DE69701022T2

DE69701022T2 - Ölgekühlter induktiver Kuppler hoher Leistung

Info

Publication number: DE69701022T2
Application number: DE69701022T
Authority: DE
Inventors: Sergio Ramos; Juventino Rosas; George R. Woody
Original assignee: Delco Electronics LLC
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JPH10191572A; MX9705597A; EP0821376B1; TW395071B; KR100262916B1; KR980012722A; EP0821376A1; DE69701022D1; US5684380A; JP2955541B2

Description

HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen induktive Koppler und im besonderen einen verbesserten, ölgekühlten, induktiven Hochleistungskoppler zur Verwendung bei Anwendungen zum Aufladen von Elektrofahrzeugbatterien.
Der Inhaber der vorliegenden Erfindung konstruiert MagnechargeTM-Induktivladesysteme zur Verwendung beim Aufladen von Batterien von Elektrofahrzeugen. Das Ladesystem wendet einen Ladeport an, der sich in einem Elektrofahrzeug befindet, in den ein induktiver Koppler eingesetzt wird, um die Antriebsbatterien des Elektrofahrzeugs aufzuladen. Der induktive Koppler umfaßt eine Primärwicklung eines Transformators, und der Ladeport umfaßt eine Sekundärwicklung des Transformators. Das induktive Ladesystem koppelt Hochfrequenz-Hochspannung-Wechselstromenergie in den Transformator ein, der die Batterien des Elektrofahrzeugs auflädt.
Früher von dem Inhaber der vorliegenden Erfindung entwickelte induktive Koppler waren relativ dünn, was deren Kühlung, die zum Hochleistungladen notwendig ist, nicht zuließ. Frühere Koppler verwendeten zum Kühlen ein Ethylenglycol- und Wassergemisch. Obwohl das Ethylenglycol- und Wassergemisch ein relativ wirksames Kühlmedium ist, ist diese Flüssigkeit leitfähig und muß von stromführenden Bauteilen des Ladegerätes getrennt werden. Die Verwendung des Ethylenglycol- und Wassergemisches machte ein direktes Kühlen von unter Spannung stehenden Terminierungen unmöglich.
Die EP-A-0 680 055 offenbart einen Koppler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen ölgekühlten, induktiven Hochleistungskoppler zur Verwendung mit einem induktiven Ladesystem zu schaffen, das dazu verwendet wird, Antriebsbatterien eines Elektrofahrzeugs aufzuladen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die obigen und weitere Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung einen ölgekühlten, induktiven Hochleistungskoppler zur Verwendung mit einem induktiven Ladesystem, das Antriebsbatterien eines Elektrofahrzeugs auflädt. Der ölgekühlte, induktive Koppler wird mittels eines Koaxialkabels an eine Stromquelle angekoppelt. Das Koaxialkabel umfaßt Stromleiter, um Strom an den Koppler anzukoppeln, und Kühlkanäle, um Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit an den Koppler anzukoppeln und von diesem abzukoppeln. Der Koppler weist ein Gehäuse auf, das einen Griff umfaßt, der typischerweise unter Verwendung von zwei zusammenpassenden Halbschalen gebildet ist.
In dem Gehäuse ist ein Flutkasten angeordnet, der ein offenes Inneres aufweist, das einen Leiterend- oder -terminierungsbereich bildet. Die Kühlkanäle sind an den Flutkasten angekoppelt, und die Stromleiter enden in dem Endbereich und sind Kühlfluid ausgesetzt, das dort hindurchgepumpt wird, um sie zu kühlen. Ein Wärmetauscher, durch den hin durch ein Fluidströmungsweg vorgesehen ist, ist an den Flutkasten angekoppelt und gestattet es, daß Kühlfluid durch diesen hindurch zirkulieren kann. Eine Primärwicklung ist an dem Wärmetauscher befestigt oder mit diesem verbunden, und eine Magnetscheibe ist in einer Öffnung durch den Wärmetauscher hindurch angeordnet. Eine obere und eine untere Primärwicklungsabdeckung umschließen den Wärmetauscher. Das Kühlfluid wird durch das Koaxialkabel, den Flutkasten und den Wärmetauscher hindurchgepumpt, um die Primärwicklung, die Magnetscheibe und die Stromleiter zu kühlen und somit zu gestatten, daß hohe Strompegel zwischen der Stromquelle und den Antriebsbatterien des Elektrofahrzeugs übertragen werden können.
