DE102011089339A1 - Inductively transferring energy from a primary coil to a secondary coil of an electromobile motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule (195) zu einer Sekundärspule (132) eines einen elektrischen Energiespeicher (110) aufweisenden elektromobilen Kraftfahrzeugs (100) beschrieben. Die Vorrichtung (130) weist auf (a) ein Grundelement (134), welches an dem elektromobilen Kraftfahrzeug (100) anbringbar ist, (b) die Sekundärspule (132), welche mit dem elektrischen Energiespeicher (110) energetisch koppelbar ist, wobei zumindest ein Teil (132b) der Sekundärspule (132) relativ zu dem Grundelement (134) bewegbar gelagert ist, und (c) ein Stellglied (136), mittels welchem zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) relativ zu dem Grundelement (134) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei sich in der ersten Position zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) näher an dem Grundelement (134) befindet als in der zweiten Position. Es wird ferner ein Kraftfahrzeug (100) mit einer derartigen Vorrichtung (130), eine entsprechende einer Fahrbahn zugeordnete Vorrichtung mit einer bewegbaren Primärspule sowie ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung (130) beschrieben.The invention relates to a device for inductive transmission of electrical energy from a primary coil (195) to a secondary coil (132) of an electromobile motor vehicle (100) having an electrical energy store (110). The device (130) has (a) a base element (134) which can be attached to the electromobile motor vehicle (100), (b) the secondary coil (132) which can be energetically coupled to the electrical energy store (110), wherein at least a part (132b) of the secondary coil (132) is movably mounted relative to the base element (134), and (c) an actuator (136) by means of which at least the part (132b) of the secondary coil (132) relative to the base element (134 ) is movable between a first position and a second position, wherein in the first position, at least the part (132b) of the secondary coil (132) is closer to the base member (134) than in the second position. A motor vehicle (100) with such a device (130), a corresponding device associated with a roadway with a movable primary coil and a method for inductively transmitting electrical energy using such a device (130) are also described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Ladens eines elektrischen Energiespeichers eines elektromobilen Fahrzeugs wie beispielsweise eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule zu einer Sekundärspule eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden elektromobilen Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein elektromobiles Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer derartigen Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie. The present invention relates to the technical field of charging an electrical energy storage of an electromobile vehicle such as an electric or hybrid vehicle. In particular, the present invention relates to a device and a method for inductively transmitting electrical energy from a primary coil to a secondary coil of an electromobile motor vehicle having an electrical energy store. The present invention further relates to an electromobile motor vehicle, in particular hybrid or electric vehicle, with such a device for the inductive transmission of electrical energy.

Unter dem Begriff Elektromobilität wird üblicherweise eine Nutzung von Elektrofahrzeugen für unterschiedliche Verkehrsbedürfnisse bezeichnet. Dazu zählen seit langer Zeit schienengebundene Fahrzeuge. In jüngster Zeit erstreckt sich die Elektromobilität jedoch zunehmend auch auf Kraftfahrzeuge, die eher dem Individualverkehr zugeordnet werden. In der Zukunft ist eine Fortsetzung dieses Trends zu erwarten. The term electromobility usually refers to the use of electric vehicles for different transport needs. These include rail-bound vehicles for a long time. However, electromobility has recently increasingly spread to motor vehicles that are more likely to be associated with private transport. In the future, a continuation of this trend is expected.

Elektromobile Kraftfahrzeuge wie Elektro- und Hybridfahrzeuge weisen typischerweise einen elektrochemischen und/oder einen elektrostatischen Energiespeicher auf, der einen Elektromotor zum Antreiben des betreffenden elektromobilen Kraftfahrzeugs mit der notwendigen Energie versorgt. Bei einem elektrochemischen Energiespeicher wie beispielsweise einer Batterie mit vorzugeweise einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Energiespeicherzellen erfolgt dabei (a) im Falle einer Ladung eine Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und (b) im Falle einer Entladung eine Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Bei einem elektrostatischen Energiespeicher wie zum Beispiel einem sog. Doppelschichtkondensator erfolgt eine elektrische Ladung bzw. eine elektrische Entladung von bevorzugt mehreren Doppelschichtkondensatoren. Electromobile motor vehicles such as electric and hybrid vehicles typically have an electrochemical and / or an electrostatic energy storage, which supplies an electric motor for driving the relevant electromobile motor vehicle with the necessary energy. In an electrochemical energy storage such as a battery with vorggeweise a plurality of series and / or parallel energy storage cells takes place in this case (a) in the case of a charge, a conversion of electrical energy into chemical energy and (b) in the case of a discharge, a conversion of chemical Energy into electrical energy. In the case of an electrostatic energy store, for example a so-called double-layer capacitor, an electrical charge or an electrical discharge of preferably several double-layer capacitors takes place.

Ein elektrischer Energiespeicher eines elektromobilen Kraftfahrzeugs wird üblicherweise mittels eines stationären Stromnetzes aufgeladen. Das Aufladen kann dabei über Kabel und/oder Steckverbindungen erfolgen. Alternativ kann ein Aufladen eines elektrischen Energiespeichers jedoch auch kontaktlos mittels eines sog. induktiven (magnetisch drahtlosen) Ladens erfolgen, wie es z.B. (mit wesentlichen geringeren Ladeleistungen) bei elektrischen Zahnbürsten bekannt ist. An electrical energy store of an electromobile motor vehicle is usually charged by means of a stationary power grid. The charging can be done via cables and / or connectors. Alternatively, however, charging of an electrical energy store may also take place without contact by means of what is known as inductive (magneto-wireless) charging, as described, for example, in US Pat. (with significantly lower charging power) is known in electric toothbrushes.

Das induktive Aufladen hat zwar den unbestrittenen Vorteil eines deutlich höheren Komforts, jedoch tritt in der Praxis stets ein mehr oder weniger großer Luftspalt zwischen einer einer stationären Ladestation zugeordneten Primärspule und einer dem jeweiligen elektromobilen Fahrzeug zugeordneten Sekundärspule auf. Da die Größe dieses Luftspalts ein direktes Maß für den Kopplungsfaktor oder die Kopplungsstärke zwischen der Energie abgebenden Primärspule und der Energie aufnehmenden Sekundärspule ist, wird durch einen Luftspalt der Wirkungsgrad der Energieübertragung verschlechtert. Although the inductive charging has the undoubted advantage of a significantly higher comfort, but in practice always occurs a more or less large air gap between a stationary charging station associated primary coil and the respective electromobile vehicle associated secondary coil. Since the size of this air gap is a direct measure of the coupling factor or the coupling strength between the energy-emitting primary coil and the energy-absorbing secondary coil, the energy transfer efficiency is impaired by an air gap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Übertragung von Energie bei einem induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektromobilen Fahrzeugs zu verbessern. The invention has for its object to improve the transmission of energy in an inductive charging an electrical energy storage of an electromobile vehicle.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule zu einer Sekundärspule eines einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden elektromobilen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) ein Grundelement, welches an dem elektromobilen Kraftfahrzeug anbringbar ist, (b) die Sekundärspule, welche mit dem elektrischen Energiespeicher energetisch koppelbar ist, wobei zumindest ein Teil der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement bewegbar gelagert ist, und (c) ein Stellglied, mittels welchem zumindest der Teil der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei sich in der ersten Position zumindest der Teil der Sekundärspule näher an dem Grundelement befindet als in der zweiten Position. According to a first aspect of the invention, a device for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary coil of an electrical energy storage having an electromobile motor vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle is described. The described device comprises (a) a base element which can be attached to the electromobile motor vehicle, (b) the secondary coil which can be energetically coupled to the electrical energy store, at least a part of the secondary coil being movably mounted relative to the base element, and ( c) an actuator, by means of which at least the part of the secondary coil is movable relative to the base element between a first position and a second position, wherein in the first position at least the part of the secondary coil is closer to the base element than in the second position.

