Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenbaugruppe für eine induktive Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines Kraftfahrzeugs.

Bei zumindest teilelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ist ein regelmäßiges Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs notwendig. Hierzu kann prinzipiell eine Kabelverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und einer externen elektrischen Energiequelle hergestellt werden. Dies erfordert jedoch eine manuelle Tätigkeit eines Benutzers.

Ferner ist es bekannt, das Kraftfahrzeug, das heißt insbesondere den elektrischen Energiespeicher, der beispielsweise ein Akkumulator sein kann, induktiv aufzuladen. Entsprechende Ladevorrichtungen hierzu weisen im Kraftfahrzeug und außerhalb desselben jeweils eine Baugruppe auf. In der Baugruppe außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet sich eine Primärspule, welche mit einer Sekundärspule der Baugruppe im Kraftfahrzeug induktiv zusammenwirkt, um den Energiespeicher aufzuladen. Die Baugruppe im Kraftfahrzeug wird auch als Kraftfahrzeug-Baugruppe oder "Vehicle Assembly" bezeichnet. Die Baugruppe außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet sich im Betrieb in der Regel unterhalb des Kraftfahrzeugs und wird als Bodenbaugruppe oder "Ground Assembly" bezeichnet.

Im Betrieb der Ladevorrichtung kann in der jeweiligen Baugruppe, insbesondere in der Bodenbaugruppe, insbesondere bedingt durch die zu erbringende Ladeleistung, Wärme entstehen. Diese Wärme kann im Fall der Bodenbaugruppe zu einem unerwünschten Temperaturanstieg der Bodenbaugruppe und/oder benachbarter Gegenstände und damit verbunden auch zu einem Derating (Reduktion der Ladeleistung aufgrund zu großerWärme im System) oder Ausfall des Systems beim Laden führen.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich deshalb mit dem Problem, für eine Bodenbaugruppe für eine induktive Ladevorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Leistungsübertragung beim Laden eines Elektrofahrzeugs mittels einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einer Grundplatte sowie einer darüber über zumindest eine Stütze abgestützten Kernanordnung mit Kernkörpern und einer Flachspule dadurch zu verbessern, dass die Grundplatte als Kühlplatte ausgebildet und zumindest ein Kernkörper über zumindest ein elastisches Wärmeleitelement wärmeübertragend mit der Grundplatte verbunden ist und dadurch aktiv und effektiv gekühlt werden kann. Die als Kühlplatte ausgebildete Grundplatte erstreckt sich dabei quer zu einer Abstandsrichtung plattenförmig. Die Abstandsrichtung ist die Flächennormale der Grundplatte und im Einbauzustand üblicherweise eine Vertikale. Über die Flachspule, die als Primärspule dient und beispielsweise zumindest einen spiralförmig gewundenen Leiter aufweist, kann ein magnetisches Feld zum induktiven Laden erzeugt werden. Die Flachspule ist dabei in Abstandsrichtung zur Grundplatte und zu den Kernkörpern beabstandet. Ebenfalls vorgesehen ist eine Kernanordnung zur Magnetflussführung, die in Abstandsrichtung zur Grundplatte und zur Flachspule beabstandet und zwischen der Grundplatte und dem Leiter angeordnet ist. Bestandteil dieser Kernanordnung ist zumindest ein Kernkörper, der sich quer zur Abstandsrichtung plattenförmig erstreckt und einen Zentralbereich und zumindest einen Randbereich aufweist und über seinen Randbereich gehalten ist. Zwischen dem zumindest einen Kernkörper und der Grundplatte ist ein unterer Hohlraum ausgebildet, durch den sich das elastische Wärmeleitelement vom Zentralbereich des zugehörigen Kernkörpers zur Grundplatte erstreckt und letzteren wärmeübertragend mit der Grundplatte verbindet. Über das elastische Wärmeleitelement, welches im Zentralbereich des zugehörigen Kernkörpers angeordnet ist, kann eine effektive Wärmeableitung von beispielsweise der Flachspule bzw. der Kernanordnung in die Kühlplatte und damit eine Entwärmung bzw. eine Kühlung der Flachspule, der Kernanordnung mit den Ferritplatten erfolgen, wodurch ein höherer Strom bzw. eine höhere Ladeleistung bei gleichem Leiterquerschnitt oder ein gleicher Strom bzw. eine gleiche Ladeleistung bei geringerem Leiterquerschnitt ermöglicht werden kann. Ein weiterer großer Vorteil ergibt sich dadurch, dass in dem Zentralbereich des jeweiligen Kernkörpers eine dort durch den in dem Leiter der Flachspule fließenden Strom erzeugte magnetische Flussdichte ausreichend gering ist, so dass eine Anordnung des Wärmeleitelements in diesem Bereich, selbst wenn diese aus Metall ist, unkritisch hinsichtlich der Beeinträchtigung der magnetischen Flussdichte ist. Mit der erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe ist es somit möglich, diese aufgrund der Wärmeleitelemente mit einer vergleichsweise hohen Ladeleistung zu betreiben, wobei eine unerwünschte Erwärmung, insbesondere eine Überhitzung, wodurch die Ladeleistung gesenkt werden müsste, vermieden werden kann.