Der vorliegende induktive Koppler ist dicker als frühere Versionen und ist als eine Standardschnittstelle für induktive Ladegerätsysteme konstruiert, die vom Inhaber der vorliegenden Erfindung entwickelt werden. Die dickere Form ermöglicht Stromladepegel bis zu mindestens 130 KW. Ein Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit (Öl) wird dazu verwendet, einen Kabelendbereich, die Primärwicklung und eine Ferrit-Magnetscheibe zu kühlen, um eine Hochleistungsübertragung möglich zu machen. Das Öl mit hoher dielektrischer Festigkeit kühlt die Primärwicklung unter Verwendung eines Wärmetauschers, an den die Primärwicklung laminiert ist. Die Ferrit-Magnetscheibe, die eine gelegentliche Kontakttemperatur in der Größenordnung von 95 Grad Celsius aufweisen sollte, wird gekühlt, indem deren Umfang mit einer Öffnung in dem Wärmetauscher verbunden wird. Das Öl wird ebenfalls dazu verwendet, direkt den Kabelendbereich durch direktes Spülungskühlen desselben zu kühlen.
Die Elektrofahrzeugladesysteme, die vom Inhaber der vorliegenden Erfindung entwickelt werden, verwendeten früher eine Kopplerkonstruktion, die zur Verwendung mit hohen Laderaten zu dünn war. Ein Wärmetauscher mit dünnem Querschnitt bewirkt, daß Druckabfälle, die sich über den Koppler hinweg bilden, zu hoch sind, um praxistauglich zu sein. Die dickere Kopplerkonstruktion der vorliegenden Erfindung gestattet es, daß Wärmetauscher verwendet werden können, die höhere Stromladepegel zulassen. Die dickere Konstruktion ist auch mit niedrigeren Ladepegeln, wie 6,6 KW oder weniger vereinbar, die es nicht erfordern, daß ein Wärmetauscher die Primärwicklung kühlen muß.
Zusätzlich gibt es Tastfühlmerkmale an der Seite des Kopplers, die leitfähigen Kunststoff verwenden, der Kupferfinger in dem Ladeport zur EMI- Steuerung kontaktiert. Dies ist notwendig, weil der dickere Koppler eine größere Spaltbreite in dem Ladeport verwendet, der erhöhte abgestrahlte Emissionen verursachen kann. Der Koppler weist auch Merkmale auf, die angewandt werden, um mit einem Verriegelungsmechanismus in Eingriff zu treten. Der früher konstruierte Endbereich war aufgrund der Größe, die notwendig ist, um Wärme zu dissipieren, unhandlich. Unter Verwendung der vorliegenden Spülkühlungskonstruktion wird ein kleinerer, kompakterer Endbereich möglich gemacht.
Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung bei induktiven Kopplungstransformatoren der MagnechargeTM-Elektrofahrzeugladesysteme konstruiert worden, die von dem Inhaber hergestellt werden. Insbesondere ist der Hochleistungskoppler zur Verwendung in einer OpportunityTM-Ladestation entwickelt worden, die von Personen verwendet wird, um die Antriebsbatterien ihrer Elektrofahrzeuge aufzuladen. Die Kopplerkonstrukti on gestattet ein Hochleistungsladen mit einer ergonomischen Konstruktion, die Berührungstemperaturanforderungen gerecht wird, wie sie von den Underwriter's Laboratories für die Verwendung durch Verbraucher spezifiziert sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leichter verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente bezeichnen, und in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das ein induktives Ladesystem veranschaulicht, das einen induktiven Koppler gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet,
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines induktiven Kopplers gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 3 eine Explosionsperspektivansicht des induktiven Kopplers von Fig. 2 ist,