Der beschriebenen induktiven Energieübertragungsvorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein adaptives Positionieren von einer Sekundärspule oder einem Teil einer Sekundärspule relativ zu einer Primärspule im Vorfeld oder während eines induktiven Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers die Größe eines Luftspaltes zwischen der Primärspule und der Sekundärspule minimiert werden kann. Ein minimierter Luftspalt führt dann in bekannter Weise dazu, dass die induktive Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspule verbessert und damit insgesamt die Effizienz der induktiven Energieübertragung verbessert wird. The described inductive energy transmission device is based on the finding that the size of an air gap between the primary coil and the secondary coil can be minimized by an adaptive positioning of a secondary coil or part of a secondary coil in advance or during an inductive charging of an electrical energy store. A minimized air gap then leads in a known way to the fact that the inductive coupling between the primary coil and the secondary coil improves and thus overall the efficiency of the inductive energy transfer is improved.

Ein weiterer Vorteil durch eine Minimierung des Luftspaltes kann darin bestehen, dass die Stärke von aus biomedizinischen Gründen unerwünschten elektromagnetischen Streufeldern (sog. EMV-Smog) reduziert wird. A further advantage of minimizing the air gap can be that the strength of electromagnetic fields which are undesirable for biomedical reasons (so-called EMC smog) is reduced.

Unter dem Begriff "energetisch koppelbar" ist nicht nur eine direkte sondern insbesondere auch eine indirekte Kopplung zwischen der Sekundärspule und dem elektrischen Energiespeicher zu verstehen. In der Praxis muss nämlich häufig die in der Sekundärspule induzierte Spannung noch in der Höhe und/oder in der Form insbesondere mittels einer Gleichrichtung angepasst werden. Ferner muss häufig auch der Ladestrom, welcher in den elektrischen Energiespeicher fließt, überwacht bzw. konstant gehalten werden. Für diese Zusatzfunktionen kann noch eine Reihe von elektrischen und/oder elektronischen "Zwischenkomponenten" zwischen der Sekundärspule und dem elektrischen Energiespeicher notwendig sein. The term "energetically coupled" is to be understood as meaning not only a direct but in particular also an indirect coupling between the secondary coil and the electrical energy store. In practice, the voltage induced in the secondary coil must often be adjusted in height and / or shape, in particular by means of rectification. Furthermore, frequently the charging current, which flows into the electrical energy store, must be monitored or kept constant. For these additional functions may still be necessary a number of electrical and / or electronic "intermediate components" between the secondary coil and the electrical energy storage.

Unter dem o.g. Begriff "adaptives Positionieren" kann insbesondere verstanden werden, dass im Vorfeld oder während eines Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers, nachdem mittels des Stellglieds die Sekundärspule oder der Teil der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement in die zweite Position gebracht worden ist, die Sekundärspule oder der Teil der Sekundärspule mit der Oberseite (eines Gehäuses) der Primärspule, welche beispielsweise in einer Fahr- bzw. Standfläche für das elektromobile Kraftfahrzeug integriert ist, in mechanischem Kontakt kommt. Dies bedeutet, dass die zweite Position bei dem elektromobilen Fahrzeug (a) durch eine Bodenfreiheit des elektromobilen Fahrzeugs und (b) durch einen ggf. vorhandenen Höhenunterschied zwischen (b1) der Oberfläche der Fahr- bzw. Standfläche und (b2) der Oberseite (eines Gehäuses) der Primärspule bestimmt wird. Under the o.g. The term "adaptive positioning" can be understood in particular to mean that before or during a charging process of the electrical energy store, after the secondary coil or the part of the secondary coil has been brought into the second position relative to the base element by means of the actuator, the secondary coil or the part of Secondary coil with the top (of a housing) of the primary coil, which is integrated, for example, in a driving or standing surface for the electromobile motor vehicle comes into mechanical contact. This means that the second position in the electromobile vehicle (a) by a ground clearance of the electromobile vehicle and (b) by any height difference between (b1) the surface of the driving or standing surface and (b2) of the top (a Housing) of the primary coil is determined.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die räumliche Lage der ersten Position unabhängig von der Dimension und/oder der relativen räumlichen Anordnung von verschiedenen Komponenten eines Systems bestehend aus dem elektromobilen Kraftfahrzeug (mit der beschriebenen Energieübertragungsvorrichtung) und der Primärspule ist. Die beschriebene Energieübertragungsvorrichtung sollte lediglich derart ausgebildet sein, dass, wenn sich zumindest die Sekundärspule oder der Teil der Sekundärspule in der ersten Position befindet, eine Fahrbewegung des elektromobilen Fahrzeugs erfolgen kann, ohne dass eine Beschädigung der Sekundärspule an einem ggf. unebenen Fahrbahnuntergrund zu besorgen wäre. In this context, it should be noted that the spatial position of the first position is independent of the dimension and / or the relative spatial arrangement of various components of a system consisting of the electromobile motor vehicle (with the described energy transmission device) and the primary coil. The described energy transmission device should only be designed such that, if at least the secondary coil or the part of the secondary coil is in the first position, a driving movement of the electromobile vehicle can take place without causing damage to the secondary coil on a possibly uneven road surface ,

Es wird ferner darauf hingewiesen, dass das beschriebene Stellglied die Sekundärspule bzw. den Teil der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement nicht nur zwischen den beiden genannten Positionen bewegen kann. Vielmehr kann das Stellglied auch derart ausgebildet sein, dass mehr als zwei Positionen und insbesondere eine oder mehrere Zwischenpositionen zwischen zwei Endlagenpositionen angenommen werden können. Im Prinzip kann eine beliebige Anzahl von Zwischenpositionen eingenommen oder sogar eine kontinuierliche Positionierung der Sekundärspule bzw. des Teils der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement durchgeführt werden. It should also be noted that the described actuator can not only move the secondary coil or the part of the secondary coil relative to the base element between the two named positions. Rather, the actuator can also be designed such that more than two positions and in particular one or more intermediate positions between two end positions can be assumed. In principle, any number of intermediate positions can be assumed or even a continuous positioning of the secondary coil or of the part of the secondary coil relative to the basic element can be carried out.