Die erfindungsgemäße Bodenbaugruppe kann dabei versenkt in einem Untergrund, insbesondere oberflächenfluchtend zu diesem, angeordnet sein, wobei alternativ selbstverständlich auch Anordnung auf dem Untergrund denkbar ist.

Der Zentralbereich ist dadurch durch beispielsweise 80% eines Durchmessers der einzelnen Kernkörper jeweils in Längsrichtung und Breitenrichtung, vorzugsweise 70% des Durchmessers der einzelnen Kernkörper jeweils in Längsrichtung und Breitenrichtung, besonders bevorzugt 50% des Durchmessers der einzelnen Kernkörper jeweils in Längsrichtung und Breitenrichtung und ganz besonders bevorzugt 30% des Durchmessers der einzelnen Kernkörper jeweils in Längsrichtung und Breitenrichtung begrenzt.

Insbesondere lassen sich auch Vorteile hinsichtlich einer Großserienfertigung erreichen, da durch die elastischen Wärmeleitelemente bei der Herstellung der Einzelkomponenten für die Bodenbaugruppe auftretende herstellungsbedingte Fertigungstoleranzen, welche sich in sog. Toleranzketten sogar addieren können, ausgeglichen werden können. Bislang bekannt Bodenbaugruppen mit üblicherweise mechanisch starren Aufbauten, enthalten keine Merkmale für einen besonderen Ausgleich von z-Toleranzen (Abstandsrichtung) innerhalb eines thermisch Wärmeleitpfades zwischen den Kernkörpern und der als Kühlplatte ausgebildeten Grundplatte. Daher müsste man entweder die Toleranzkette in z- Richtung auf wenige 1/100 mm beschränken, um ausreichend gute thermische Kontakte zu gewährleisten, oder eine 0,5-3 mm dicke, nachträglich aushärtende Schicht in den thermischen Wärmeleitpfad einbauen, die sowohl eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, als auch ausreihend fest ist, um ggf. die mechanischen Lasten aus einer Fahrzeugüberfahrt übertragen zu können. Beide Varianten sind aufgrund hoher Entwicklungs- und Fertigungskosten für ein Großserie nicht geeignet und können durch die erfindungsgemäße Bodenbaugruppe umgangen werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das zumindest eine Wärmeleitelement einen Wärmeleitwiderstand Rth zwischen einer Anbindungsfläche zum Kernkörper und einer Anbindungsfläche zur Grundplatte von Rth < 0,5 K/W, bevorzugt Rth < 0,3 K/W, besonders bevorzugt von Rth < 0,1 K/W auf. Dafür eignet sich besonders der Einsatz von Materialien mit einer Wärmeleitfähigkeit von l > 10 W/(m K), insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von l > 50 W/(m K) oder l > 100 W/(m K), auf. Als Material für die jeweiligen Wärmeleitelemente kann somit beispielsweise Eisen mit einer Wärmeleitfähigkeit l noh ca. 80 W/(m K), aber auch Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit l von 235 W/(m K) oder Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit l von 401 W/(m K) in Frage kommen. Die Verwendung von Aluminium hat zudem weiter vorteilhafte Eigenschaften (leicht, gut zu löten mit Aluminium-Kühlplatte, keine Korrosion, sehr gute elektrische Leitfähigkeit, dadurch weniger Verluste durch geringere Wirbelströme). Alternativ zu metallischen Werkstoffen sind auch nichtmetallische Werkstoffe, wie z.B. Grafit oder Grafitfolien für die Wärmleitelemente denkbar. Ebenso sind auch Kombinationen aus den genannten oder anderen geeigneten Materialien (z.B. Keramik) möglich.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das zumindest eine Wärmeleitelement zumindest teilweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet. Durch die Anbindung im Zentralbereich des Kernkörpers, in welchem ein Magnetfeld und dadurch eine magnetische Flussdichte nicht oder nur marginal beeinflusst wird, kann selbst ein metallisches Wärmeleitelement eingesetzt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Grundplatte zumindest einen Kühlkanal für ein Kühlmittel auf. Hierdurch ist eine aktive Kühlung der Grundplatte im Betrieb und darüber der Kernanordnung möglich. Zudem kühlt die aktiv gekühlte Grundplatte wiederum die Luft innerhalb des unteren Hohlraumes, wodurch eine Kühlung einer dort angeordneten Elektronik sowie auch eine Luftkühlung der oberhalb des unteren Hohlraums angeordneten Kernanordnung bzw. Kernkörper möglich ist. Bereiche, auf denen die jeweiligen Stützen auf der Grundplatte aufliegen, besitzen dabei vorzugsweise keine Kühlkanäle, um eine ausreichende Druckstabilität gewährleisten zu können. Die Grundplatte selbst ist vorteilhafterweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise Aluminium, ausgebildet, um eine Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel, Grundplatte, Wärmeleitelementen und Kernkörpern zu verbessern. Durch die beabstandete Anordnung der Grundplatte zur Flachspule und der Kernanordnung wird darüber hinaus eine magnetische bzw. elektromagnetische Wechselwirkung der Grundplatte mit der Flachspule und der Kernanordnung minimiert bzw. zumindest reduziert. Ein Abstand der Grundplatte zur Kernanordnung in Abstandsrichtung kann hierbei zwischen mehreren Millimetern und mehreren Zentimetern betragen. Durch die Fierstellung der Grundplatte aus Metall bzw. einer Metalllegierung erfolgt zugleich eine elektromagnetische Abschirmung der Bodenbaugruppe nach unten zum Untergrund hin.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe ist das zumindest eine Wärmeleitelement als Blechstreifen oder als Flülse mit einer Dicke d von 0,5 mm < d < 2,0 mm ausgebildet. Elastische Wärmeleitelemente zwischen Kernkörpern und Grundplatte (Wärmesenke) haben im Wesentlichen drei funktionale Bereiche, nämlich die Anlagefläche zum Kernkörper, der elastisch verformbare Bereich zwischen Kernkörper und Grundplatte und der Anlagebereich an der Grundplatte.

