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Title:
INDUCTION CHARGING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/253642
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a motor vehicle-side induction charging device (1) comprising an induction coil device (2) for contactlessly transmitting energy, an electronic device (3) which is designed to operate same, and a cooling device (4) which is designed to cool the induction coil device (2) and/or the electronic device (3) and on one side of which the electronic device (3) is arranged and on the other side of which the induction coil device (2) is arranged. The induction coil device (2) has a flat coil support (6) and a flat coil (8) made of coil windings (9), wherein the flat coil support (6) has grooves (10) which are connected together and into which the coil windings (9) are introduced along a winding path (15, 16) extending through the grooves (10), thereby forming the flat coil (8) as well as a coil winding pattern (11, 12, 13, 14) which defines the coil properties of the flat coil (8). The grooves (10) of the flat coil support (6) form or delimit at least two winding paths (15, 16) for introducing coil windings (9), whereby at least two different coil winding patterns (11, 12, 13, 14) are defined for flat coils (8) with different coil induction properties.

Inventors:
BÖTTIGHEIMER MIKE (DE)
HIRSCH STEFAN (DE)
LÄMMLE CHRISTOPHER (DE)
LÄMMLE TIMO (DE)
MOLDOVAN FLORIN (DE)
SCHROTH HOLGER (DE)
STEINBACH MARTIN (DE)
WATZLAWSKI MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/064081
Publication Date:
December 08, 2022
Filing Date:
May 24, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE INT GMBH (DE)
International Classes:
H01F38/14; B60L53/12; H01F27/00; H01F27/28; H01F27/30; H01F27/32; H02J50/12; H01F27/10; H01F27/42
Foreign References:
US20190326049A12019-10-24
US20190206616A12019-07-04
DE102019212277A12020-05-07
US20210083517A12021-03-18
Other References:
DANILOV ARSENY A ET AL: "Multifactorial rig for study of inductive powering systems with arbitrary orientation of the coils", 2019 IEEE WIRELESS POWER TRANSFER CONFERENCE (WPTC), IEEE, 18 June 2019 (2019-06-18), pages 1 - 6, XP033753518, DOI: 10.1109/WPTC45513.2019.9055673
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Claims:
Ansprüche

1. Kraftfahrzeugseitige oder bodenseitige Induktionsladevorrichtung (1 ), insbe sondere für den Einsatz in einer zum Aufladen einer Traktionsbatterie eingerich teten und die Induktionsladevorrichtung (1) aufweisenden Induktionsladeeinheit (45) eines Kraftfahrzeugs (46) oder für den Einsatz in einer am Untergrund (48) angeordneten und die Induktionsladevorrichtung (1) aufweisenden Gegen-Induk- tionsladeeinheit (47),

- mit einer Induktionsspuleneinrichtung (2) zur berührungslosen Energieübertra gung,

- wobei die Induktionsspuleneinrichtung (2) einen ebenen Flachspulenträger (6) und eine elektrisch leitfähige Flachspule (8) aus Spulenwindungen (9) aufweist,

- wobei der Flachspulenträger (6) zusammenhängende Nuten (10) aufweist, in welche die Spulenwindungen (9) unter Ausbildung eines die magnetischen Spu leneigenschaften der Flachspule (8) vorgebenden Spulenwicklungsbildes (11 , 12, 13, 14) der Flachspule (8) entlang eines sich durch die Nuten (10) erstre ckenden Windungspfads (15, 16) einlegbar sind,

- wobei die Nuten (10) zumindest zwei Windungspfade (15, 16) zum Einlegen von Spulenwindungen (9) begrenzen oder bilden, wodurch zumindest zwei Spulen wicklungsbilder (11, 12, 13, 14) für Flachspulen (8) mit unterschiedlichen mag netischen Spuleneigenschaften vorgegeben sind,

- wobei im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung (1) die Spulenwindungen (9) der Flachspule (8) unter Ausbildung lediglich eines der vorgegebenen Spulenwicklungsbilder (11, 12, 13, 14) entlang eines Windungs pfads (15, 16) der zumindest zwei Windungspfade (15, 16) in die Nuten (10) eingelegt und an dem Flachspulenträger (6) fixiert sind. 2. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- sich der ebene Flachspulenträger (6) in einer Ebene (5) erstreckt, auf welcher eine den Flachspulenträger (6), insb. zentral, durchsetzende und bezüglich der Ebene (5) senkrecht orientierte Flochachse (17) steht,

- wobei die Nuten (10) an einer in dieser Ebene (5) liegenden Trägergroßfläche (7) des Flachspulenträgers (6) ausmünden und die Hochachse (17) umlaufen.

3. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Nuten (10) mit Steigung in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen und eine Spiralform (20) bilden, und/oder

- die Nuten (10) mit einer Spiralüberlagerungsform (21), die durch Überlagerung zweier oder mehrerer Spiralen gebildet ist, in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen.

4. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Nuten (10) aus bezüglich der Hochachse (17) konzentrischen Umfangsring nuten (22) und radial von der Hochachse (17) weglaufenden Radialnuten (23) gebildet sind,

- wobei die Umfangsringnuten (22) und die Radialnuten (23) in Übergangsab schnitten (24) ineinander übergehen.

5. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsringnuten (22) in einer Umfangsrichtung (19) um die Hochachse (17) umlaufen und eine in der Ebene (5) und der Trägergroßfläche (7) liegende Um fangsnutkontur (25) aufweisen, die kreisförmig, viereckförmig, insb. viereck-mit- abgerundeten-Ecken-förmig, oder ellipsenförmig gestaltet ist.

6. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnuten (23) radial von der Hochachse (17) geradlinig oder in geschwun genen Bahnen oder mäanderförmigen Bahnen radial von der Hochachse (17) weg laufen.

7. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass

- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt,

- wobei in Richtung der Querachse (18) unmittelbar benachbarte Nuten (10) von einander durch eine Nutenwand (26) getrennt und elektrisch isoliert sind,

- wobei eine in Richtung der Querachse (18) gemessene Wandstärke dieser Nu tenwand (26) mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindestwand stärke entspricht.

8. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass

- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt,

- wobei die Nuten (10) bezüglich der Hochachse (17) punktsymmetrisch und/oder bezüglich der Querachse (18) spiegelsymmetrisch gestaltet sind.

9. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachspulenträger (6) zumindest eine Durchführung (28) aufweist, die den Flachspulenträger (6) durchsetzt und durch die hindurch die Flachspule (8) elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist.

10. Induktionsladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- von der Hochachse (17) eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene (5) verlaufende Querachse (18) weg ragt,

- wobei sich die durch die zumindest zwei Windungspfade (15, 16) vorgegebenen Spulenwicklungsbilder (11 , 12, 13, 14) in ihren für eine Flachspule (8) vorgege benen Spuleninnenabmessungen (29) und/oder Spulenaußenabmessungen

(30) und/oder Spulenwindungsanzahlen und/oder Spulenwindungsabständen

(31), die zwischen zwei unmittelbar benachbarten Spulenwindungen (9) in Rich tung einer Querachse (18) zu messen sind, voneinander unterscheiden.

11. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Induktionsspuleneinrichtung (2) eine Ferriteinheit (32) aus Ferritelemen ten (33) zur Führung von Magnetfeldern und einen Träger (34) aufweist,

- wobei die Ferritelemente (33) am Träger (34), insb. adhäsiv, fixiert und positio niert sind, und

- wobei die Ferritelemente (33) mittels des Trägers (34) unter Ausbildung eines Abstands zwischen den jeweiligen Ferritelementen (33) und dem Flachspulen träger (6) am Flachspulenträger (6) angeordnet sind.

12. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Träger (34) durch ein Traggitter realisiert ist, welches von einer unausge- härteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente (33) am Flachspulenträger (6) fixiert, ungehinderten umströmt oder umströmbar ist, oder - der Träger (34) durch eine Abstandsplatte realisiert ist, welche einen Abstand zwischen den Ferritelementen (33) und dem Flachspulenträger (6) und/oder der Flachspule (8) einstellt, oder

- der Träger (34) durch ein Abstandsgitter realisiert ist, welches von einer unaus- gehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente (33) am Flachspulenträger (6) fixiert, ungehinderten umströmt oder umströmbar ist und welches einen Abstand zwischen den Ferritelementen (33) und dem Flachspulenträger (6) und/oder der Flachspule (8) einstellt.

13. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Induktionsladevorrichtung (1) eine zum Betreiben der Induktionsspulenein richtung (2) eingerichtete Elektronikeinrichtung (3) sowie einer zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung (2) und/oder der Elektronikeinrichtung (3) einge richteten Kühleinrichtung (4) aufweist, wobei an der Kühleinrichtung (4) einer seits die Elektronikeinrichtung (3) und andererseits die Induktionsspulenein richtung (2) angeordnet ist,

- wobei die Kühleinrichtung (4) durch eine ebene fluiddurchströmbare Wärmetau scherkühlplatte realisiert ist.

14. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Elektronikeinrichtung (3) eine Elektronikplatine (36) mit mehreren separaten Kondensatorbänken (37, 38, 39) aufweist,

- wobei jede Kondensatorbank (37, 38, 39) miteinander elektrisch leitfähig ver bundene elektrische Einzelkapazitäten (40) aufweist,

- wobei im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung (1 ) eine einzige Kondensatorbank (37, 38, 39) oder mehrere elektrisch leitfähig zusam mengeschaltete Kondensatorbänke (37, 38, 39) oder alle Kondensatorbänke (37, 38, 39), die elektrisch leitfähig zusammengeschaltet sind, eine Gesamtka pazität bilden, die mit der Flachspule (8) elektrisch kommunizierend verbindbar oder verbunden ist.

15. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Zusammenschaltung mehrerer oder aller Kondensator bänke (37, 38, 39) durch mindestens einen Leistungsschalter (42) oder durch min destens eine programmierbare Steuerlogik (43) oder durch mindestens einen elektrischen Festkontakt (44) realisiert ist, wobei letztere aus der nachfolgenden, nicht abschließenden Gruppe stammen:

- Schalter,

- Jumper,

- Hochleistungsjumper,

- Leiterbrücken.

16. Induktionsladevorrichtung (1 ) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Gesamtkapazität so eingestellt ist, dass sie mit der Induktivität der Flach spule (8) gemäß des einen realisierten Spulenwicklungsbildes (11 , 12, 13, 14) einen Schwingkreis bildet, welcher im Bereich einer angestrebten Betriebsfre quenz der Induktionsladevorrichtung (1 ) eine Resonanzfrequenz aufweist.

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Description:
Induktionsladevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Induktionsladevorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 .

Zur berührungslosen Energieübertragung zwischen einer kraftfahrzeugseitig an geordneten Induktionsladeeinheit mit Induktionsladevorrichtung und einer boden seitig verankerten universellen Gegen-Induktionsladeeinheit muss, um eine effizi ente Energieübertragung realisieren zu können, eine optimale magnetische Kopp lung zwischen denselben eingestellt werden. Dies wird in der Regel hauptsächlich durch eine konstruktive Abstimmung der Komponenten aufeinander erreicht. Wenn die kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung allerdings in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen zum Einsatz kommt oder kommen soll, wo sich bspw. ein Abstand zwischen der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladeeinheit und der bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit ändert, muss zumindest die kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung konstruktiv an die neuen Rahmen bedingungen anpasst werden. Eine solche konstruktive Anpassung ist jedoch mit relativ hohen Kosten verbunden, obwohl man sich kostengünstige Induktionslade systeme wünscht.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer Induktionsladevorrichtung bereitzustellen oder an zugeben. Insb. soll eine Induktionsladevorrichtung angegeben werden, die sich praktisch ohne konstruktive Anpassung kostengünstig und flexibel in Kraftfahrzeu gen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen oder auch in einer bodenseitigen Gegen- Induktionsladeeinheit einsetzen lässt. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Ge genstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, an einem eine Flachspule tragenden Flachspulenträger der Induktionsladevorrichtung Mittel vorzusehen, mit denen ver schiedene Geometrien der Spulenwindungen der Flachspule, die die Erfindung als Spulenwicklungsbilder bezeichnet, realisiert werden können, ohne dass der Flach spulenträger konstruktiv angepasst werden muss. Dadurch lässt sich die Indukti onsladevorrichtung insb. kostengünstig und relativ zügig mit unterschiedlichen Flachspulen bzw. mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften einer Flachspule ausstatten.

Flierzu schlägt die Erfindung eine Induktionsladevorrichtung vor, die sich insb. für den Einsatz in einer zum Aufladen einer Traktionsbatterie eingerichteten und die Induktionsladevorrichtung aufweisenden Induktionsladeeinheit, welche ggf. auch eine Steuerung und ein Nutzerendgerät mit Anzeigen umfasst, eines Kraftfahr zeugs oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit eignet. Die Induktionsladevorrichtung weist eine Induktionsspuleneinrichtung zur berührungs losen, insb. bidirektionalen, Energieübertragung, eine zum Betreiben derselben eingerichteten Elektronikeinrichtung sowie eine zum Kühlen der Induktionsspulen einrichtung und/oder der Elektronikeinrichtung eingerichteten Kühleinrichtung auf, wobei einerseits an der Kühleinrichtung die Elektronikeinrichtung und andererseits die Induktionsspuleneinrichtung angeordnet ist. Die besagte Induktionsspulenein richtung weist einen sich zweckmäßigerweise in einer Ebene erstreckenden, ebe nen Flachspulenträger und eine, insb. einer Trägergroßfläche des Flachspulenträ gers zugeordnete, elektrisch leitfähige Flachspule aus, insb. parallel zur Ebene an geordneten, Spulenwindungen auf. Der besagte Flachspulenträger hat zusam menhängende Nuten, die zweckmäßigerweise an der besagten Trägergroßfläche des Flachspulenträgers angeordnet sind, die in der besagten Ebene liegt. Ferner ist vorgesehen, dass die Spulenwindungen unter Ausbildung eines die Spulenei genschaften, insb. Spuleninduktionseigenschaften, der Flachspule vorgebenden Spulenwicklungsbildes der Flachspule entlang eines sich durch die Nuten erstre ckenden Windungspfads in die Nuten einlegbar sind. Dadurch kann also die Flach spule mit vorgegebenen Spuleneigenschaften realisiert bzw. ausgebildet werden. Hierbei versteht die Erfindung den Begriff "Spulenwicklungsbild" zweckmäßiger weise als die Geometrie der Spulenwindungen der Flachspule. Wesentlich ist, dass die Nuten nicht lediglich einen einzigen, sondern zumindest zwei oder mehr, insb. zumindest abschnittsweise unterschiedliche oder vollständig unterschiedli che, Windungspfade zum Einlegen von Spulenwindungen begrenzen oder bilden, entlang denen jeweils Spulenwindungen in die Nuten eingelegt werden können. Dadurch bietet der Flachspulenträger die Option, Flachspulen in zumindest zwei oder mehr unterschiedlichen Spulenwicklungsbildern, also mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, zu realisieren. Im zusammengebauten Zustand der Indukti onsladevorrichtung ist vorgesehen, dass die Spulenwindungen der Flachspule un ter Ausbildung eines der somit vorgegebenen Spulenwicklungsbilder entlang eines Windungspfads der zumindest zwei vorgegebenen Windungspfade in die Nuten eingelegt und am Flachspulenträger fixiert sind. Hierbei sind nicht zwingend alle Nuten mit einer Spulenwindung gefüllt.

