，第二侧至少部分地凹形地弯曲。因此，例如第二侧的斜率可与行驶方向相反地增加。通过第二侧的这种造型，可更连续地且不那么突然地提供力偏转，这显然更柔和并且由此再次降低损坏充电装置和/或高压电池的风险。在此尤其优选的是，第二侧可在第一方向上分割成至少两个、优选三个部分区域。在第一部分区域中厚度具有最小值，并且在第一部分区域上厚度沿第一方向保持恒定。在第一方向上邻接第一部分区域的第二部分区域中，厚度增大到其最大值，尤其连续地且坡形地增加，并且还优选地以斜率在第一方向上增加的方式增加。在可选的另一第三部分区域中，厚度保持其最大值，即，再次是恒定的，但是也可省去第三部分区域，并且第三部分区域在第一方向上邻接第二部分区域。在此，充电装置的第一侧以及第二侧在第一部分区域中以及可选的第三部分区域中基本构造成平的，并且第二侧在第一和第三部分区域中平行于第一侧伸延。
此外，本发明也涉及一种具有根据本发明的非接触式充电装置或其设计方案之一的机动车。对于根据本发明的非接触式充电装置及其设计方案描述的优点也以相同的方式适用于根据本发明的机动车。
在根据本发明的机动车的另一有利的设计方案中，充电装置如此布置在机动车的下侧上，使得充电装置的第一侧面对机动车下方的地面，并且第一方向从车辆前部指向机动车的尾部。换句话说，充电装置如以上已经描述的那样安装在机动车中。
现在，尤其有利的是，如同样已经描述的那样，机动车具有驱动单元、尤其是电驱动装置，以及高压电池，其中，充电装置至少部分地布置在驱动单元和高压电池之间，其中，驱动单元布置在车辆前部和充电装置的至少一部分之间，并且高压电池布置在充电装置和机动车尾部之间。相应地，在正面碰撞时通过使向着高压电池的方向运动的电驱动装置向上偏转，有利地可通过充电装置为高压电池提供保护功能，并且由此在无需带来附加重量的复杂措施的情况下也保护保护高压电池不受电驱动装置碰撞。
相应地，机动车的另一尤其有利的设计方案是，机动车构造成，在由于事故引起驱动单元在第一方向上运动并且驱动单元撞上充电装置时，使驱动单元的运动部分地转向到第二方向上，并且驱动单元撞到机动车的车身的一部分上，并且尤其是不撞上充电装置。换句话说，使驱动单元转向到机动车的车身的一部分上并且可尤其有效地被该部分截获。也可在无需复杂措施的情况下避免驱动单元与高压电池碰撞。
在本发明的另一有利的设计方案中，充电装置和/或高压电池如此固定，使得在第一方向上运动的驱动单元在空间上进行转向期间，充电装置和/或高压电池部分地与第二方向相反地运动。
换句话说，当驱动单元由于事故撞到充电装置上时，充电装置部分地与第二方向相反地运动，也就是说向下运动，而同时通过充电装置的第二侧的坡形的表面使驱动单元向上运动。在此优选的是，不仅充电装置，而且高压电池与充电装置一起与第二方向相反地运动一段距离。例如，充电装置和高压电池可如此固定，使得在驱动单元的运动走向偏转期间，充电装置和高压电池可绕共同的转动中心稍微摆动或倾斜。通过该向下运动，有利地可截获碰撞能的一部分。
根据本发明的机动车优选地设计成汽车，尤其是乘用车或载重货车，或者公共汽车或摩托车。
本发明也涉及所描述的实施方式的特征的组合。
附图说明
下文描述本发明的实施例。其中：
图1示出了具有高压电池、驱动单元和根据本发明的一个实施例的充电装置的机动车的示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例在正面碰撞时图1中的机动车的示意图，以及
图3示出了包括驱动单元、高压电池和根据本发明的一个实施例的充电装置的布置方案的示意图，以及在正面碰撞时通过充电装置使驱动单元的动能转移。
具体实施方式
下文解释的实施例为本发明的优选的实施方式。在实施例中，所描述的实施方式的各个组成部分分别表示本发明的单独的、被视为彼此独立的特征，这些特征也彼此独立的改进本发明。因此，公开内容也包括与所示出的实施方式的特征组合不同的组合。此外，所描述的实施方式也可通过已经描述的发明的特征中的其它特征补充。
在图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。