Durch beispielsweise einen z-förmigen Metallstreifen kann so eine großflächige Anlage am Kernkörper und an der Grundplatte sowie ein elastischer Zwischenbereich geschaffen werden, der es ermöglich, fertigungsbedingte Fierstellungstoleranzen zu kompensieren. Ein als Flülse ausgebildetes Wärmeleitelement kann beispielsweise gewalzt oder geprägt sein und/oder einen axial planaren Endbereich zur Anlage an den Kernkörper bzw. die Grundplatte aufweisen. Auch Blechhülsen sind denkbar, insbesondere in einer Bechergestalt. Derartige Blechhülsen können tiefgezogen, gewalzt, IFIU-geformt oder geprägt sein. Auch kann der zwischen der Grundplatte und dem Kernkörper liegende Bereich des Wärmeleitelements eine besondere wärmeabgebende Form, beispielsweise mit Flügeln aufweisen, insbesondere sofern beispielsweise der untere Hohlraum zwischen dem Kernkörper und der Grundplatte mit Luft durchströmt ist und hierdurch die Kühlung zusätzlich unterstützt wird.

Zweckmäßig ist zwischen dem Kernkörper und der Grundplatte zumindest eine Stütze vorgesehen, die sich in Abstandsrichtung durch den unteren Hohlraum erstreckt und zumindest einen Kernkörper an seinem Randbereich abstützt.

Die zumindest eine Stütze kann dabei aus Kunststoff ausgebildet sein. Durch die Auflage der Kernkörper an ihren jeweiligen Randbereichen, in denen ein starkes Magnetfeld herrscht, ist es vorteilhaft, hier Stützen aus Kunststoff einzusetzen, die das Magnetfeld nicht beeinflussen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Grundplatte und zumindest einer Stütze ein Pufferelement angeordnet ist.

Über ein derartiges Pufferelement kann eine weitere Entlastung der Kernkörper erreicht werden. Damit wird erreicht, dass die Kernkörper bei einer Überfahrt einer ungleichmäßigen Setzung folgen können, ohne dabei zu hohe Biegespannungen im Ferritmaterial aufzubauen und dadurch das Bruchrisiko zu erhöhen. Ein derartiges Pufferelement kann aus einem Elastomer (Härte z.B. wie Autoreifen, Shore A 50 ... 70) ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist das zumindest eine Wärmeleitelement über eine Wärmeleitschicht, beispielsweise ein Thermoöl, einen Kleber, ein Thermofett, eine Wärmeleitpaste oder Lot an den zugehörigen Kernkörper und die Grundplatte angebunden. Alle Kontaktflächen des Wärmeleitelements mit dem Kernkörper und/oder der Grundplatte können bei Bedarf durch ein rauigkeitsausgleichendes thermisches Interfacematerial (Wärmeleitpaste, Thermofett, Thermoöl mit hoher Viskosität) oder einen Klebstoff-Film kontaktiert werden, wodurch der Wärmeübertrag verbessert werden kann. Weiterhin kann auch durch Clips- Strukturen oder sogar Schrauben der korrekte Sitz des Wärmeleitelements unterstützt bzw. sichergestellt werden.

Zweckmäßig beträgt eine Federsteifigkeit D des zumindest einen Wärmeleitelements in Abstandsrichtung 13 N/mm < D < 130 N/mm, um plastische Deformationen im normalen Betriebszustand zu vermeiden. Sollte das elastische Wärmeleitelement eine Federsteifigkeit unterhalb der geforderten Steifigkeit aufweisen oder bei den erwarteten Verformungen plastisch deformieren können und so die Rückstellfähigkeit einschränken, so kann das Wärmeleitelement mit einer zusätzlichen Unterstützungsstruktur aus einem ggf. anderen Material (Kunststoff, Elastomer, evtl. Metall) umgeben werden. Diese Unterstützungsstruktur kann formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Wärmeleitelement verbunden sein. Weiterhin kann zur Einstellung der Federsteifigkeit der Bereich des Wärmeleitelements, welcher sich zwischen Kernkörper und Grundplatte befindet, bei Bedarf geschlitzt werden.