Unter dem Begriff "elektromobiles Kraftfahrzeug" können alle Fahrzeuge verstanden werden, welche einen Elektromotor an Bord haben, welcher zumindest teilweise, d.h. zumindest in bestimmten Betriebszuständen zum Einsatz kommt. Elektromobile Kraftfahrzeuge können insbesondere Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge sein. Bei dem elektromobilen Kraftfahrzeug kann es sich um ein Zweirad oder ein Kraftfahrzeug mit drei, vier oder mehr als vier Rädern handeln. The term "electromobile motor vehicle" can be understood as meaning all vehicles which have an electric motor on board, which is at least partly, i. is used at least in certain operating conditions. Electromobile motor vehicles may be in particular electric vehicles or hybrid vehicles. The electromobile motor vehicle may be a two-wheeler or a motor vehicle having three, four or more than four wheels.

Unter dem Begriff "Elektrofahrzeug" ist in diesem Dokument jedes ausschließlich mittels elektrischer Energie angetriebenes Fahrzeug zu verstehen. Ein Elektrofahrzeug treibt seine Räder grundsätzlich mittels eines Elektromotors an. Die dafür notwendige Antriebsenergie wird insbesondere in Form von aufladbaren Akkumulatoren im Fahrzeug mitgeführt. The term "electric vehicle" in this document is understood to mean any vehicle powered solely by electrical energy. An electric vehicle basically drives its wheels by means of an electric motor. The drive energy required for this is carried in the vehicle in particular in the form of rechargeable batteries.

Unter dem Begriff "Hybridfahrzeug" ist in diesem Dokument ein Fahrzeug zu verstehen, das neben einem Elektromotor noch mindestens einen weiteren Energie-Umwandler, insbesondere einen Verbrennungsmotor, aufweist, um einen Vortrieb des elektromobilen Fahrzeugs zu realisieren. Demzufolge muss in einem Hybridfahrzeug neben einem elektrischen Energiespeicher noch mindestens ein weiterer Energiespeicher, insbesondere ein Kraftstofftank, eingebaut sein, um das Hybridfahrzeug in allen Betriebssituationen mit der notwendigen Energie zu versorgen. The term "hybrid vehicle" is understood in this document to mean a vehicle which, in addition to an electric motor, also has at least one further energy converter, in particular an internal combustion engine, in order to realize propulsion of the electromobile vehicle. Accordingly, in addition to an electrical energy store, at least one further energy store, in particular a fuel tank, must be installed in a hybrid vehicle in order to supply the hybrid vehicle with the necessary energy in all operating situations.

Das beschriebene Stellglied kann jedes beliebige Stellorgan sein, mittels welchem die Sekundärspule oder zumindest der Teil der Sekundärspule von der ersten Position in die zweite Position und/oder umgekehrt von der zweiten Position in die erste Position bewegt werden kann. Dabei kann das Stellglied auch ein manuell zu betätigendes Bedienorgan sein. The described actuator may be any actuator by means of which the secondary coil or at least the part of the secondary coil can be moved from the first position to the second position and / or vice versa from the second position to the first position. In this case, the actuator may also be a manually operated control element.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Stellvorrichtung auf, welche mit dem Stellglied gekoppelt ist. According to an embodiment of the invention, the device further comprises an adjusting device, which is coupled to the actuator.

Die Stellvorrichtung kann jeder beliebige Aktor sein, welcher als Antwort auf geeignete elektronische Signale, welche z. B. von einem Steuerungscomputer ausgehende Befehle darstellen, das Stellglied in geeigneter Weise mechanisch bewegt, so dass die gewünschte Positionsänderung der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule umgesetzt wird. Die beschriebene Stellvorrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Stellmotor sein. Eine motorisierte und/oder automatische Bewegung kann jedoch nicht nur mittels eines elektrischen Stellmotors sondern beispielsweise unter Verwendung von einem magnetischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Antrieb realisiert werden.The actuator may be any actuator, which in response to suitable electronic signals which z. B. represent commands issued by a control computer, the actuator in a suitable manner mechanically moved, so that the desired change in position of the secondary coil or at least the part of the secondary coil is implemented. The adjusting device described can be, for example, an electric servomotor. A motorized and / or automatic However, movement can be realized not only by means of an electric servomotor but for example by using a magnetic, pneumatic and / or hydraulic drive.

Ein motorisiertes und/oder auch automatisches Bewegen der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule hat gegenüber einer manuell erzeugten Betätigung des Stellglieds den Vorteil, dass ein Benutzer und insbesondere ein Fahrzeuglenker von manuellen Handgriffen entlastet wird. A motorized and / or also automatic movement of the secondary coil or at least of the part of the secondary coil has the advantage over a manually generated actuation of the actuator that a user and in particular a vehicle driver is relieved of manual manipulation.

Die Bewegung der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule von der ersten Position in die zweite Position kann beispielsweise allein durch die Schwerkraft oder mit Unterstützung der Schwerkraft erfolgen, welche auf die Sekundärspule oder zumindest auf den Teil der Sekundärspule wirkt. Die Bewegung der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule von der zweiten Position zurück in die erste Position kann entgegen der Schwerkraft mittels einer geeigneten Ansteuerung des Stellmotors erfolgen. The movement of the secondary coil or at least the part of the secondary coil from the first position to the second position can be effected, for example, solely by gravity or with the aid of gravity, which acts on the secondary coil or at least on the part of the secondary coil. The movement of the secondary coil or at least the part of the secondary coil from the second position back to the first position can take place counter to the force of gravity by means of a suitable control of the servomotor.

Selbstverständlich kann auch sowohl die Bewegung von der ersten Position in die zweite Position als auch umgekehrt von der zweiten Position in die erste Position von dem beschriebenen Stellmotor veranlasst werden. Of course, both the movement from the first position to the second position and vice versa from the second position to the first position can be caused by the described servomotor.

