感应充电装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201980007721.6 (22)申请日 2019.01.31 (30)优先权数据 102018201704.2 2018.02.05 DE (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2020.07.08 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2019/052433 2019.01.31 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2019/149849 DE 2019.08.08 (71)申请人 马勒国际有限公司 地址 德国斯图加特 (72)发明人 克里斯多夫莱姆勒 蒂莫莱姆。

2、勒 (74)专利代理机构 北京柏杉松知识产权代理事 务所(普通合伙) 11413 代理人 谢攀刘继富 (51)Int.Cl. B60L 1/02(2006.01) B60H 1/00(2006.01) B60L 53/12(2006.01) B60L 53/302(2006.01) (54)发明名称 感应充电装置 (57)摘要 本发明涉及一种用于部分或完全电动的机 动车辆的感应充电装置(1)。 所述感应充电装置 (1)包括: 温度控制装置(2), 其具有能够供流体 (5)流过的至少一根流体管(4); 以及充电装置 (3), 其包括充电线圈(6)和电池(8)。 所述充电线 圈(6)以传热的方式设。

3、置在所述至少一根流体管 (4)上, 使得在所述充电线圈(6)中产生的废热能 够传递给所述至少一根流体管(4)中的流体(5)。 在所述充电装置(3)的充电状态(LZ)下, 所述充 电线圈(6)能够与外部初级线圈感应耦合, 并且 感应交流电流(IL)在所述充电线圈(6)中流动, 借助于所述感应交流电流能够对所述充电装置 (3)的电池(8)充电。 根据本发明, 充电装置(3)能 够切换到加热状态(HZ), 其中, 在加热状态(HZ) 下, 所述充电线圈(6)以导电的方式连接至所述 电池(8)。 在加热状态(HZ)下, 加热直流电流(IH) 在所述充电线圈(6)中流动, 并且所述充电线圈 (6)形成电。

4、阻加热体(11)。 在所述充电线圈(6)中 产生的废热能够传递给所述至少一根流体管(4) 中的流体(5)。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 111565963 A 2020.08.21 CN 111565963 A 1.一种用于部分或完全电动的机动车辆的感应充电装置(1), -其中, 所述感应充电装置(1)包括: 温度控制装置(2), 其具有能够供流体(5)流过的至 少一根流体管(4); 以及充电装置(3), 其包括充电线圈(6)和电池(8), -其中, 所述充电线圈(6)以传热的方式设置在所述温度控制装置(2)的至少一根流体 管(4)上, 使得在充电线圈(6)中产生的废热能够传递。

5、给所述温度控制装置(2)的至少一根 流体管(4)中的流体(5), 以及 -其中, 在所述充电装置(3)的充电状态(LZ)下, 所述充电线圈(6)能够与外部初级线圈 感应耦合, 并且感应交流电流(IL)在所述充电线圈(6)中流动, 借助于所述感应交流电流能 够对所述充电装置(3)的电池(8)充电, 其特征在于, -所述充电装置(3)能够切换到加热状态(HZ), 其中, 在加热状态(HZ)下, 所述充电线圈 (6)以导电的方式连接至所述电池(8), 并且 -在加热状态(HZ)下, 加热直流电流(IH)在所述充电线圈(6)中流动, 并且所述充电线圈 (6)形成电阻加热体(11), 其中, 在所述充电。

6、线圈(6)中产生的废热能够传递给所述温度控 制装置(2)的至少一根流体管(4)中的流体(5)。 2.根据权利要求1所述的感应充电装置,其特征在于, -所述充电装置(3)具有直流转换器(14), 并且 -在加热状态(HZ)下, 所述充电线圈(6)经由所述直流转换器(14)以导电的方式连接至 所述电池(8)。 3.根据权利要求1或2所述的感应充电装置, 其特征在于, 所述充电线圈(6)与所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4)电绝缘。 4.根据权利要求1至3之一所述的感应充电装置, 其特征在于, 所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4)由电绝缘体, 并且优选地由塑料制成。 5.根据权利要求。