Weiterhin ist denkbar, dass das zumindest eine Wärmeleitelement sowohl an der Grundplatte als auch am Kernkörper mechanisch ausreichend fest angebunden ist, so dass nach einer elastischen, d.h. rückstellbaren Veränderung des unteren Zwischenraums zwischen Grundplatte und Kernkörper, beispielsweise aufgrund einer Fahrzeugüberfahrt, das eine Wärmeleitelement durch die Rückverformung der/dem am Wärmeleitelement mechanisch angebundenen Grundplatte bzw. Kernkörper selbst auch in die Ursprungslage zurückgestellt wird. In diesem Fall ist keine oder eine geringere eigene Rückstellfähigkeit des Wärmeleitelementes erforderlich. Eine solche Bauform ist z.B. durch Verwendung einer kurzen Kupferlitze denkbar, deren Länge zwischen 20 mm und 100 mm länger ist als der Abstand in Abstandsrichtung zwischen Grundplatte und Kernkörper. Die Verwindungen der Einzeladern werden an beiden Enden der Litze in der Form aufgelöst, dass sich in der Mitte ein Stück Litze mit intakter Verwindung befindet, dessen Länge den Abstand zwischen Grundplatte und Kernkörper maximal um 20 mm unterschreitet bzw. um maximal 20 mm überschreitet. Die aufgelösten Einzeladern an den Enden werden jeweils zu einem tellerförmigen Objekt in der Form angeordnet, so dass der intakte Mittelteil der Litze eine Flächennormale zur Ausrichtungsebene des tellerförmigen Objektes darstellt. Anschließend werden die so aus den aufgelösten Einzeladern angeordneten tellerförmigen Objekte z.B. durch Durchdringung mit Lotmaterial fixiert. Ein solches in axialer Richtung des Mittelteiles weiches Objekt ist in sich kompakt, besitzt in dieser axialen Richtung eine hohe thermische Leitfähigkeit aber nahezu keine mechanische Steifigkeit, und kann an den an den Enden angeordneten tellerförmigen Objekten über eine große Fläche per Lötung sowohl an die Grundplatte als auch an eine an den Kernkörper angebrachte Verteilerplatte mechanisch und thermisch angebunden werden.

Zweckmäßig kann zwischen zumindest einem Wärmeleitelement und dem zugehörigen Kernkörper eine Verteilerplatte oder eine Verteilerschicht angeordnet sein. Die Verteilerplatte kann über eine adhäsive Schicht mit einer Wärmeleitfähigkeit von l > 0,8 W/(m K) und/oder einem Schubmodul von G < 10 MPa mit dem Kernkörper verbunden sein. Da die adhäsive Schicht, beispielsweise eine Klebstoffschicht, äußerst dünn ist, reicht hier auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit l von l > 0,8 W/(m K). Um darüber hinaus unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Kernkörpern, beispielsweise einer Ferritplatte, und der Verteilerplatte ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft, die Klebstoffschicht bzw. generell die adhäsive Schicht mit einem Schubmodul G > 10 MPa auszustatten.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung durch eine induktive

Ladevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe und einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch ohne Kraftfahrzeug und mit anderen Wärmeleitelementen,

Fig. 3 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einem gestuften Wärmeleitelement,

Fig. 4 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einem z-förmigen Wärmeleitelement,

Fig. 5 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einem konkaven hülsenförmigen Wärmeleitelement,

Fig. 6 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit zwei C-förmigen Wärmeleitelementen, Fig. 7 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einem wannenförmigen Wärmeleitelement,

Fig. 8 eine Darstellung wie in Fig. 7, jedoch mit zusätzlich elastisch gelagerten Stützen,

Fig. 9 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe mit einem Wärmeleitelement mit Litzen.

Eine erfindungsgemäße Bodenbaugruppe 1, wie sie beispielsweise in den Figuren 1 bis 9 gezeigt ist, kommt in einer in Fig. 1 dargestellten induktiven Ladevorrichtung 2 zum induktiven Laden eines Kraftfahrzeugs 3 zum Einsatz. Zu diesem Zweck wirkt die Bodenbaugruppe 1 mit einer zugehörigen Baugruppe 4 des Kraftfahrzeugs 3, beispielsweise einer Sekundärspule 28, zusammen. Die Wechselwirkung erfolgt insbesondere zwischen einer Flachspule 5 der Bodenbaugruppe 1 , welche als Primärspule der Ladevorrichtung 2 dient, und der Sekundärspule 28 der Baugruppe 4 des Kraftfahrzeugs 3. Das Kraftfahrzeug 3 ist zum induktiven Laden mittels der Ladevorrichtung 2 auf einem Untergrund 6 abgestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bodenbaugruppe 1 versenkt im Untergrund 6 angeordnet, kann aber auch auf diesem angeordnet sein.

Die Bodenbaugruppe 1 weist eine insbesondere als Kühlplatte 29 ausgebildete Grundplatte 8 auf, die sich quer zu einer Abstandsrichtung 7 erstreckt. Die Abstandsrichtung 7 verläuft hierbei parallel zu einer Normalen des Untergrunds 6 und insbesondere entlang der Lotrichtung. Entsprechend der Figur 1 ist die Flachspule 5 in Abstandsrichtung 7 zur Grundplatte 8 beabstandet und umfasst einen spiralförmig gewundenen Leiter 9, der beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein kann. Die Bodenbaugruppe 1 umfasst ferner eine Kernanordnung 10 mit zumindest einem Kernkörper 11 , der als Ferritplatte 27 ausgebildet sein kann. Der Kernkörper 11 kann aus einem weichmagnetischen Werkstoff insbesondere aus einem weichmagnetischen Ferrit ausgebildet sein.