Die für die Bewegung zwischen den beiden Positionen geeignete Prozedur (entweder Senken mittels der Schwerkraft und aktives Heben mittels des Stellmotors oder aktives Senken und Heben mittels des Stellmotors) kann je nach verfügbarem Bauraum, je nach gewünschter Funktion und/oder je nach vorhandenen Sicherheitsanforderungen gewählt werden. The procedure suitable for movement between the two positions (either gravity lowering and active lifting by means of the servomotor or active lowering and lifting by means of the servomotor) may be chosen according to the available installation space, the function required and / or the safety requirements ,

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Rückstellfeder auf, welche derart mit dem Stellglied gekoppelt ist, dass die erste Position eine Vorzugsposition von zumindest dem Teil der Sekundärspule darstellt. Dies kann bedeuten, dass die genannte Sekundärspule oder der genannte Teils der Sekundärspule ohne eine Kraftausübung von dem Stellmotor in der ersten Position gehalten oder zurück nach einer Auslenkung aus der ersten Position zurück in die erste Position gedrückt oder gezogen wird. Die Vorzugsposition stellt somit vor einem Ladevorgang, der nach einem Absenken zumindest des Teils der Sekundärspule auf die Primärspule beginnt, eine Ausgangsposition dar, welche vorzugsweise auch während einer Fahrt des elektromobilen Kraftfahrzeugs eingenommen wird, um eine Beschädigung der Sekundärspule insbesondere durch einen unebenen Fahrbahnbelag zuverlässig zu vermeiden. According to a further embodiment of the invention, the device further comprises a return spring, which is coupled to the actuator such that the first position represents a preferred position of at least the part of the secondary coil. This may mean that said secondary coil or portion of the secondary coil is held in the first position without being force applied by the servomotor or pushed or pulled back to the first position after deflection from the first position. The preferred position is thus before a charging operation, which begins after lowering at least the portion of the secondary coil to the primary coil, a starting position, which is preferably also taken during a journey of the electromobile motor vehicle, to damage the secondary coil in particular by an uneven road surface reliably avoid.

Die beschriebe Rückstellfeder kann insbesondere dazu führen, dass ein Bewegen (Absenken) der Sekundärspule oder des Teils der Sekundärspule entgegen der Federkraft der Rückstellfeder mittels des Stellmotors erfolgt. Die entgegengesetzte Bewegung von der zweiten Position in die erste Position erfolgt dann entweder vollständig mittels dieser Federkraft oder gemeinsam mittels des Stellmotors und dieser Federkraft. The described return spring can in particular cause a movement (lowering) of the secondary coil or of the part of the secondary coil against the spring force of the return spring takes place by means of the servomotor. The opposite movement from the second position to the first position is then carried out either completely by means of this spring force or together by means of the servomotor and this spring force.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ferner einen Sicherungsmechanismus auf, welcher derart ausgebildet ist, dass erst nach einer Freigabe des Sicherungsmechanismus zumindest der Teil der Sekundärspule in die zweite Position bewegbar ist. According to a further embodiment of the invention, the device further comprises a securing mechanism, which is designed such that only after release of the securing mechanism at least the part of the secondary coil is movable into the second position.

Der beschriebene Sicherungsmechanismus kann auf vorteilhafte Weise dazu beitragen, dass während einer Fahrt des elektromobilen Kraftfahrzeugs ein versehentliches Bewegen der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule in die zweite Position verhindert wird. The securing mechanism described can advantageously contribute to preventing inadvertent movement of the secondary coil or at least of the part of the secondary coil into the second position during travel of the electromobile motor vehicle.

Der beschriebene Sicherungsmechanismus kann jede beliebige Einrichtung sein, welche erst nach einer Deaktivierung eine Bewegung der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule weg von der ersten Position erlaubt. Der Sicherungsmechanismus kann elektrisch, magnetisch und/oder mechanisch (beispielsweise mittels eines mechanischen Eingriffs) wirken. The securing mechanism described may be any device which allows movement of the secondary coil or at least the portion of the secondary coil away from the first position only after deactivation. The securing mechanism may be electrically, magnetically and / or mechanically (for example by means of a mechanical engagement) act.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass unabhängig von der Art des verwendeten Stellgliedes eine Verrastung der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule in zumindest einer Position relativ zu dem Grundelement insbesondere im Hinblick auf eine mechanisch einfache Realisierung der beschriebenen Vorrichtung hilfreich sein kann. In this context, it is pointed out that, regardless of the type of actuator used, latching of the secondary coil or at least the part of the secondary coil in at least one position relative to the base element can be helpful in particular with regard to a mechanically simple implementation of the device described.

Insbesondere kann ein Herablassen der Sekundärspule oder zumindest des Teils der Sekundärspule von dem beschriebenen Sicherungsmechanismus erst dann freigegeben werden, wenn sich das elektromobile Kraftfahrzeug in einer geeigneten Ladeposition befindet, bei der die Sekundärspule räumlich mit der Primärspule ausgerichtet ist. In diesem Zusammenhang kann räumlich ausgerichtet insbesondere bedeuten, dass die Primärspule und die Sekundärspule auf einer gemeinsamen Achse liegen, welche parallel zu der Richtung der Bewegung von der ersten Position zur zweiten Position verläuft. In particular, a lowering of the secondary coil or at least the part of the secondary coil of the described securing mechanism can be released only when the electromobile motor vehicle is in a suitable loading position, in which the secondary coil is spatially aligned with the primary coil. In this context, spatially aligned, in particular, may mean that the primary coil and the secondary coil lie on a common axis, which runs parallel to the direction of movement from the first position to the second position.

Ferner kann im Sinne einer hohen Betriebssicherheit der Sicherungsmechanismus derart ausgebildet sein, dass das elektromobile Kraftfahrzeug nur dann fahrbereit ist, wenn die Sekundärspule oder zumindest der Teil der Sekundärspule in einem Fahrzeugboden des elektromobile Kraftfahrzeug eingezogen und verriegelt ist. Furthermore, in the sense of a high level of operational safety, the securing mechanism can be configured such that the electromobile motor vehicle is only ready to run when the secondary coil or at least the part of the secondary coil in one Vehicle floor of the electromobile motor vehicle is retracted and locked.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Grundelement ein Gehäuse auf, in welchem zumindest der Teil der Sekundärspule aufgenommen ist, wenn es sich in der ersten Position befindet. Die Aufnahme der Sekundärspule oder zumindest des beschriebenen Teils der Sekundärspule in einem Gehäuse kann den Vorteil haben, dass sich die Sekundärspule und insbesondere der bewegliche Teil oder die beweglichen Teile der Sekundärspule vor unerwünschten Verschmutzungen geschützt werden können. Dadurch kann auf einfache Weise die Betriebssicherheit der beschriebenen Vorrichtung erhöht werden. According to a further embodiment of the invention, the base element has a housing in which at least the part of the secondary coil is accommodated when it is in the first position. The inclusion of the secondary coil or at least the described part of the secondary coil in a housing may have the advantage that the secondary coil and in particular the movable part or the moving parts of the secondary coil can be protected from undesired contamination. As a result, the reliability of the device described can be increased in a simple manner.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die gesamte Sekundärspule mittels des Stellglieds bewegbar. Dies kann den Vorteil haben, dass die induktive Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspule maximiert und ferner unerwünschte elektromagnetische Streufelder minimiert werden können. According to a further embodiment of the invention, the entire secondary coil is movable by means of the actuator. This can have the advantage that the inductive coupling between the primary coil and the secondary coil can be maximized and, furthermore, unwanted stray electromagnetic fields can be minimized.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mittels des Stellglieds lediglich ein Teil der Sekundärspule, insbesondere ein Spulenkern, bewegbar. Dadurch ist es auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich, die gesamte Sekundärspule zu bewegen und insbesondere den elektrischen Teil der Sekundärspule und die dafür notwendigen elektrischen Anschlüsse relativ zu dem Grundelement der beschriebenen Energieübertragungsvorrichtung in einer festen räumlichen Position zu belassen. Dadurch können auf einfache Weise mögliche Anschlusskontaktfehler vermieden werden. According to a further embodiment of the invention, only a part of the secondary coil, in particular a coil core, is movable by means of the actuator. As a result, it is advantageously not necessary to move the entire secondary coil and in particular to leave the electrical part of the secondary coil and the necessary electrical connections relative to the base element of the described energy transmission device in a fixed spatial position. As a result, possible connection contact errors can be avoided in a simple manner.