7、1至3之一所述的感应充电装置, 其特征在于, -所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4)是导电的, 并且优选地由金属形成, 并且 -在加热状态(HZ)和/或充电状态(LZ)下, 所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4) 以导电的方式连接至所述电池(8), 并且所述加热直流电流(IH)和/或所述感应交流电流 (IL)在所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4)中流动。 6.根据前述权利要求之一所述的感应充电装置, 其特征在于, 所述充电线圈(6)具有至少一个绞合电流导体(7), 其具有几个电流绞合线(16), 其中, 所述至少一个绞合电流导体(7)以传热的方式设置在所述温度控制装置(2。

8、)的至少一根流 体管(4)上。 7.根据权利要求6所述的感应充电装置, 其特征在于, 所述电流绞合线(16)具有这样的直径, 在该直径下, 在20kHz至140kHz的充电频率的充 电状态下使电流绞合线(16)中的趋肤效应最小化。 8.根据权利要求6或7所述的感应充电装置, 其特征在于, -所述至少一个绞合电流导体(7)的电流绞合线(16)围绕所述温度控制装置(2)的至少 一根流体管(4)缠绕或编包或绳系或编织, 或者 -所述至少一个绞合电流导体(7)以能够被所述流体(5)围绕其流动的方式沿着所述温 权利要求书 1/2 页 2 CN 111565963 A 2 度控制装置(2)的至少一根流体管。

9、(4)固定在流体管(4)中, 或者 -由所述至少一个绞合电流导体(7)形成的所述充电线圈(6)以能够被所述流体(5)围 绕其流动的方式固定在所述温度控制装置(2)的至少一根流体管(4)中。 9.根据权利要求6至8之一所述的感应充电装置, 其特征在于, 所述至少一个绞合电流导体(7)的电流绞合线(16)具有彼此不同的电导率。 10.根据权利要求9所述的感应充电装置, 其特征在于, -在充电状态(LZ)下, 所述至少一个绞合电流导体(7)的具有较高电导率的电流绞合线 (16)以导电的方式连接至所述电池(8), 并且所述感应交流电流(IL)仅流过或优选地流过 所述至少一个绞合电流导体(7)的这些电流。

10、绞合线(16), 和/或 -在加热状态(HZ)下, 所述至少一个绞合电流导体(7)的具有较低电导率的电流绞合线 (16)以导电的方式连接至所述电池(8), 并且所述加热直流电流(IH)仅流过或优选地流过 所述至少一个绞合电流导体(7)的这些电流绞合线(16)。 11.根据权利要求6至10之一所述的感应充电装置, 其特征在于, -在加热状态(HZ)下, 所述至少一个绞合电流导体(7)的电流绞合线(16)彼此串联, 和/ 或 -在加热状态(HZ)下, 所述至少一个绞合电流导体(7)的电流绞合线(16)中的仅一些以 导电的方式连接至所述电池(8), 并且所述加热直流电流(IH)仅流过所述至少一个绞合。

11、电 流导体(7)的这些电流绞合线(16)。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111565963 A 3 感应充电装置 0001 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于部分或完全电动的机动车 辆的感应充电装置。 0002 感应充电装置在现有技术下是已知的, 并且用于对机动车辆中的电池进行非接触 充电。 在此, 外部初级线圈与机动车辆中的次级线圈感应耦合。 交流电流流过初级线圈, 在 初级线圈周围产生交变电磁场。 在次级线圈中, 交变电磁场感应交流电流, 该交流电流由功 率电子器件整流并输送到电池。 0003 在充电期间, 由于能量损失, 在初级线圈和次级线圈中产生废热。 特别地, 在。