Die Kernanordnung 10 ist in Abstandsrichtung 7 zur Flachspule 5 beabstandet. Hierbei ist die Kernanordnung 10 mit dem zumindest einen Kernkörper 11 zwischen der Grundplatte 8 und der Flachspule 5 angeordnet.

Wie den Fig. 1 bis 8 zu entnehmen ist, weist die Bodenbaugruppe 1 der gezeigten Ausführungsbeispiele mehrere Kernkörper 11 auf, welche quaderförmig und beispielhaft identisch ausgebildet sind. Der jeweilige Kernkörper 11 erstreckt sich in Breitenrichtung 13 sowie in einer quer zur Breitenrichtung 13 und quer zur Abstandsrichtung 7 verlaufenden Längsrichtung 20 plattenförmig, wobei die Längsrichtung 20 senkrecht zur Bildebene verläuft.

Die Kernanordnung 10, insbesondere deren zumindest eine Kernkörper 11 , stützt sich auf Stützen 15 ab (vgl. Fig. 1-8). Die Stützen 15 können über eine jeweilige Formschlussverbindung 19, beispielsweise eine Stufe 12, mit den Kernkörpern 11 verbunden sein und diese in Abstandsrichtung 7 und quer dazu fixeren. Die Stützen 15 können jeweils Säulen- oder wandartig und/oder aus Kunststoff ausgebildet sein. Durch die Auflage der Kernkörper 11 an ihren jeweiligen Randbereichen 22, in denen eine hohe magnetische Flussdichte herrscht, ist es vorteilhaft, hier Stützen 15 aus Kunststoff einzusetzen, die das magnetische Feld nicht beeinflussen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Stützen 15 mit Bezug auf einen zugehörigen Kernkörper 11 randseitig des zugehörigen Kernkörpers 11, das heißt in Breitenrichtung 13 und in Längsrichtung 20 randseitig, angeordnet. Die Kernkörper 11 weisen dabei jeweils einen Zentralbereich 18 und zumindest einen Randbereich 22 auf, wobei die Kernkörper 11 über ihren jeweiligen Randbereich 22 auf den Stufen 12 der Stützen 15 abgestützt sind. Zwischen den Kernkörpern 11 und der Grundplatte 8 ist dabei ein unterer Hohlraum 14 ausgebildet, wobei zumindest ein Kernkörper 11 über zumindest ein elastisches Wärmeleitelement 26 wärmeübertragend mit der Grundplatte 8 verbunden ist und wobei sich das Wärmeleitelement 26 vom Zentralbereich 18 des zugehörigen Kernkörpers 11 durch den unteren Hohlraum

14 zur Grundplatte 8 erstreckt und letzteren wärmeübertragend mit der Grundplatte 8 verbindet. Über das elastische Wärmeleitelement 26, welches im Zentralbereich 18 des zugehörigen Kernkörpers 11 mit diesem kontaktiert ist, kann eine effektive Wärmeableitung von beispielsweise der Flachspule 5 bzw. der Kernanordnung 10 in die Kühlplatte 29 und damit eine Entwärmung bzw. eine Kühlung der Flachspule 5, der Kernanordnung 10 mit den Ferritplatten 27 erfolgen, wodurch eine höhere Ladeleistung bei gleichem Leiterquerschnitt oder eine gleiche Ladeleistung bei geringerem Leiterquerschnitt ermöglicht werden kann. Ein weiterer großer Vorteil ergibt sich dadurch, dass in dem Zentralbereich 18 des jeweiligen Kernkörpers 11 eine dort durch den in dem Leiter 9 der Flachspule 5 fließenden Strom erzeugte magnetische Flussdichte ausreichend gering ist, so dass eine Anordnung des Wärmeleitelements 26 in diesem Bereich, selbst wenn diese aus Metall ist, unkritisch hinsichtlich der Beeinträchtigung der magnetischen Flussdichte ist.

Mit der erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe 1 ist es somit möglich, diese aufgrund der Wärmeleitelemente 26 mit einer vergleichsweise hohen Ladeleistung zu betreiben, sodass eine unerwünschte Erwärmung, insbesondere eine Überhitzung, wodurch die Ladeleistung gesenkt werden müsste, vermieden werden kann.

Die Flachspule 5 bzw. deren Leiter 9 ist gemäß er Fig. 1 zwischen einem oberen und einem unteren Litzenträger 30, 31 angeordnet ist, wobei der untere Litzenträger 31 auf den Stützen 15 aufliegt. Hierdurch sind die Kernkörper 11 unbelastet, wodurch es möglich ist, Lasten, beispielsweise von auf der Bodenbaugruppe 1 fahrenden Kraftfahrzeugen 3, ausschließlich über die Stützen

15 in die Grundplatte 8 einzuleiten. Die Stützen 15 füllen den unteren Hohlraum 14 lediglich teilweise aus, sodass ein Strömungsraum 16 für ein Fluid, beispielsweise Luft, verbleibt, wodurch die Kernanordnung 10 zusätzlich zu den Wärmeleitelementen 26 über die Luft Wärme an die Grundplatte 8 abgeben kann und eine Kühlung der Kernanordnung 10, der Kernkörper 11 und der Flachspule 5 verbessert und folglich die Effizienz der Bodenbaugruppe 1 erhöht.

