DE69313151T2

DE69313151T2 - Dachmontierter induktiver Lader

Info

Publication number: DE69313151T2
Application number: DE69313151T
Authority: DE
Inventors: Michael F Bruni
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: DirecTV Group Inc
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: DE69313151D1; JP2581640B2; EP0552736A1; MX9300344A; NO930196L; US5323099A; ES2106895T3; NO930196D0; EP0552736B1; TW433683U; KR930017265A; JPH0614470A; KR970008821B1

Description

Es wird Querbezug auf die folgenden anhängigen Patentanmeldungen genommen: "Hand-Held Induative Charger Having Flat Mating Cores", Serial No. 07/823 948, eingereicht am 22. Januar 1992; "Hand-Held Inductive Charger Having Concentric Windings", Serial No. 07/823 949, eingereicht am 22. Januar 1992; "Separable Inductive Coupler", EP-A-0 552 738; und "Weatherized Curb-Side Charger", EP-A-0 552 737.

HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung betrifft Batterieladesysteme und insbesondere ein Batterieladesystem, das zur Verwendung beim Aufladen von Elektroautomobilen und dergleichen ausgelegt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft Batterieladesysteme und insbesondere ein Batterieladesystem, das zur Verwendung beim Aufladen von Antriebsbatterien von Elektroautomobilen und dergleichen ausgelegt ist.
Mit der Entwicklung von elektrisch angetriebenen Automobilen und dem Schub in Richtung ihrer Produktion für eine relativ weitverbreitete Konsumentenverwendung innerhalb der nächsten zehn Jahre gibt es einen Bedarf für ein Mittel, um die darin enthaltenen Batterien leicht aufzuladen. Herkömmliche Batterieladevorrichtungen sind für diesen Zweck nicht gut geeignet. Insbesondere sind herkömmliche Batterieladevorrichtungen nicht für einen häufigen Gebrauch von Konsumenten konstruiert, und es ist nicht leicht, unter Verwendung herkömmlicher Ladevorrichtungen auf einer regelmäßigen Basis Batterien aufzuladen.
Die Schrift nach dem Stand der Technik US-A-4 656 412 offenbart ein Batterieladesystem mit einem Gehäuse, einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Spannungsversorgung, einer innerhalb des Gehäuses angeordneten elektronischen Schaltung, die ausgelegt ist, das Ausmaß der Batterie des Fahrzeuges zugeführten Energie zu steuern, einer in dem Gehäuse angeordneten zurückschiebbaren Batterieladevorrichtung, die an die Spannungsversorgung mittels der elektronischen Schaltung gekoppelt ist, und die einen Primärspulenaufbau aufweist, der mit einem in dem Elektrofahrzeug angeordneten Sekundärspulenaufbau gepaart werden kann, und mit in dem Gehäuse angeordneter Steuerelektronik, die an die elektronische Schaltung gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, den Betrieb des Batterieladesystems zu steuern.
Die Schrift nach dem Stand der Technik US-A-4 800 328 offenbart eine induktive Energiekopplung zum magnetischen Übertragen elektrischer Energie von einer Energiequelle zu einer Last und umfaßt eine erste elektromagnetische Drossel, die mit einer Energiequelle verbunden ist, um ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen, und eine zweite Drossel, die an die erste Drossel magnetisch gekoppelt ist, um das Magnetfeld zu empfangen.
Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Batterieladesystem zu schaffen, das zur Verwendung in einer Automobilbatterieladevorrichtung oder dergleichen geeignet ist, das einfach zu verwenden ist, und das ausgelegt ist, eine in einem elektrisch angetriebenen Automobil angewendete Automobilbatterie effektiv zu laden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die obigen und andere Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung ein wandbefestigtes oder deckenbefestigtes Batterieladesystem nach Anspruch 1. Das Batterieladesystem der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gehäuse, das verschiebbar an einer Schiene befestigt ist, die beispielsweise an einer