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CN115427254A - 用于无线能量传输的固定式感应充电装置 - Google Patents

用于无线能量传输的固定式感应充电装置 Download PDF

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CN115427254A CN202180018826.9A CN202180018826A CN115427254A CN 115427254 A CN115427254 A CN 115427254A CN 202180018826 A CN202180018826 A CN 202180018826A CN 115427254 A CN115427254 A CN 115427254A
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Abstract

本发明涉及一种用于无线能量传输的固定式感应充电装置(1)。本发明基于这样的总体构思：固定式感应充电装置(1)的壳体的底座(2)形成液体能够流过的用于热交换的热交换器。

Description

用于无线能量传输的固定式感应充电装置
本发明涉及一种用于无线能量传输的固定式感应充电装置。
具有电池供电的电动马达的电动车辆的传统充电是通过充电电缆(插件)进行的。由于电池的能量储存能力低，电动车辆通常续航范围有限，因此频繁(如果必要的话，每天)且长时间充电是必要的。
因此，司机被迫在停车后，通过将充电电缆插入车辆中来手动发起充电过程。除了这种被认为不方便的频繁的处理，充电电缆在充电时会被视为妨碍，因为它可能会阻塞道路并且构成被绊倒的危险。为了增加终端用户对电动车辆的接受度，能量传输以非接触的方式在固定式能量源和车辆的能量存储器之间进行会是有利的。非接触能量传输对于终端用户是有利的，这是因为例如不需要随身携带充电电缆或插入充电电缆。
对于非接触能量传输，总是需要为非接触能量传输产生交变磁场的固定式感应充电装置。
存在这样的固定式感应充电装置，其中所需组件被分配到彼此分开的两个单独壳体中，其中，实际的感应充电区域安装在车辆下方的壳体底座上，而电子电力组件被单独容纳在另一壳体的壁上，因此，在这两个组件之间必须铺设昂贵且有损耗的交流电缆。
存在这样的固定式感应充电装置，其中所需组件被安装在共享的壳体中。例如，这种系统在EP 3 065 152 A1中已知，其中，初级线圈和用于为初级线圈供电和/或控制初级线圈或每个初级线圈的电子器件被安装于共享的壳体中。为了给在热量方面有损耗的电子器件提供足够的冷却，这些电子器件被容纳在壳体的隔间中，该隔间的至少一个侧面具有至少一排冷却烟道。严格来说，这里关注的是与强制对流相比而言极其弱的(较低散热)的自由对流。
现有技术中的缺点是，例如，如果例如固定式感应充电装置被雨水淹没或被污垢堵塞，这样的对流就不会发生。
因此，本发明涉及的问题是指出一种改进的或至少替代的固定式感应充电装置的实施方案，该方案特别在冷却策略方面得到优化。
根据本发明，这个问题通过独立权利要求的主题得到解决。有利的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明基于这样的总体构思：固定式感应充电装置的壳体的壳体底座形成液体能够流过的热交换器。根据本发明的用于无线能量传输的固定式感应充电装置包括壳体底座和相对于壳体底座单独形成的壳体盖，它们形成了安装空间和通风空间。固定式感应充电装置能够形成用于车辆充电系统的无线传输或用于感应式能量传输。例如，为了给这种车辆的能量储存器充电，后者能够停在固定式感应充电装置的有效范围内。为此，固定式感应充电装置能够设置在车辆下方的底座上。壳体底座和壳体盖能够形成固定式感应充电装置的长方体形的壳体。该壳体可以具有远大于壳体垂直范围的宽度范围和/或纵向范围。壳体底座可以基本上以板状方式构造。壳体底座可以具有相对于线圈绕组轴线的彼此相对的两个大面，这两个大面可以以基本平坦和/或平面的方式构造。壳体盖可以配置成不导电的壳体盖，特别是塑料壳体盖。壳体盖可以有几毫米的壁厚。壳体盖可以以槽状方式构造。槽状壳体盖可以具有板状部分，在其边缘处形成连续的周向侧边和/或侧边区域，其远离板状部分延伸，特别地基本上沿线圈绕组轴线远离板状部分延伸。这些侧边和/或侧面区域可以被倒角，以达到更好的穿越性的目的。壳体的具有大面的上表面和下表面可以基本平坦和/或甚至是扁平的。