In Fig. 1 weist die Bodenbaugruppe 1 eine Deckplatte 17 auf. Zwischen der Deckplatte 17 und dem oberen Litzenträger 30 sind Hohlräume 32 vorgesehen, in denen beispielsweise eine Platine angeordnet sein kann. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Grundplatte 8 als Kühlplatte 29 ausgebildet, durch welche Kühlkanäle 25 für ein Kühlmittel verlaufen. Das Kühlmittel kühlt im Betrieb die Grundplatte 8 aktiv. Zudem kühlt die aktiv gekühlte Grundplatte 8 wiederum die Luft innerhalb des unteren Hohlraumes 14, wodurch eine Kühlung einer dort angeordneten Elektronik sowie auch eine Luftkühlung der oberhalb des unteren Hohlraums 14 angeordneten Kernanordnung 10 bzw. Kernkörper 11 möglich ist. Bereiche, auf denen die jeweiligen Stützen 15 auf der Grundplatte 8 aufliegen, besitzen dabei vorzugsweise keine Kühlkanäle 25, um eine ausreichende Druckstabilität gewährleisten zu können. Die Grundplatte 8 ist hierbei vorteilhaft aus einem Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere Aluminium, hergestellt, um die Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel, Grundplatte 8, Wärmeleitelementen 26 und Kernkörpern 11 zu verbessern. Durch die beabstandete Anordnung der Grundplatte 8 zur Flachspule 5 und zur Kernanordnung 10 wird eine magnetische bzw. elektromagnetische Wechselwirkung der Grundplatte 8 mit der Flachspule 5 und der Kernanordnung 10 minimiert oder zumindest reduziert. Durch die Herstellung der Grundplatte 8 aus einem Metall oder einer Metalllegierung erfolgt zugleich eine elektromagnetische Abschirmung der Bodenbaugruppe 1 in Richtung des Untergrundes 6.

Die erfindungsgemäße Bodenbaugruppe 1 ermöglicht auch Vorteile hinsichtlich einer Großserienfertigung, da durch die elastischen Wärmeleitelemente 26 bei der Herstellung der Einzelkomponenten für die Bodenbaugruppe 1 auftretende herstellungsbedingte Fertigungstoleranzen, welche sich in sog. Toleranzketten sogar addieren können, ausgeglichen werden können.

Um eine möglichst hohe Entwärmung der Kernkörper 11 zu ermöglichen, weist das zumindest eine Wärmeleitelement 26 einen Wärmeleitwiderstand Rth zwischen einer Anbindungsfläche zum Kernkörper 11 und einer Anbindungsfläche zur Grundplatte 8 von Rth < 0,5 K/W, bevorzugt von Rth < 0,3 K/W, besonders bevorzugt von Rth < 0,1 K/W auf. Dafür eignet sich besonders der Einsatz von Materialien mit einer Wärmeleitfähigkeit von l > 10 W/(m K), insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von l > 50 W/(m K) oder l > 100 W/(m K), auf. Als Material für die jeweiligen Wärmeleitelemente 26 kann somit beispielsweise Eisen mit einer Wärmeleitfähigkeit l von ca. 80 W/(m K), aber auch Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit l von 235 W/(m K) oder Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit l von 401 W/(m K) in Frage kommen. Die Verwendung von Aluminium hat zudem weiter vorteilhafte Eigenschaften (leicht, gut zu löten mit Alu-Kühlplatte, sehr gute elektrische Leitfähigkeit, dadurch weniger Verluste durch geringere Wirbelströme). Alternativ zu metallischen Werkstoffen sind auch nichtmetallische Werkstoffe, wie z.B. Grafit oder Grafitfolien für die Wärmleitelemente denkbar. Ebenso sind auch Kombinationen aus den genannten oder anderen geeigneten Materialien (z.B. Keramik) möglich. Besonders zu bevorzugen ist ein Aufbau, bei welchem die thermisch kontaktierenden Materialen zwischen Kernkörper 11 und Wärmeleitelement 26 bzw. zwischen Grundplatte 8 und Wärmeleitelement 26 jeweils identisch sind. Durch diese Materialgleichheit der kontaktierenden Oberflächen ist hier auch keine Kontaktkorrosion zu befürchten.

Durch die Anbindung des zumindest einen Wärmeleitelements 26 im Zentralbereich 18 des zugehörigen Kernkörpers 11 , kann dieses auch zumindest teilweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet sein, da eine Beeinflussung des Magnetfeldes im Zentralbereich 18 des Kernkörpers 11 nicht erfolgt oder nur unwesentlich ist, aufgrund der dort sehr geringen Flussdichte.

