DE102015011950B4 - Charging system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part arranged on the floor, and a method for operating a system for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary winding - Google Patents

Charging system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part arranged on the floor, and a method for operating a system for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary winding Download PDF

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Abstract

Ladesystem, umfassend ein auf einem Boden verfahrbares Fahrzeug und ein auf dem Boden angeordnetes Aufnahmeteil (1),wobei das Fahrzeug eine Sekundärwicklung aufweist, welche induktiv mit einer Primärspule (2) koppelbar ist zur Übertragung elektrischer Leistung von der Primärspule (2) ans Fahrzeug,wobei das Fahrzeug ein Rad (8) aufweist,wobei die Primärspule (2) im Aufnahmeteil (1) aufgenommen ist und das Aufnahmeteil (1) einen Einführschlitz (16) aufweist,wobei das Rad (8) in den Einführschlitz (16) einführbar ist,wobeiam Einführschlitz (16) ein Anschlag (12) für das Rad (8) ausgeformt ist,wobei der Einführschlitz (16) nicht durchgehend durch das Aufnahmeteil (1) ausgebildet ist,am Gestell (3) des Fahrzeugs ein Winkelblech (14) befestigt ist, wobei das Winkelblech (14) zwischen einem Anpasssteller (7) und dem Gestell (3) angeordnet ist und das Gehäuse des Anpassstellers (7) schraubverbunden ist mit dem Gestell (3),wobei die Sekundärwicklung mittels Beabstandungsmitteln vom Winkelblech (14) beabstandet ist,und/oder dass die Sekundärwicklung vom Winkelblech (14) gehalten ist,wobei das Winkelblech (14) eine Ausnehmung aufweist, durch welche eine elektrische Leitung hindurchgeführt ist, welche einerseits mit der Sekundärwicklung und andererseits mit dem Anpasssteller (7) elektrisch verbunden ist.Charging system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part (1) arranged on the floor, the vehicle having a secondary winding which can be inductively coupled to a primary coil (2) for the transmission of electrical power from the primary coil (2) to the vehicle, the vehicle having a wheel (8), the primary coil (2) being received in the receiving part (1) and the receiving part (1) having an insertion slot (16), the wheel (8) being insertable into the insertion slot (16). ,a stop (12) for the wheel (8) being formed at the insertion slot (16),wherein the insertion slot (16) does not extend through the receiving part (1),an angle plate (14) is fastened to the frame (3) of the vehicle with the angle plate (14) being arranged between an adapter (7) and the frame (3) and the housing of the adapter (7) being screwed to the frame (3), the secondary winding being separated from the angle plate by means of spacing means (14) is spaced apart, and/or that the secondary winding is held by the angle plate (14), the angle plate (14) having a recess through which an electrical line is passed, which is connected on the one hand to the secondary winding and on the other hand to the adapter (7 ) is electrically connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ladesystem, umfassend ein auf einem Boden verfahrbares Fahrzeug und ein auf dem Boden angeordnetes Aufnahmeteil, und ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer Primärspule an eine Sekundärwicklung.The invention relates to a charging system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part arranged on the floor, and a method for operating a system for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary winding.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Übertragung elektrischer Leistung über eine transformatorische, insbesondere also induktive, Kopplung ausführbar ist.It is generally known that electrical power can be transmitted via a transformer, ie in particular inductive, coupling.

Aus der DE 10 2013 020 525 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Ladesystem für ein Fahrzeug mit Energiespeicher bekannt.From the DE 10 2013 020 525 A1 a charging system for a vehicle with an energy storage device is known as the closest prior art.

Aus der US 8 937 454 B2 ist ein induktives Ladesystem für ein Elektrofahrzeug bekannt.From the U.S. 8,937,454 B2 an inductive charging system for an electric vehicle is known.

Aus der EP 0 788 212 A2 ist ein Beladungssystem für ein Elektroauto bekannt.From the EP 0 788 212 A2 a charging system for an electric car is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem induktiven Ladesystem einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen.The object of the invention is therefore to achieve the highest possible degree of efficiency in an inductive charging system.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Ladesystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the charging system according to the features specified in claim 1 and with the method according to claim 11 .

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Ladesystem, umfassend ein auf einem Boden verfahrbares Fahrzeug und ein auf dem Boden angeordnetes Aufnahmeteil, sind, dass das Fahrzeug eine Sekundärwicklung aufweist, welche induktiv mit einer Primärspule koppelbar ist zur Übertragung elektrischer Leistung von der Primärspule ans Fahrzeug,
wobei das Fahrzeug ein Rad, insbesondere ein von einer Lenkeinheit lenkbares Rad, aufweist,
wobei die Primärspule im Aufnahmeteil aufgenommen ist und das Aufnahmeteil einen Einführschlitz aufweist,
wobei das Rad in den Einführschlitz einführbar ist.Important features of the invention in the charging system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part arranged on the floor, are that the vehicle has a secondary winding which can be inductively coupled to a primary coil for the transmission of electrical power from the primary coil to the vehicle,
wherein the vehicle has a wheel, in particular a wheel that can be steered by a steering unit,
wherein the primary coil is accommodated in the receiving part and the receiving part has an insertion slot,
wherein the wheel is insertable into the insertion slot.

Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist, da die Sekundärwicklung möglichst genau positionierbar ist über der Primärspule und somit die induktive Kopplung möglichst stark ausgeführt ist.The advantage here is that a high level of efficiency can be achieved, since the secondary winding can be positioned as precisely as possible over the primary coil and the inductive coupling is therefore designed to be as strong as possible.

Von Vorteil ist auch, dass bei Unebenheiten oder auf dem Boden sich befindenden störenden Gegenständen die Sekundärwicklung mit dem Rad angehoben wird und somit die Sekundärwicklung geschützt ist.Another advantage is that the secondary winding is lifted with the wheel in the event of unevenness or disturbing objects on the floor, thus protecting the secondary winding.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich der Einführschlitz parallel zur durch den Boden gebildeten Verfahrebene. Von Vorteil ist dabei, dass das Rad des Fahrzeugs in den Einführschlitz einfahrbar ist und dabei die Sekundärwicklung zur Primärspule exakt positionierbar ist. Denn die in Drehachsrichtung des Rades vorhandene Weite des Einführschlitzes verengt sich mit zunehmendem Einführen des Rades in den Einführschlitz. Somit wird das Fahrzeug beim Einfahren in den Schlitz zunehmend genauer positioniert bis das Rad den Anschlag berührt, welcher am Ende des Einführschlitzes angeordnet ist.In an advantageous embodiment, the insertion slot extends parallel to the traversing plane formed by the floor. The advantage here is that the wheel of the vehicle can be moved into the insertion slot and the secondary winding can be positioned exactly relative to the primary coil. This is because the width of the insertion slot in the direction of the axis of rotation of the wheel narrows as the wheel is increasingly inserted into the insertion slot. Thus, as the vehicle enters the slot, it is positioned more and more accurately until the wheel touches the stop located at the end of the entry slot.

Erfindungsgemäß ist am Einführschlitz, insbesondere am Ende des Einführschlitzes, ein Anschlag für das Rad ausgeformt. Von Vorteil ist dabei, dass das Fahrzeug exakt positionierbar ist und der Anschlag durch entsprechende Ausformung des Aufnahmeteils bildbar ist. Somit ist das Aufnahmeteil als Spritzgussteil ausführbar und weist den Anschlag in einstückiger und einteiliger Weise auf. Zur Aufnahme der Primärspule weist das Aufnahmeteil eine Ausnehmung auf.According to the invention, a stop for the wheel is formed on the insertion slot, in particular at the end of the insertion slot. The advantage here is that the vehicle can be positioned exactly and the stop can be formed by appropriate shaping of the receiving part. The receiving part can thus be designed as an injection molded part and has the stop in a one-piece and one-piece manner. The receiving part has a recess for receiving the primary coil.

Erfindungsgemäß ist der Einführschlitz nicht durchgehend durch das Aufnahmeteil ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass das Rad am Ende des Einführschlitzes anliegt und somit eine genaue Positionierung erreichbar ist.According to the invention, the insertion slot is not formed continuously through the receiving part. The advantage here is that the wheel rests against the end of the insertion slot and precise positioning can therefore be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Aufnahmeteil, insbesondere am Einführschlitz des Aufnahmeteils, ein Sensor zur Detektion des Rades angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass nach Detektion des Rades die Bestromung der Primärspule aufnehmbar ist. Somit wird nur bei eingeführtem Rad ein relevantes Magnetfeld von der Primärspule erzeugt, das dann durch die Sekundärwicklung hindurchgeführt ist.In an advantageous embodiment, a sensor for detecting the wheel is arranged on the receiving part, in particular on the insertion slot of the receiving part. The advantage here is that after the wheel has been detected, the energization of the primary coil can be recorded. Thus, only when the wheel is inserted is a relevant magnetic field generated by the primary coil, which is then passed through the secondary winding.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärspule seitlich des Einführschlitzes, insbesondere also in Querrichtung zur Schlitzrichtung des Einführschlitzes, angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Primärspule seitlich und somit nicht in Fahrtrichtung am Aufnahmeteil angeordnet ist. In Fahrtrichtung gesehen befindet sich somit die Primärspule seitlich, also in Querrichtung, neben dem Einführschlitz. Auf diese Weise ist eine in Fahrtrichtung sehr kompakte Ausführung des Aufnahmeteils ermöglicht.In an advantageous embodiment, the primary coil is arranged to the side of the insertion slot, ie in particular in the direction transverse to the slot direction of the insertion slot. The advantage here is that the primary coil is arranged laterally and thus not in the direction of travel on the receiving part. Viewed in the direction of travel, the primary coil is thus located on the side, ie in the transverse direction, next to the insertion slot. In this way, a very compact design of the receiving part in the direction of travel is made possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Primärspule und/oder die Sekundärwicklung als ebene Wicklung, insbesondere als Flachwicklung, ausgebildet
und/oder
die Primärspule und die Sekundärwicklung sind zueinander parallel ausgerichtet, insbesondere und beabstandet voneinander sind, insbesondere also ein Luftspalt zwischen Primärspule und Sekundärwicklung angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist, da das von der Primärspule erzeugte Magnetfeld den von der Sekundärwicklung umwickelten Flächenbereich möglichst vollständig durchdringt. Hierfür sind die von der Sekundärwicklung umwickelte Fläche und die von der Primärspule umwickelte Fläche gleich groß oder unterscheiden sich um weniger als 10%.In an advantageous embodiment, the primary coil and/or the secondary winding is designed as a flat winding, in particular as a flat winding
and or
the primary coil and the secondary winding are aligned parallel to each other, in particular and are spaced from each other, so in particular an air gap between the primary coil and secondary winding is arranged. The advantage here is that a high level of efficiency can be achieved, since the magnetic field generated by the primary coil penetrates as completely as possible through the surface area wrapped by the secondary winding. For this purpose, the area wrapped by the secondary winding and the area wrapped by the primary coil are the same size or differ by less than 10%.