因为槽状壳体盖的板状部分关于线圈绕组轴线可以与壳体底座间隔开设置，槽状壳体盖的侧边和/或侧面区域可以相对于固定式感应充电站的外部环境以密封的方式，特别是流体密封的方式连接到壳体底座。在这里，侧面和侧面区域可以例如密封、螺纹连接或粘到壳体底座。
固定式感应充电装置具有设置在安装空间中的发射线圈，以用于产生交变磁场。该发射线圈可以围绕在线圈绕组轴线缠绕。横向轴线可以基本垂直，特别是垂直于线圈绕组轴线设置。发射线圈形成车辆充电系统的初级线圈。发射线圈可以构造为扁平线圈，特别是螺旋扁平线圈和/或矩形螺旋扁平线圈。初级线圈(例如铜制成的线圈)可以由单独的股线形成，所述股线又可以由彼此缠绕的单独的充电器组成。单独的股线可以电绝缘的方式具有护套。线圈作为一个整体可以具有圆形的横截面。它能够以螺旋状的方式铺设在平行于底座的平面上，然而不是以圆形，而是以矩形布置铺设。
固定式感应充电装置具有设置在安装空间中的一个、优选多个磁场导体，以用于引导交变磁场。磁场导体可以被构造为单独形成的磁场导体板，特别是铁氧体板。磁场导体与空气相比具有更高的磁导率。磁场导体能够至少部分地由从亚铁磁性和/或铁磁性材料形成。
固定式感应充电装置具有设置在安装空间中的电力电子单元，以用于发射线圈的供电和/或激活。电力电子单元可以包括TMN单元(可调谐匹配网络单元)和/或IMN单元(阻抗匹配网络单元)和/或变频器单元和/或PFC单元(功率因素校正单元)。PFC单元可以具有滤波器单元和/或节流单元和/或中间电路单元和/或其他电力电子组件或元件。
发射线圈、磁场导体和电力电子单元设置在固定式感应充电装置的共享安装空间中。
安装空间相对于通风空间以流体密封的方式并且相对于固定式感应充电装置的外部环境以流体密封的方式形成。
通风空间流体连接到固定式感应充电装置的外部环境，特别是外部环境的空气外部环境，以用于废热耗散。
壳体底座至少部分形成流体能够流过的冷却剂通道，所述冷却剂通道相对于安装空间、通风空间和固定式感应充电装置的外部环境以流体密封的方式形成。冷却剂通道彼此流体连接，以形成能够流体连接到冷却剂回路的冷却通道系统。冷却剂通道可以以低压损的方式形成，和/或短/或平行连接，以能够使用更小且更有利的冷却剂输送装置，特别是水泵，从而减少额外的能源需求。
壳体底座可以部分地或完全地由导电材料，特别是铝形成，以形成电磁屏蔽装置，特别是EMV屏蔽板。壳体底座可以是几毫米高。
壳体底座可以由一个或更多个铝板形成。液体能够流过的冷却剂通道可以被铣削成第一铝板的基材，并由另一个铝板覆盖，特别是与第一铝板相比壁更薄的铝板，并密封(例如通过焊接)。壳体底座可以由铝管板分层结构形成。在这里，冷却剂通道可以由单独形成的扁平管形成。扁平管能够彼此相邻设置在板上，特别是与扁平管的宽度相比壁更薄的板上，并且被另一个板覆盖。上述板的通道也可以被实施为使得压纹被引入到分层结构中的至少一个板中，且冷却剂被引导通过所述分层结构。
通过液体能够流过的冷却剂通道，壳体底座形成液体能够流过的热交换器，以用于从安装空间到通风空间的热交换和/或从安装空间到固定式感应充电装置的外部环境的热交换。
固定式感应充电装置的外部环境可以分为空气外部环境和底座外部环境，其中，固定式感应充电装置，特别是壳体底座，至少部分地停留在该底座外部环境上。
当液体冷却剂流过液体能够流过的壳体底座的冷却剂通道时，该液体冷却剂可以接收和排放通过安装空间中的发射线圈、磁场导体和/或电力电子单元的功率损失而产生的热量。壳体底座和通风空间形成液体-空气热交换器，其中液体冷却剂接收的热量至少部分地被传输到通风空间的空气中，其中液体冷却剂被冷却，并且存在于通风空间中的空气被加热，其中通风空间中的这些被加热的空气被排放到固定式感应充电装置的空气外部环境。另外，液体冷却剂可以通过导热将接收热量的至少一部分排放到固定式感应充电站的底座外部环境。由此，能够提供安装空间的优化冷却策略。