Das zumindest eine Wärmeleitelement 26 kann dabei als Blechstreifen (vgl. Fig. 2- 4,6-8) oder als Flülse (vgl. Fig. 1 und 5) mit einer Dicke d von 0,5 mm < d < 2,0 mm ausgebildet sein. Weiterhin kann das zumindest eine Wärmeleitelement 26 als rotationssymmetrisches Element (vgl. Fig. 2 Mitte und Rechts, 3, 5, 7, 8), als weitestgehend rotationssymmetrisches Element mit Schlitzen (Fig. 6) oder als axial in Längsrichtung 20 prismatisch geformtes Element (Fig. 2-8) ausgebildet sein. Elastische Wärmeleitelemente 26 zwischen Kernkörpern 11 und Grundplatte 8 (Wärmesenke) haben im Wesentlichen drei funktionale Bereiche, nämlich die Anlagefläche zum Kernkörper 11 , der elastisch verformbare Bereich zwischen dem Kernkörper 11 und der Grundplatte 8 und der Anlagebereich an der Grundplatte 8. Durch beispielsweise einen z-förmigen Metallstreifen (vgl. Fig. 4) kann so eine große flächige Anlage am Kernkörper 11 und an der Grundplatte 8 sowie ein elastischer Zwischenbereich geschaffen werden, der es ermöglicht, fertigungsbedingte Herstellungstoleranzen zu kompensieren. Auch Blechhülsen sind denkbar, insbesondere in einer Bechergestalt (vgl. Fig. 3, 7 und 8). Derartige Blechhülsen können tiefgezogen, gewalzt, IHU-geformt oder geprägt sein. Durch eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche des Wärmeleitelements 26 im unteren Hohlraum 14 kann auch eine Luftkühlung effektiv genutzt werden.

Das Wärmeleitelement 26 gemäß der Fig. 1 besitzt eine rechteckige Querschnittsgestalt, die mit einer oberen Seite am Kernkörper 11 und mit einer unteren Seite an der Grundplatte 8 anliegt. Die Seitenwände sind elastisch und können bei Bedarf ausbauchen. Es versteht sich daher von selbst, dass das Wärmeleitelement 26 in Abstandsrichtung 7 eine Ausdehnung aufweist, welche 0,5 mm bis 5,0 mm größer ist als der größte unter Berücksichtigung aller Toleranzketten anzunehmende Abstand zwischen Kernkörper 11 und Grundplatte 8, so dass das elastische Wärmeleitelement 26 in jeder denkbaren Einbausituation sowohl den Kernkörper 11 als auch die Grundplatte 8 sicher kontaktiert und leicht vorgespannt ist.

Gemäß der Fig. 2 ist links ein im Querschnitt U-förmiges Wärmeleitelement 26 dargestellt, welches mit einem oberen U-Schenkel am Kernkörper 11 und mit einem unteren U-Schenkel an der Grundplatte 8 anliegt.

Das Wärmeleitelement 26 gemäß der Fig. 3 weist eine gestufte Form auf, die eine wärmeübertragende Oberfläche vergrößert und ist zudem mit einer Schraube 34 mit der Grundplatte 8 verschraubt. Die freien Schenkel liegend dabei flächig an dem Kernkörper 11 an. Eine solche Form kann zudem geeignet sein, eine im Zwischenraum 14 angeordnete Platine gegen die Grundplatte 8 und damit gegen die Kühlplatte 29 zu pressen und so auch die Entwärmung der auf der Platine befindlichen elektrischen oder elektronischen Komponenten zu ermöglichen.

In Fig. 4 besitzt das Wärmeleitelement 26 die voran beschriebene z-förmige Gestalt und ist damit ebenfalls elastisch.

Das Wärmeleitelement 26 gemäß der Fig. 5 besitzt eine hülsenartige Gestalt und kann beispielsweise gewalzt oder geprägt sein und/oder einen axial planaren Endbereich zur Anlage an den Kernkörper 11 bzw. die Grundplatte 8 aufweisen.

Das Wärmeleitelement 26 gemäß der Fig. 6 besitzt eine tonnenartige Gestalt bzw. ist aus zwei c-förmigen Wärmeleitelementen 26 zusammengesetzt. Zur Einstellung der Federsteifigkeit können im Bereich des Wärmeleitelements 26, welcher sich zwischen dem Kernkörper 11 und der Grundplatte 8 befindet,

Schlitze 35 eingebracht werden.

Das Wärmeleitelement 26 gemäß der Fig. 7 besitzt eine wannenartige oder rinnenartige Gestalt und ist über einen Wannenrand bzw. einen Rinnenrand flächig an den Kernkörper 11 und über einen Wannenboden bzw. einen Rinnenboden flächig an die Grundplatte 8 angebunden. Durch die flächige Anbindung sowohl an den Kernkörper 11 als auch an die Grundplatte 8 kann eine optimierte Wärmeübertragung erreicht werden.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 8 ist zwischen der Grundplatte 8 und zumindest einer Stütze 15 ein Pufferelement 33 angeordnet, über welches Toleranzen in Abstandsrichtung 7 bis zu 1,0 mm ausgeglichen werden können. Damit wird erreicht, dass die Kernkörper 11 ungleichmäßigen Setzung folgen können, ohne dabei zu hohe Biegespannungen im Ferritmaterial aufzubauen und dadurch das Bruchrisiko zu erhöhen. Ein derartiges Pufferelement 33 kann aus einem Elastomer ausgebildet sein.

