Die Erfindung betrifft eine Induktionsladevorrichtung für ein teil- oder voll- elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Induktionsladevorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden zum berührungslosen Aufladen einer Batterie in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Dabei wird eine externe Primärspule mit einer Sekundärspule in der Induktionsladevorrichtung induktiv gekoppelt. Durch die Primärspule fließt ein Wechselstrom, der ein elektromagnetisches Wechselfeld um die Primärspule er- zeugt. Das elektromagnetische Wechselfeld induziert in der Sekundärspule einen Wechselstrom, der durch die Leistungselektronik gleichgerichtet und der Batterie zugeführt wird.

Beim Laden wird in der Primärspule und in der Sekundärspule durch Energiever- luste eine Abwärme erzeugt. Insbesondere kann die in der Sekundärspule er- zeugte Abwärme die Leistungselektronik in der Induktionsladevorrichtung be- schädigen und muss nach außen abgeleitet werden. Dazu kann an der Sekun- därspule eine durch ein Kühlfluid durchströmbare Kühlanordnung angeordnet sein. Die Kühlanordnung ist dabei an der Sekundärspule wärmeübertragend an- geordnet, so dass die in der Sekundärspule erzeugte Abwärme an das Kühlfluid übertragen wird. Die Abwärme kann dann an die Umgebung dissipiert oder zum Erwärmen eines Schmiermittels in dem Kraftfahrzeug genutzt werden, wie es beispielweise in DE 10 2011 088 112 A1 beschrieben ist. Alternativ oder zusätz- lich kann eine Kühlanordnung auch an der Primärspule vorgesehen sein.

Nachteiligerweise kann die Sekundärspule meistens nicht ausreichend gekühlt werden, wodurch die Ladeleistung der Induktionsladevorrichtung negativ beein- trächtigt wird. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Induktionsladevorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungs- form anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.

Eine gattungsgemäße Induktionsladevorrichtung für ein teil- oder vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug weist wenigstens eine Ladespule und eine Temperie- rungsanordnung mit einem von einem flüssigen Fluid durchströmbaren Fluidrohr auf. Die Ladespule ist mit einer Primärspule induktiv koppelbar, so dass eine Bat- terie in dem Kraftfahrzeug induktiv aufladbar ist. Die Ladespule ist dabei mit dem Fluidrohr der Temperierungsanordnung wärmeübertragend verbunden, so dass die Abwärme der Ladespule an das Fluid in dem Fluidrohr der Temperierungsan- ordnung übertragbar ist. Die Induktionsladevorrichtung weist ferner eine Metall- abschirmplatte zum Abschirmen von elektromagnetischen Feldemissionen und eine Ferritanordnung zum Lenken des elektromagnetischen Wechselfelds auf, die fahrzeugseitig an der Ladespule angeordnet sind. Die Ladespule ist erfin- dungsgemäß in dem Fluidrohr der Temperierungsanordnung von dem Fluid all- seitig umströmbar angeordnet und ist in dem Fluidrohr an diesem unmittelbar oder durch die Haltevorrichtung festgelegt.