Der Spulenkern kann aus jedem beliebigen permeablen Werkstoff wie z.B. einem Ferrit hergestellt sein. Insbesondere kann der Spulenkern in Form eines Blechpaketes realisiert sein, welches in bekannter Weise eine "Führung" von magnetischen Feldlinien zwischen der Primärspule und der Sekundärspule bewirkt. Dabei kann der Spulenkern in bekannter Weise zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten in Form von einer gestapelten Anordnung von flächigen Spulenkernelementen realisiert sein. The bobbin may be made of any permeable material such as e.g. be made of a ferrite. In particular, the coil core can be realized in the form of a laminated core, which causes a "guide" of magnetic field lines between the primary coil and the secondary coil in a known manner. In this case, the coil core can be realized in a known manner to reduce eddy current losses in the form of a stacked arrangement of flat coil core elements.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektromobiles Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, beschrieben. Das beschriebene elektromobile Kraftfahrzeug weist auf (a) ein Fahrzeugchassis, (b) einen elektrischen Energiespeicher und (c) eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie. Das Grundelement ist an dem Fahrzeugchassis angebracht und die Sekundärspule ist mit dem elektrischen Energiespeicher gekoppelt. According to a further aspect of the invention, an electromobile motor vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle, is described. The electromobile motor vehicle described has (a) a vehicle chassis, (b) an electrical energy store and (c) a device for the inductive transfer of electrical energy described above. The base member is attached to the vehicle chassis and the secondary coil is coupled to the electrical energy storage.

Dem beschriebenen elektromobilen Kraftfahrzeug liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die vorstehend beschriebene Energieübertragungsvorrichtung einfach an einem Fahrzeugchassis und bevorzugt an einem Fahrzeugboden des elektromobilen Kraftfahrzeugs angebracht werden kann und dass damit bei einem Ladevorgang eines elektrischen Energiespeichers des elektromobilen Kraftfahrzeugs auf einfache Weise eine Luftspaltminimierung zwischen (a) einer in einer Fahrbahn integrierten Primärspule und (b) der Sekundärspule oder des Teils der Sekundärspule realisiert werden kann. Diese Luftspaltminimierung führt dann dazu, dass, wie bereits vorstehend beschrieben, die Effizienz der induktiven Energieübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule erhöht wird. The described electromobile motor vehicle is based on the finding that the above-described energy transmission device can be easily attached to a vehicle chassis and preferably to a vehicle floor of the electromobile motor vehicle and thus that during a charging process of an electrical energy accumulator of the electromobile motor vehicle easily an air gap minimization between (a) a primary coil integrated in a roadway and (b) the secondary coil or the part of the secondary coil can be realized. This air gap minimization then leads, as already described above, the efficiency of the inductive energy transfer between the primary coil and the secondary coil is increased.

Bevorzugt ist die Primärspule möglichst eben in der Fahrbahn verbaut, so dass ein Überfahren der Primärspule auch bei einer geringen Bodenfreiheit zu keinen Schäden an der Primärspule und/oder am beschriebenen elektromobilen Kraftfahrzeug führt. Um derartige Schäden zu vermeiden ist der bewegliche Teil der vorstehend beschriebenen Energieübertragungsvorrichtung am elektromobilen Kraftfahrzeug verbaut. Preferably, the primary coil is installed as flat as possible in the road so that driving over the primary coil leads to no damage to the primary coil and / or the described electromobile motor vehicle even with a low ground clearance. In order to avoid such damage, the movable part of the energy transmission device described above is installed on the electromobile motor vehicle.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Grundelement derart an dem Fahrzeugchassis angebracht, dass die gesamte Vorrichtung, wenn sich zumindest der Teil der Sekundärspule in der ersten Position befindet, vollständig in dem elektromobilen Kraftfahrzeug versenkt ist. Dies hat den Vorteil, dass während einer Fahrt des beschriebenen elektromobilen Kraftfahrzeugs durch die Energieübertragungsvorrichtung keine zusätzlichen abstehenden Komponenten oder Strukturen vorhanden sind, welche beispielsweise bei einem steinigen Untergrund beschädigt werden könnten. According to a further embodiment of the invention, the base member is mounted on the vehicle chassis such that, when at least the portion of the secondary coil is in the first position, the entire apparatus is completely buried in the electromobile motor vehicle. This has the advantage that during driving of the described electromobile motor vehicle by the energy transmission device no additional protruding components or structures are present, which could be damaged, for example, in a stony ground.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule zu einer Sekundärspule beschrieben, welche energetisch mit einem elektrischen Energiespeicher eines elektromobilen Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Die beschriebene Vorrichtung weist auf (a) ein Grundelement, welches an einer Fahrbahn für das elektromobile Kraftfahrzeug anbringbar ist, (b) die Primärspule, welche mit einer elektrischen Energieversorgung energetisch koppelbar ist, wobei zumindest ein Teil der Primärspule relativ zu dem Grundelement bewegbar gelagert ist, und (c) ein Stellglied, mittels welchem zumindest der Teil der Primärspule relativ zu dem Grundelement zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei sich in der ersten Position zumindest der Teil der Primärspule näher an dem Grundelement befindet als in der zweiten Position. According to a further aspect of the invention, a device for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary coil is described, which is energetically coupled to an electrical energy storage of an electromobile motor vehicle. The device described has (a) a base element which can be attached to a roadway for the electromobile motor vehicle, (b) the primary coil which can be energetically coupled to an electrical power supply, wherein at least a part of the primary coil is mounted movably relative to the base element and (c) an actuator by means of which at least the portion of the primary coil is movable relative to the base member between a first position and a second position, wherein in the first position at least the portion of the primary coil is closer to the base member than in the second Position.