Fig. 4 eine detailliertere Explosionsperspektivansicht des induktiven Kopplers von Fig. 3 ist,
Fig. 5 eine Explosionsansicht der Primärwicklungs- und Wärmetauscheranordnungsansicht des induktiven Kopplers von Fig. 2 zeigt,
Fig. 6 und 7 jeweils freigelegte Ansichten von oben und von der Seite des induktiven Kopplers sind, die den Strömungsweg von in diesem verwendeten Kühlfluid zeigen, und
Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht des bei dem Ladesystem angewandten Stromkabels zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Nach den Zeichnungsfiguren ist Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein typisches induktives Ladesystem 10 veranschaulicht, das einen induktiven Ladekoppler 20 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet. Das induktive Ladesystem 10 besteht aus einer Stromquelle 13, die durch ein Stromkabel 14 mit dem induktiven Ladekoppler 20 verbunden ist. Das Stromkabel 14 enthält Stromführungsleiter 25, die einen inneren und einen äußeren Stromleiter 25a, 25b (Fig. 4 und 8) umfassen, ein koaxiales HF-Kabel 25c (Fig. 4), das zur Kommunikation verwendet wird, und Strömungswege für Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit 26 (Fig. 6-8), das durch diese hindurchgepumpt wird. Das Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit 26 kann ein Öl, wie beispielsweise Polyalphaolefin (PAO), umfassen. Der induktive Ladekoppler 20 ist dafür konstruiert, in einen Ladeport 15, der sich in einem Elektrofahrzeug 12 (das durch den gestrichelten Pfeil angedeutet ist) befindet, eingesetzt zu werden. Der induktive Ladekoppler 20 umfaßt eine Primärseite eines Transformators, während der Ladeport 15 dessen Sekundärseite umfaßt. Sobald der induktive Ladekoppler 20 in den Ladeport 15 eingesetzt ist, wird Strom aus der Stromquelle 13 zu Antriebsbatterien 11 des Elektrofahrzeugs 12 übertragen.
Fig. 2 ist eine Perspektivansicht des induktiven Kopplers 20, während die Fig. 3 und 4 Explosionsperspektivansichten des induktiven Kopplers 20 zeigen, die dessen Inneres verdeutlichen. Der induktive Koppler 20 umfaßt ein Kunststoffgehäuse 21, das einen Kunststoffgriff 22 umfaßt, der aus zwei zusammenpassenden Halbschalen 22a, 22b gebildet ist, die einen Flutkasten 23 umgeben, der als ein End- oder Terminierungsbereich verwendet wird. Die zusammenpassenden Halbschalen 22a, 42b umgreifen eine Zugentlastung 24, die das Koaxialkabel 14 umgibt, das dazu verwendet wird, Strom und Kühlfluid zwischen der Stromquelle 13 und dem Koppler 20 zu leiten. Details des Koaxialkabels 14 werden anhand von Fig. 8 gezeigt. Der Flutkasten 23 umfaßt ein Gehäuse 23a mit einer Abdeckung 23b, und dessen Inneres bildet den Endbereich, der in Fig. 4 sichtbar ist. Stromleiter 25 (Fig. 4) des Koaxialkabels 14 sind durch den Endbereich des Flutkasten 23 hindurchgeführt und dem Kühlfluid 26 (Öl 26) ausgesetzt, das durch diesen hindurchgepumpt wird, um die Leiter 25 zu kühlen. Die Kunststoffbauteile des Kopplers 20 können miteinander verbunden, ultraschallgeschweißt oder heizplattengeschweißt sein, und Schrauben 28 (Fig. 4) können dazu verwendet werden, zusätzliche Festigkeit zu schaffen. Der Koppler 20 weist eine Dicke von 15,24 mm (0,600 Zoll) auf und paßt zu einer ähnlich bemessenen Öffnung in dem Ladeport 15.
Ein Wärmetauscher 30 (Fig. 3), durch den hindurch ein Fluidströmungsweg 31 vorgesehen ist, ist an den Flutkasten 23 angekoppelt, so daß das Kühlfluid 26 durch diesen hindurch zirkulieren kann. Ein Ferrit-Magnetmittelkern 32 oder -scheibe 32 ist in der Mitte des Wärmetauschers 30 in einer Öffnung in diesem angeordnet (Fig. 4). Eine obere und eine untere Primärwicklungsabdeckung 33a, 33b aus Kunststoff passen zusammen, so daß sie den Wärmetauscher 30 umschließen.