Erfindungsgemäß ist am Gestell des Fahrzeugs ein Winkelblech befestigt, wobei das Winkelblech zwischen einem Anpasssteller und dem Gestell angeordnet ist und das Gehäuse des Anpassstellers schraubverbunden ist mit dem Gestell. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Befestigung ausführbar ist und das Gestell des Fahrzeuges nicht angepasst werden muss an die induktive Beladung. Es sind also Fahrzeuge in einfacher Weise umrüstbar von der Beladung mittels Kabel auf die Beladung mittels induktiver Kopplung.According to the invention, an angle plate is attached to the frame of the vehicle, the angle plate being arranged between an adapter and the frame and the housing of the adapter being screwed to the frame. The advantage here is that a simple attachment is executable and the frame of the vehicle does not have to be adapted to the inductive loading. Vehicles can therefore be converted in a simple manner from charging by means of cables to charging by means of inductive coupling.

Erfindungsgemäß ist die Sekundärwicklung mittels Beabstandungsmitteln, insbesondere Abstandsbolzen, vom Winkelblech beabstandet,
und/oder dass die Sekundärwicklung vom Winkelblech gehalten ist, insbesondere mit dem Winkelblech schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die durch Wirbelströme erzeugten Verluste klein haltbar sind.According to the invention, the secondary winding is spaced from the angle plate by means of spacer means, in particular spacer bolts,
and/or that the secondary winding is held by the angle plate, in particular is screw-connected to the angle plate. The advantage here is that the losses generated by eddy currents can be kept small.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die in Querrichtung zur Schlitzrichtung des Einführschlitzes gemessene Breite des Einführschlitzes in Schlitzrichtung, insbesondere also mit zunehmender Schlitztiefe, monoton ab. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches und schnelles Einfädeln des Rades in den Einführschlitz erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the width of the insertion slit measured in the direction transverse to the direction of the slit of the insertion slit decreases monotonically in the direction of the slit, ie in particular with increasing slit depth. The advantage here is that the wheel can be easily and quickly threaded into the insertion slot.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehachse des Rades senkrecht zur Schlitzrichtung ausgerichtet bei in den Einführschlitz eingeführtem Rad. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Einfahren in den Schlitz ausführbar ist. Da das Aufnahmeteil auf dem Boden aufliegt, muss das Rad also nur auf dem Boden weiter verfahren und dabei in den Einführschlitz einfahren.In an advantageous embodiment, the axis of rotation of the wheel is aligned perpendicularly to the direction of the slot when the wheel is inserted into the insertion slot. The advantage here is that it can be easily inserted into the slot. Since the receiving part rests on the floor, the wheel only has to move further on the floor and enter the insertion slot.