Durch das Einlegen der Spulenwindungen in die Nuten entlang des einen oder anderen bzw. einer der verschiedenen Windungspfade können mit nur einem ein zigen Flachspulenträger zumindest zwei verschiedene Spulenwicklungsbilder für Flachspulen, also sozusagen zumindest zwei verschiedene Spulengestaltungen für Flachspulen, realisiert werden. Durch verschiedene Spulenwicklungsbilder kön nen Flachspulen mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, insb. Spulenindukti onseigenschaften, bereitgestellt werden. Das hat den Vorteil, dass sich die erfin dungsgemäße Induktionsladevorrichtung bzw. die Flachspule an eine Vielzahl von unterschiedlichen Rahmenbedingungen anpassen lässt, was relativ schnell und kostengünstig möglich ist, da die seither notwendige konstruktive Anpassung des Flachspulenträgers sowie ggf. weiterer Komponenten, bspw. Komponenten der Elektronikeinrichtung, Kommunikation, Sicherheitsfunktionen, Gehäuse oder An schlüsse, wegfällt. Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung kann hier durch insb. in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit zum Einsatz kommen, wobei eine optimale magnetische Kopplung zwischen der erfindungsgemäßen Indukti onsladevorrichtung und einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit, trotz unterschiedlicher Rahmenbedingungen, wie Bodenfreiheiten, Batteriespannungen oder Begebenheiten am kraftfahrzeugseitigen Einbauort, relativ schnell und kos tengünstig realisierbar ist.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass der modular bzw. universell gestaltete Flachspulenträger die Möglichkeit besitzt, Spulenwindungen mit unterschiedlichen Litzendurchmessern aufzunehmen, z.B. 3mm bis 6 mm. Spulenwindungen können nämlich durch einen einstückigen und elektrisch leitfähigen Draht bzw. eine Litze realisiert sein. So kann vorteilhaft die Stromtragfähigkeit der Spulenwindung bei spielweise an die ausgangsseitig geforderte Batteriespannung angepasst werden, z.B. 400 V oder 800 V Systeme inklusive aller weiterer denkbaren Batteriekonfigu rationen. Die Aufnahme von Spulenwindungen mit unterschiedlichen Litzendurch messern kann z.B. durch die Gestaltung einer hinterschnittigen Litzennut erreicht werden. Weitere Möglichkeiten stellen flexible Fixiermöglichkeiten, wie z.B. Clipse dar. Auch durch die Verwendung flexibler Litzennuteinsätze in einem Spritzguss werkzeug kann der modulare Litzenträger mit identischen Layout für unterschied liche Litzendurchmesser vorbereitet werden.

Zweckmäßig ist, wenn sich der ebene Flachspulenträger in der besagten oder in einer Ebene erstreckt, wobei auf dieser eine den Flachspulenträger, insb. zentral, durchsetzende und bezüglich der Ebene senkrecht orientierte Hochachse steht. Hierbei kann von der Hochachse eine bezüglich derselben senkreckt orientierte und in der besagten Ebene verlaufende Querachse weg ragen, wobei die Nuten des Flachspulenträgers an einer in der besagten Ebene oder zumindest parallel dazu liegenden Trägergroßfläche des Flachspulenträgers ausmünden und die Hochachse umlaufen. Dadurch sind die Nuten nach außen hin offen, so dass eine Spulenwindung eingelegt werden kann. Es ist denkbar, dass die Nuten vollständig und in einer um die Hochachse rotierenden Umfangsrichtung oder zumindest ab schnittsweise in dieser Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen.

Um unterschiedliche Spulenwicklungsbilder realisieren zu können, kann die Ge stalt der Nuten angepasst werden. Zweckmäßig ist bspw., wenn die Nuten mit Stei gung in einer Umfangsrichtung spiralförmig um die Hochachse umlaufen, so dass sie eine Spiralform bilden. Zusätzlich oder alternativ können die Nuten in der Art einer Überlagerungsspirale aus zwei oder mehr überlagerten Einzelspiralen in ei ner Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen, so dass sie ein Spiralüberlage rungsform bilden. Die besagte Steigung kann dabei als Abstand zwischen in Rich tung der Querachse unmittelbar benachbarten Nuten verstanden werden. Die Stei gung kann entweder konstant sein, so dass der Abstand zwischen zwei in Richtung der Querachse unmittelbar benachbarten Nuten an jeder Stelle einer Flachspule bzw. des Flachspulenträgers gleich ist, oder variieren. Die Nuten können ab schnittsweise oder vollständig in einer Umfangsrichtung um die besagte Hoch achse umlaufen. Es versteht sich von selbst, dass die Nuten statt in der aus zwei oder mehr überlagerten Spiralen gebildeten Spiralüberlagerungsform auch in an deren Überlagerungsformen um die Hochachse umlaufen können. Vorstellen kann man sich bspw. einen aus zwei oder mehr überlagernd angeordneten Ringen ge bildeten Überlagerungsring, der eine Ringüberlagerungsform bildet oder eine aus zwei oder mehr überlagernd angeordneten Ellipsen gebildete Überlagerungsel lipse, die eine Ellipsenüberlagerungsform definiert. In Richtung der Querachse kann radial von der Hochachse weglaufend bedeuten.

Weiterhin können Nuten zweckmäßig sein, die aus bezüglich der Hochachse kon zentrischen Umfangsringnuten und radial von der Hochachse weglaufen Radial nuten gebildet sind oder solche aufweisen. Hierbei können die Umfangsringnuten und die Radialnuten in Übergangsabschnitten ineinander übergehen, so dass die Nuten Zusammenhängen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die besagten Umfangsringnuten in einer Umfangsrichtung um die Hochachse umlaufen und dabei eine in der Ebene und der Trägergroßfläche liegende Umfangsnutkontur aufweisen oder bilden, die kreis förmig, viereckförmig oder ellipsenförmig gestaltet ist. Der Querschnitt der Um fangsringnuten kann dabei beliebig gewählt werden. Weiterhin können die Radial nuten radial bezüglich der Hochachse, d.h. ggf. in Richtung der Querachse, gerad linig oder in geschwungenen Bahnen oder mäanderförmigen Bahnen radial von der Hochachse weglaufen. Auch der Querschnitt der Radialnuten kann beliebig gewählt werden. Dadurch sind einfach und kostengünstig herzustellende Nuten angegeben, die darüber hinaus eine variable Gestaltung der Spulenwicklungsbil der gestatten.

Weiter zweckmäßig ist, wenn in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse unmittelbar benachbarte Nuten voneinander durch eine Nutenwand getrennt und/oder elektrisch isoliert sind. Dabei kann man sich vorstellen, dass eine in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse gemessene Wandstärke dieser Nutenwand mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindestwandstärke entspricht. Hierdurch kann insb. eine ausreichende elektrische Isolierung der in den Nuten eingelegten Spulenwindungen sichergestellt werden.

Weiterhin können die Nuten bezüglich der besagten Hochachse punktsymmetrisch und/oder bezüglich der besagten Querachse spiegelsymmetrisch gestaltet sein. Die Erfindung versteht den Begriff "punktsymmetrisch" zweckmäßigerweise als die Eigenschaft der Nuten oder einer beliebigen Geometrie, durch die Spiegelung an einem Symmetriepunkt, insb. der Hochachse, wieder auf sich selbst abgebildet zu werden. Weiterhin versteht die Erfindung den Begriff "spiegelsymmetrisch" zweck mäßigerweise als die Eigenschaft der Nuten oder einer beliebigen Geometrie, durch die Spiegelung an einer Symmetrieachse, insb. der Querachse, wieder auf sich selbst abgebildet zu werden. Weiterhin ist vorstellbar, dass die bezüglich der Hochachse konzentrisch ausgebildeten Umfangsringnuten und die radial von der Hochachse weglaufen Radialnuten punktsymmetrisch bezüglich der Hochachse und/oder spiegelsymmetrisch bezüglich der Querachse ausgebildet sind.

Weiterhin kann der Flachspulenträger zumindest eine Durchführung aufweisen, die den Flachspulenträger vollständig durchsetzt und durch die hindurch die Flach spule, insb. ein Litzenende derselben, elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist.