Decke angebracht ist, und eine an das Gehäuse gekoppelte Ladevorrichtung, die ausgelegt ist, mit einer in dem Fahrzeug angeordneten Ladedosenvorrichtung gepaart zu werden. Eine Vielfalt von Ladevorrichtungen kann in dem Batterieladesystem angewendet werden. Das Batterieladesystem umfaßt ebenso eine Spannungsversorgung und eine an die Spannungsversorgung gekoppelte elektronische Schaltung, die die Energie steuert, die dem Fahrzeug durch das Ladesystem zugeführt wird. Zusätzlich ist ein Schnittstellenschaltkreis vorgesehen, der ein Mittel für einen Benutzer liefert, einen Code für Benutzungs- und Rechnungsstellungszwecke einzugeben, oder einen Schlüssel vom Kreditkartentyp, der das System aktiviert. Es ist ein Gebläse für Kühlzwecke vorgesehen, das eine Luftströmung durch das System hervorruft.
Eine Ladevorrichtung zur Verwendung in einem bordsteinseitigen Batterieladesystem umfaßt einen entfernbaren Primärspulenaufbau mit einem zylindrischen Gehäuse. Ein zylindrischer Primärkern ist in dem Primärgehäuse angeordnet, und eine krapfenförmige Primärwicklung ist in dem zylindrischen Primärkern angeordnet. Ein an die Primärwicklung gekoppeltes elektrisches Kabel ist ausgelegt, Energie daran von der Spannungsversorgung zu koppeln. Der Sekundärspulenaufbau umfaßt ein Aufnahmedosengehäuse, das in dem Fahrzeug angeordnet ist, ein zylindrischer Sekundärkern ist in dem Aufnahmedosengehäuse angeordnet, und eine krapfenförmige Sekundärwicklung ist in dem Sekundärkern angeordnet. Die Sekundärwicklung ist an die Batterie des Fahrzeuges gekoppelt. Die primären und sekundären Spulenaufbauten bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen primären und sekundären Wicklungen gepaart werden.
Eine zweite Ladevorrichtung ist im wesentlichen gleich wie die erste, jedoch umfaßt der Sekundärspulenaufbau einen zylindrischen Sekundärkern, und erste und zweite konzentrische Sekundärwicklungen sind in dem Sekundärkern angeordnet. Die ersten und zweiten konzentrischen Sekundärwicklungen sind an die Batterie des Fahrzeuges gekoppelt. Die ersten und zweiten konzentrischen Sekundärwicklungen weisen einen Spalt dazwischen auf, der ausgelegt ist, eine kreisförmige Primärwicklung darin aufzunehmen. Die primären und sekundären Spulenaufbauten bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen primären und sekundären Wicklungen gepaart werden.
Eine dritte Ladevorrichtung ist ebenso der ersten und zweiten ähnlich, jedoch umfaßt der Koppler eine entfernbare Primärspule, die ein Gehäuse, eine Primärwicklung mit einer Öffnung darin und ein an die Primärwicklung gekoppeltes elektrisches Kabel umfaßt, das Energie von der Energiequelle koppelt. Eine Sekundärspule umfaßt erste und zweite paarbare Magnetkernabschnitte, wobei jeder Kernabschnitt eine Sekundärwicklung aufweist, die an die Batterie gekoppelt ist. Die ersten und zweiten paarbaren Magnetkernabschnitte können getrennt werden, um für offene und geschlossene Positionen zu sorgen, und die Primärspule kann zwischen die ersten und zweiten paarbaren Magnetkernabschnitte eingesetzt werden, wenn sie sich in der offenen Position befinden. Die primären und sekundären Spulen bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen ersten und zweiten paarbaren Magnetkernabschnitte sich in der geschlossenen Position befinden.
Im Betrieb setzt ein Bediener die handgehaltene Ladevorrichtung in das Elektrofahrzeug, um es aufzuladen. Der Bediener setzt die Ladevorrichtung in eine Aufnahmedose in dem Elektrofahrzeug. Die Ladevorrichtung wird mit elektrischem Strom mit Energie beaufschlagt. Dies veranlaßt die primären und sekundären Kerne der Ladevorrichtung, magnetisch zu koppeln, wodurch hervorgerufen wird, daß Strom in der Sekundärseite fließt. In der Sekundärseite fließender Strom wird gleichgerichtet und zur Batterie des Elektrofahrzeuges geschickt, um sie aufzuladen. Beim Abschluß des Ladens wird die Ladevorrichtung zu der bordsteinseitigen Ladevorrichtung mittels eines Zurückschiebemechanismus zurückgeführt. Die bordsteinseitige Ladevorrichtung kann bis zum nächsten Laden offen oder geschlossen gelassen werden.