壳体底座可以螺纹连接到底座或底座外部环境。在底板和底座或底座外部环境之间，能够引入热界面材料(TIM)(如硅胶垫)，从而改善热传输。TIM垫的厚度能够被配置为使得底座(如车库基座)的不平坦处被均匀化，并使重力均匀分布。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定由壳体底座形成的液体能够流过的冷却剂通道由具有空间分布，特别是不规则的空间分布，该空间分布适应于安装空间中的热损失源，使得进行和/或形成这些热损失源的最佳和/或足够的散热。
热损失源可以是设置在安装空间中并将功率耗散转化成热量的组件。例如，热损失源可以是发射线圈、磁场导体、电力电子单元和/或电力电子单元的组件。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定壳体底座中的液体能够流过的冷却剂通道被配置为和/或空间分布为使得与壳体底座的与发射线圈相对设置的部分区域相比，壳体底座的与电力电子单元相对设置的部分区域具有更高的冷却剂通道密度，和/或与壳体底座的与发射线圈相对设置的部分区域相比，与壳体底座的与通风空间相对设置的部分区域具有更高的冷却剂通道密度。
壳体底座的与电力电子单元相对设置的部分区域可以是壳体底座的关于线圈绕组轴线与电力电子单元相对设置的部分区域。
壳体底座的与发射线圈相对设置的部分区域可以是壳体底座的关于线圈绕组轴线与发射线圈相对设置的部分区域。
壳体底座的与通风空间相对设置的部分区域可以是壳体底座的关于线圈绕组轴线与通风空间相对设置的部分区域。
冷却剂通道密度可以理解为关于横向轴线每单位长度上存在的冷却剂通道的数量。例如，单位长度可以是沿横向轴线5厘米。
因此，一方面，液体能够流过的冷却剂通道优选形成在安装空间的功率耗散较高并因此产生热量更高的区域中。另一方面，由壳体底座和通风空间形成的液体-空气热交换器的优化和/或充分运行成为可能。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定电力电子单元的热损失源，特别是电力开关元件，至少部分地以导热的方式连接到壳体底座，以用于冷却，和/或电力电子单元的热损失源通过以流体密封的方式封在电力电子单元中的循环空气的强制对流以热传输的方式至少部分地耦合到壳体底座，以用于冷却。
构成热损失源的电力电子单元的组件可以被压靠在壳体底座上，特别是能够螺纹连接在壳体底座上或粘在壳体底座上。
电力开关元件，特别是MOSFET，可以被直接设置接触壳体底座。电力开关元件，特别是MOSFET，可以通过导热元件，特别是热界面材料(TIM)，以导热的方式间接连接到壳体底座。例如，设置在电力电子单元的组件的板的底面上的电力开关元件可以通过导热进行最佳或足够程度的冷却。
术语“基本通过循环空气的强制对流以热交换的方式耦合”应理解为，通过导热或自由对流或热辐射进行的热交换与通过强制对流进行的热交换相比，由于结构原因很小或很低和/或忽略不计，从而无法通过导热或热辐射实现热损失源的充分散热。
在电力电子单元中的强制对流可以通过对以流体密封的方式封在安装空间中的空气的机械作用来形成。
在强制对流中，以流体密封的方式封在电力电子单元中的空气围绕将被冷却的热损失源流动，在这样做的过程中，空气自身被加热。通过在电力电子单元中该空气的循环，被该空气接收的热量能够排放到壳体底座，特别是排放到流过壳体底座的液体冷却剂。
因此，没有直接设置在壳体底座上的电力电子单元的组件能够得到充分冷却。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定发射线圈基本通过以流体密封的方式封在安装空间中的循环空气的强制对流以热交换的方式耦合到壳体底座，以用于冷却，和/或磁场导体基本通过以流体密封的方式封在安装空间中的循环空气的强制对流以热交换的方式耦合到壳体底座，以用于冷却。
