DE102012007323B4

DE102012007323B4 - Rad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012007323B4
Application number: DE102012007323.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Hunger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: DE102012007323A1

Abstract

Rad (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (8), das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge (2) und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe (3), wobei das Rad (1) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen (4) und wenigstens einen elektrischen Anschluss für in den Spulen (4) induzierten Strom aufweist, wobei das Rad (1) derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung (10) erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) oberhalb der Ladevorrichtung (10) auf die Spulen (4) übertragbar ist, wobei die Spulen (4) elektrisch mit einer Übergangseinheit (7) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe.
Bei bestimmten Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridfahrzeugen, ist es erforderlich, einen elektrischen Energiespeicher an eine Stromquelle anzuschließen und aufzuladen. Um die Akzeptanz bei Benutzern zu erhöhen und den Aufladevorgang möglichst einfach zu gestalten, sind bereits induktive Ladegeräte und Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einer induktiven Aufladung entfällt eine mechanische Ankopplung des Energiespeichers an eine Ladestation, beispielsweise durch Einsetzen eines Steckers in eine Ladebuchse.
Bei einem induktiven Ladevorgang wird von einer Ladestation ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, dazu werden einen Metallkern aufweisende Spulen benutzt. Fahrzeugseitig ist wenigstens eine Sekundärspule vorgesehen, die in das von der Primärspule erzeugte magnetische Wechselfeld gebracht wird. Das magnetische Wechselfeld induziert eine Spannung in der Sekundärspule, so dass ein Strom fließt, der einem Energiespeicher oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann.
In der WO 2010/057799 A1 wird eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Energie vorgeschlagen, die primär für Eisenbahnen geeignet ist. Ein induktives Rad, auf das Energie übertragen werden soll, umfasst zwei voneinander beabstandete Radscheiben, die magnetisch leitfähig sind, zwischen denen ein Eisenkern angeordnet ist.
Aus der Druckschrift DE 20 2008 015 230 U1 ist ein induktives Rad bekannt, durch das beim Befahren eines Bodeninduktors Energie über den Bodeninduktor auf das Rad übertragen werden kann.
Die Druckschrift DE 200 15 506 U1 offenbart ein Laufrad für ein Radfahrzeug, wobei in einem Reifen des Laufrades mindestens eine mit einer Lichtquelle verbundene Spule angeordnet ist, die mit mindestens einem in der unmittelbaren Nähe des Reifens am Radfahrzeug angeordneten Magneten zusammenwirkt, um einen Lichteffekt zu erzielen.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 001 327 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Linearmotor bekannt. Wenigstens ein Laufrad des Fahrzeugs weist eine ringförmige Nabe auf, an der das Laufrad zur Führung gelagert ist.
Ein Flurförderfahrzeug mit Schienensystem ist in der Druckschrift DE 201 20 808 U1 offenbart. Eine flurverlegte Energieleitung stellt die Antriebs-Energie für das Flurförderfahrzeug, insbesondere berührungslos, bereit.
Ein elektrisches Fahrzeug, das über in den Rädern integrierte Empfangsmodule elektrische Energie empfangen kann, ist aus der Druckschrift US 2011/00 310 47 A1 bekannt. In den Rädern ist jeweils eine Sekundärspule angeordnet, um extern bereitgestellte elektrische Energie zu empfangen.
In der DE 20 2010 004 841 U1 wird der Vorschlag gemacht, ein Spulengewebe in den Reifenmantel des Fahrzeugs einzulaminieren, so dass beim Parken Energie vom Untergrund über das Spulengewebe des Reifens zu einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeug, übertragen werden kann.
Es ist allerdings fraglich, ob ein in einem Reifen eingebettetes Spulengewebe den großen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten kann, denen ein Reifen ausgesetzt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, anzugeben, mit dem die induktive Übertragung von Energie leichter durchgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Rad der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Rad eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen und wenigstens einen elektrischen Anschluss für induzierten Strom aufweist, wobei das Rad derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs oberhalb der Ladevorrichtung auf die Spulen übertragbar ist, wobei die Spulen elektrisch mit einer Übergangseinheit verbunden sind.
Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die induktive Übertragung von Energie von einer externen Ladestation oder dergleichen wesentlich einfacher und zuverlässiger erfolgen kann, indem die Energie über das Rad übertragen wird, das eine Mehrzahl von Spulen aufweist. Die Spulen sind an dem Rad mechanisch wesentlich besser geschützt im Vergleich zu einer Anordnung im Reifen, so dass eine hohe Lebensdauer erwartet werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die mehreren Spulen einen ringförmigen, die Radscheibe umgebenden Spulenring bilden. Dementsprechend kann der Spulenring als separates Bauteil ausgebildet sein, das nachträglich an einem Rad montiert wird. Auf diese Weise ist auch die Nachrüstung herkömmlicher Räder ohne Weiteres möglich. Da der Spulenring eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten einzelnen Spulen aufweist, kann bei jeder Stellung des Rads im Ruhezustand die gewünschte induktive Aufladung stattfinden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spulen elektrisch mit einer Übergangseinheit verbunden sind, um den induzierten Strom einem Energiespeicher und/oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Die Übergangseinheit verbindet somit die Spulen elektrisch mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs, die Übergangseinheit kann entsprechende Leitungen, Steckkontakte, Schleifringübertrager oder dergleichen aufweisen. Zweckmäßig ist die Übergangseinheit mit einem Energiespeicher, insbesondere einem elektrischen oder elektrochemischen Energiespeicher, verbunden. Zusätzlich kann eine Ladesteuerung vorgesehen sein, die den Ladevorgang steuert und überwacht. Die Ladesteuerung beendet den Ladevorgang beim Erreichen eines festgelegten Grenzwerts, ebenso kann die Ladesteuerung den Beginn eines Ladevorgangs auslösen, sobald ein festgelegter Grenzwert für eine Spannung oder eine Energiemenge unterschritten wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Rad wird es ganz besonders bevorzugt, dass es zum Zusammenwirken mit einer externen, vorzugsweise stationären Ladevorrichtung ausgebildet ist, die zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds ausgebildet ist. Die externe Ladevorrichtung kann beispielsweise auf oder im Boden eines Parkplatzes, einer Garage, eines Parkhauses oder dergleichen angeordnet sein, so dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs oberhalb der Ladevorrichtung der induktive Ladevorgang beginnt. Die Ladevorrichtung kann eine mechanische Führung aufweisen, so dass das Fahrzeug beim Abstellen exakt an der richtigen Stelle, oberhalb der Primärspulen der Ladevorrichtung, abgestellt werden kann. Wenn die Sekundärspulen lediglich einen geringen Abstand zu den Primärspulen aufweisen, kann der Ladevorgang mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine oder mehrere Räder der beschriebenen Art auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rads; und
2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Rädern während eines Aufladevorgangs.