Eine Primärwicklung 34 ist an den Wärmetauscher 30 laminiert oder auf andere Weise mit diesem verbunden. Details der Primärwicklung 34 sind in Fig. 5 gezeigt. Die Primärwicklung 34 weist eine vorbestimmte Anzahl an Windungen 35a (oder Wicklungen 35a) auf, die in mehreren Schichten 35b gestapelt sind, die durch Isolatoren 35c getrennt sind. Mindestens eine der Windungen 35a (und typischerweise zwei Windungen) umfassen eine spiralförmige Wicklung mit mehreren Windungen 35a, so daß die Anzahl an Schichten 35b kleiner als die Anzahl an Windungen 35a ist. Die spiralförmigen/ schraubenförmigen Folienwicklungen 35a werden dazu verwendet, das Wärmemanagement zu verbessern und für eine höhere Stromführungskapazität zu sorgen.
Eine Antenne 36, die Bahnen umfassen kann, die beispielsweise auf einer Leiterplatte gebildet sind, ist an die Leiter 25 des Stromkabels 14 angekoppelt. Die Antenne 36 wird dazu verwendet, Kommunikationssignale, die durch Träger entlang der Leiter 25 übertragen werden, zur Elektronik in dem Fahrzeug 12 zu transferieren.
Es sind mehrere Öffnungen 27 (Fig. 2) durch die obere und die untere Primärwicklungsabdeckung 33a, 33b hindurch vorgesehen, die dazu verwendet werden, mit einem Verriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) vereint zu werden, der bei den Ladeport 15 angewandt werden kann. Ein Verriegelungsmechanismus, der angewandt werden kann, ist in dem nachveröffentlichten U. S.-Patent Nr. 5 711 558 mit dem Titel "Charger Locking Mechanism", das dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, be schrieben. Es sind Tastfühlvertiefungen 39 entlang der Seiten des Kopplers 20 vorgesehen, die Ausnehmungen sind, die mit federbelasteten Elementen (nicht gezeigt) in Eingriff stehen, die sich in dem Ladeport 15 befinden. Die Tastfühlvertiefungen 39 liefern in Verbindung mit den federbelasteten Elementen einem Benutzer eine positive Rückkopplung, daß der Koppler 20 vollständig in den Ladeport 15 eingesetzt ist.
Mehrere elektromagnetische Interferenzfinger 37 sind an einem Ende des Flutkastens 23 neben dem Wärmetauscher 30 angeordnet und passen mit leitfähigen Kunststoffstreifen 38 zusammen, die an die Primärwicklungsabdeckungen 33a, 33b angekoppelt sind. Die leitfähigen Kunststoffstreifen 38 wiederum passen zu einem Metallabschnitt des Ladeports 15, um eine kontinuierliche Abschirmung zu schaffen und somit von dem System 10 abgestrahlte elektromagnetische Interferenz zu unterdrücken. Mehrere Magnete 41 sind an den Gehäuseabdeckungen 33a, 33b angebracht und werden dazu verwendet, einen Annäherungsschalter (nicht gezeigt) zu aktivieren, der sich im Ladeport 15 befindet und eine Anzeige liefert, daß der Ladekoppler 20 richtig in den Ladeport 15 eingesetzt ist.
Mit besonderem Bezug auf Fig. 3 sind Innendetails des Gehäuses 21, des Wärmetauschers 30 und der Primärwicklung 34 des Kopplers 20 gezeigt, wobei vier der Kunststoffkopplerbauteile weggezogen sind. Die vier Bauteile umfassen die Griffschalen 22a, 22b und die obere und die untere Primärwicklungsabdeckung 33a, 33b. Die elektromagnetischen Interferenzfinger 37 sind oberhalb und unterhalb von Innenflächen der leitfähigen Kunststoffstreifen 38 angeordnet gezeigt, und diese stehen in Eingriff, wenn die obere und die untere Primärwicklungsabdeckung 33a, 33b zusammengefügt sind.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht des Kopplers 20, die die Details des Flutkastens 23 und des Wärmetauschers 30 veranschaulicht. Die Flutkastenabdeckung 23b ist zum Flutkasten 23 hin mittels einer Dichtung 46 abgedichtet. Der Flutkasten 23 enthält Kühlfluid 26 (Öl 26), das durch das System 10 hindurchgepumpt wird, um den Bereich zu kühlen, an dem das Kabel 14 und die Enden der Primärwicklung 34 zusammengefügt und terminiert sind. Die Leiter 25 des Stromkabels 14 sind abisoliert und an die Antenne 36 gelötet. Das Stromkabel 14 ist ein Kabel vom Koaxial- Typ, wie es in der anhängigen EP-A-0 715 391 mit dem Titel "Environmentally Controlled High Power High Frequency Transmission Cable", das dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, offenbart ist. Jedoch werden Details des Stromkabels 14 hierin anhand von Fig. 8 geliefert.