Vorteilhafterweise kann die zumindest eine Durchführung in eine Nut des Flach spulenträgers einmünden. Weiterhin kann zumindest ein Kontaktierabschnitt der Spulenwindung der Flachspule durch die zumindest eine Durchführung hindurch geführt und elektrisch kontaktiert sein. Zweckmäßigerweise ist genau eine einzige Durchführung vorgesehen, die den Flachspulenträger durchsetzt, wobei zwei Kon taktierabschnitte der Spulenwindung der Flachspule durch diese Durchführung hin durchgeführt und elektrisch kontaktiert sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr separate Durchführungen vorgesehen sind, die den Flachspulen träger an separaten Stellen durchsetzen. Hierbei können die beiden oder mehreren separaten Durchführungen auf einer gemeinsamen in Richtung der Querachse ge radlinig verlaufenden Bahn liegen und jeweils in Richtung der Querachse oder ra dial bezüglich der Hochachse zueinander beabstandete Nuten einmünden. Dadurch ist es möglich, dass die Kontaktierabschnitte der Spulenwindung der Flachspule, die bspw. durch ihre Windungsenden realisiert sein können, an der gleichen oder an unterschiedlichen Positionen durch den Flachspulenträger ge führt werden können.

Ferner kann vorgesehen sein, dass sich die durch die zumindest zwei Windungs pfade vorgegebenen Spulenwicklungsbilder für die Spulenwindungen einer Flach spule in ihren Spuleninnenabmessungen und/oder Spulenaußenabmessungen und/oder Spulenwindungsanzahlen und/oder Spulenwindungsabständen, die zwi schen zwei unmittelbar benachbarten Spulenwindungen in Richtung der Quer achse oder radial bezüglich der Flochachse zu messen sind, voneinander unter scheiden. Dadurch sind verschiedene Spulenwicklungsbilder bereitgestellt, mit de nen unterschiedliche Spuleneigenschaften einer Flachspule abgebildet werden können. Weiterhin können gemäß einem denkbaren Spulenwicklungsbild die Spu lenwindungen lediglich in die, bezüglich der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial innersten Nuten des Flachspulenträgers eingelegt sein, während die radial äußeren Nuten frei von Spulenwindungen sind. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, gemäß einem anderen denkbaren Spulenwick lungsbild, dass die Spulenwindungen lediglich in die, bezüglich der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial äußersten Nuten des Flach spulenträgers eingelegt sind, während nun die radial inneren Nuten frei von Spu lenwindungen sind. Weiterhin können die Spulenwindungen in, wieder in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, radial unmittelbar aufeinanderfolgende, also benachbarte, Nuten eingelegt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest einzelne Nuten übersprungen werden, so dass bspw. Spulenwindungen lediglich, wieder in Richtung der Querachse oder radial bezüglich der Hochachse betrachtet, in jeder zweiten oder dritten oder einer beliebigen Nut eingelegt sind, während die übersprungenen Nutenfrei von Spulen windungen sind. Auch hierdurch können unterschiedliche Spulenwicklungsbilder bereitgestellt werden, um eine möglichst flexible Gestaltung der magnetischen Spuleneigenschaften einer Flachspule zu realisieren.

Die Induktionsspuleneinrichtung kann eine Ferriteinheit aus Ferritelementen zur Führung von Magnetfeldern, insb. die der Flachspule, und einem Träger aufwei sen. Die insb. aus Ferrit hergestellten, separaten Ferritelemente sind am Träger bspw. adhäsiv fixiert und insb. pizzaartig, positioniert, so dass sie unverlierbar und an einer vorgegebenen Stelle am Träger angeordnet sind. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung können die Ferritelemente mittels des Trä gers unter Ausbildung eines Abstands zwischen den jeweiligen Ferritelementen und dem Flachspulenträger am Flachspulenträger angeordnet sein.

Die besagte Ferriteinheit mit Ferritelementen kann zweckmäßigerweise zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Flachspulenträger mit Flachspule an der Indukti onsspuleneinrichtung angeordnet oder zumindest derselben zugeordnet sein und mit dem Flachspulenträger mit Flachspule funktionell Zusammenwirken. Insb. kann die Ferriteinheit mit Ferritelementen hierbei ein von der Flachspule oder der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit bereitgestelltes Magnetfeld formen und/oder führen. Dadurch kann vorteilhafterweise die technische Wirkung erreicht werden, dass die magnetische Kopplung der Induktionsladevorrichtung bzw. Induktionsladeeinrich tung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit optimiert oder optimal eingestellt werden kann.

Die Ferritelemente können insb. in Richtung der Querachse hinsichtlich ihrer Posi tion und flächenmäßigen Größe an die Gestaltung der Flachspule angepasst wer den, um eine Verbesserung der magnetischen Kopplung der Induktionsladevor richtung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit zu erreichen. Bevor zugt decken die Ferritelemente die Flachspule in Richtung der Flochachse vollstän dig ab, wobei zur Einsparung von Ferritmasse und damit auch der Materialkosten, Ferritelemente-Überstände, d.h. insb. diejenigen Bereiche der Ferritelemente die in Richtung der Querachse über die Flachspule hinausragen, weggenommen wer den können. Der dadurch freigegebene Bauraum kann vergossen oder durch ein gelegte Dummy-Elemente gefüllt werden. Die Dummy-Elemente können dabei auch eine tragende Funktion in der Induktionsladevorrichtung übernehmen.

Die Ferritelemente können weiterhin eine dreieckige Grundform besitzen, wobei sie zweckmäßigerweise flächig über der Flachspule angeordnet sind, insb. so dass jeweils eine Dreieckspitze eines dreieckigen Ferritelements zur Flochachse zeigt. Dadurch ergibt sich eine pizzaartige Anordnung der Ferritelemente. Das Fixieren der Ferritelemente kann, auch wenn diese zueinander unterschiedliche Größen haben, durch Knicklaschen auf der Oberseite des Flachspulenträgers vorbereitet sein. Störende Knicklaschen werden vor ihrer Montage einfach abgebrochen, so dass die verbleibenden Knicklaschen oder -stifte die eingelegten Ferritelemente in der jeweils vorgegebenen Position halten. Ggf. werden die Ferritelemente an ihrer jeweiligen Position am Flachspulenträger durch eine Vergussmasse zusätzlich fi xiert.