Erfindungsgemäß weist das Winkelblech eine Ausnehmung auf, durch welche eine elektrische Leitung hindurchgeführt ist, welche einerseits mit der Sekundärwicklung und andererseits mit dem Anpasssteller elektrisch verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein möglichst kurzer und geschützter Raumbereich für die Leitung vorsehbar ist.According to the invention, the angle plate has a recess through which an electrical line is guided, which is electrically connected to the secondary winding on the one hand and to the adapter plate on the other hand. The advantage here is that as short and protected a space as possible can be provided for the line.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sekundärwicklung an einem ersten Bereich des Winkelblechs befestigt und das Winkelblech in einem zweiten Bereich des Winkelblechs mit dem Gestell des Fahrzeugs verbunden ist,
wobei zwischen erstem Bereich und zweitem Bereich ein Biegebereich des Winkelblechs angeordnet ist, insbesondere wobei der Biegebereich mit einer Biegung von 90° ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sekundärwicklung nicht direkt am Gestell befestigt werden muss sondern sogar eine vertikale Fläche am Gestell für die Befestigung des Winkelblechs verwendbar ist und die Sekundärwicklung trotzdem an einer horizontalen Fläche befestigbar ist.In an advantageous embodiment, the secondary winding is attached to a first area of the angle plate and the angle plate is connected to the frame of the vehicle in a second area of the angle plate,
a bending area of the angle plate being arranged between the first area and the second area, in particular the bending area being designed with a bend of 90°. The advantage here is that the secondary winding does not have to be attached directly to the frame, but even a vertical surface on the frame can be used for attaching the angle plate and the secondary winding can still be attached to a horizontal surface.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet, dass die Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises im Wesentlichen der Frequenz des in die Primärspule eingeprägten Wechselstromes entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist.In an advantageous embodiment, a capacitance is connected to the secondary winding in series or in parallel in such a way that the resonant frequency of the resonant circuit formed in this way essentially corresponds to the frequency of the alternating current impressed on the primary coil. The advantage here is that a high level of efficiency can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Primärspule von einer mittelfrequenten Stromquelle mit einem Wechselstrom beaufschlagt, dessen Frequenz zwischen 10 und 1000 kHz beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Leistungen in einfacher Weise übertragbar sind, insbesondere Leistungen zwischen 0,1 kW und 100kW.In an advantageous embodiment, an alternating current is applied to the primary coil from a medium-frequency current source, the frequency of which is between 10 and 1000 kHz. The advantage here is that high power levels can be transmitted in a simple manner, in particular power levels between 0.1 kW and 100 kW.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren sind, dass es zum Betreiben eines Systems zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer Primärspule an eine Sekundärwicklung für ein vorgenanntes Ladesystem vorgesehen ist,
wobei ein Sensor zur Detektion des Fahrzeugs vorgesehen ist und

  • (i) nach Detektion des Fahrzeuges zunächst die Primärspule mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird,
  • (ii) In einem nachfolgenden Verfahrensschritt die von der Primärspule abgegebene Leistung bestimmt wird,
  • (iii) In einem weiter nachfolgenden Verfahrensschritt nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch die bestimmte Leistung und/oder bei Erreichen eines vorgegebenen Wertebereichs durch die bestimmte Leistung die Primärspule mit einem stärkeren Wechselstrom beaufschlagt wird.
Important features of the method are that it is intended to operate a system for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil to a secondary winding for an aforementioned charging system,
wherein a sensor for detecting the vehicle is provided and
  • (i) after detection of the vehicle, the primary coil is first charged with an alternating current,
  • (ii) In a subsequent method step, the power output by the primary coil is determined,
  • (iii) In a subsequent method step, after the specific power has exceeded a predefined threshold value and/or when the specific power has reached a predefined value range, the primary coil is subjected to a stronger alternating current.

Von Vorteil ist dabei, dass bei einer Fehlauslösung des Sensors keine gefährlich hohe Bestromung ausgelöst wird, sondern nur dann, wenn die Sekundärwicklung genügend stark induktiv an die Primärspule gekoppelt ist und somit die vorgesehene Übertragung ausführbar ist.The advantage here is that in the event of false triggering of the sensor, no dangerously high current flow is triggered, but only when the secondary winding is sufficiently inductively coupled to the primary coil and the intended transmission can therefore be carried out.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

  • In der 1 ist ein auf einem Boden verfahrbares Fahrzeug und ein am, insbesondere auf dem, Boden angeordnetes Aufnahmeteil 1 in Schrägansicht gezeigt.
  • In der 2 ist die vom Aufnahmeteil 1 aufgenommene Primärspule 2 und die am Fahrzeug mittels Winkelblech 14 befestigte Sekundärwicklung 5 in Schrägansicht gezeigt.
  • In der 3 ist zusätzlich zur 2 ein Rad 8 und das Aufnahmeteil 1 in Schrägansicht gezeigt, wobei das Rad 8 des Fahrzeugs im Einführschlitz 16 des Aufnahmeteils 1 sich befindet.
  • In der 4 sind das Fahrzeug und das Aufnahmeteil 1 in Schrägansicht gezeigt.
  • In der 5 ist eine Draufsicht auf das in den Einführschlitz 16 des Aufnahmeteils 1 eingefahrene Rad 8 gezeigt.
The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
  • In the 1 a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part 1 arranged on the floor, in particular on the floor, are shown in an oblique view.
  • In the 2 the primary coil 2 received by the receiving part 1 and the secondary winding 5 attached to the vehicle by means of angle plate 14 are shown in an oblique view.
  • In the 3 is in addition to 2 a wheel 8 and the receiving part 1 are shown in an oblique view, the wheel 8 of the vehicle being located in the insertion slot 16 of the receiving part 1.
  • In the 4 the vehicle and the receiving part 1 are shown in an oblique view.
  • In the 5 a top view of the wheel 8 inserted into the insertion slot 16 of the receiving part 1 is shown.