Die Ferritanordnung ist fahrzeugseitig an der Ladespule angeordnet, so dass in einem eingebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung die Ferritanordnung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladespule angeordnet ist. Die Ladespule ist vorteilhafterweise von dem Fluid allseitig umströmt, so dass die in der Ladespule erzeugte Abwärme direkt an das Fluid in dem Fluidrohr abgeleitet werden kann. Die Ladespule ist dadurch besser gekühlt und die Ladeleistung der Induktions- ladevorrichtung wird vorteilhaft erhöht. Ferner können dadurch Schäden an der Ladespule aufgrund einer Überhitzung verhindert werden. Die Haltevorrichtung kann zudem die Ladespule in dem Fluidrohr festlegen, so dass ein Verschieben der Ladespule relativ zu der Metallabschirm platte und der Ferritanordnung bei Erschütterungen oder Vibrationen verhindert werden können. Alternativ kann die Ferritanordnung in dem Fluidrohr unmittelbar an diesem festgelegt - beispielwei- se mit dem Fluidrohr verklebt, verschraubt oder verspannt - sein.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ferritanordnung in dem Flu- idrohr der Temperierungsanordnung von dem Fluid allseitig umströmbar ange- ordnet und in dem Fluidrohr an diesem unmittelbar oder durch die Haltevorrich- tung festgelegt ist. Die in der Ferritanordnung erzeugte Abwärme kann dann vor- teilhaft direkt an das Fluid in dem Fluidrohr abgeleitet werden und die Ferritan- ordnung wird besser gekühlt. Die Ferritanordnung kann beispielweise eine Ferrit- platte aufweisen oder jedoch mehrere Einzelplatten umfassen, die in dem Flu- idrohr an diesem unmittelbar oder durch die Haltevorrichtung festgelegt und rela- tiv zu der Ladespule ausgerichtet sind. Die Einzelplatten können dabei nebenei- nander - beispielweise beabstandet oder seitlich aneinander anliegend - ange- ordnet sein und die Ladespule bereichsweise oder vollständig fahrzeugseitig ab- decken. Die Einzelplatten können sich ferner in ihrer Form und in ihrer Größe voneinander unterscheiden. Die Haltevorrichtung sowie die unmittelbare Verbin- dung der Ferritanordnung mit dem Fluidrohr verhindern ein Verschieben der Fer- ritanordnung relativ zu der Metallabschirmplatte und der Ladespule bei Erschütte- rungen oder Vibrationen.

Bei einer Weiterbildung des Fluidrohrs ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Fluidrohr einen schalenförmigen metallischen Deckel und eine schalenförmi- ge Unterschale aufweist, die fluiddicht aneinander festgelegt sind. Dazu können der Deckel und die Unterschale miteinander verklebt, verschweißt, verspannt o- der verschraubt sein. Der metallische Deckel umschließt dabei fahrzeugseitig die Ladespule zu der Unterschale hin und bildet die Metallabschirm platte der Indukti onsladevorrichtung . "Fahrzeugseitig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in einem eingebauten Zustand der Induktionsladevorrichtung der Deckel zwi- schen dem Kraftfahrzeug und der Ladespule angeordnet ist. Alternativ kann das Fluidrohr einen schalenförmigen nichtmetallischen Deckel beispielweise aus Kunststoff und eine schalenförmige Unterschale aufweisen, die fluiddicht anei- nander festgelegt - beispielsweise miteinander verklebt, verschweißt, verspannt oder verschraubt - sind.

Der Deckel steht mit dem Fluid in einem direkten Kontakt, so dass der Deckel beziehungsweise die Metallabschirm platte auch direkt durch das Fluid kühlbar ist. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Metallabschirmplatte effektiv gekühlt und zudem auch die Anzahl der Einzelteile in der Induktionsladevorrichtung reduziert werden. Der Deckel beziehungsweise die Metallabschirmplatte kann dann metal- lisch - beispielweise aus Kupfer oder Aluminium - sein. Die Unterschale kann aus einem elektrischen Isolator - wie beispielsweise einem elektrisch isolieren- den Kunststoff - geformt sein, um das elektromagnetische Wechselfeld in der Induktionsladevorrichtung nicht negativ zu beeinflussen.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung ist vorgesehen, dass die Induktionsladevorrichtung eine Schwingkreiseinheit und/oder eine Leistungselektronikeinheit aufweist. Vorteilhafterweise können die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit der Induktionslade- vorrichtung auf der Metallabschirmplatte fahrzeugseitig oder ladespulenseitig festgelegt sein. "Fahrzeugseitig" bedeutet dabei, dass in einem eingebauten Zu- stand der Induktionsladevorrichtung die Schwingkreiseinheit und/oder die Leis- tungselektronikeinheit zwischen dem Kraftfahrzeug und der Metallabschirmplatte angeordnet sind. "Ladenspulenseitig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit zwischen der Ladespule und der Metallabschirmplatte angeordnet sind. Auf diese Weise kön- nen die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit über die ge- kühlte Metallabschirmplatte mitgekühlt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit der Indukti- onsladevorrichtung in dem Fluidrohr der Temperierungsanordnung von dem Fluid allseitig umströmbar angeordnet und in dem Fluidrohr an diesem unmittelbar oder durch die Haltevorrichtung festgelegt sind. Die in der Schwingkreiseinheit und/oder der Leistungselektronikeinheit erzeugte Abwärme kann dann direkt an das Fluid in dem Fluidrohr abgeleitet werden und die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit werden besser gekühlt. Die Haltevorrich- tung kann zudem die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit in dem Fluidrohr festlegen und ein Verschieben der Schwingkreiseinheit und/oder der Leistungselektronikeinheit durch Erschütterungen und Vibrationen in dem Kraftfahrzeug verhindern.