Der besagte Träger kann zweckmäßigerweise durch ein Traggitter realisiert sein, welches von einer unausgehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente am Flachspulenträger fixiert, ungehindert umströmt oder um- strömbar ist. Alternativ kann der T räger auch als eine Abstandsplatte realisiert sein, welche einen Abstand zwischen den Ferritelementen und dem Flachspulenträger bzw. der Flachspule einstellt. Weiter alternativ kann der T räger durch ein Abstands gitter realisiert sein, welches von einer unausgehärteten Vergussmasse, die im ausgehärteten Zustand die Ferritelemente am Flachspulenträger fixiert, ungehin derten umströmt oder umströmbar ist und welches einen Abstand zwischen den Ferritelementen und dem Flachspulenträger bzw. der Flachspule einstellt. Dadurch lassen sich die Ferritelemente mit einem vorgegebenen Abstand und mit einfachen Mitteln am Flachspulenträger fixieren. Die Kühleinrichtung ist zweckmäßigerweise durch eine ebene fluiddurchströmbare Wärmetauscherkühlplatte realisiert. Diese kann als Gleichteil ausgebildet sein, so dass eine konstruktive Anpassung der Kühleinrichtung für alle Varianten einer die Induktionsladevorrichtung aufweisenden Induktionsladeeinrichtung entfallen kann. Dadurch ist die Induktionsladevorrichtung relativ kostengünstig in der Herstellung.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Elektronikeinrichtung zumindest eine Elektronikplatine mit mehreren separaten Kondensatorbänken aufweist. Die Kon densatorbänke weisen mehrere Einzelkapazitäten auf, die allesamt elektrisch leit fähig miteinander verbunden sind. Im zusammengebauten Zustand der Induktions ladevorrichtung können insb. in Abhängigkeit des Spulenwicklungsbildes der Flachspule entweder eine einzige Kondensatorbank oder mehrere Kondensator bänke oder alle verfügbaren Kondensatorbänke elektrisch leitfähig zusammenge schaltet sein, wodurch eine Gesamtkapazität gebildet ist, die mit der Flachspule elektrisch kommunizierend verbunden ist. Dies dient zur Anpassung der als Ge samtkapazität bezeichneten Kapazität der Elektronikeinrichtung an die Induktivität der Flachspule. Dies hat den Vorteil, dass eine effektive magnetische Kopplung zwischen der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung eines Kraftfahrzeu ges und einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit in der Form realisierbar ist, dass nicht übertragene elektrische Energie in der Frequenz des schwingenden Magnetfeldes zwischengespeichert werden kann und somit nicht verloren geht. Man kann sich vorstellen, dass die Elektronikplatine über sieben separate Konden satorbänke verfügt, die ihrerseits eine Vielzahl von Einzelkapazitäten aufweisen. Die Kondensatorbänke können beliebig miteinander kombiniert/zusammenge schaltet werden, so dass die erzielbare Gesamtkapazität auf die Induktivität der Flachspule angepasst werden kann. Zweckmäßigerweise sind die Kapazitäten der einzelnen Kondensatorbänke gestaffelt ausgebildet, in der Art, dass eine erste Kondensatorbank eine relativ kleine Kapazität bereitstellt, während jede weitere Kondensatorbank eine etwas größere Kapazität bereitstellt. Insb. kann vorgesehen sein, dass zumindest die besagte erste Kondensatorbank immer geschaltet ist, so dass sozusagen eine Mindestkapazität gewährleistet ist. Die realisierbare Gesamt kapazität ergibt sich zweckmäßigerweise aus den miteinander zusammengeschal teten Einzelkapazitäten. Hierdurch besteht die Möglichkeit einer Flachspule, die gemäß einem der hier vorgeschlagenen Spulenwicklungsbilder bzw. gemäß einer der vorgeschlagenen Geometrien der Spulenwindungen ausgebildet ist, eine opti male Kapazität zuzuordnen. Wegen der beschriebenen Zusammenschaltbarkeit der Kondensatorbänke der Elektronikplatine kann die hierbei realisierbare Kapazi tät in weiten Bereichen flexibel variiert werden. Dadurch lassen sich sowohl die Flachspule als auch die Elektronikplatine für den jeweiligen Fahrzeugtyp modular einstellen, ohne dass es einer konstruktiven Änderung der jeweiligen Komponen ten bedarf.

Die besagte Elektronikeinrichtung mit Elektronikplatine kann zweckmäßigerweise zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Flachspulenträger mit Flachspule und/oder der Ferriteinheit mit Ferritelementen an der Induktionsspuleneinrichtung angeordnet oder zumindest derselben zugeordnet sein und mit dem Flachspulen träger mit Flachspule und/oder der Ferriteinheit mit Ferritelementen funktionell Zu sammenwirken. Insb. kann die Elektronikeinrichtung mit Elektronikplatine hierbei ein von der Flachspule oder der Gegen-Induktionsladeeinheit bereitgestelltes Mag netfeld formen und/oder bereitstellen oder mit einem solchen Zusammenwirken. Dadurch kann vorteilhafterweise die technische Wirkung erreicht werden, dass die magnetische Kopplung der Induktionsladevorrichtung bzw. Induktionsladeeinrich tung mit einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit weiter optimiert oder op timal eingestellt werden kann.

Weiter zweckmäßigerweise hat die Elektronikplatine zumindest drei separate An schlusskontakte zur elektrisch leitfähigen Verbindung der Elektronikplatine mit hier nicht thematisieren weiteren elektrischen Komponenten der Elektronikeinrichtung. Zweckmäßigerweise sind je zwei dieser Anschlusskontakte elektrisch kommuni zierend miteinander über eine vorgegebene Auswahl von Kondensatorbänken ver bunden. Dadurch kann, wenn die Elektronikplatine über ein erstes Paar von An schlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine erste Gesamtkapazität be reitgestellt werden. Weiterhin kann, wenn die Elektronikplatine über ein zweites Paar von Anschlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine zweite Ge samtkapazität, die von der ersten Gesamtkapazität abweicht, bereitgestellt wer den. Weiterhin kann, wenn die Elektronikplatine über ein drittes Paar von An schlusskontakten elektrisch leitfähig verbunden ist, eine dritte Gesamtkapazität, die von der ersten und zweiten Gesamtkapazität abweicht, bereitgestellt werden. Die jeweils nicht elektrisch leitfähig verbundenen Anschlusskontakte werden nicht aktiv genutzt. Dadurch kann durch die Wahl des elektrisch leitfähig verbundenen Paars von Anschlusskontakten unterschiedliche Gesamtkapazitäten bereitgestellt werden, ohne dass die Elektronikplatine konstruktiv geändert werden muss. Wei terhin kann durch die Wahl geeigneter Anschlusskontakte auch die Zugänglichkeit zu den Spulenwindungen bzw. den Litzenenden optimiert werden, welche bei un terschiedlichen Spulenwicklungsbildern durch unterschiedliche Durchführungen durch den Flachspulenträger geführt werden und somit an unterschiedlichen Posi tionen der Elektronikeinrichtung zugeführt werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die vorstehend erläuterte elektrisch leit fähige Zusammenschaltung mehrerer oder aller Kondensatorbänke durch auf der Elektronikplatine angeordneten Leistungsschalter oder durch eine ebenfalls auf der Elektronikplatine angeordneten programmierbaren Steuerlogik oder durch ebenfalls auf der Elektronikplatine angeordneten elektrische Festkontakten, wel che insb. bei der Herstellung der Elektronikplatine ausgebildet und ggf. an dersel ben durch löten fixiert werden, realisiert sein kann. Die Festkontakte können aus der nachfolgenden, nicht abschließenden Gruppe stammen: Schalter, Jumper, Hochleistungsjumper, Leiterbrücken.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Induktionsspuleneinrichtung und die Kühleinrichtung mittels einer Vergussmasse aneinander fixiert sind, wobei zwi schen der Induktionsspuleneinrichtung und der Kühleinrichtung vorhandene Kavi täten zumindest teilweise oder vollständig mittels eines Füllmaterials, insb. Epo xidharz, aufgefüllt sind.

Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung kann zweckmäßigerweise darin liegen, eine Verwendung einer kraftfahrzeugseitigen Induktionsladeeinrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung in einem mit einer Traktionsbatterie ausgerüsteten Kraftfahrzeug oder auch in einer bodenseitigen Gegen-Induktionsladeeinheit an zugeben. Hierbei kann die Induktionsladeeinrichtung in einer zweckmäßigerweise in einer Induktionsladevorrichtung des Kraftfahrzeuges oder auch in einer boden seitigen Gegen-Induktionsladeeinheit integriert sein.