图1示出了具有高压电池12、驱动单元、例如电驱动装置14和根据本发明的一个实施例的感应式充电装置16的机动车10。在此，充电装置16布置在机动车的下侧10a上，并且具有面对机动车10所在的地面18的第一侧16a以及与第一侧16a相对的第二侧16b。高压电池12同样布置在机动车10下侧，也就是说，机动车10的底部的区域中，尤其是在机动车10的两个车轮轴之间。此外，充电装置16部分地布置在驱动单元、也就是说电驱动装置14和高压电池12之间。在此以14a表示的电驱动装置14的下侧也可位于充电装置16的第二侧16b的面对车辆前部10b的部分上方，然而不是完全位于充电装置16上方。
现在，充电装置16的第二侧16b有利地构造或成型成坡形的。随之而来，充电装置16的厚度沿长度L的方向变化(见图3)，其中，充电装置16的长度L在所示出的坐标系的x方向上延伸，并且充电装置16的厚度相应地在平行于车辆竖轴的z轴的方向上延伸。在此，厚度在同样也与所示出的坐标系的x方向对应的第一方向上逐渐增加。
现在，通过充电装置16的第二侧16b的这种有利的造型，将充电装置16主动/积极地用于碰撞运动学。此时，充电装置16最晚在由于事故引起的加载之前并且优选地在机动车10行驶之前就已经切换成无电压的。如果发生如在图2中示出的正面碰撞，则电驱动装置14可通过感应式充电板或充电装置16在运动学上向上、也就是说在z方向上运动，并且例如受到车身20(见图3)的支撑。由此，在正面碰撞的情况中，有利地在无需带来附加重量的复杂措施的情况下，高压电池12也不被驱动装置14加载。
此外，充电装置16和高压电池12可如此固定在机动车10上或底部10a的区域中，使得在正面碰撞时充电装置16与高压电池12一起与所示出的z方向相反地、也就是说向地面18的方向向下运动、尤其是摆动或倾斜至少一段距离，如在图2中示出的那样。在正面碰撞情况中，在电驱动装置14偏转时作用到充电装置16上的力引起充电装置16和高压电池12向下偏转。此外，充电装置16以及高压电池12例如可布置在共同的支撑元件上，该支撑元件例如位于充电装置16和高压电池12之间。
图3再次详细示出了高压电池12、电驱动装置14和根据本发明的一个实施例的充电装置16的布置方案的示意图。在此也可看出，电驱动装置14的下侧14a位于充电装置16的第二侧16b的仅仅一部分的上方。此外，在该示例中也示出了充电装置16的厚度变化。充电装置16的靠近车辆前部10b的区域的厚度比充电板或更确切地说充电装置16的靠近尾部10c(见图1)的区域的厚度小。即，厚度在第一方向上、也就是说x方向上，在充电装置16的长度L上变化。
示例性地，在此示出了三个不同的厚度d1、d2、d3。此时，第一厚度d1小于第二厚度d2，并且第二厚度d2又小于第三厚度d3。此时，充电装置的厚度在沿第一方向x的走向中从厚度最小值(在此是第一厚度d1)到厚度最大值(在此是第三厚度d3)至少翻倍，优选地甚至至少增加了两倍。通过这种尺寸以及主要通过厚度的显著增加，可实现驱动单元的尤其有效的偏转。
同样尤其优选的是，第二侧16b在第一方向x上可分成至少两个、优选地三个部分区域，这些部分区域分别具有相应的部分长度l1、l2、l3，例如同样在图3中示出的。在具有第一部分长度l1的第一部分区域中，厚度具有最小值d1，并且在第一部分长度l1上沿第一方向是恒定的。在具有第二部分长度l2的、在第一方向x上邻接第一部分区域的第二部分区域中，厚度增加到其最大值d3，尤其连续地且坡形地增加，并且此外优选地以在第一方向x上增加的斜率增加。在可选的另一具有第三部分长度l3的、在第一方向x上邻接第二部分区域的第三部分区域中，厚度保持其最大值d3，即，是恒定的，但是该第三部分区域也可取消。
第二侧16b的这种坡形的走向，尤其是第二部分长度l2在此可在充电装置16的长度L的一部分上，优选地在长度L的至少四分之一长度上延伸，如此时示出的那样。通常可任意确定另外两个部分长度l1、l3，并且例如第一部分长度l1同样为长度L的至少四分之一，并且第三部分长度l3同样可为长度L的四分之一，但是也可完全取消第三部分长度。此外，在其造型方面，充电装置的第二侧16b在其宽度的方向上、也就是说在y方向上构造成平移不变的。厚度也可线性地增加，或者优选地——如在该示例中那样——非线性地增加，从而第二侧16b、确切的说其表面的斜率在x方向上至少在第二部分区域l2中增加。如也可在图3中明确看出的那样，通过充电装置16的第二侧16b的这种造型，在正面碰撞时有利地使电驱动装置14的运动转向，并且例如通过车身20的一部分支撑。在图3中通过箭头22示出了电驱动装置的运动。此外，在正面碰撞期间或之后，以14‘表示并且以虚线示出电驱动装置的位置。此外，附图标记24表示机动车10的副车架的横梁。