Wie es sind Fig. 8 gezeigt ist, ist jedoch ein Außenmantel 57 des Kabels 14 abisoliert, um dessen äußere geflochtene Abschirmung 56 freizulegen. Die Abschirmung 56 ist durch eine 360-Grad-Kopplerschnittstelle 42 terminiert, die an dem Flutkastenendbereich angebracht ist. Das Stromkabel 14 weist eine umformte, konisch verjüngte Dichtung (nicht gezeigt) auf, die zum Flutkasten 23 und dem Kabel 14 hin abdichtet, wenn die beiden zusammengefügt sind. Dies verhindert eine Leckage des Kühlöls zwischen dem Kabel 14 und dem Flutkasten 23. Innerhalb des Flutkastens 23 befinden sich Terminierungshülsen und -klemmen 43, die über das Koaxialkabel 23c und den inneren und den äußeren Stromleiter 25a, 25b geklemmt sind. Zwischen dem äußeren Leiter 25b und der Abschirmung 56 befindet sich eine Extrusion 55, die eine Strömung des Kühlfluids 26 über den äußeren Leiter 25b und in den Flutkasten 23 hinein gestattet. Sobald sich das Kühlfluid 26 in dem Flutkasten 23 befindet, wird es in eine Öff nung 44 im Ende des an die Primärwicklung 34 angekoppelten Wärmetauschers 30 hineingedrückt. Das Fluid 26 zirkuliert um den Wärmetauscher 30 herum und tritt in ein Rohr 45 hinaus, das mit dem Stromkabel 14 verbunden ist.
Fig. 5 zeigt eine Explosionsansicht der Primärwicklung 34 und des Wärmetauschers 30. Die Primärwicklung 34 kann auf eine Weise gebildet sein, wie sie beispielsweise in dem U. S.-Patent Nr. 5 600 222 mit dem Titel "Thermal Management Using a Hybrid Spiral/Helical Winding Geometry", das dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, offenbart ist. Die Primärwicklung 34 ist eine schraubenförmig/ spiralförmig gewickelte Primärwicklung mit acht Wicklungen 34, jedoch kann die Konstruktion derart hergestellt werden, daß verschiedene Windungszahlen für Änderungen der Windungsverhältnisse angenommen werden können. Die Scheibe 32 ist mit dem Wärmetauscher 30 zur maximalen Wärmeübertragung verbunden, um für eine Verringerung der Berührungstemperatur der Scheibe 32 und des Kopplers 20 zu sorgen.
Die Fig. 6 und 7 zeigen den Strömungsweg des Kühlfluids 26 in dem Koppler 20, der durch die Pfeile veranschaulicht ist. Das Kabelende ist direkt in dem Fluid 26 untergetaucht. Die Scheibe 32 wird durch Herausleiten von Wärme aus dem Rand der Scheibe 32 heraus unter Verwendung eines Thermoklebstoffes an dem Wärmetauscher 30 gekühlt. Dies hält die Berührungstemperatur der Scheibe 32 unter 70 Grad Celsius bei 40 Grad Celsius Umgebungstemperatur. Das Kühlfluid 26 muß nicht gekühlt werden, um die Berührungstemperatur einzuhalten.
Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Stromkabels 14, das bei dem Ladesystem 10 angewandt wird. Das Stromkabel 14 überträgt Strom aus der Stromquelle 13 zu dem Koppler 20 mittels der Stromleiter 25, und HF-Kommunikationssignale mittels Trägersignalen, die entlang des Koaxialkabels 25c übertragen werden. Das Kühlfluid 26 wird ebenfalls durch das Stromkabel 14 mittels innerer und äußerer Kühlkanäle 52, 54 übertragen, die in der Mitte des Kabels 14 und zwischen dem inneren und dem äußeren Stromleiter 25a, 25b angeordnet sind.