Zweckmäßig ist ferner, wenn die vorstehend beschriebene Gesamtkapazität so eingestellt ist, dass sie mit der Induktivität der Flachspule gemäß des einen reali sierten Spulenwicklungsbildes einen Schwingkreis bildet, welcher im Bereich einer angestrebten Betriebsfrequenz der Induktionsladevorrichtung eine Resonanzfre quenz aufweist.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugs weise eine kraftfahrzeugseitige oder auch in eine bodenseitige Induktionsladevor richtung mit einer Induktionsspuleneinrichtung zur berührungslosen Energieüber tragung, einer zum Betreiben derselben eingerichteten Elektronikeinrichtung sowie einer zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung und/oder der Elektronikeinrich tung eingerichteten Kühleinrichtung, an der einerseits die Elektronikeinrichtung und andererseits die Induktionsspuleneinrichtung angeordnet ist. Die Induktions spuleneinrichtung hat einen Flachspulenträger und eine Flachspule aus Spulen windungen, wobei der Flachspulenträger zusammenhängende Nuten aufweist, in welche die Spulenwindungen unter Ausbildung der Flachspule sowie eines die Spuleneigenschaften der Flachspule vorgebenden Spulenwicklungsbildes entlang eines sich durch die Nuten erstreckenden Windungspfads eingelegt sind. Die Nu ten des Flachspulenträgers bilden oder begrenzen zumindest zwei Windungspfade zum Einlegen von Spulenwindungen wodurch zumindest zwei unterschiedliche Spulenwicklungsbilder für Flachspulen mit unterschiedlichen Spuleninduktionsei genschaften vorgegeben sind.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern 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 darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 in einer Schnittansicht ein auf einem Untergrund oberhalb einer Ge- gen-lnduktionsladeeinheit abgestelltes Kraftfahrzeug mit einer zum Aufladen einer nicht illustrierten Traktionsbatterie eingerichteten In duktionsladeeinheit, die eine erfindungsgemäße Induktionsladevor richtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem zusam mengebauten Zustand aufweist,

Fig. 2 in einer Draufsicht einen in die Induktionsladevorrichtung aus Fig. 1 integrierten Flachspulenträger gemäß einem ersten Ausführungs beispiel,

Fig. 3 in einer Draufsicht einen in die Induktionsladevorrichtung aus Fig. 1 integrierten Flachspulenträger gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel,

Fig. 4 und 5 jeweils eine Flachspule in einer Draufsicht, wodurch deren Spulen geometrie bzw. deren Spulenwicklungsbild ersichtlich ist, wobei die Flachspulen in einen Flachspulenträger der Induktionsladevorrich tung gemäß Fig. 2 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingewickelt sein können,

Fig. 6 und 7 jeweils eine Flachspule in einer Draufsicht, wodurch deren Spulen geometrie bzw. deren Spulenwicklungsbild ersichtlich ist, wobei die Flachspulen in einen Flachspulenträger der Induktionsladevorrich tung gemäß Fig. 3 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingewickelt sein können,

Fig. 8 in einer Draufsicht eine Elektronikplatine einer Elektronikeinrichtung der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel, Fig. 9 in einer Draufsicht eine weitere Elektronikplatine einer Elektronikein richtung der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß ei nem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 in einer Draufsicht eine auf einem Flachspulenträger angeordnete Ferriteinheit der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder ge mäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Ferriteinheit zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, um den Blick auf den ansonsten von der Ferriteinheit verdeckten Flachspulenträ ger zumindest abschnittsweise freizugeben, und zuletzt die

Fig. 11 in einer Draufsicht eine weitere auf einem Flachspulenträger ange ordnete Ferriteinheit der Induktionsladevorrichtung gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Ferrit einheit erneut zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, so dass der ansonsten von der Ferriteinheit verdeckte Flachspulen träger zumindest abschnittsweise zu erkennen ist.

Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht ein auf einem Untergrund 48 oberhalb einer Gegen-Induktionsladeeinheit 47 abgestelltes, nur ausschnittsweise illustriertes Kraftfahrzeug 46, das mit einer zum Aufladen einer nicht illustrierten Traktionsbat terie des Kraftfahrzeugs 46 eingerichteten Induktionsladeeinheit 45 ausgerüstet ist, die eine erfindungsgemäße kraftfahrzeugseitige Induktionsladevorrichtung 1 ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel und ggf. weitere Komponenten aufweist. Die Induktionsladevorrichtung 1 ist in dem in Fig. 1 angedeuteten zusammenge bauten Zustand eingerichtet und derart oberhalb der ortsfest am Untergrund 48 angeordneten Gegen-Induktionsladeeinheit 47 positioniert, dass sie mit der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit 47 eine optimale magnetische Kopplung realisiert, mit- tels der elektrische Energie berührungslos und ggf. bidirektional zwischen der Ge- gen-lnduktionsladeeinheit 47 und der Induktionsladeeinheit 45 übertragbar ist. Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung 1 könnte statt kraftfahrzeugseitig auch bodenseitig in der dortigen Gegen-Induktionsladeeinheit 47 realisiert sein.

Um die besagte magnetische Kopplung bzw. die bidirektionale Energieübertragung realisieren zu können, weist die Induktionsladevorrichtung 1 durch drei Kästchen angedeutete separate Komponenten auf, nämlich eine Induktionsspuleneinrich tung 2, die die eigentliche berührungslose Energieübertragung bewerkstelligt, eine zum Betreiben derselben eingerichtete Elektronikeinrichtung 3 sowie eine zum Kühlen der Induktionsspuleneinrichtung 2 und der Elektronikeinrichtung 3 einge richtete Kühleinrichtung 4. In Fig. 1 kann man erkennen, dass einerseits an der Kühleinrichtung 4 die Elektronikeinrichtung 3 und andererseits die Induktionsspu leneinrichtung 2 angeordnet ist, die Kühleinrichtung 4 ist sozusagen sandwichartig eingefasst. In der Praxis kann es zweckmäßig sein, wenn die Induktionsspulenein richtung 2 an der dem Untergrund 48 zugewandten Seite der Kühleinrichtung 4 und die Elektronikeinrichtung 3 an einer diesbezüglich entgegengesetzt orientier ten, dem Untergrund 48 abgewandten Gegenseite der Kühleinrichtung 4 angeord net ist.

In Fig. 2 und 3 kann man jeweils einen Flachspulenträger 6 einer oder der besagten Induktionsspuleneinrichtung 2 in einer Draufsicht erkennen. Der Flachspulenträger 6 ist in beiden Figuren exemplarisch von einem monolithischen, ebenen Quader grundkörper mit abgerundeten Ecken gebildet und erstreckt sich zweckmäßiger weise in einer der jeweiligen Zeichenebene entsprechenden Ebene 5. Der Flach spulenträger 6 bzw. dessen Quadergrundkörper definiert exemplarisch zwei ent gegengesetzt orientierte Trägergroßflächen, von denen in Fig. 2 und 3 lediglich eine zu erkennen und mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet ist. Die übrigen, nicht il- lustrierten, Seitenflächen des Flachspulenträgers 6 bzw. dessen Quadergrundkör pers können als Schmalseiten ausgebildet sein, die die beiden Trägergroßflächen miteinander verbinden. Senkrecht auf der Ebene 5 steht eine in Fig. 2 und 3 durch ein Kreuzchen angedeutete Flochachse 17, die den Flachspulenträger 6 bzw. des sen Trägergroßfläche 7 zentral durchsetzt, so dass man auch von einer Hochmit tenachse sprechen könnte. Jedenfalls ragt von der Hochachse 17 eine in Fig. 2 und 3 durch einen einfachen Pfeil kenntlich gemachte, bezüglich der Hochachse 17 senkreckt orientierte und in der besagten Ebene 5 verlaufende Querachse 18 weg.

In Fig. 2 und 3 ist weiterhin zu erkennen, dass der jeweilige Flachspulenträger 6 zusammenhängende Nuten 10 aufweist, wobei der Begriff "zusammenhängend" im Sinne von "ineinander übergehend" verstanden werden kann, sodass man also von einem Nutennetz sprechen könnte. Die besagten Nuten 10 sind durch in den jeweiligen Flachspulenträger 6 bzw. dessen Quadergrundkörper eingebrachte, im Querschnitt beliebig gestaltete Vertiefungen gebildet, wobei sie an der Trägergroß fläche 7 des jeweiligen Flachspulenträgers 6 angeordnet sind, sich in der besagten Ebene 5 erstrecken und an der Trägergroßfläche 7 unter Ausbildung einer Nutöff nung ausmünden. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Nutöffnung in der Träger großfläche 7. Dabei rotieren die Nuten 10 um die Hochachse 17.