12、次级 线圈中产生的废热能够损坏感应充电装置中的功率电子器件并且必须消散到外部。 为此, 能够在次级线圈上设置能够供冷却流体流过的冷却装置, 如例如在US 8,917,511 B2中所 描述的。 在此, 冷却装置以传热的方式设置在次级线圈上, 使得在次级线圈中产生的废热传 递给冷却流体。 0004 然后, 存储在冷却流体中的热量能够消散到环境中或者能够用于加热机动车辆中 的润滑剂, 如例如在DE 10 2011 088 112 A1中提到的。 不利地, 在充电期间机动车辆不运 行, 使得产生的废热不能使用并且消散到环境中。 此外, 由于小电流和高电压, 在充电期间 产生的废热量相对较少。 000。

13、5 本发明的目的是针对通用类型的感应充电装置提出一种改进的或者至少替代的 实施例, 在该实施例中感应充电装置的废热能够在机动车辆运行中在充电期间以及之后产 生并使用。 0006 根据本发明, 该问题通过独立权利要求1的主题解决。 有利的实施例是从属权利要 求的主题。 0007 本发明基于的基本思想是, 用于部分或完全电动的机动车辆的感应充电装置的废 热在充电期间以及之后产生并使用。 在此, 感应充电装置包括: 温度控制装置, 其具有能够 供流体流过的至少一根流体管; 以及充电装置, 其具有充电线圈和电池。 在此, 充电线圈以 传热的方式设置在温度控制装置的至少一根流体管上, 使得在充电线圈中产。

14、生的热量能够 传递给温度控制装置的至少一根流体管中的流体。 在充电装置的充电状态下, 充电线圈能 够与外部初级线圈感应耦合。 然后, 感应交流电流在该充电线圈中流动, 借助于该感应交流 电流能够给充电装置的电池充电。 根据本发明, 充电装置能够切换到加热状态, 其中, 在加 热状态下, 充电线圈以导电的方式连接至电池。 在加热状态下, 加热直流电流在充电线圈中 流动, 并且充电线圈形成电阻加热体。 在充电线圈中产生的热量能够在此传递给温度控制 装置的至少一根流体管中的流体。 0008 因此, 根据本发明的感应充电装置在加热状态下能够用作电阻加热体, 因此额外 的加热体是多余的。 通过电阻加热体。

15、加热的流体能够例如用于加热电机中的润滑油、 用于 在冷启动时加热电机、 用于加热电池或者也用于加热机动车辆的内部。 在充电状态下在充 电线圈中产生的废热能够用于预热电机中的润滑油、 用于预热电机、 用于预热电池或者也 用于预热机动车辆的内部。 为了将充电装置切换到充电状态和加热状态, 例如能够提供控 制装置。 说明书 1/5 页 4 CN 111565963 A 4 0009 有利地, 可以设置充电装置具有直流转换器。 然后, 在加热状态下, 充电线圈经由 直流转换器以导电的方式连接至电池。 通过直流转换器, 加热直流电流的强度能够调节到 电阻加热体或充电线圈的期望的热量输出。 0010 为了。

16、防止感应充电装置中的短路, 有利地, 可以设置充电线圈与温度控制装置的 至少一根流体管电绝缘。 为此, 流体管能够具有电绝缘的外套。 替代地或附加地, 充电线圈 也能够具有电绝缘的外套。 有利地, 温度控制装置的至少一根流体管能够由电绝缘体, 并且 优选地由塑料制成。 然后, 塑料有利地是温度稳定并抗扩散的。 此外, 至少一根流体管也能 够具有电绝缘的或密封的涂层。 0011 在根据本发明的感应充电装置的另一改进中, 可以设置温度控制装置的至少一根 流体管是导电的, 并且优选地由金属-例如铜或者铝-形成。 在加热状态下, 温度控制装置的 至少一根流体管能够以导电的方式连接至电池, 并且加热直流。