Der Zweck des Ladesystems der vorliegenden Erfindung ist, zuzulassen, daß eine Batterie eines Elektrofahrzeuges aufgeladen wird. Der Vorteil des vorliegenden Ladesystems ist, daß ein Elektrofahrzeug sicher ohne die Verwendung eines herkömmlichen elektrischen Steckers aufgeladen werden kann. Das Ladesystem der vorliegenden Erfindung liefert somit ein sicheres, geeignetes und wetterfestes Mittel zum Koppeln von Energie von einer Energiequelle an ein Elektrofahrzeug, um dessen Batterie aufzuladen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leichter verstanden werden, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen und in welchen:
Fig. 1 ein typisches deckenbefestigtes Batterieladesystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 die inneren Arbeitsabschnitte des Batterieladesystems von Figur 1 zeigt,
Fig. 3, 4, 5a und 5b drei Ladevorrichtungen zeigen, die in dem System von Figur 1 angewendet werden können.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Figur 1 zeigt ein typisches deckenbefestigtes Batterieladesystem 10 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Das Batterieladesystem 10 ist beispielsweise in einem Wartungsbereich angeordnet gezeigt, worin ein Elektrofahrzeug 11 geparkt und dessen Batterie 14 aufgeladen werden kann. Dies wird mittels einer Ladevorrichtung 12 herbeigeführt, die in einer in dem Fahrzeug 11 befindlichen Aufnahmedose 13 eingesetzt wird, die zusammenwirkt, um Energie von dem Batterieladesystem 10 an die Batterie 14 zu koppeln. Wie in Figur 1 gezeigt, ist die zurückschiebbare Batterieladevorrichtung 12 ausgestreckt (wie durch Pfeil 19 veranschaulicht), um mit der Aufnahmedose 13 in dem Fahrzeug 11 gepaart zu werden. Das deckenbefestigte Batterieladesystem 10 ist verschiebbar an einer Decke 31 mittels einer Schiene 30 oder dergleichen angebracht.
Figur 2 zeigt die inneren Arbeitsabschnitte des Batterieladesystems 10 von Figur 1. Das System 10 umfaßt ein Gehäuse 16, das an der Schiene 30 angebracht ist. Ein Abschnitt des Gehäuses 16 ist mittels Entlüftungen 17 offen, um eine Luftströmung (durch Pfeile 22 veranschaulicht) durch das Gehäuse 16 zu erlauben. Eine Energiequelle 23 (oder Spannungsversorgung) ist in dem Gehäuse 16 angeordnet. Die Energiequelle 23 ist an die elektronische Schaltung 24 gekoppelt (durch drei gedruckte Schaltkreisplatinen 24a, 24b, 24c veranschaulicht), die die Strömung von Energie zu dem Fahrzeug 11 steuert und andere Komponenten des Systems 10 steuert. Energie wird von der elektronischen Schaltung 24 mittels eines Kabels 25 an die Ladevorrichtung 12 gekoppelt. Die elektronische Schaltung 24 umfaßt beispielsweise eine herkömmliche Energieumwandlungsschaltung, die eine angelegte Netzspannung in durch das System 10 verwendbare Energie umwandelt, gemeinsam mit einer Schaltung, die Lampen und Gebläse etc. steuert, die einen Teil des Systems 10 bilden.
In einem vorderen Abschnitt des Gehäuses 16 befindet sich eine gedruckte Schnittstellenschaltkreisplatine 26, die dafür sorgt, daß ein Bediener auf das System 10 zugreifen und dieses steuern kann. Die gedruckte Schnittstellenschaltkreisplatine 26 ist an die elektronische Schaltung 24 mittels eines Kabels 27 gekoppelt. Die Entlüftungen 17 in dem Gehäuse 16 erlauben, daß Luft durch das Gehäuse 16 strömt, und die Luftströmung wird mittels eines Gebläses 28 vorgesehen, das durch die elektronische Schaltung 24 gesteuert ist. Eine Beleuchtungsvorrichtung 29 ist vorgesehen (durch einen beleuchteten Zeitmechanismus veranschaulicht), die durch eine Schnittstellenschaltkreisplatine 24d und die elektronische Schaltung 24 gesteuert ist, um das System 10 in dem Bereich zu beleuchten, der den vorderen Abschnitt des Gehäuses 16 umfaßt. Das System 10 wird von einem Tastaturfeld 18 (Figur 1) gesteuert, das dem Bediener erlaubt, das System 10 zu bedienen.