Die Induktionsspuleneinrichtung 2 hat neben dem diskutierten Flachspulenträger 6 zumindest noch eine elektrisch leitfähige Flachspule 8 aus parallel zur Ebene 5 angeordneten Spulenwindungen 9, die im Betrieb der Induktionsladevorrichtung 1 durch magnetische Kopplung mit der Gegen-Induktionsladeeinheit 47 Energie übertragen oder empfangen kann. Entsprechende Flachspulen 8 sind exempla risch in den Fig. 4 bis 7 illustriert und nachfolgend noch kurz erläutert. Die Spulen windungen 9 können bspw. durch einen einstückigen und elektrisch leitfähigen Draht bzw. einer Litze realisiert sein. Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 ist festzuhalten, dass diese Spulenwindungen 9 in die besagten Nuten 10 der jeweiligen Flachspu lenträger 6 unter Ausbildung der Flachspule 8 mit einem die Spuleneigenschaften dieser Flachspulen 8 vorgebenden Spulenwicklungsbild 11 , 12, 13, 14 entlang ei nes sich durch die Nuten 10 erstreckenden Windungspfads 15, 16 einlegbar sind. Weiterhin verfügen die Flachspulenträger 6 noch über mehrere Durchführungen 28, die den jeweiligen Flachspulenträger 6 vollständig und parallel zur Flochachse 17 durchsetzen. Die Flachspulen 8 können durch zumindest eine oder mehrere Durchführung 28 hindurch elektrisch kontaktiert werden, in der Praxis kann ein nicht bezeichneter Kontaktierabschnitt einer Spulenwindung 9 einer Flachspule 8 durch die zumindest eine Durchführung 28 hindurchgeführt und elektrisch kontak tiert sein.

Um mit nur einem einzigen Flachspulenträger 6 zumindest zwei verschiedene Spu lenwicklungsbilder 11 , 12, 13, 14 für Flachspulen 8, also sozusagen zumindest zwei verschiedene Spulengestaltungen für Flachspulen 8, anbieten zu können, was bspw. interessant ist, wenn die vorliegende Induktionsladevorrichtung 1 in Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen zum Einsatz kommen soll und entsprechende Anpassungsarbeiten vorzunehmen sind, ist vorgesehen und in Fig. 2 und 3 entsprechend angedeutet, dass die Nuten 10 der Flachspulenträger 6 zumindest zwei und zumindest abschnittsweise unterschiedliche Windungspfade 15, 16 zum Einlegen von Spulenwindungen 9 begrenzen oder bilden. Dadurch ist es möglich, die Spulenwindungen 9 zumindest entweder entlang des einen oder anderen Windungspfads 15, 16 in die Nuten 10 einzulegen, wodurch zumindest zwei verschiedene Spulenwicklungsbilder 11 , 12, 13, 14 für Flachspulen 8, also zumindest zwei Flachspulen 8 mit unterschiedlichen Spuleneigenschaften, bereit gestelltwerden können. Dadurch lassen sich die Spuleneigenschaften einer Flach spule 8 an konkrete Rahmenbedingungen anpassen, ohne dass der Flachspulen träger 6 konstruktiv abgeändert werden muss. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung 1 , vgl. insb. die Fig. 1 , ist nur ein einziger Windungspfad 15, 16 mit Spulenwindungen 9 der Flachspule 8 belegt, während die übrigen Windungspfade 15, 16 bzw. Nuten 10 spulenwin dungsfrei sind. Diese spulenwindungsfreien Windungspfade 15, 16 bzw. Nuten 10 lassen sich bspw. durch eine Vergussmasse kostengünstig auffüllen.

Die in Fig. 2 präsentierten zusammenhängenden Nuten 10 sind aus mehreren be züglich der Flochachse 17 konzentrisch angeordneten Umfangsringnuten 22 und in Richtung der Querachse 18 geradlinig radial von der Hochachse 17 weglaufen den Radialnuten 23 gebildet. Die Umfangsringnuten 22 und die Radialnuten 23 gehen in als Übergangsabschnitte 24 bezeichneten Kreuzungsbereichen ineinan der über, so dass die Nuten 10 Zusammenhängen und Windungspfade 15, 16 bil den oder begrenzen können. In Fig. 2 kann man erkennen, dass die Umfangsring nuten 22 in einer in Fig. 2 durch einen kreisförmigen Pfeil angedeuteten Umfangs richtung 19 um die Hochachse 17 vollständig umlaufen, wobei sie in der Ebene 5 und der Trägergroßfläche 7 des Flachspulenträgers 6 liegen. Die Umfangsringnu ten 22 definieren dadurch Umfangsnutkonturen 25, sozusagen Nutringe, die vor liegend die Form eines Vierecks mit abgerundeten Ecken beschreiben, obwohl man sich auch kreisförmige, viereckförmige oder ellipsenförmige Umfangsnutkon turen 25 vorstellen kann. In Fig. 2 sind insb. mehrere sich überlagernde Umfangs ringnuten 22 bzw. Umfangsnutkonturen 25 dargestellt. Jedenfalls kann man in Fig. 2 auch erkennen, dass in Richtung der Querachse 18 unmittelbar benachbarte Nu ten 10 durch eine Nutenwand 26 voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. In der Praxis kann eine in Richtung der Querachse 18 gemessene Wandstärke dieser Nutenwand 26 mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Mindest wandstärke entsprechen. Weiterhin können die Nuten 10 nach Fig. 2, also die Um fangsringnuten 22 und die Radialnuten 23 bezüglich der Hochachse 17 punktsym metrisch und/oder bezüglich der Querachse 18 spiegelsymmetrisch gestaltet sein. Es ist noch zu erläutern, dass die in Fig. 2 dargestellten Durchführungen 28 auf einer in Richtung der Querachse 18 geradlinig von der Hochachse 17 nach radial außen laufenden Gerade liegen und jeweils in eine Nut 10 des Flachspulenträgers 6 einmünden, was die elektrische Kontaktierung der Flachspule 8 erleichtert. Die Nuten 10 nach Fig. 2, also die Umfangsringnuten 22 und die Radialnuten 23, bilden oder begrenzen exemplarisch einen ersten Windungspfad 15, der abschnittsweise durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und einen weiteren zweiten Windungs pfad 16, der abschnittsweise durch eine strich-punktierte Linie angedeutet ist.

Die in Fig. 3 präsentierten zusammenhängenden Nuten 10 sind im Unterschied zu den in Fig. 2 illustrierten Nuten 10 spiralförmig. D.h. die Nuten 10 laufen mit Stei gung in einer in Fig. 3 ebenfalls durch einen kreisförmigen Pfeil angedeuteten Um fangsrichtung 19 spiralförmig um die Hochachse 17 um, wobei sie eine Spiralform 20 definieren. Die Nuten 10 können dabei auch in der Art einer durch zwei oder mehr überlagerter Spiralen gebildeten Spiralüberlagerungsform 21 in der Um fangsrichtung 19 um die Hochachse 17 umlaufen. Es ist noch zu erläutern, dass die in Fig. 3 dargestellten Durchführungen 28 auf einer in Richtung der Querachse 18 geradlinig von der Hochachse 17 nach radial außen laufenden Geraden liegen und jeweils in eine Nut 10 des Flachspulenträgers 6 einmünden, was die elektri sche Kontaktierung der Flachspule 8 erleichtert. Die Nuten 10 nach Fig. 3 bilden oder begrenzen exemplarisch einen dritten Windungspfad 49, der dort abschnitts weise durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und einen weiteren vierten Win dungspfad 50, der abschnittsweise durch eine strich-punktierte Linie angedeutet ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Flachspule 8 in einer Draufsicht, die bspw. in der Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 , insb. am dortigen Flachspulenträger 6 nach Fig. 2, angeordnet sein können. In Fig. 4 kann man die Spulengeometrie, also das vorliegend als erstes Spulenwicklungsbild 11 bezeichnete Spulenwick lungsbild 11 , 12, 13, 14, dieser Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 2 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer gestrichelten Linie an gedeuteten ersten Windungspfads 15 eingelegt werden. In Fig. 5 kann man die Spulengeometrie, die vorliegend als zweites Spulenwicklungsbild 12 bezeichnet ist, einer weiteren Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 2 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer strich-punktierten Linie angedeu teten zweiten Windungspfads 16 eingelegt werden. Dadurch können sich das erste Spulenwicklungsbild 11 und das zweite Spulenwicklungsbild 12 insb. hinsichtlich ihrer Spuleninnenabmessung 29, ihrer Spulenaußenabmessung 30 sowie in der Anzahl ihrer Spulenwindungen unterscheiden. Zudem variieren die Spulenwin dungsabstände 31 in Richtung der Querachse 18.