17、电流能够在温度控制装置的 至少一根流体管中流动。 替代地或附加地, 在充电状态下, 温度控制装置的至少一根流体管 能够以导电的方式连接至电池, 并且感应交流电流能够在温度控制装置的至少一根流体管 中流动。 以这样的方式, 感应充电装置的至少一根流体管是感应充电装置的一部分, 并且能 够额外地支持对流体的加热以及对电池的充电。 0012 有利地, 可以设置充电线圈具有至少一个绞合电流导体, 该至少一个绞合电流导 体具有几个电流绞合线, 其中, 至少一个绞合电流导体以传热的方式设置在温度控制装置 的至少一根流体管上。 在此, 电流绞合线能够具有这样的直径, 在该直径下, 在20kHz至 140kH。

18、z的充电频率的充电状态下使在电流绞合线中的趋肤效应最小化。 特别地, 由此能够 使绞合电流导体中的能量损失最小化。 0013 有利地, 在绞合电流导体的这种构造中, 在充电期间, 充电状态和加热状态在充电 线圈中同时达到。 在此, 感应交流电流能够流过电流绞合线中的一些, 并且加热直流电流能 够流过剩下的电流绞合线。 以这样的方式, 能够供加热直流电流流过的电流绞合线在充电 期间还能够充当电阻体。 在供加热直流电流流过的电流绞合线中产生的废热和在供感应交 流电流流过的电流绞合线中产生的废热能够用于预热电机中的润滑油、 用于预热电机、 用 于预热电池或者也用于预热机动车辆的内部。 0014 至少。

19、一个绞合电流导体以传热的方式设置在温度控制装置的至少一根流体管上。 为此, 至少一个绞合电流导体的电流绞合线能够例如围绕温度控制装置的至少一根流体管 缠绕或编包或绳系或编织。 替代地, 至少一个绞合电流导体能够以能够被流体围绕其流动 的方式沿着温度控制装置的至少一根流体管固定在流体管中。 至少一个绞合电流导体能够 通过保持装置在温度控制装置的至少一根流体管中居中, 使得至少一个绞合电流导体能够 在所有侧被流体围绕流动。 然后, 至少一根流体管有利地再现了充电线圈的形状, 使得沿着 至少一根流体管设置的绞合电流导体形成充电线圈。 替代地, 由至少一个绞合电流导体形 成的充电线圈能够以能够被流体围。

20、绕其流动的方式固定在温度控制装置的至少一根流体 管中。 为此, 已经形成的充电线圈有利地设置在至少一根流体管中, 该至少一根流体管在此 形成充电线圈的壳体。 0015 有利地, 可以设置至少一个绞合电流导体的电流绞合线具有彼此不同的电导率。 因此, 电流绞合线中的一些由铜、 铝、 镍或者铁组成。 在充电状态下, 至少一个绞合电流导体 的具有较高电导率的电流绞合线-例如由铜或铝制成-能够以导电的方式连接至电池。 然 说明书 2/5 页 5 CN 111565963 A 5 后, 感应交流电流仅流过或优选地流过该至少一个绞合电流导体的这些电流绞合线。 由于 高电导率, 在充电状态下充电线圈中的能量。

21、损失减少。 替代地或附加地, 在加热状态下, 至 少一个绞合电流导体的具有较低电导率或者电阻丝-例如由镍或铁制成-的电流绞合线能 够以导电的方式连接至电池。 然后, 加热直流电流仅流过或优选地流过该至少一个绞合电 流导体的这些电流绞合线。 由于低电导率, 在充电线圈中产生能量损失, 该能量损失作为废 热传递给温度控制装置的至少一根流体管中的流体。 0016 有利地, 在充电期间, 充电状态和加热状态能够在充电线圈中同时达到。 在此, 感 应交流电流能够流过具有较高电导率的电流绞合线, 并且加热直流电流能够流过具有较低 电导率的电流绞合线或流过电阻丝。 以这样的方式, 充电线圈的具有较低电导率的。