Im Betrieb und mit Bezug auf Figur 1 entfernt der Bediener die zurückschiebbare Ladevorrichtung 12 von dem Gehäuse. Der Bediener setzt die handgehaltene Ladevorrichtung 12 in die Aufnahmedose 13 in dem Elektrofahrzeug, um dessen Batterie 14 aufzuladen. Das System wird automatisch aktiviert, wenn die Ladevorrichtung 12 in die Aufnahmedose 13 gesetzt wird. Dann wird Energie von dem System 10 zu der Batterie 14 des Fahrzeuges 11 übertragen. Bei Abschluß des Ladevorgangs wird die Ladevorrichtung 12 zu dem Ladesystem 10 zurückgeführt.
Zu Zwecken der Vollständigkeit können verschiedene Ladevorrichtungen 12 zur Verwendung in dem System 10 angewendet werden. Diese Vorrichtungen 12 sind vollständig in den anhängigen Patentanmeldungen, die die Anmelderin der vorliegenden Erfindung innehat, beschrieben. Diese Vorrichtungen umfassen einen "Hand-Held Inductive Charger Having Flat Mating Cores", Serial No. 07/823 948, eingereicht am 22. Januar 1992, einen "Hand-Held Inductive Charger Having Concentric Windings", Serial No. 07/823 949, eingereicht am 22. Januar 1992, und einen "Separable Inductive Coupler", EP-A-0 552 738. Diese Vorrichtungen sind unten mit Bezug auf die Figuren 3 bis 5 beschrieben.
Figur 3 zeigt eine teilweise weggeschnittene Ansicht der ersten Ladevorrichtung 12a mit flachen zusammengehörigen Kernen. Die erste Ladevorrichtung 12a ist ausgelegt, ein Mittel zum Koppeln von Energie von der Hochfrequenzenergiequelle 23 an das Fahrzeug 11 vorzusehen, um dessen Antriebsbatterie 14 wieder aufzuladen. Die erste Ladevorrichtung 12a umfaßt einen entfernbaren Primärspulenaufbau 40 mit einem zylindrischen Gehäuse 41. Ein zylindrischer Primärkern 42 ist in dem Gehäuse 41 angeordnet, und eine krapfenförmige Primärwicklung 43 ist in dem zylindrischen Primärkern 42 angeordnet. Ein Abschnitt des Gehäuses 41 bildet einen Griff 44. Ein elektrisches Koaxialkabel 45 oder eine andere Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz ist an die Primärwicklung 43 gekoppelt und ausgelegt, Energie daran von der externen Energiequelle 23 zu koppeln. Das Kabel 45 ist an die Primärwicklung 43 und das Gehäuse 41 mittels gelöteter oder geschweißter elektrischer Leiter 46 gekoppelt.
Die erste Ladevorrichtung 12a umfaßt ebenso einen Sekundärspulenaufbau 50 mit einem Aufnahmedosengehäuse 51. Ein zylindrischer Sekundärkern 52 ist in dem Aufnahmedosengehäuse 51 angeordnet, und eine Sekundärwicklung 53 ist in dem Sekundärkern 52 angeordnet. Die Sekundärwicklung 53 ist an die Batterie 14 mittels elektrischer Anschlußleitungen 56 gekoppelt. Die primären und sekundären Spulenaufbauten 40, 50 bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen primären und sekundären Wicklungen 43, 53 gepaart werden. Die Wicklungen 43, 53 können beispielsweise aus Kupfer bestehen, während die Kerne 42, 52 beispielsweise aus Ferrit bestehen können. Es sollte aus Figur 3 klar sein, daß, wenn die primären und sekundären Spulenaufbauten 40, 50 gepaart werden, die erste Ladevorrichtung 12a für einen Transformatormechanismus sorgt, der relativ kompakt ist und ein effizientes Mittel zum Koppeln von Energie von der Energiequelle 23 an die Batterie 14 liefert. Haltemittel 48, wie Halteklammern 49 oder eine andere geeignete Aufnahme, sind zum sicherbaren Halten des entfernbaren Primärspulenaufbaus 40 in dichter Nähe zu dem Sekundärspulenaufbau 50 vorgesehen, so daß die primären und sekundären Wicklungen 43, 53 und Kerne 42, 52 zueinander benachbart sind. Eine Lippe 57 ist benachbart der Peripherie des Endes des Gehäuses 41 ausgebildet und schlägt an das Aufnahmedosengehäuse 51 an. Die Lippe 57 ist ausgelegt, in die Halteklammern 49 zu gleiten und die zwei Gehäuse 41, 51 während des Betriebes der Ladevorrichtung 12a an der Stelle zu halten. Eine Gummihaube 58 ist um die Peripherie des Gehäuses 41 hinter der Lippe 57 angeordnet und schützt den Primärspulenaufbau 50, wenn er unabsichtlich fallengelassen wird.