In den Fig. 6 und 7 sind weitere Flachspulen 8 in einer Draufsicht zu erkennen, wodurch deren Spulengeometrie bzw. deren Spulenwicklungsbilder 13, 14 gut zu erkennen sind. Diese Flachspulen 8 können bspw. in der Induktionsladevorrich tung 1 gemäß Fig. 1 , insb. am dortigen Flachspulenträger 6 nach Fig. 3, angeord net sein. In Fig. 6 kann man die Spulengeometrie, also das vorliegend als drittes Spulenwicklungsbild 13 bezeichnete Spulenwicklungsbild 11 , 12, 13, 14, dieser Flachspule 8 erkennen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 3 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer gestrichelten Linie angedeuteten dritten Windungspfads 49 eingelegt werden. In Fig. 7 kann man die Spulengeometrie, die vorliegend als viertes Spulenwicklungsbild 14 bezeichnet ist, einer weiteren Flachspule 8 erken nen. Es kann erhalten werden, indem die Spulenwindungen 9 dieser Flachspule 8 in die Nuten 10 des in Fig. 3 illustrierten Flachspulenträgers 6 entlang des dort mit einer strich-punktierten Linie angedeuteten vierten Windungspfads 50 eingelegt werden. Dadurch können sich das dritte Spulenwicklungsbild 13 und das vierte Spulenwicklungsbild 14 insb. hinsichtlich ihrer Spuleninnenabmessung 29, ihrer Spulenaußenabmessung 30 sowie in der Anzahl ihrer Spulenwindungen unter scheiden. Zudem variieren die Spulenwindungsabstände 31.

Die Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht eine im Gesamten mit Bezugsziffer 36 bezeich- nete Elektronikplatine der Elektronikeinrichtung 3 der kraftfahrzeugseitigen Induk tionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel der Induktionsladevorrichtung 1 . Die Elektronikplatine 36 hat mehrere sepa rate Kondensatorbänke 37, 38, 39, die aus elektrisch leitfähig miteinander verbun den elektrischen Einzelkapazitäten 40 aufgebaut sind. Die einzelnen Kondensator bänke 37, 38, 39 sind zwar separat, d.h. insb. elektrisch isoliert auf einer Leiterpla tine 51 angeordnet, ausgebildet, jedoch mittels elektrischer Festkontakte 44 in ge schlossenen bzw. in geöffneten Leitungszustand, welche insb. bei der Herstellung der Elektronikplatine 36 ausgebildet und ggf. an derselben durch löten fixiert wer den, zusammengeschaltet oder zusammenschaltbar. Die Festkontakte 44 können bspw. durch Schalter, Jumper, Hochleistungsjumper oder Leiterbrücken realisiert sein. Im zusammengebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung 1 sind exemp larisch mehrere Kondensatorbänke 37, 38, 39 elektrisch leitfähig zusammenge schaltet, so dass sie gemeinsam eine sich summarisch aus den Kapazitäten der Einzelkapazitäten 40 zusammensetzende Gesamtkapazität bilden, die mit der Flachspule 8 elektrisch kommunizierend verbunden ist. Rein exemplarisch ist die Elektronikplatine 36 mit drei separaten Anschlusskontakten 41 zur elektrisch leit fähigen Verbindung der Elektronikplatine 36 mit hier nicht illustrierten elektrischen Komponenten der Elektronikeinrichtung 3 ausgerüstet. Zweckmäßigerweise sind je zwei dieser Anschlusskontakte 41 elektrisch kommunizierend über eine vorge gebene Auswahl von Kondensatorbänken 37, 38, 39 miteinander verbunden oder zumindest verbindbar. Dadurch kann, wenn die Elektronikplatine 36 über ein ent sprechendes Paar von Anschlusskontakten 41 elektrisch leitfähig verbunden ist, eine vorgegebene Gesamtkapazität eingestellt werden. Die Fig. 9 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Elektronikplatine 36 der Elektroni keinrichtung 3 der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Induktionsladevorrichtung 1 . Die weitere Elektronikplatine 36 kann alternativ zur vorstehend beschriebenen Elektronikplatine 36 oder zusätzlich zu dieser in der Elektronikeinrichtung 3 ange ordnet sein. Die weitere Elektronikplatine 36 unterscheidet sich von der Elektronik platine 36 nach Fig. 8 lediglich dadurch, dass die Zusammenschaltung der Kon densatorbänke 37, 38, 39 durch eine programmierbare Steuerlogik 43, welche di versere Leistungsschalter 52 steuert, realisiert ist, so dass eine bereitstellbare Ge samtkapazität der weiteren Elektronikplatine 36 bspw. durch einen externen Pro grammiereingriff vorgegeben werden kann.

Die Fig. 10 zeigt in einer Draufsicht eine auf einem Flachspulenträger 6 angeord nete Ferriteinheit 32 der Induktionsspuleneinrichtung 2 der kraftfahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die Ferriteinheit 32 zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, um den Blick auf den ansonsten von der Ferriteinheit 32 verdeckten Flachspulenträger 6 mit spiralförmiger Flachspule 8 zumindest abschnittsweise freizugeben. Man kann dort erkennen, dass die Fer riteinheit 32 aus mehreren pizzaartig angeordneten Ferritelementen 33 aufgebaut ist, die gemeinsam zur Führung von Magnetfeldern dienen. Vorliegend sind die Ferritelemente 33 durch eine leichte Schraffur markiert. Die Ferritelementen 33 sind an einem Träger 34 adhäsiv gehaltert und mittels diesem am Flachspulenträ ger 6 im Bereich einer oder oberhalb einer Flachspule 8 angeordnet, wobei diese vollflächig abgedeckt ist. In der Praxis wird der Träger 34 so ausgelegt, dass im montierten Zustand zwischen den Ferritelementen 33 und dem Flachspulenträger 6 ein gewisser Abstand zwischen den jeweiligen Ferritelementen 33 und dem Flachspulenträger 6 ausgebildet ist. Ggf. werden die Ferritelemente 33 am Flach spulenträger 6 durch eine Vergussmasse fixiert. Zuletzt zeigt die Fig. 11 in einer Draufsicht eine weitere auf einem Flachspulenträ ger 6 mit spiralförmiger Flachspule 8 angeordnete weitere Ferriteinheit 32 der kraft fahrzeugseitigen Induktionsladevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die weitere Fer riteinheit 32 zumindest abschnittsweise transparent dargestellt ist, so dass der an sonsten von der weiteren Ferriteinheit 32 verdeckte Flachspulenträger 6 mit Flach spule 8 zumindest abschnittsweise zu erkennen ist. Im Unterschied zum vorherge henden Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind vorliegend die Ferritelemente 33 der weiteren Ferriteinheit 32 radial gekürzt, da die spiralförmige Flachspule 8 eine vergleichsweise kleine Spulenaußenabmessung aufweist. Durch die Kürzung der Ferritelemente 33 in Radialrichtung kann Ferritmaterial eingespart und zugleich eine ausreichende Führung von Magnetfeldern realisiert werden. Ggf. werden die Ferritelemente 33 am Flachspulenträger 6 durch eine Vergussmasse 27 fixiert, zu sätzlich können auch durch die Kürzung der Ferritelemente 33 in Radialrichtung freigegeben Volumenbereiche mit dieser Masse 27 ausgegossen sein.

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