Die Kühlkanäle 52, 54 sind durch das Kabel 14 hindurch vorgesehen, um die Strömung von Kühlfluid 26 durch dieses hindurch zuzulassen. Insbesondere besteht das Kabel 14 aus einem inneren Kühlkanal 52, der von einer ersten konzentrischen, dielektrischen Schicht 51 umgeben ist. Die erste konzentrische, dielektrische Schicht 51 ist von dem inneren konzentrischen Leiter 25a umgeben, der wiederum von einer zweiten konzentrischen, dielektrischen Schicht 53 umgeben ist. Der äußere Leiter 25b ist konzentrisch um die zweite konzentrische, dielektrische Schicht 53 herum angeordnet. Mehrere äußere Kühlmittelkanäle 54 umgeben den äußeren Leiter 25b und sind in einer mit Nuten versehenen, dielektrischen Schicht 55 gebildet. Eine äußere Abschirmung 56 ist konzentrisch um die mit Nuten versehene, dielektrische Schicht 55 und mehrere äußere Kühlmittelkanäle 54 herum angeordnet. Eine äußerer dielektrischer Mantel 57 umschließt die äußere Abschirmung 56.
Der Koppler 20 umfaßt eine Anzahl an Merkmalen, die unter Verweis auf weitere Patente und Patentanmeldungen des Inhabers der vorliegenden Erfindung beschrieben sind. Der Koppler 20 wendet die leitfähigen Kunststoffstreifen 38 an, um für eine EMI-Abschirmung zu sorgen, wie es in dem U. S.-Patent Nr. 5 457 378 beschrieben ist, das am 10. Oktober 1995 veröffentlicht wurde, mit dem Titel "Electromagnetically Shielded Inductive Charging Apparatus". Die Tastfühlvertiefungen 39 sind in dem U. S.-Patent Nr. 5 506 489 beschrieben, das am 2. April 1996 veröffentlicht wurde, mit dem Titel "Inductive Coupler Having a Tactile Feel. Verriegelungsvorkehrungen, die die Öffnungen 27 umfassen, sind in dem nachveröffentlichten U. S.-Patent Nr. 5 711 558 mit dem Titel "Charger Locking Mechanism" beschrieben. Das U. S.-Patent Nr. 5 434 493, das am 18. Juli 1995 eingereicht wurde, mit dem Titel "Fixed Core Inductive Charger" beschreibt einen typischen festen induktiven Ladeport 15 mit dem der vorliegende Koppler 20 verwendet werden kann. Der Koppler 20 weist auch eine erhöhte Stufe zur Festlegung der leitfähigen Streifen 38 auf, so daß EMI- Finger innerhalb des Ports 15 nicht über die gesamte Fläche des Kopplers 20 schleifen werden, was unnötigen Verschleiß minimiert.
Somit ist ein verbesserter, ölgekühlter, induktiver Hochleistungskoppler offenbart worden. Es ist zu verstehen, daß die oben beschriebene Ausführungsform lediglich einige der vielen besonderen Ausführungsformen veranschaulicht, die Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Es ist klar, daß leicht zahlreiche und veränderte andere Anordnungen von Fachleuten ersonnen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Fluidgekühlter, induktiver Hochleistungsladekoppler (20) zur Verwendung mit einer induktiven Ladevorrichtung (10), die eine Stromquelle (13) und einen Ladeport (15) umfaßt, der in einem Elektrofahrzeug (12) angeordnet ist und mit Antriebsbatterien (11) desselben gekoppelt ist, und wobei der Koppler in den Ladeport eingeführt werden kann, um Strom von der Stromquelle zum Aufladen der Batterien des Elektrofahrzeuges anzukoppeln, wobei der Koppler umfaßt: ein Koaxialkabel (14), das zwischen die Stromquelle und den Koppler eingekoppelt ist und Stromleiter (25) zum Ankoppeln von Strom an den Leiter und Kühlkanäle (52, 54) zum Koppeln von Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit (26) zu und von dem Koppler umfaßt, ein Gehäuse (21), einen Wärmetauscher (30), durch den hindurch ein Fluidströmungsweg (31) vorgesehen ist, der es gestattet, daß das Kühlfluid durch diesen hindurch zirkulieren kann, eine Primärwicklung (34), die thermisch an den Wärmetauscher angekoppelt ist, und eine Magnetscheibe (32), die in einer Öffnung in dem Wärmetauscher angeordnet ist, und wobei das Kühlfluid durch das Koaxialkabel und den Wärmetauscher hindurchgepumpt wird, um die Primärwicklung, die Scheibe und die Stromleiter zu kühlen und somit zu gestatten, daß hohe Strompegel zwischen der Stromquelle und den Antriebsbatterien des Elektrofahrzeugs übertragen werden können,