Auch der beschriebenen induktiven Energieübertragungsvorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein adaptives Positionieren von einer Primärspule oder von einem Teil einer Primärspule relativ zu einer Sekundärspule im Vorfeld oder während eines induktiven Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers die Größe eines Luftspaltes zwischen der Primärspule und der Sekundärspule minimiert werden kann. The described inductive energy transmission device is based on the finding that the size of an air gap between the primary coil and the secondary coil is minimized by an adaptive positioning of a primary coil or of a part of a primary coil relative to a secondary coil in advance or during an inductive charging of an electrical energy store can.

Unter dem Begriff "Fahrbahn" kann in diesem Zusammenhang jede Art von Untergrund oder Boden verstanden werden, auf dem sich das elektromobile Kraftfahrzeug während des Ladevorgangs befindet. In this context, the term "roadway" can be understood as any type of subsoil or ground on which the electromobile motor vehicle is located during the charging process.

Unter dem Begriff "elektrische Energieversorgung" kann jede Art von Vorrichtung verstanden werden, welche in der Lage ist, die Primärspule so zu erregen, dass ein induktives Übertragen von elektrischer Energie von der Primärspule zu der Sekundärspule möglich ist.The term "electrical power supply" can be understood as any type of device which is capable of exciting the primary coil so that an inductive transfer of electrical energy from the primary coil to the secondary coil is possible.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule zu einer Sekundärspule eines elektromobilen Kraftfahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) ein Positionieren des elektromobilen Kraftfahrzeugs relativ zu der Primärspule, so dass die Sekundärspule zumindest annähernd mit der Primärspule räumlich ausgerichtet ist, (b) ein Bewegen zumindest des Teils der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement von der ersten Position in die zweite Position, wobei ein Luftspalt zwischen der Primärspule und zumindest dem Teil der Sekundärspule verkleinert wird, und (c) ein induktives Übertragen der elektrischen Energie von der Primärspule zu der Sekundärspule. According to a further aspect of the invention, a method is described for inductively transmitting electrical energy from a primary coil to a secondary coil of an electromobile motor vehicle. The described method comprises (a) positioning the electromobile motor vehicle relative to the primary coil such that the secondary coil is at least approximately spatially aligned with the primary coil, (b) moving at least the portion of the secondary coil relative to the base element from the first position in FIG the second position wherein an air gap between the primary coil and at least the portion of the secondary coil is reduced, and (c) inductively transmitting the electrical energy from the primary coil to the secondary coil.

Auch dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein adaptives Positionieren von einer Sekundärspule oder einem Teil einer Sekundärspule an einer Primärspule im Vorfeld oder während eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers die Größe eines Luftspaltes zwischen der Primärspule und der Sekundärspule minimiert werden kann. Ein minimierter Luftspalt führt dann in bekannter Weise dazu, dass die induktive Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspule verbessert und damit insgesamt die Effizienz der induktiven Energieübertragung bis hin zu dem elektrischen Energiespeicher verbessert wird. The described method is also based on the finding that the size of an air gap between the primary coil and the secondary coil can be minimized by an adaptive positioning of a secondary coil or a part of a secondary coil in advance or during a charging process of an electrical energy store. A minimized air gap then leads in a known way to the fact that the inductive coupling between the primary coil and the secondary coil improves and thus overall the efficiency of the inductive energy transmission is improved up to the electrical energy storage.

Es wird darauf hingewiesen, dass das Bewegen der Sekundärspule oder des Teils der Sekundärspule relativ zu dem Grundelement nicht nur eine vertikale Bewegung (d.h. parallel oder antiparallel zu der Richtung der Schwerkraft) sondern ggf. auch eine horizontale Bewegung (d.h. senkrecht zu der Richtung der Schwerkraft) umfassen kann. Dies bedeutet, dass das o.g. Vorrichtung und insbesondere die o.g. Stellvorrichtung eine Aktorik aufweist, welche auch eine horizontale Ausrichtung der Sekundär- zur Primärspule ermöglicht, so dass auch auf diese Weise der Luftspalt verkleinert werden kann. Bevorzugt wird für eine vertikale und für eine horizontale Ausrichtung die gleiche Aktorik verwendet.It should be noted that moving the secondary coil or the portion of the secondary coil relative to the base member not only a vertical movement (ie parallel or anti-parallel to the direction of gravity) but possibly also a horizontal movement (ie perpendicular to the direction of gravity ). This means that the o.g. Device and in particular the o.g. Adjusting device has an actuator, which also allows a horizontal orientation of the secondary to the primary coil, so that also in this way the air gap can be reduced. Preferably, the same actuators are used for vertical and horizontal alignment.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören. It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments of the invention are described with apparatus claims and other embodiments of the invention with method claims. However, it will be readily apparent to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to a type of subject matter, any combination of features that may result in different types of features is also possible Subject matters belong.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform. Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following exemplary description of a presently preferred embodiment.

1 zeigt ein elektromobiles Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Ladevorgang. 1 shows an electromobile motor vehicle according to an embodiment of the invention during a charging process.

2 zeigt das elektromobiles Kraftfahrzeug während eines Fahrbetriebs. 2 shows the electromobile motor vehicle during a driving operation.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt. It should be noted that the embodiment described below represents only a limited selection of possible embodiments of the invention.

1 zeigt ein elektromobiles Kraftfahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung während eines induktiven Ladevorgangs, bei dem ein elektrischer Energiespeicher 110 des Kraftfahrzeugs 100 aufgeladen wird. 1 shows an electromobile motor vehicle 100 according to an embodiment of the invention during an inductive charging process in which an electrical energy storage 110 of the motor vehicle 100 is charged.

Das elektromobile Kraftfahrzeug 100 weist ein Fahrzeugchassis 104, eine Fahrgastzelle 106 und vier Reifen 102 auf. In der Schnittdarstellung von 1 sind nur zwei Reifen zu sehen. The electromobile vehicle 100 has a vehicle chassis 104 , a passenger compartment 106 and four tires 102 on. In the sectional view of 1 only two tires are visible.

Die Energie, welche induktiv in das Fahrzeug 100 bzw. in den Energiespeicher 110 eingespeist wird, wird in bekannter Weise von einer Primärspule 195 bereitgestellt, welche gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in einem Fahrbahnbelag 190 integriert ist. Alternativ kann die Primärspule 195 beispielsweise in einer (privaten) Garage auch zumindest teilweise oberhalb des Untergrunds angeordnet sein. Die induktive Energieübertragung erfolgt zwischen der Primärspule 195 und einer Sekundärspule 132 einer Energieübertragungsvorrichtung 130. Wie aus 1 ersichtlich, weist die Energieübertragungsvorrichtung 130 ein Grundelement 134 auf, welches an einem unteren Teil des Fahrzeugchassis 104 angebracht ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Grundelement als ein Gehäuse 134 ausgebildet. The energy which is inductively in the vehicle 100 or in the energy storage 110 is fed, is in a known manner by a primary coil 195 provided, which according to the embodiment described here in a road surface 190 is integrated. Alternatively, the primary coil 195 for example, in a (private) garage also be arranged at least partially above the ground. The inductive energy transfer takes place between the primary coil 195 and a secondary coil 132 an energy transmission device 130 , How out 1 can be seen, the energy transmission device 130 a basic element 134 on which at a lower part of the vehicle chassis 104 is appropriate. According to the embodiment shown here, the basic element is a housing 134 educated.