Wie in den Figuren gezeigt, ist das Fahrzeug mittels des Rades 8 und weiteren Rädern entlang einer Verfahrfläche verfahrbar, die durch den Boden gebildet ist. Auf dem Boden ist ein Aufnahmeteil 1 angeordnet, welches einen Einführschlitz 16 aufweist, der parallel zur im Wesentlichen ebenen Verfahrfläche ausgerichtet ist. Der Einführschlitz 16 ist am Aufnahmeteil 1 derart ausgeführt, dass der Schlitz zur Umgebung hin geöffnet angeordnet ist und nicht durch das Aufnahmeteil 1 durchgehend ausgeführt ist.As shown in the figures, the vehicle can be moved along a travel surface formed by the ground by means of the wheel 8 and other wheels. A receiving part 1 is arranged on the floor, which has an insertion slot 16 which is aligned parallel to the essentially flat travel surface. The insertion slot 16 is designed on the receiving part 1 in such a way that the slot is arranged open to the environment and is not designed to be continuous through the receiving part 1 .

Somit ist das Rad 8 des Fahrzeuges in den Einführschlitz 16 hineinfahrbar, bis es am Ende des Einführschlitzes 16 auf einen dort angeordneten Anschlag 12 trifft.The wheel 8 of the vehicle can thus be moved into the insertion slot 16 until it hits a stop 12 arranged there at the end of the insertion slot 16 .

Der Einführschlitz 16 weist auch Einführschrägen 11 auf, so dass das Einfädeln des Rades 8 in den Einführschlitz 16 verbessert ausführbar ist. Die Einführschrägen 11 sind derart ausgeführt, dass die Schlitzweite des Einführschlitzes 16 sich von der Umgebung herkommend, also mit zunehmender Schlitztiefe, monoton abnimmt.The insertion slot 16 also has insertion bevels 11 so that the threading of the wheel 8 into the insertion slot 16 can be carried out in an improved manner. The insertion bevels 11 are designed in such a way that the slot width of the insertion slot 16 decreases monotonously, coming from the surroundings, ie with increasing slot depth.

Am Schlitzrand ist ein Sensor 10 angeordnet, mit welchem das Rad 8 nach Einfahren in den Einführschlitz 16 detektierbar ist.A sensor 10 is arranged at the edge of the slot, with which the wheel 8 can be detected after it has entered the insertion slot 16 .

Der Einführschlitz 16 teilt das Aufnahmeteil 1 in zwei über einen Jochbereich verbundene Bereiche. Im ersten Bereich des Aufnahmeteils ist die Primärspule 2 angeordnet, die vorzugsweise als ebene Wicklung und/oder Flachwicklung ausgeführt ist.The insertion slot 16 divides the receiving part 1 into two areas connected via a yoke area. In the first area of the receiving part, the primary coil 2 is arranged, which is preferably designed as a planar winding and/or flat winding.

An der Unterseite des Fahrzeugs ist eine Sekundärwicklung 5 angeordnet, die induktiv mit der Primärspule 2 koppelbar ist.A secondary winding 5 is arranged on the underside of the vehicle and can be inductively coupled to the primary coil 2 .

Der Sekundärwicklung 5 ist eine Kapazität parallel und/oder in Reihe zugeschaltet, so dass die Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises im Wesentlichen der Frequenz des in die Primärspule 2 eingeprägten Wechselstromes entspricht.The secondary winding 5 has a capacitance connected in parallel and/or in series, so that the resonant frequency of the resonant circuit formed in this way essentially corresponds to the frequency of the alternating current impressed on the primary coil 2 .

Die Sekundärwicklung 5 ist ebenfalls als vorzugsweise ebene Wicklung und/oder Flachwicklung ausgeführt und parallel zur Primärspule 2 ausgerichtet. Dabei ist die Primärspule 2 im Aufnahmeteil 1 aufgenommen und gehalten, insbesondere stoffschlüssig verbunden.The secondary winding 5 is also designed as a preferably planar winding and/or flat winding and is aligned parallel to the primary coil 2 . In this case, the primary coil 2 is accommodated and held in the receiving part 1, in particular connected in a materially bonded manner.

Die Sekundärwicklung 5 ist mittels zwischen der Sekundärwicklung 5 und einem Winkelblech 14 angeordneten Abstandsbolzen 13 beabstandet gehalten vom Winkelblech 14, wobei der Spulenträger der Sekundärwicklung 5 schraubverbunden ist mit dem Winkelblech 14.The secondary winding 5 is held at a distance from the angle plate 14 by means of spacer bolts 13 arranged between the secondary winding 5 and an angle plate 14, the coil carrier of the secondary winding 5 being screwed to the angle plate 14.