Das in 1 in einer Seitenansicht gezeigte Rad 1 umfasst im Wesentlichen eine Felge (Felgenband) 2 und eine Radscheibe (Radschüssel) 3. Felge 2 und Radscheibe 3 sind abschnittsweise miteinander verschweißt, wodurch das einteilige, integrale Rad 1 gebildet wird.
Das Rad 1 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Spulen 4 auf, die einen ringförmigen, die Radscheibe 3 umgebenden Spulenring 5 bilden. Jede der Spulen 4 weist einen Metallkern auf. Der Spulenring 5 wird separat hergestellt und anschließend an dem Rad 1 angebracht. Die mehreren Spulen 4 sind mit gleichem Abstand zueinander in Umfangsrichtung des Rads 1 angeordnet. In 1 ist ferner ein aus zwei Leitern 6 gebildeter elektrischer Anschluss dargestellt. Die Leiter 6 münden in einer ebenfalls schematisch dargestellten Übergangseinheit 7, über die das Rad 1 mit dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs und/oder einem Energiespeicher verbunden ist.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 kein Reifen dargestellt. Nach der Herstellung des Rads 1 wird der Reifen auf das Rad 1 aufgezogen.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 8, das mehrere der in 1 gezeigten Räder 1 aufweist. Jedes Rad 1 weist einen Reifen 9 auf. Das Kraftfahrzeug 8 ist auf einer Ladevorrichtung 10 geparkt, die Primärspulen 11 aufweist. Im Bereich einer Bodenplatte 12 sind Schienen 13 vorgesehen, die die genaue Positionierung des Kraftfahrzeugs 8 auf der Bodenplatte 12 über den Primärspulen 11 erleichtern. Die Primärspulen 11 erzeugen ein magnetisches Wechselfeld, durch das in den Spulen 4 des Rads 1, die als Sekundärspulen dienen, eine Spannung induziert wird. Der auf diese Weise von den Primärspulen 11 auf die Spulen (Sekundärspulen) 4 übertragene Strom kann über die Leiter 6 abgegriffen und über die Übergangseinheit 7 dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs 8 zugeführt werden.

Claims

Rad (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (8), das zur induktiven Übertragung von Energie ausgebildet ist, umfassend eine Felge (2) und eine einstückig damit ausgebildete Radscheibe (3), wobei das Rad (1) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten, einen Metallkern aufweisenden Spulen (4) und wenigstens einen elektrischen Anschluss für in den Spulen (4) induzierten Strom aufweist, wobei das Rad (1) derart ausgebildet ist, dass die Energie eines von einer stationären, externen Ladevorrichtung (10) erzeugten magnetischen Wechselfelds nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) oberhalb der Ladevorrichtung (10) auf die Spulen (4) übertragbar ist, wobei die Spulen (4) elektrisch mit einer Übergangseinheit (7) verbunden sind.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Spulen (4) einen ringförmigen, die Radscheibe (3) umgebenden Spulenring bilden.
Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Übergangseinheit (7) der in den Spulen (4) induzierte Strom einem Energiespeicher und/oder einem Verbraucher des Kraftfahrzeugs (8) zur Verfügung gestellt werden kann.
Rad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Zusammenwirken mit der externen Ladevorrichtung (10) ausgebildet ist, wobei die externe Ladevorrichtung (10) stationär ist und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere Räder (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 aufweist.