Alle Kontaktflächen des Wärmeleitelements 26 mit dem Kernkörper 11 , der Verteilerplatte 23, 23a, der Verteilerschicht und/oder der Grundplatte 8 können bei Bedarf durch ein rauigkeitsausgleichendes thermisches Interfacematerial (Wärmeleitpaste, Thermofett, Thermoöl mit hoher Viskosität) oder einen Klebstoff- Film kontaktiert werden, wodurch der Wärmeübertrag verbessert werden kann. Weiterhin kann auch durch Clips-Strukturen oder sogar Schrauben 34 (vgl. Fig. 3) der korrekte Sitz des Wärmeleitelements 26 unterstützt bzw. sichergestellt werden.

Eine Federsteifigkeit D des zumindest einen Wärmeleitelements 26 in Abstandsrichtung 7 kann 13 N/mm < D < 130 N/mm betragen, um plastische Deformationen im Betriebszustand zu vermeiden.

Entsprechend der Fig. 9 weist das Wärmeleitelement 26 eine Litze 36, insbesondere eine Kupferlitze auf, deren Länge zwischen 20 mm und 100 mm länger ist als der Abstand in Abstandsrichtung 7 zwischen Grundplatte 8 und Kernkörper 11. Die Litze 36 ist dabei aus Einzeldrähten 37 aufgebaut, deren Verwindungen an beiden Enden der Litze 36 in der Form aufgelöst ist, dass sich in der Mitte (in Abstandsrichtung 7 gesehen) ein Stück Litze mit intakter Verwindung befindet, dessen Länge den Abstand zwischen Grundplatte 8 und Kernkörper 11 maximal um 20 mm unterschreitet bzw. um maximal 20 mm überschreitet. Die aufgelösten Einzeldrähte 37 an den Enden werden jeweils zu einem tellerförmigen Objekt 39 in der Form angeordnet, so dass der intakte Mittelteil 38 der Litze 36 eine Flächennormale zur Ausrichtungsebene des tellerförmigen Objektes 39 darstellt. Anschließend werden die so aus den aufgelösten Einzeldrähten 37 angeordneten tellerförmigen Objekte 39 z.B. durch Durchdringung mit Lotmaterial fixiert. Ein solches in axialer Richtung des Mittelteiles weiches Objekt ist in sich kompakt, besitzt in dieser axialen Richtung eine hohe thermische Leitfähigkeit aber nahezu keine mechanische Steifigkeit, und kann an den an den Enden angeordneten tellerförmigen Objekten 39 über eine große Fläche per Lötung sowohl an die Grundplatte 8 als auch an eine an den Kernkörper 11 angebrachte Verteilerplatte 23, 23a mechanisch und thermisch angebunden werden.

Zwischen zumindest einem Wärmeleitelement 26 und dem zugehörigen Kernkörper 11 kann auch eine Verteilerplatte 23 (head spreader) oder eine Verteilerschicht angeordnet sein. Eine solche Verteilerplatte 23a kann auch zwsichen dem Wärmeleitelement 26 und der Grundplatte 8 abgeordnet sein. Die Verteilerplatte 23, 23a kann über eine adhäsive Schicht 24 mit einer Wärmeleitfähigkeit von l > 0,8 W/(m K) und/oder einem Schubmodul von G < 10 MPa mit dem Kernkörper 11 verbunden sein. Da die adhäsive Schicht 24, beispielsweise eine Klebstoffschicht, äußerst dünn ist, reicht hier auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit l von l > 0,8 W/(m K). Um darüber hinaus unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Kernkörpern 11 und der Verteilerplatte 23 ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft, die Klebstoffschicht bzw. generell die adhäsive Schicht 24 mit einem Schubmodul von G > 10 MPa auszustatten. Die adhäsive Schicht 24 kann selbstverständlich auch direkt zwischen dem Wärmeleitelement 26 und dem Kernkörper 11 vorgesehen werden, sofern beispielsweise keine Verteilerplatte 23 vorgesehen ist. Eine Dicke der Verteilerplatte 23, 23a bzw. einer Verteilerschicht liegt im Bereich von 0,2 bis 2,0 mm. Die Verteilerplatte 23, 23a kann dabei eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Kontaktfläche zwischen Kernkörper 11 und Wärmeleitelement 26 bzw. zwischen Grundplatte 8 und Wärmeleitelement 26 bewirken.

Mit der erfindungsgemäßen Bodenbaugruppe 1 lassen sich mehrere Vorteile erzielen:

- robuste, toleranzausgleichende Anbindung konduktiver Wärmeleitelemente 26 zwischen Kernkörpern 11 und Kühlplatte 29,

- minimale Wirbelströme aufgrund der Anbindung des Wärmeleitelements 26 im Zentralbereich 18 mit geringer Flussdichte,

- einfache, kostengünstige und platzsparende thermische Anbindung (wenige Komponenten, einfacher Aufbau),

- Kombination von Aluabschirmung und Kühlplatte 29 möglich.

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