Um einen Kurzschluss in der Induktionsladevorrichtung zu vermeiden, können die Ladespule und/oder die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikein- heit von dem Fluid elektrisch isoliert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das in dem Fluidrohr strömende Fluid ein elektrischer Isolator - beispielweise ein elektrisch nicht leitendes Kühlmittel oder ein elektrisch nicht leitendes Öl - sein.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Induktionsladevor- richtung ist vorgesehen, dass die Induktionsladevorrichtung die Batterie umfasst, an die die Ladespule stromleitend angeschlossen ist, so dass durch die Ladespu- le ein Batteriegleichstrom fließt und die Ladespule ein Widerstandsheizkörper zum Heizen des in dem Fluidrohr die Ladespule umströmenden Fluids bildet. Zu- sätzlich kann auch ein Gleichstromwandler vorgesehen sein, um die Heizleistung der Ladespule zu erhöhen.

Vorteilhafterweise kann dann vorgesehen sein, dass die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit der Induktionsladevorrichtung in dem Flu- idrohr stromauf der Ladespule angeordnet sind, so dass die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit vor der Ladespule von dem Fluid in dem Fluidrohr umströmbar sind. Auf diese Weise können die Schwingkreiseinheit und/oder die Leistungselektronikeinheit in dem Fluidrohr gekühlt und das Fluid erst danach um die Ladespule herum erhitzt und aus dem Fluidrohr abgeleitet werden. Das Fluidrohr der Temperierungsanordnung kann von einem Fluidein- lass zu einem Fluidauslass von dem Fluid durchströmbar sein und die Temperie- rungsanordnung kann über den Fluideinlass und über den Fluidauslass des Flu idrohrs mit einem Fahrzeugkühlsystem fluidisch verbindbar sein.

Zusammenfassend kann die Ladespule in der erfindungsgemäßen Induktions- ladevorrichtung effektiv gekühlt werden und die Ladeleistung der Ladespule vor- teilhaft erhöht bleiben.

Die Induktionsladevorrichtung wurde hier für die Anwendung der Ladespule als eine Sekundärspule beschrieben. Die Induktionsladevorrichtung ist jedoch ohne jede Einschränkung auch zur Anwendung der Ladespule als eine Primärspule geeignet. Dazu kann die Induktionsladevorrichtung derart angeordnet sein, dass die Metallabschirmplatte zum Abschirmen von elektromagnetischen Feldemissio- nen und die Ferritanordnung zum Lenken des elektromagnetischen Wechselfelds fahrzeugabgewandt an der Ladespule angeordnet 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, oh- ne 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 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrich- tung;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Induktionsladevorrichtung mit einer

Schwingkreiseinheit und mit einer Leistungselektronikeinheit, die la- despulenseitig an einer Metallabschirmplatte festgelegt sind;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Induktionsladevorrichtung mit einer

Schwingkreiseinheit und mit einer Leistungselektronikeinheit, die fahrzeugseitig an einer Metallabschirmplatte festgelegt sind; Fig. 4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrich- tung mit einer Schwingkreiseinheit und mit einer Leistungselektroni- keinheit, die in einem Fluidrohr angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Induktionsladevorrich- tung 1 für ein teil- oder vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug. Die Induktions- ladevorrichtung 1 weist wenigstens eine Ladespule 2 und eine Temperierungs- anordnung 3 mit einem von einem Fluid 4 durchströmbaren Fluidrohr 5 auf. Das Fluidrohr 5 der Temperierungsanordnung 3 ist von einem Fluideinlass 5a zu ei- nem Fluidauslass 5b von dem Fluid 4 durchströmbar und die Temperierungsan- ordnung 3 ist über den Fluideinlass 5a und über den Fluidauslass 5b des Flu- idrohrs 5 mit einem Fahrzeugkühlsystem - hier nicht gezeigt - fluidisch verbind- bar.