gekennzeichnet durch einen Flutkasten (23), der in dem Gehäuse (21) angeordnet ist und ein offenes Inneres aufweist, das einen Lei terendbereich bildet, und wobei die Kühlkanäle (52, 54) mit dem Flutkasten gekoppelt sind, und wobei die Stromleiter (25) des Koaxialkabels (14) in dem Endbereich enden und dem dort hindurchgepumpten Kühlfluid ausgesetzt sind, daß der Fluidströmungsweg des Wärmetauschers (30) mit dem Flutkasten gekoppelt ist, und daß das Kühlfluid auch durch den Flutkasten hindurchgepumpt wird.

2. Koppler nach Anspruch 1, wobei die Primärwicklung (34) umfaßt: eine vorbestimmte Anzahl Wicklungen (35a), die in einer vorbestimmten Anzahl Schichten (35b) gestapelt sind, und wobei mindestens eine der Wicklungen eine spiralförmige Wicklung mit mehreren Windungen umfaßt, so daß die Anzahl an Schichten kleiner als die Anzahl an Wicklungen ist.

3. Koppler nach Anspruch 1, der ferner eine obere und eine untere Primärwicklungsabdeckung (33a, 33b) umfaßt, die den Wärmetauscher (30) einschließen.

4. Koppler nach Anspruch 1, der ferner einen leitfähigen Kunststoffstreifen (38) umfaßt, der entlang eines äußeren Abschnitts des Kopplers (20) angeordnet ist, der mit dem Ladeport (15) in Eingriff steht, wenn der Koppler in diesen eingesetzt ist, um elektromagnetische Interferenz zu verringern.

5. Koppler nach Anspruch 1, der ferner mehrere Magnete (41) umfaßt, die in dem Gehäuse (21) angeordnet sind und dazu verwendet werden, einen Annäherungsschalter zu aktivieren, der sich in dem La deport (15) befindet, um eine Anzeige zu schaffen, daß der Ladekoppler (20) richtig in den Ladeport eingesetzt ist.

6. Koppler nach Anspruch 1, der ferner eine Zugentlastung (24) umfaßt, die das Kabel (14) an einem Punkt umgibt, an dem es den Griff verläßt, und die durch die beiden zusammenpassenden Halbschalen (22a, 22b) befestigt ist.

7. Koppler nach Anspruch 6, wobei die Magnetscheibe (32) in dem Koppler (20) mit eingeformten Federfingern befestigt ist, die in den zusammenpassenden Kopplerhalbschalen (22a, 22b) ausgebildet sind.

8. Koppler nach Anspruch 1, der ferner mehrere Öffnungen (27) umfaßt, die durch die obere und die untere Primärwicklungsabdeckung (33a, 33b) hindurch angeordnet sind und mit einem Verriegelungsmechanismus zusammenpassen, der in dem Ladeport (15) angeordnet ist.

9. Koppler nach Anspruch 1, der ferner Tastfühlvertiefungen (39) umfaßt, die entlang der Seiten des Kopplers (20) angeordnet sind und Ausnehmungen umfassen, die mit federbelasteten Elementen in Eingriff stehen, die in dem Ladeport (15) angeordnet sind, die eine positive Rückkopplung liefern, daß der Koppler vollständig in den Ladeport eingesetzt ist.

10. Koppler nach Anspruch 1, der ferner mehrere elektromagnetische Interferenzfinger (37) umfaßt, die an einem Ende des Flutkastens (23) neben dem Wärmetauscher (30) angeordnet sind und mit leitenden Kunststoffstreifen (38) zusammenpassen, die an die Primärwicklungsabdeckungen (33a, 33b) angekoppelt sind, und wobei die leitfähigen Kunststoffstreifen mit einem Metallabschnitt des Ladeports (15) zusammenpassen, um eine kontinuierliche Abschirmung zu schaffen und somit elektromagnetische Interferenz zu unterdrücken.

11. Koppler nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (21) einen Griff (22) umfaßt.