22、电流绞 合线在充电期间也能够充当电阻体。 在具有较低电导率的电流绞合线中产生的废热以及在 具有较高电导率的电流绞合线中产生的废热能够用于预热电机中的润滑油、 用于预热电 机、 用于预热电池或者也用于预热机动车辆的内部。 0017 为了增加在加热状态下的充电线圈的欧姆电阻, 并由此也增加能量损失, 能够在 加热状态下将至少一个绞合电流导体的电流绞合线串联或彼此串联。 在此, 增加供加热直 流电流流过的电流绞合线的长度, 并且减少流动截面。 由此, 增加在至少一个绞合电流导体 中的欧姆电阻和相应的能量损失, 该能量损失能够作为废热传递给温度控制装置的至少一 根流体管中的流体。 替代地或附加地, 在。

23、加热状态下, 至少一个绞合电流导体的电流绞合线 中的仅一些能够以导电的方式连接至电池。 然后, 加热直流电流仅流过至少一个绞合电流 导体的这些电流绞合线。 通过供加热直流电流流过的电流绞合线的数量也能够对充电线圈 的热量输出进行调节。 0018 综上所述, 在根据本发明的感应充电装置中, 充电线圈能够用作电阻加热体, 由此 省去了机动车辆中的额外的加热体。 此外, 充电线圈和温度控制装置能够以多种形式构造, 使得最大热量输出能够适应于相应的机动车辆。 此外, 能够通过直流转换器调节充电线圈 的热量输出, 并且如果需要, 则充电线圈能够用于加热电机中的润滑油、 用于在冷启动时加 热电机、 用于加。

24、热电池或者也用于加热机动车辆的内部。 0019 本发明的其他重要特征和优点由从属权利要求、 附图以及借助于附图的相关联的 附图描述得出。 0020 应当理解的是, 在不脱离本发明的范围的情况下, 上面提到的和下面将进一步说 明的特征不仅能够分别用于指定的组合中, 还能够用于其他组合中或单独使用。 0021 本发明的优选示例实施例在附图中示出, 并且在下面的描述中进一步说明, 其中, 相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。 0022 分别示意性示出, 0023 图1在充电状态下的根据本发明的感应充电装置的视图; 0024 图2在加热状态下的根据本发明的感应充电装置的视图; 0025 图3。

25、带有绞合电流导体的流体管的截面图, 该绞合电流导体设置在流体管中; 0026 图4带有绞合电流导体的流体管的截面图, 该绞合电流导体的电流绞合线围绕流 体管编包; 0027 图5带有充电线圈的流体管的截面图, 该充电线圈由绞合电流导体形成并且设置 在流体管中; 说明书 3/5 页 6 CN 111565963 A 6 0028 图1示出了在充电状态LZ下的根据本发明的感应充电装置1的视图。 0029 图2示出了在加热状态HZ下的图1中示出的感应充电装置1的视图。 感应充电装置1 被提供用于机动车辆, 并且具有温度控制装置2和充电装置3。 温度控制装置2在此包括流体 管4, 流体5能够流过该流体。

26、管。 充电装置3包括带有绞合电流导体7的充电线圈6以及电池8。 充电线圈6以传热的方式固定到流体管4上, 使得流体管4中的流体5与绞合电流导体7能够 彼此交换热量。 充电功率电子器件9和加热功率电子器件10能够以导电的方式连接在充电 线圈6与电池8之间。 充电功率电子器件9在此包括电流整流器12和电容器13, 但是也能够包 括另外的元件。 加热功率电子器件10包括直流转换器14和电容器13, 但是也能够包括其他 元件。 0030 充电线圈6由绞合电流导体7形成, 该绞合电流导体围绕流体管4缠绕了几圈。 为了 防止感应充电装置1中的短路, 充电线圈6-因此围绕流体管4缠绕了几圈的绞合电流导体7-。