Die Ladespule 2 ist mit einer Primärspule - hier nicht gezeigt - induktiv koppelbar und ist in dem Fluidrohr 5 angeordnet. Eine Flaltevorrichtung 6 legt die Ladespule 2 in dem Fluidrohr 5 fest und schützt die Ladespule 2 vor Erschütterungen oder Vibrationen in dem Kraftfahrzeug. Die Ladespule 2 ist von dem Fluid 4 allseitig umströmt, so dass die in der Ladespule 2 erzeugte Abwärme direkt an das Fluid 4 in dem Fluidrohr 5 abgeleitet werden kann. Die Ladespule 2 ist dadurch besser gekühlt und die Ladeleistung der Induktionsladevorrichtung 1 wird vorteilhaft er- höht. Ferner können dadurch Schäden an der Ladespule 2 aufgrund einer Über- hitzung verhindert werden.

Das Fluidrohr 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen schalenförmigen De- ckel 7 und eine schalenförmige Unterschale 8 auf, die fluiddicht aneinander fest- gelegt sind. Dazu können der Deckel 7 und die Unterschale 8 miteinander ver- klebt, verschweißt, verspannt oder verschraubt sein. Der Deckel 7 umschließt dabei fahrzeugseitig die Ladespule 2 zu der Unterschale 8 hin und kann metal- lisch - beispielweise aus Kupfer oder Aluminium - oder nichtmetallisch - bei spielweise aus Kunststoff - sein. Der Deckel 7 bildet somit eine Metallabschirm- platte 9 zum Abschirmen von elektromagnetischen Feldemissionen in der Induk- tionsladevorrichtung 1. Die Unterschale 8 kann aus einem elektrischen Isolator - wie beispielsweise einem elektrisch isolierenden Kunststoff - geformt sein, um das elektromagnetische Wechselfeld in der Induktionsladevorrichtung 1 nicht ne- gativ zu beeinflussen. Der Deckel 7 beziehungsweise die Metallabschirmplatte 9 ist mit dem Fluid 5 einseitig umströmt, so dass der Deckel 7 beziehungsweise die Metallabschirmplatte 9 direkt durch das Fluid 4 gekühlt ist. Vorteilhafterweise kann dadurch die Metallabschirmplatte 9 effektiv gekühlt und die Anzahl der Ein- zelteile in der Induktionsladevorrichtung 1 reduziert werden.

Zum Lenken des elektromagnetischen Wechselfelds weist die Induktionsladevor- richtung 1 ferner eine Ferritanordnung 10 auf, die an der Ladespule 2 angeordnet sind. Die Ferritanordnung 10 ist in dem Fluidrohr 5 der Temperierungsanordnung 3 von dem Fluid 4 allseitig umströmbar angeordnet und ist durch die Haltevorrich- tung 6 in dem Fluidrohr 5 festgelegt. Die Haltevorrichtung 6 definiert zudem einen Abstand zwischen der Ladespule 2 und der Ferritanordnung 10. Die in der Ferri- tanordnung 10 erzeugte Abwärme kann dann vorteilhaft direkt an das Fluid 4 in dem Fluidrohr 5 abgeleitet werden und die Ferritanordnung 10 wird besser ge- kühlt. Die Ferritanordnung 10 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Einzelplatten 11 , die durch die Haltevorrichtung 6 in dem Fluidrohr 5 festgelegt und relativ zu der Ladespule 2 ausgerichtet sind. Die Haltevorrichtung 6 verhin- dert ein Verschieben der Ferritanordnung 10 relativ zu der Metallabschirmplatte 9 und der Ladespule 2 bei Erschütterungen oder Vibrationen in dem Kraftfahrzeug.