Das Winkelblech 14 ist als Stanz-Biegeteil ausgeführt. Der Bereich des Winkelblechs 14, an welchem die Sekundärwicklung 5 schraubverbunden ist, ist mit einem weiteren Bereich des Winkelblechs 14 über einen zwischengeordneten Biegebereich verbunden. Der weitere Bereich ist dabei am Gestell 3 des Fahrzeugs angeschraubt, indem das Gehäuse eines Anpassstellers 7 schraubverbunden ist mit dem Gestell 3, wobei der weitere Bereich zwischengeordnet ist zwischen dem Anpasssteller 7 und dem Gestell 3.The angle plate 14 is designed as a stamped and bent part. The area of the angle plate 14 to which the secondary winding 5 is screw-connected is connected to a further area of the angle plate 14 via an intermediate bending area. The other area is screwed to the frame 3 of the vehicle, in that the housing of an adapter plate 7 is screwed to the frame 3, with the other area being arranged between the adapter plate 7 and the frame 3.

Wenn also das Fahrzeug mit dem Rad 8 einfährt in den Einführschlitz 16 und somit mittels des Sensors 10 dieses Einfahren erkannt wird, wird die Bestromung der Primärspule 2 begonnen und somit induktiv an die Sekundärwicklung 5 elektrische Leistung übertragen, so dass ein Energiespeicher des Fahrzeugs aufladbar ist, aus dem nicht nur die elektronische Schaltung, sondern auch der Antrieb bei nachfolgender Bewegung des Fahrzeugs versorgbar ist.So if the vehicle with the wheel 8 enters the insertion slot 16 and this entry is thus detected by the sensor 10, the energization of the primary coil 2 is started and electrical power is thus transmitted inductively to the secondary winding 5, so that an energy store of the vehicle can be charged , from which not only the electronic circuit, but also the drive in the subsequent movement of the vehicle can be supplied.

Das Fahrzeug ist mittels des am Anschlag 12 anliegenden Rads 8 derart positioniert, dass die senkrechte Projektion der Sekundärwicklung in die Verfahrebene umfasst ist oder zumindest überlappt ist von der Fläche, die überdeckt ist von der senkrechten Projektion der Primärspule 2 in die Verfahrebene.The vehicle is positioned by means of the wheel 8 resting against the stop 12 in such a way that the vertical projection of the secondary winding in the travel plane is encompassed or at least overlapped by the area that is covered by the vertical projection of the primary coil 2 in the travel plane.

Das Rad 8 ist von einer Lenkeinheit drehbar, so dass die Ausrichtung des Rades 8 im Unterschied zu einem oder anderen Rädern des Fahrzeugs veränderlich ist.The wheel 8 is rotatable by a steering unit so that the orientation of the wheel 8 is variable in contrast to one or other wheels of the vehicle.

Die Primärspule 2 ist mittels der Leitungen 4 versorgbar, also mit dem von einer elektronischen Schaltung erzeugten Strom beschickbar. Die Leitungen 4 umfassen aber auch Leitungen für Signale des Sensors 10.The primary coil 2 can be supplied by means of the lines 4, that is to say it can be charged with the current generated by an electronic circuit. The line Gen 4 also include lines for signals from sensor 10.

Die Anschlussleitungen 6 verbinden die Sekundärwicklung mit dem Anpasssteller 7, welcher an seinem Ausgang eine an die dem Verbraucher zur Verfügung zu stellende Spannung angepasste Spannung zur Verfügung stellt. Insbesondere umfasst der Anpasssteller 7 hierzu einen DC/DC-Wandler.The connection lines 6 connect the secondary winding to the adapter controller 7, which at its output provides a voltage that is matched to the voltage to be made available to the consumer. In particular, the adapter controller 7 includes a DC/DC converter for this purpose.

Zwischen Primärspule 2 und Sekundärwicklung 5 ist stets ein Luftspalt angeordnet, so dass eine Berührung zwischen Fahrzeug und Aufnahmeteil mit Ausnahme des Rades 8 verhindert ist.An air gap is always arranged between the primary coil 2 and the secondary winding 5, so that contact between the vehicle and the receiving part, with the exception of the wheel 8, is prevented.

Wie in 1 gezeigt, fährt das Fahrzeug in Fahrtrichtung 15 in den Einführschlitz 16 ein.
Die Fahrtrichtung 15 ist dabei parallel zur Schlitzrichtung, insbesondere zur Erstreckungsrichtung des Schlitzes.As in 1 shown, the vehicle drives into the insertion slot 16 in the direction of travel 15 .
The direction of travel 15 is parallel to the direction of the slot, in particular to the direction in which the slot extends.

Das Aufnahmeteil 1 ist vorzugsweise aus Holz oder Kunststoff. Es sind aber auch andere Materialien verwendbar, die elektrisch isolierend sind und entsprechend formbar sind.The receiving part 1 is preferably made of wood or plastic. However, other materials that are electrically insulating and can be shaped accordingly can also be used.