Im Betrieb hält der Benutzer den Griff 44 des Schutzgehäuses 41 des Primärspulenaufbaus 40 und setzt ihn in Haltemittel 48 ein, die durch Halteklammern 49 gebildet sind. Die Primärwicklung 43 wird mit elektrischem Strom von der Energiequelle 23 mit Energie beaufschlagt. Dies veranlaßt den Primärkern 42 und den Sekundärkern 52, magnetisch zu koppeln, wodurch veranlaßt wird, daß Strom in der Sekundärwicklung 53 fließt. Strom, der in der Sekundärwicklung 53 fließt, wird gleichgerichtet und an die Batterie 14 des Fahrzeugs 11 gekoppelt, um diese mittels der Anschlußleitungen 56 aufzuladen.
Mit Bezug auf Figur 4 zeigt diese eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer zweiten Ladevorrichtung 12b mit konzentrischen Wicklungen. Die zweite Ladevorrichtung 12b umfaßt einen entfernbaren Primärspulenaufbau 60 mit einem zylindrischen Gehäuse 61. Ein zylindrischer Primärkern 62 ist in dem Gehäuse 61 angeordnet, und eine kreisförmige Primärwicklung 63 ist in dem zylindrischen Primärkern 62 angeordnet und springt von diesem vor. Ein Abschnitt des Gehäuses 61 bildet einen Griff 64. Ein elektrisches Koaxialkabel 65 oder eine andere Übertragungsleitung mit niedriger Induktivität ist an die Primärwicklung 63 gekoppelt und ausgelegt, Energie daran von der Energiequelle 23 zu koppeln.
Die zweite Ladevorrichtung 12b umfaßt ebenso einen Sekundärspulenaufbau 70 mit einem Aufnahmedosengehäuse 71. Ein zylindrischer Sekundärkern 72 ist in dem Aufnahmedosengehäuse 71 angeordnet, und erste und zweite konzentrische Sekundärwicklungen 73, 74 sind in dem Sekundärkern 72 angeordnet. Die ersten und zweiten konzentrischen Sekundärwicklungen 73, 74 sind an die Batterie 14 mittels elektrischer Anschlußleitungen 76 gekoppelt. Die ersten und zweiten konzentrischen Sekundärwicklungen 73, 74 weisen einen Spalt 75 dazwischen auf, der ausgelegt ist, die kreisförmige Primärwicklung 63 darin aufzunehmen. Die Wicklungen 63, 73, 74 können beispielsweise aus Kupfer bestehen, während die Kerne 62, 72 beispielsweise aus Ferrit bestehen können. Die primären und sekundären Spulenaufbauten 60, 70 bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen primären und sekundären Wicklungen 63, 73, 74 gepaart werden. Es ist ein Ausrichtungsstift 77 gezeigt, der ausgelegt ist, mit einer Öffnung 78 in dem Sekundärspulenaufbau 70 gepaart zu werden. Der Ausrichtungsstift 77 kann beispielsweise aus einer Epoxy-Glaszusammensetzung hergestellt sein.
Mit Bezug auf Figur 5a ist eine Perspektivansicht der dritten Ladevorrichtung 12c gezeigt, die einen trennbaren Induktivkoppler 12c umfaßt, während Figur 5b eine Querschnittsansicht davon zeigt. Figur 5a zeigt die induktive dritte Ladevorrichtung 12c, deren Primärspulenaufbau 80 von einem Kernaufbau 90 getrennt ist. Figur 5b zeigt einen Querschnitt der dritten Ladevorrichtung 12c, der den Primärspulenaufbau 80 zeigt, der zwischen jeweilige obere und untere Kernabschnitte 91, 92 des Kernaufbaus 90 eingesetzt ist, und worin die jeweiligen Kernabschnitte 91, 92 geöffnet sind. Der Primärspulenaufbau 80 besteht aus einer Kupferprimärwicklung 84, die in ein flaches, helixförmiges Element mit einer relativ kleinen Dicke gewickelt ist. Der Primärspulenaufbau 80 ist in einer isolierten Hülle 85 oder einem isolierten Gehäuse 85 mit einem Griff 86 an einem Ende davon eingeschlossen, der verwendet wird, um den Primärspulenaufbau 80 in den Kernaufbau 90 einzusetzen bzw. daraus zu entfernen. Die isolierte Hülle 85 oder das isolierte Gehäuse 85 besteht aus einem Isoliermaterial 89, wie beispielsweise Phenolkunststoff. Der Primärspulenaufbau 80 ist mit einer Hochfrequenz-(-strom- oder -spannungs-)-Energiequelle 23 mittels eines Koaxialkabels 87 oder einer anderen Übertragungsleitung mit niedriger Induktivität verbunden. Die Primärwicklung 84 ist an die Leiter des Koaxialkabels 87 gelötet oder geschweißt 98. Die Batterie 14 wird mittels eines Gleichrichters 99 und Filters 100 geladen, die seriell zwischen die Batterie 14 und den Koppler 12c (12a, 12b) gekoppelt sind. Diese Bauteile umfassen eine Last 101, die mit der Ladevorrichtung 12 verbunden ist.