Die Sekundärspule 132 weist stationäre Spulenwicklungen 132a und einen entlang einer vertikalen z-Richtung verschiebbaren Spulenkern 132b auf. Mittels eines Stellgliedes 136, welches manuell oder mittels eines geeigneten Aktors betätigt werden kann, kann der Spulenkern 132b entlang der z-Achse verschoben werden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Verschiebung des Spulenkerns 132b ein Stellmotor 138 verwendet, welcher auf dem Gehäuse 134 angeordnet ist. The secondary coil 132 has stationary coil windings 132a and a spool core displaceable along a vertical z-direction 132b on. By means of an actuator 136 , which can be operated manually or by means of a suitable actuator, the spool core 132b be moved along the z-axis. According to the embodiment shown here, the displacement of the coil core 132b a servomotor 138 used, which on the housing 134 is arranged.

Zum induktiven Laden des elektrischen Energiespeichers 110 wird, nachdem das Fahrzeug 100 so positioniert wurde, dass sich die Sekundärspule 132 unmittelbar oberhalb der im Fahrbahnbelag 190 integrierten Primärspule 195 befindet, der Spulenkern 132b entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 137 von dem Stellmotor 138 in Verbindung mit dem Stellglied 136 nach unten bewegt, bis der Spulenkern 132b (sanft) an der Primärspule 195 aufliegt. In diesem Fall ist ein Luftspalt zwischen (a) der Primärspule 195 auf der einen Seite und (b) dem Spulenkern 132b auf der anderen Seite minimiert. Dadurch wird die induktive Energieübertragung zwischen der Primärspule 195 und der Sekundärspule 132 nicht nur besonders effizient sondern beispielsweise im Hinblick auf unerwünschte magnetische Streufelder auch besonders sicher. For inductive charging of the electrical energy storage 110 will after the vehicle 100 was positioned so that the secondary coil 132 immediately above the road surface 190 integrated primary coil 195 located, the bobbin 132b against the spring force of a return spring 137 from the servomotor 138 in conjunction with the actuator 136 moved down until the bobbin 132b (gently) on the primary coil 195 rests. In this case there is an air gap between (a) the primary coil 195 on one side and (b) the spool core 132b minimized on the other side. As a result, the inductive energy transfer between the primary coil 195 and the secondary coil 132 not only particularly efficient but also particularly safe, for example, with regard to unwanted magnetic stray fields.

Nach Beendigung des Ladevorgangs wird der Spulenkern 132b von der Rückstellfeder 137 und/oder von dem Stellmotor 138 in Verbindung mit dem Stellglied 136 wieder nach oben bewegt, bis der Spulenkern 132b vollständig im Fahrzeugboden des Fahrzeugs 100 eingezogen ist. Dieser Zustand ist in 2 schematisch illustriert. Es ist ersichtlich, dass sich keine Komponente der Energieübertragungsvorrichtung 130 mehr unterhalb des Fahrzeugbodens befindet. After completion of the charging process, the bobbin core 132b from the return spring 137 and / or from the servomotor 138 in conjunction with the actuator 136 moved back up until the bobbin core 132b completely in the vehicle floor of the vehicle 100 is retracted. This condition is in 2 schematically illustrated. It can be seen that no component of the energy transmission device 130 located more below the vehicle floor.

Nach dem Einfahren des Spulenkerns 132b kann das Fahrzeug 100 dann bewegt bzw. gefahren werden, ohne dass eine Beschädigung der Sekundärspule an einem ggf. unebenen Fahrbahnuntergrund zu besorgen wäre. After retracting the spool core 132b can the vehicle 100 can then be moved or driven without causing damage to the secondary coil on a possibly uneven road surface.

Um ein versehentliches Absenken des Spulenkerns 132b während der Fahrt zu verhindern, weist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Energieübertragungsvorrichtung 130 noch einen Sicherungsmechanismus 140 auf, welcher während der Fahrt den Spulenkern 132b in der oberen Position arretiert. Erst nach einem Deaktivieren des Sicherungsmechanismus 140 kann der Spulenkern 132b dann zum Zwecke eines weiteren Ladevorgangs wieder nach unten abgesenkt werden. To accidentally lower the bobbin 132b while driving to prevent, according to the embodiment shown here, the energy transmission device 130 another security mechanism 140 on which, while driving the coil core 132b locked in the upper position. Only after disabling the backup mechanism 140 can the spool core 132b then be lowered back down for the purpose of further charging.

Die in diesem Dokument beschriebene induktive Energieübertragungsvorrichtung weist unter anderem folgenden Vorteile auf:

  • (A) Durch die Möglichkeit des Minimierens des Luftspaltes kann die Effizienz des induktiven Ladevorgangs erheblich verbessert werden, ohne dass die Fahrfunktion und/oder die Fahrsicherheit negativ beeinträchtigt und/oder ein umständliches Hantieren eines Benutzers notwendig werden.
  • (B) Hochstromleitungen oder Hochstrom führende Komponenten müssen relativ zu dem Fahrzeugchassis des Fahrzeugs nicht bewegt werden, wodurch eine besonders hohe funktionale Sicherheit gewährleistet werden kann.
  • (C) Durch eine Minimierung des Luftspaltes können ferner EMV-Probleme reduziert werden, da alle Spulen und hochfrequent betriebene Kabel in einem geschirmten Gehäuse verbleiben können.
The inductive energy transmission device described in this document has, among other things, the following advantages:
  • (A) The possibility of minimizing the air gap, the efficiency of the inductive charging process can be significantly improved without the driving function and / or driving safety adversely affected and / or cumbersome handling of a user are necessary.
  • (B) High current or high current carrying components need not be moved relative to the vehicle chassis of the vehicle, whereby a particularly high functional safety can be ensured.
  • (C) By minimizing the air gap, further, EMC problems can be reduced, since all coils and high-frequency operated cables can remain in a shielded housing.

Der Luftspalt kann so klein werden, dass auch an dieser Stelle nur sehr geringe elektromagnetische Störungen austreten. The air gap can become so small that even at this point only very small electromagnetic disturbances escape.