Somit ist auch Beton statt Kunststoff für das Aufnahmeteil 1 verwendbar.Thus, concrete can also be used for the receiving part 1 instead of plastic.

Mittels der einseitigen Anordnung der Primärspule 2 ist das Aufnahmeteil 1 in Fahrtrichtung 15, also in Richtung des Einführschlitzes 16, sehr kompakt ausführbar.By means of the one-sided arrangement of the primary coil 2, the receiving part 1 can be made very compact in the direction of travel 15, ie in the direction of the insertion slot 16.

Nach Detektion des Eintreffens des Fahrzeugs, also Eintreffen des Rades 8 im Einführschlitz 16, wird zunächst zwar die Primärspule 2 mit dem Wechselstrom beaufschlagt. Dabei wird jedoch ein vorgegebener erster Wert für Amplitude des Wechselstroms eingehalten, also nicht überschritten. Dabei wird die von der Primärspule 2 abgegebene Leistung bestimmt und überwacht, ob diese in einem erlaubten Wertebereich liegt, insbesondere oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes. Falls diese in dem erlaubten Wertebereich liegt, kann daraus geschlossen werden, dass keine Fehlauslösung durch Personen oder Vorrichtungen vorhanden ist, und es wird dann der Nennbetrieb zum Laden gestartet, also ein derartiger Wechselstrom in die Primärspule 2 eingeprägt, dessen Amplitude einen zweiten Wert aufweist, wobei der zweite Wert größer ist als der erste Wert.After detection of the arrival of the vehicle, ie the arrival of the wheel 8 in the insertion slot 16, the primary coil 2 is admittedly initially charged with the alternating current. However, a predetermined first value for the amplitude of the alternating current is maintained, ie not exceeded. The power emitted by the primary coil 2 is determined and monitored to determine whether it is within a permitted value range, in particular above a predetermined threshold value. If this is within the permitted range of values, it can be concluded that there is no false triggering by persons or devices, and nominal operation for charging is then started, i.e. such an alternating current is impressed into the primary coil 2 whose amplitude has a second value where the second value is greater than the first value.

BezugszeichenlisteReference List

11
Aufnahmeteilrecording part
22
Primärspuleprimary coil
33
Gestell des Fahrzeugschassis of the vehicle
44
Leitungen für elektrische Sensorsignale und für Versorgung der Primärspule 2Cables for electrical sensor signals and for supplying the primary coil 2
55
Sekundärwicklungsecondary winding
66
Anschlussleitungenconnection lines
77
Anpasssteller, insbesondere zur Anpassung der SpannungAdapter controller, especially for adjusting the voltage
88th
Rad, insbesondere LenkrolleWheel, in particular castor
99
Luftspalt zwischen Primärspule 2 und Sekundärwicklung 5Air gap between primary coil 2 and secondary winding 5
1010
Sensorsensor
1111
Einführschrägelead-in bevel
1212
Anschlagattack
1313
Abstandsbolzenstandoffs
1414
Winkelblechangle plate
1515
Fahrtrichtungdriving direction
1616
Einführschlitzinsertion slot

Claims (11)