Der Kernaufbau 90 besteht aus oberen und unteren Kernabschnitten 91, 92. Jeder Kernabschnitt 91, 92 umfaßt ein magnetisches Kernstück, in dem eine Nut angeordnet ist, in welcher eine jeweilige Sekundärwicklung 93, 95 (Figur 5a) angeordnet ist. Beispielsweise ist ein flexibles Hochtemperaturelement 97 zwischen jedem jeweiligen Kernabschnitt 91, 92 in der Unterseite von jeder der Nuten und ihrer jeweiligen Sekundärwicklung 93, 95 angeordnet. Das flexible Bauelement 97 kann beispielsweise aus Hochtemperaturgummi hergestellt sein. Das flexible Bauelement 97 wird verwendet, um jegliche Herstellungstoleranzfehler zu kompensieren und somit sicherzustellen, daß die Sekundärwicklungen 93, 95 in engen Kontakt mit der Primärwicklung 94 gelangen, wenn sie zusammengepaart werden. Es kann Ferritmaterial für die oberen und unteren Kernabschnitte 91, 92 der Sekundärspule 93 verwendet werden.
Es ist ebenso Isoliermaterial 89 um die Sekundärwicklungen 93, 95 herum angeordnet. Zwei Mittelpfosten 94, 96 (Figur 5b) sind vorgesehen, die in eine Öffnung 88 in dem Primärspulenaufbau 80 und Primärwicklung 84 eingesetzt sind, wenn der Primärspulenaufbau 80 mit dem Kernaufbau 90 gepaart wird. Die Paarungsoberflächen der zwei Kernabschnitte 91, 92 sollten glatt und flach hergestellt werden, so daß der Spalt zwischen ihnen minimiert ist. Dies sorgt für eine maximale Kopplung und Leistungsfähigkeit, wenn die zwei Kernabschnitte 91, 92 gepaart werden. Es sind Kerben 98 in den oberen und unteren Kernabschnitten 91, 92 ausgebildet und werden verwendet, um den Primärspulenaufbau 80 relativ zu den oberen und unteren Kernabschnitten 91, 92 des Kernaufbaus 90 anzuordnen. In der in den Fig. 5a und 5b gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Kernaufbau 90 in zwei Kernabschnitte 91, 92 getrennt, um den Primär-zu-Sekundär-Kopplungskoeffizienten zu verbessern. Dies verringert eine Leckinduktivität und verringert Kupferenergieverluste aufgrund von Nah-(Wirbelstrom-)Effekten. Es ist zu verstehen, daß die jeweiligen Rollen der Primär- und Sekundäraufbauten 80, 90 umgekehrt werden können.
Die jeweiligen Wicklungen 84, 93, 95 sind in dem Isoliermaterial 89 eingeschlossen gezeigt, und die jeweiligen Anordnungen der Wicklungen 84, 93, 95, der Öffnung 88 in der Primärspule 84 und das Einsetzen der jeweiligen Pfosten 94, 96 in die Öffnung 88 sind veranschaulicht. Die Wicklungen 84, 93, 95 können beispielsweise aus Kupfer bestehen, während die Kernabschnitte 91, 92 beispielsweise aus Ferrit bestehen können. Die primären und sekundären Spulenaufbauten 80, 90 bilden einen Transformator, wenn die jeweiligen primären und sekundären Wicklungen 84, 93, 95 gepaart werden.
Ein vollständigeres Verständnis der oben beschriebenen drei Ladevorrichtungen 12a, 12b, 12c kann durch Lesen der Patentanmeldungen erhalten werden, auf die oben Bezug genommen wurde.
Somit sind neue und verbesserte wand- oder deckenbefestigte Batterieladesysteme beschrieben worden, die zur Verwendung beim Laden von Elektroautomobilbatterien und dergleichen ausgelegt sind. Es ist zu verstehen, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich für manche der vielen spezifischen Ausführungsformen veranschaulichend sind, welche Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Es ist klar, daß zahlreiche und andere Anordnungen leicht von Fachleuten ausgedacht werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Batterieladesystem zur Verwendung beim Aufladen einer Batterie (14) eines Elektrofahrzeuges (11), wobei das Batterieladesystem (10) umfaßt:

ein Gehäuse (16);

eine in dem Gehäuse (16) angeordnete Spannungsversorgung (23);

eine in dem Gehäuse (16) angeordnete elektronische Schaltung (24), die ausgelegt ist, das Ausmaß an Energie zu steuern, das der Batterie (14) des Fahrzeuges (11) zugeführt wird;

eine in dem Gehäuse (16) angeordnete zurückschiebbare Batterieladevorrichtung (12; 12a; 12b; 12c), die an die Spannungsversorgung (23) mittels der elektronischen Schaltung (24) gekoppelt ist, und die einen Primärspulenaufbau (40; 60; 80) aufweist, der mit einem in dem Elektrofahrzeug (11) angeordneten Sekundärspulenaufbau (50; 70; 90) gepaart werden kann;

in dem Gehäuse (16) angeordnete Steuerelektronik (26), die an die elektronische Schaltung (24) gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, den Betrieb des Batterieladesystems (10) zu steuern;

gekennzeichnet durch

ein Mittel zum Befestigen des Gehäuses (16) an einer erhöhten Stelle (31);

eine Schiene (30), die an einer erhöhten Stelle (31) befestigt ist;

ein an das Gehäuse (16) gekoppeltes Befestigungsmittel, das ausgelegt ist, das Gehäuse (16) an die Schiene (30) zu koppeln und dem Gehäuse (16) zu erlauben, entlang der Schiene (30) zu gleiten; und

worin die Steuerelektronik (26) ausgelegt ist, den Betrieb des Batterieladesystems (10) in Ansprechen auf durch einen Bediener gelieferte Eingaben zu steuern.

2. Batterieladesystem nach Anspruch 1, welches weiter ein Gebläse (28) umfaßt, das mit der elektronischen Schaltung (24) gekoppelt ist, um Luft durch das System zu drücken und somit Wärme daraus zu entfernen.

3. Batterieladesystem nach Anspruch 1, worin die Steuerelektronik (26) einen Kartenleser umfaßt, der ausgelegt ist, einen Schlüssel vom Kreditkartentyp zu lesen, der von dem Bediener eingeführt wird, um das System zu betätigen.

4. Batterieladesystem nach Anspruch 1, worin die zurückschiebbare Batterieladevorrichtung (12; 12a; 12b; 12c) eine Induktivladeeinrichtung (12a) umfaßt, umfassend

einen entfernbaren Primärspulenaufbau (40), der ein Gehäuse (41), einen Primärkern (42), der in dem Gehäuse (41) angeordnet ist, eine krapfenförmige Primärwicklung (43), die in dem Primärkern (42) angeordnet ist, und ein an die Primärwicklung (43) gekoppeltes elektrisches Kabel (45) umfaßt, das ausgelegt ist, Energie daran von einer externen Energiequelle (23) zu koppeln, und

einen Sekundärspulenaufbau (50), der ein Aufnahmedosengehäuse (51), das mit dem entfernbaren Primärspulenaufbau (40) gepaart werden kann, einen in dem Aufnahmedosengehäuse (51) angeordneten Sekundärkern (52) und eine in dem Sekundärkern (52) angeordnete krapfenförmige Sekundärwicklung (53) umfaßt, die an eine Batterie (14) gekoppelt werden kann; und

einem Haltemittel (48; 49, 57) zum sicherbaren Halten des entfernbaren Primärspulenaufbaus (40) in dichter Nähe zu dem Sekundärspulenaufbau (50), so daß die primären (43) und sekundären (53) Wicklungen zueinander benachbart liegen;

worin die primären (40) und sekundären (50) Spulenaufbauten einen Transformator bilden, wenn die jeweiligen primären (43) und sekundären (53) Wicklungen und primären (40) und sekundären (50) Spulenaufbauten gepaart sind.

5. Batterieladesystem nach Anspruch 4, worin die primären (42) und sekundären (52) Kerne aus Ferritmaterial bestehen.

6. Induktivladeeinrichtung nach Anspruch 4, worin die primären (43) und sekundären (53) Wicklungen aus Kupfer bestehen.

7. Batterieladesystem nach Anspruch 1, worin die zurückschiebbare Batterieladevorrichtung (12; 12a; 12b; 12c) eine Induktivladeeinrichtung (12c) umfaßt, umfassend:

eine entfernbare Primärspule (80), die ein Gehäuse (85) mit einem Griff (86), eine Primärwicklung (84) mit einer Öffnung (88) darin, die in dem Gehäuse (85) angeordnet ist, und ein an die Primärwicklung (84) gekoppeltes elektrisches Kabel (87) umfaßt, das ausgelegt ist, Energie daran von einer externen Energiequelle (23) zu koppeln; und