27、 与流体管4电绝缘。 为此, 流体管4能够具有电绝缘的外套或者能够由电绝缘体制成。 此外, 绞合电流导体7也能够具有电绝缘的外套。 流体管4也能够是充电装置的一部分, 为此, 流体 管4能够由金属-例如铜或铝-形成, 并且在充电状态LZ和加热状态HZ下被感应交流电流IL 或加热直流电流IH作用。 0031 在图1中, 充电线圈6经由充电功率电子器件9以导电的方式连接至电池8。 电池8能 够被感应充电, 并且感应交流电流IL在充电线圈6中流动。 在充电线圈6中产生的废热散发 到流体管4中的流体5中, 并且能够消散到环境中, 或者用于预热电机中的润滑油、 用于预热 电机、 用于预热电池或也用于预热。

28、机动车辆的内部。 在图2中, 充电线圈6经由加热功率电子 器件10以导电的方式连接至电池8。 加热直流电流IH在充电线圈6中流动, 并且充电线圈6充 当电阻加热体11。 在充电线圈6中产生的高废热散发到流体管4中的流体5中, 并且能够用于 加热电机中的润滑油、 用于冷启动时加热电机、 用于加热电池或者也用于加热机动车辆的 内部。 通过直流转换器14, 能够对流过充电线圈6的加热直流电流IH进行调节, 并由此也能 够对充电线圈6的热量输出进行调节。 根据本发明, 充电装置3能够切换到加热状态HZ。 为 此, 能够提供控制装置, 但是, 该控制装置未在此示出。 0032 图3示出了带有绞合电流导体。

29、7的流体管4的截面图, 该绞合电流导体设置在流体 管4中。 绞合电流导体7在此具有电绝缘的外套15, 该电绝缘的外套使电流绞合线16-在此只 有一个-与流体5电绝缘。 替代地, 流体5能够是不导电的, 使得能够省去绞合电流导体7的电 绝缘外套15。 电流绞合线16的尺寸被确定为使得在20kHz至140kHz的充电频率的充电状态 LZ下使趋肤效应最小化。 流体管4中的绞合电流导体7以能够被流体5围绕其流动的方式沿 着流体管固定。 然后, 流体管4有利地再现了充电线圈6的形状, 使得沿着流体管4设置的绞 合电流导体7能够形成充电线圈6。 在绞合电流导体7中产生的废热在此直接传递给流体5。 0033。

30、 图4示出了带有绞合电流导体7的流体管4的截面图, 该绞合电流导体的电流绞合 线16围绕流体管4编包。 在电流绞合线16中产生的废热经由流体管4传递。 为了减少废热的 损失, 流体管4能够由导热材料形成。 电流绞合线16的尺寸被确定为使得在20kHz至140kHz 的充电频率的充电状态LZ下使趋肤效应最小化。 0034 图5示出了带有充电线圈6的流体管4的截面图, 该充电线圈由绞合电流导体7形成 并且设置在流体管4中。 流体管4在此形成用于充电线圈6的壳体。 绞合电流导体(7)的电流 绞合线16的尺寸在此也被确定为使得在20kHz至140kHz的充电频率的充电状态LZ下使趋肤 说明书 4/5 。

31、页 7 CN 111565963 A 7 效应最小化。 0035 综上所述, 在根据本发明的感应充电装置1中, 充电线圈6能够用作电阻加热体11, 使得在机动车辆中省去了额外的加热体。 充电装置3能够切换到充电状态LZ和加热状态HZ, 使得如果需要, 则充电线圈6能够在机动车辆运行中在电池8的充电期间以及之后使用。 此 外, 充电线圈6的热量输出能够通过直流转换器14调节, 并且如果需要, 充电线圈6能够用于 加热电机中的润滑油、 用于在冷启动时加热电机、 用于加热电池或者也用于加热机动车辆 的内部。 说明书 5/5 页 8 CN 111565963 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 111565963 A 9 图3 图4 说明书附图 2/3 页 10 CN 111565963 A 10 图5 说明书附图 3/3 页 11 CN 111565963 A 11 。

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