Um einen Kurzschluss in der Induktionsladevorrichtung 1 zu vermeiden, kann die Ladespule 2 von dem Fluid 4 elektrisch isoliert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das in dem Fluidrohr 5 strömende Fluid 4 ein elektrischer Isolator - bei- spielweise ein elektrisch nicht leitendes Kühlmittel oder ein elektrisch nicht leiten- des Öl - sein. Ist die Induktionsladevorrichtung 1 an eine Batterie - hier nicht ge- zeigt - stromleitend angeschlossen und fließt durch die Ladespule 2 ein Batterie- gleichstrom, so bildet die Ladespule 2 ein Widerstandsheizkörper zum Heizen des in dem Fluidrohr 5 die Ladespule 2 umströmenden Fluids 4.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung 1. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Induktionsladevorrichtung 1 eine Schwingkreiseinheit 12 und eine Leistungselektronikeinheit 13 auf. Die Metallab- schirmplatte 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein getrenntes Bauteil und ist fahrzeugseitig an dem Fluidrohr 5 angeordnet. Zweckgemäß ist dann der Deckel 7 des Fluidkanals 5 aus einem elektrischen Isolator - beispielweise aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff - geformt. Die Schwingkreiseinheit 12 und die Leistungselektronikeinheit 13 sind ladespulenseitig an der Metallabschirmplat- te 9 zwischen dem Fluidkanal 5 und der Metallabschirmplatte 9 festgelegt und werden von dem Fluid 4 in dem Fluidrohr 5 mitgekühlt. Die Ferritanordnung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Ferritplatte 14, die fahrzeugseitig an der La- despule 2 in dem Fluidrohr 5 angeordnet ist. Die Ferritplatte 14 und die Ladespu- le 2 sind in dem Fluidkanal 5 durch die Haltevorrichtung 6 festgelegt und vor Er- schütterungen oder Vibrationen geschützt. Im Übrigen entspricht der Aufbau der hier gezeigten Induktionsladevorrichtung 1 dem Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Induktionsladevorrichtung 1.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schwingkreiseinheit 12 und die Leis- tungselektronikeinheit 13 fahrzeugseitig an der Metallabschirmplatte 9 festgelegt, die wärmeleitend an dem Deckel 7 verbunden ist. Im Übrigen entspricht der Auf- bau der hier gezeigten Induktionsladevorrichtung 1 dem Aufbau der in Fig. 2 ge- zeigten Induktionsladevorrichtung 1. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung 1 , wobei die Schwingkreiseinheit 12 und die Leistungselektronikeinheit 13 hier in dem Fluidkanal 5 durch die Flaltevorrichtung 6 festgelegt sind. Die in der

Schwingkreiseinheit 12 und in der Leistungselektronikeinheit 13 erzeugte Ab- wärme kann direkt an das Fluid 4 in dem Fluidrohr 5 abgeleitet werden und die Schwingkreiseinheit 12 und die Leistungselektronikeinheit 13 werden besser ge- kühlt. Die Schwingkreiseinheit 12 und die Leistungselektronikeinheit 13 sind in dem Fluidrohr 5 stromauf der Ladespule 2 angeordnet, so dass diese vor der La- despule 2 von dem Fluid 4 umströmt sind. Auf diese Weise können die Schwing- kreiseinheit 12 und die Leistungselektronikeinheit 13 in dem Fluidrohr 5 gekühlt und das Fluid 4 um die Ladespule 2- sobald diese als der Widerstandsheizer verwendet wird - herum erhitzt werden.

Zusammenfassend kann die Ladespule 2 in der erfindungsgemäßen Induktions- ladevorrichtung 1 effektiv gekühlt werden und die Ladeleistung der Ladespule 2 vorteilhaft erhöht werden.

Die Induktionsladevorrichtung 1 wurde in Fig. 1 bis Fig. 4 für die Anwendung der Ladespule 2 als eine Sekundärspule beschrieben. Die Induktionsladevorrichtung 1 ist jedoch ohne jede Einschränkung auch zur Anwendung der Ladespule 2 als eine Primärspule geeignet. Dazu kann die Induktionsladevorrichtung 1 derart an- geordnet sein, dass die Metallabschirmplatte 9 zum Abschirmen von elektromag- netischen Feldemissionen und die Ferritanordnung 10 zum Lenken des elektro- magnetischen Wechselfelds fahrzeugabgewandt an der Ladespule 2 angeordnet sind.

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