eine Sekundärspule (90), die erste (91) und zweite (92) paarbare Magnetkernabschnitte umfaßt, wobei in jedem Kernabschnitt (91; 92) eine Sekundärwicklung (93; 95) angeordnet ist, die an eine Batterie (14) gekoppelt werden kann, die ersten (91) und zweiten (92) paarbaren Magnetkernabschnitte trennbar sind, um für offene und geschlossene Positionen zu sorgen, und worin die Primärspule (80) zwischen die jeweiligen ersten (91) und zweiten (92) paarbaren Magnetkernabschnitte eingeführt werden kann, wenn sie sich in der offenen Position befinden, und worin die primären (80) und sekundären (90) Spulen einen Transformator bilden, wenn die jeweiligen ersten (91) und zweiten (92) paarbaren Magnetkernabschnitte sich in der geschlossenen Position befinden.

8. Batterieladesystem nach Anspruch 7, welches weiter Isoliermaterial (89) umfaßt, das jede der jeweiligen primären (84) und sekundären (93, 95) Wicklungen einkapselt.

9. Batterieladesystem nach Anspruch 8, worin das Isoliermaterial (89) Nylon umfaßt.

10. Batterieladesystem nach Anspruch 7, worin die jeweiligen Spulen (84, 93, 95) aus Kupfer bestehen.

11. Batterieladesystem nach Anspruch 10, worin die jeweiligen Spulen (84, 93, 95) in einer relativ flachen Helixform gewickelt sind.

12. Batterieladesystem nach Anspruch 7, worin die ersten (91) und zweiten (92) paarbaren Magnetkernabschnitte Ferritmaterial umfassen.

13. Batterieladesystem nach Anspruch 7, welches weiter ein Öffnungsmittel zum Öffnen und Schließen der Sekundärkernhälften (91, 92) der Kopplungseinrichtung (12c) umfaßt.

14. Batterieladesystem nach Anspruch 13, worin das Öffnungsmittel umfaßt:

ein bewegbares Element, das an dem oberen Kernabschnitt (91) angebracht ist;

ein Mittel zum Bewegen des bewegbaren Elements nach oben und nach unten relativ zu dem unteren Kernabschnitt (92), um abwechselnd den oberen Kernabschnitt (91) mit bzw. von dem unteren Kernabschnitt (92) zu paaren bzw. zu trennen; und

ein Spannmittel, das an das bewegbare Element gekoppelt ist, um die oberen (91) und unteren (92) Kernabschnitte zusammenzuhalten, wenn sie gepaart sind.

15. Batterieladesystem nach Anspruch 1, worin die zurückschiebbare Batterieladevorrichtung (12; 12a; 12b; 12c) eine Induktivladeeinrichtung (12b) umfaßt, umfassend:

einen entfernbaren Primärspulenaufbau (60), der ein Gehäuse (61), einen Primärkern (62), der in dem Gehäuse (61) angeordnet ist, eine Primärwicklung (63), die von dem Primärkern (62) vorspringt, und ein an die Primärwicklung (63) gekoppeltes elektrisches Kabel (65) umfaßt, das ausgelegt ist, Energie daran von einer externen Energiequelle (23) zu koppeln; und

einen Sekundärspulenaufbau (70), der ein Aufnahmedosengehäuse (71), das mit dem entfernbaren Primärspulenaufbau (60) gepaart werden kann; einen in dem Aufnahmendosengehäuse (71) angeordneten Sekundärkern (72) und erste (73) und zweite (74) in dem Sekundärkern (72) angeordnete konzentrische Sekundärwicklungen umfaßt, die an eine Batterie (14) gekoppelt werden können, und worin die ersten (73) und zweiten (74) konzentrischen Sekundärwicklungen einen Spalt (75) dazwischen aufweisen, der ausgelegt ist, die Primärwicklung (63) darin aufzunehmen; worin die primären (60) und sekundären (70) Spulenaufbauten einen Transformator bilden, wenn die jeweiligen primären (63) und sekundären (73, 74) Wicklungen und primären (60) und sekundären (70) Spulenaufbauten gepaart sind.

16. Batterieladesystem nach Anspruch 15, worin die primären (62) und sekundären (72) Kerne aus Ferritmaterial bestehen.

17. Batterieladesystem nach Anspruch 15, worin die primären (63) und sekundären (73, 74) Wicklungen aus Kupfer bestehen.