Claims (11)

Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule (195) zu einer Sekundärspule (132) eines einen elektrischen Energiespeicher (110) aufweisenden elektromobilen Kraftfahrzeugs (100), insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (100), die Vorrichtung (130) aufweisend ein Grundelement (134), welches an dem elektromobilen Kraftfahrzeug (100) anbringbar ist, die Sekundärspule (132), welche mit dem elektrischen Energiespeicher (110) energetisch koppelbar ist, wobei zumindest ein Teil (132b) der Sekundärspule (132) relativ zu dem Grundelement (134) bewegbar gelagert ist, und ein Stellglied (136), mittels welchem zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) relativ zu dem Grundelement (134) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei sich in der ersten Position zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) näher an dem Grundelement (134) befindet als in der zweiten Position. Device for inductively transmitting electrical energy from a primary coil ( 195 ) to a secondary coil ( 132 ) of an electrical energy store ( 110 ) having an electromobile motor vehicle ( 100 ), in particular an electric or hybrid vehicle ( 100 ), the device ( 130 ) comprising a basic element ( 134 ), which on the electromobile motor vehicle ( 100 ) is attachable, the secondary coil ( 132 ), which with the electrical energy storage ( 110 ) is energetically coupled, wherein at least a part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) relative to the primitive ( 134 ) is movably mounted, and an actuator ( 136 ), by means of which at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) relative to the primitive ( 134 ) is movable between a first position and a second position, wherein in the first position at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) closer to the primitive ( 134 ) is as in the second position. Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend eine Stellvorrichtung (138), welche mit dem Stellglied (136) gekoppelt ist. Apparatus according to the preceding claim, further comprising an actuating device ( 138 ), which with the actuator ( 136 ) is coupled. Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend eine Rückstellfeder (137), welche derart mit dem Stellglied (136) gekoppelt ist, dass die erste Position eine Vorzugsposition von zumindest dem Teil der Sekundärspule (132) darstellt. Device according to the preceding claim, further comprising a return spring ( 137 ), which with the actuator ( 136 ) is coupled, in that the first position is a preferred position of at least the part of the secondary coil ( 132 ). Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Sicherungsmechanismus (140), welcher derart ausgebildet ist, dass erst nach einer Freigabe des Sicherungsmechanismus (140) zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) in die zweite Position bewegbar ist. Device according to one of the preceding claims, further comprising a securing mechanism ( 140 ), which is designed such that only after release of the securing mechanism ( 140 ) at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) is movable to the second position. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Grundelement ein Gehäuse (134) aufweist, in welchem zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) aufgenommen ist, wenn es sich in der ersten Position befindet. Device according to one of the preceding claims, wherein the basic element comprises a housing ( 134 ), in which at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) when it is in the first position. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mittels des Stellglieds (136) die gesamte Sekundärspule (132) bewegbar ist. Device according to one of the preceding claims, wherein by means of the actuator ( 136 ) the entire secondary coil ( 132 ) is movable. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mittels des Stellglieds (136) lediglich ein Teil (132b) der Sekundärspule (132), insbesondere ein Spulenkern (132b), bewegbar ist. Device according to one of the preceding claims, wherein by means of the actuator ( 136 ) only one part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ), in particular a coil core ( 132b ), is movable. Elektromobiles Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, das elektromobile Kraftfahrzeug (100) aufweisend ein Fahrzeugchassis (104), einen elektrischen Energiespeicher (110), eine Vorrichtung (130) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Grundelement (134) an dem Fahrzeugchassis (1104) angebracht ist und wobei die Sekundärspule (132) mit dem elektrischen Energiespeicher (110) gekoppelt ist. Electromobile motor vehicle, in particular hybrid or electric vehicle, the electromobile motor vehicle ( 100 ) comprising a vehicle chassis ( 104 ), an electrical energy store ( 110 ), a device ( 130 ) according to one of the preceding claims, wherein the basic element ( 134 ) on the vehicle chassis ( 1104 ) and wherein the secondary coil ( 132 ) with the electrical energy storage ( 110 ) is coupled. Kraftfahrzeug gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Grundelement (134) derart an dem Fahrzeugchassis (104) angebracht ist, dass die gesamte Vorrichtung (130), wenn sich zumindest der Teil (132b) der Sekundärspule (132) in der ersten Position befindet, vollständig in dem elektromobilen Kraftfahrzeug (100) versenkt ist. Motor vehicle according to the preceding claim, wherein the basic element ( 134 ) on the vehicle chassis ( 104 ), that the entire device ( 130 ), if at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) is in the first position, completely in the motor vehicle ( 100 ) is sunk. Vorrichtung zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule zu einer Sekundärspule, welche energetisch mit einem elektrischen Energiespeicher eines elektromobilen Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, die Vorrichtung aufweisend ein Grundelement, welches an einer Fahrbahn für das elektromobile Kraftfahrzeug anbringbar ist, die Primärspule, welche mit einer elektrischen Energieversorgung energetisch koppelbar ist, wobei zumindest ein Teil der Primärspule relativ zu dem Grundelement bewegbar gelagert ist, und ein Stellglied, mittels welchem zumindest der Teil der Primärspule relativ zu dem Grundelement zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei sich in der ersten Position zumindest der Teil der Primärspule näher an dem Grundelement befindet als in der zweiten Position. Device for inductively transmitting electrical energy from a primary coil to a secondary coil, which is energetically coupled to an electrical energy store of an electromobile motor vehicle, comprising the device a base element, which is attachable to a roadway for the electromobile motor vehicle, the primary coil, which is energetically coupled to an electrical power supply, wherein at least a portion of the primary coil is movably mounted relative to the base element, and an actuator by means of which at least the part of the primary coil is movable relative to the base element between a first position and a second position, wherein in the first position at least the part of the primary coil is closer to the base element than in the second position. Verfahren zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie von einer Primärspule (195) zu einer Sekundärspule (132) eines elektromobilen Kraftfahrzeugs (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, das Verfahren aufweisend Positionieren des elektromobilen Kraftfahrzeugs (100) relativ zu der Primärspule (195), so dass die Sekundärspule (132) mit der Primärspule (195) zumindest annähernd räumlich ausgerichtet ist, Bewegen zumindest des Teils (132b) der Sekundärspule (132) relativ zu dem Grundelement (134) von der ersten Position in die zweite Position, wobei ein Luftspalt zwischen der Primärspule (195) und zumindest dem Teil der Sekundärspule (132) verkleinert wird, und induktives Übertragen der elektrischen Energie von der Primärspule (195) zu der Sekundärspule (132). Method for inductively transmitting electrical energy from a primary coil ( 195 ) to a secondary coil ( 132 ) of an electromobile motor vehicle ( 100 ) according to one of claims 8 to 9, the method comprising positioning the electromobile motor vehicle ( 100 ) relative to the primary coil ( 195 ), so that the secondary coil ( 132 ) with the primary coil ( 195 ) is at least approximately spatially oriented, moving at least the part ( 132b ) of the secondary coil ( 132 ) relative to the primitive ( 134 ) from the first position to the second position, wherein an air gap between the primary coil ( 195 ) and at least the part of the secondary coil ( 132 ) and inductive transfer of the electrical energy from the primary coil ( 195 ) to the secondary coil ( 132 ).
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