Ladesystem, umfassend ein auf einem Boden verfahrbares Fahrzeug und ein auf dem Boden angeordnetes Aufnahmeteil (1), wobei das Fahrzeug eine Sekundärwicklung aufweist, welche induktiv mit einer Primärspule (2) koppelbar ist zur Übertragung elektrischer Leistung von der Primärspule (2) ans Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein Rad (8) aufweist, wobei die Primärspule (2) im Aufnahmeteil (1) aufgenommen ist und das Aufnahmeteil (1) einen Einführschlitz (16) aufweist, wobei das Rad (8) in den Einführschlitz (16) einführbar ist, wobei am Einführschlitz (16) ein Anschlag (12) für das Rad (8) ausgeformt ist, wobei der Einführschlitz (16) nicht durchgehend durch das Aufnahmeteil (1) ausgebildet ist, am Gestell (3) des Fahrzeugs ein Winkelblech (14) befestigt ist, wobei das Winkelblech (14) zwischen einem Anpasssteller (7) und dem Gestell (3) angeordnet ist und das Gehäuse des Anpassstellers (7) schraubverbunden ist mit dem Gestell (3), wobei die Sekundärwicklung mittels Beabstandungsmitteln vom Winkelblech (14) beabstandet ist, und/oder dass die Sekundärwicklung vom Winkelblech (14) gehalten ist, wobei das Winkelblech (14) eine Ausnehmung aufweist, durch welche eine elektrische Leitung hindurchgeführt ist, welche einerseits mit der Sekundärwicklung und andererseits mit dem Anpasssteller (7) elektrisch verbunden ist. Loading system, comprising a vehicle that can be moved on a floor and a receiving part (1) arranged on the floor, wherein the vehicle has a secondary winding which can be inductively coupled to a primary coil (2) for the transmission of electrical power from the primary coil (2) to the vehicle, the vehicle having a wheel (8), wherein the primary coil (2) is accommodated in the receiving part (1) and the receiving part (1) has an insertion slot (16), wherein the wheel (8) can be inserted into the insertion slot (16), whereby a stop (12) for the wheel (8) is formed on the insertion slot (16), wherein the insertion slot (16) is not formed continuously through the receiving part (1), an angle plate (14) is attached to the frame (3) of the vehicle, the angle plate (14) being arranged between an adapter (7) and the frame (3) and the housing of the adapter (7) being screwed to the frame (3 ), the secondary winding being spaced from the angle plate (14) by spacer means, and/or that the secondary winding is held by the angle plate (14), wherein the angle plate (14) has a recess through which an electrical line is guided, which is electrically connected on the one hand to the secondary winding and on the other hand to the adapter (7). Ladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführschlitz (16) sich parallel zur durch den Boden gebildeten Verfahrebene erstreckt.charging system after claim 1 , characterized in that the insertion slot (16). extends parallel to the traversing plane formed by the floor. Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufnahmeteil (1) ein Sensor (10) zur Detektion des Rades (8) angeordnet ist.Loading system according to at least one of the preceding claims, characterized in that a sensor (10) for detecting the wheel (8) is arranged on the receiving part (1). Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) seitlich des Einführschlitzes (16) angeordnet ist.Charging system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary coil (2) is arranged to the side of the insertion slot (16). Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) und/oder die Sekundärwicklung als ebene Wicklung ausgebildet ist, und/oder dass die Primärspule (2) und die Sekundärwicklung zueinander parallel ausgerichtet sind.Charging system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary coil (2) and/or the secondary winding is designed as a flat winding and/or that the primary coil (2) and the secondary winding are aligned parallel to one another. Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Querrichtung zur Schlitzrichtung des Einführschlitzes (16) gemessene Breite des Einführschlitzes (16) in Schlitzrichtung monoton abnimmt.Loading system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the width of the insertion slot (16), measured in the direction transverse to the slot direction of the insertion slot (16), decreases monotonically in the slot direction. Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Rades (8) senkrecht zur Schlitzrichtung ausgerichtet ist bei in den Einführschlitz (16) eingeführtem Rad (8).Loading system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation of the wheel (8) is aligned perpendicular to the direction of the slot when the wheel (8) is inserted into the insertion slot (16). Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung an einem ersten Bereich des Winkelblechs (14) befestigt ist und das Winkelblech (14) in einem zweiten Bereich des Winkelblechs (14) mit dem Gestell (3) des Fahrzeugs verbunden ist, wobei zwischen erstem Bereich und zweitem Bereich ein Biegebereich des Winkelblechs (14) angeordnet ist.Charging system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the secondary winding is attached to a first area of the angle plate (14) and the angle plate (14) is connected to the frame (3) of the vehicle in a second area of the angle plate (14). , A bending area of the angle plate (14) being arranged between the first area and the second area. Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises der Frequenz des in die Primärspule (2) eingeprägten Wechselstromes entspricht.Charging system according to at least one of the preceding claims, characterized in that a capacitance is connected in series or parallel to the secondary winding such that the resonant frequency of the resonant circuit thus formed corresponds to the frequency of the alternating current impressed on the primary coil (2). Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (2) von einer mittelfrequenten Stromquelle mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird, dessen Frequenz zwischen 10 und 1000 kHz beträgt.Charging system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary coil (2) is supplied with an alternating current from a medium-frequency current source, the frequency of which is between 10 and 1000 kHz. Verfahren zum Betreiben eines Systems zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer Primärspule (2) an eine Sekundärwicklung für ein Ladesystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Sensor (10) zur Detektion des Fahrzeugs vorgesehen ist und (i) nach Detektion des Fahrzeuges zunächst die Primärspule (2) mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird, (ii) In einem nachfolgenden Verfahrensschritt die von der Primärspule (2) abgegebene Leistung bestimmt wird, (iii) In einem weiter nachfolgenden Verfahrensschritt nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch die bestimmte Leistung und/oder bei Erreichen eines vorgegebenen Wertebereichs durch die bestimmte Leistung die Primärspule (2) mit einem stärkeren Wechselstrom beaufschlagt wird.Method for operating a system for the inductive transmission of electrical energy from a primary coil (2) to a secondary winding for a charging system according to at least one of the preceding claims, whereby a sensor (10) is provided for detecting the vehicle and (i) after the vehicle has been detected, the primary coil (2) is first charged with an alternating current, (ii) In a subsequent method step, the power output by the primary coil (2) is determined, (iii) In a subsequent method step, after the specific power exceeds a predefined threshold value and/or when the specific power reaches a predefined value range, the primary coil (2) is subjected to a stronger alternating current.
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EP0788212A2 (en) 1996-01-30 1997-08-06 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Connection system and connection method for an electric automotive vehicle
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