总地来说示例表明，如何通过本发明提供具有结构性碰撞功能的感应式充电板，该充电板通过其上侧的坡形的构造方案实现了尤其有效地、成本适宜地且节省重量地将机动车的电驱动装置的运动转向，从而在无需复杂措施的情况下使高压电池不受到电驱动装置加载，由此通过感应式充电板得到保护。

Claims (10)

1.一种用于布置在机动车(10)的下侧(10a)上的非接触式充电装置(16)，其中，所述充电装置被构造成，能非接触地将能量传输给充电装置(16)，其中，所述充电装置(16)具有在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中背离机动车的第一侧(16a)，其中，所述充电装置(16)具有与第一侧(16a)相对的第二侧(16b)，所述第二侧在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中面对机动车(10)，其特征在于，所述第二侧(16b)被构造成坡形的，从而所述充电装置(16)的厚度(d1、d2、d3)在第一方向(x)上在充电装置(16)的在该第一方向(x)上的长度(L)的一部分(l2)上增加，所述第一方向在充电装置(16)布置在机动车(10)的下侧(10a)上的状态中指向机动车(10)的尾部(10c)的方向。
2.根据权利要求1所述的非接触式充电装置(16)，其特征在于，所述第二侧(16b)成形为，使得能将在第一方向上作用到充电装置(16)的第二侧(16b)上的力至少部分地、尤其是大部分地转向到垂直于第一方向的第二方向(z)上，其中，所述第二方向(z)是从充电装置(16)的第一侧(16a)指向充电装置(16)的第二侧(16b)的方向。
3.根据上述权利要求中任一项所述的非接触式充电装置(16)，其特征在于，所述厚度(d1、d2、d3)在第一方向(x)上的走向中从厚度最小值(d1)到厚度最大值(d3)至少增加了一倍，优选地甚至增加了两倍。
4.根据上述权利要求中任一项所述的非接触式充电装置(16)，其特征在于，所述厚度(d1、d2、d3)在充电装置(16)的在第一方向(x)上的长度(L)的一部分(l2)上连续增加。
5.根据上述权利要求中任一项所述的非接触式充电装置(16)，其特征在于，所述第二侧(26b)至少部分地凹形地弯曲。
6.一种具有根据上述权利要求中任一项所述的非接触式充电装置(16)的机动车(10)。
7.根据权利要求6所述的机动车(10)，其特征在于，所述充电装置(16)在机动车(10)的下侧(10a)上布置成，使得所述充电装置(16)的第一侧(16b)面对机动车(10)下方的地面(18)，而第一方向(x)从车辆前部(10b)指向机动车(10)的尾部(10c)。
8.根据权利要求6或7所述的机动车(10)，其特征在于，所述机动车(10)具有驱动单元(14)以及高压电池(12)，其中，所述充电装置(16)至少部分地布置在驱动单元(14)和高压电池(12)之间，其中，驱动单元(14)布置在车辆前部(10b)与充电装置(16)的至少一部分之间，而高压电池(12)布置在充电装置(16)与机动车(10)的尾部(10c)之间。
9.根据权利要求8所述的机动车(10)，其特征在于，所述机动车(10)构造成，在由于事故引起驱动单元(14)沿第一方向(x)运动并且驱动单元(14)撞到充电装置(16)上时，使驱动单元(14)的运动部分地转向到第二方向(z)上，并且驱动单元(14)撞到机动车(10)的车身(20)的一部分上、尤其是不撞到高压电池(12)上。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的机动车(10)，其特征在于，所述充电装置(16)和/或高压电池(12)被固定成，使得在沿第一方向(x)运动的驱动单元(14)在空间上进行转向期间，充电装置(16)和/或高压电池(12)部分地反向于第二方向(z)运动。
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