在安装空间中的强制对流可以通过对以流体密封的方式封在安装空间中的空气的机械作用来形成。
在强制对流中，以流体密封的方式封在安装空间中的空气围绕待冷却的发射线圈和/或待冷却的磁场导体流动，并且在这样做的过程中，空气自身被加热。通过在安装空间中该空气的循环，被空气接收的热量能够被排放到壳体底座，特别是排放到流过壳体底座的液体冷却剂。
发射线圈和磁场导体的冷却可以通过壳体底座得到充分冷却。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定电力电子单元具有相对于壳体底座和相对于壳体盖单独形成的屏蔽壳体，该屏蔽壳体至少部分地接触壳体底座并且至少部分地接触壳体盖，和/或发射线圈和/或磁场导体分别与壳体底座间隔开和壳体盖间隔开设置，和/或发射线圈和磁场导体彼此间隔开设置。
电力电子单元的屏蔽壳体可以由导电材料，特别是由铝形成。屏蔽壳体可以由固体金属板，例如由铝金属板形成。形成电力电子单元的屏蔽壳体，一方面是为了电磁屏蔽，另一方面为了对设置在屏蔽壳体中的电力电子单元的组件进行机械保护。电力电子单元的组件能够被屏蔽壳体连续地沿周边包围。
屏蔽壳体可以被配置为和在安装空间中设置为使得从外部作用于固定式感应充电装置的外力，例如通过车辆作用的重力，通过屏蔽壳体传递到壳体底座上或从壳体盖传输到壳体底座，从而屏蔽壳体中电力电子单元的组件不会收到这种外力的机械压力或者在适用的情况下被破坏。
发射线圈和/或磁场导体能够关于线圈绕组轴线分别与壳体底座和壳体盖间隔开设置。由此，例如，可以为围绕发射线圈和/或磁场导体流动提供足够的自由空间。
发射线圈和磁场导体能够关于线圈绕组轴线彼此间隔开设置。磁场导体相对于彼此关于横向轴线能够彼此间隔开设置。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定电力电子单元具有屏蔽壳体(例如，铝的屏蔽壳体)，该屏蔽壳体在面向发射线圈和/或磁场导体的区域中至少部分被适配，使得减少和/或防止发射线圈产生的交变磁场的损耗，和/或至少部分地围绕发射线圈设置的外部磁场导体被适配，特别是相对于横向轴线倾斜，使得减少围绕发射线圈的外部区域中的磁损耗。外部磁场导体应理解为关于横向轴线围绕发射线圈设置的磁场导体。发射线圈的外部区域应理解为关于横向轴线围绕发射线圈形成的区域，特别是安装空间中的区域。
屏蔽壳体可以适应和/或由部分倒角和/或凹陷来形成，使得其设置在发射线圈产生的交变磁场的有效范围之外。“有效范围之外”应理解为屏蔽壳体可以适应和/或由部分倒角和/或凹陷来形成，使得其几乎不受发射线圈产生的交变磁场影响。
在安装空间中的磁场导体能够被分为一组内部磁场导体和一组外部磁场导体，其中，内部磁场导体关于线圈绕组轴线仅与发射线圈相对设置，而外部磁场导体关于横向轴线至少部分地与发射线圈相对设置。磁场导体，特别是外部磁场导体，可以在外围区域中向外向上倾斜设置，和/或设置相应的形状，以减少在这个区域内的磁损耗。
壳体盖的侧面倒角区使得固定式感应充电装置的例如更好的穿越性。壳体盖的侧面倒角区能够在面向安装空间和/或通风空间的一侧形成加强肋，以增加壳体盖的机械稳定性
Figure BDA0003830171590000081
特别是强度。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定容纳线圈的保持结构在安装空间中设置，并且相对于线圈容纳保持结构单独形成的支撑结构在安装空间中设置。其中，线圈容纳保持结构和支撑结构分别相对于壳体底座和相对于壳体盖单独形成。其中，发射线圈由线圈容纳保持结构容纳。其中，线圈容纳保持结构至少部分地在壳体盖上且至少部分地在磁场导体上设置。其中，支撑结构至少部分地在壳体盖上且至少部分地在磁场导体上设置。
磁场导体，特别是内部磁场导体，可以关于线圈绕组轴线设置在线圈容纳保持结构和支撑结构之间。
发射线圈和磁场导体可以通过线圈容纳保持结构和支撑结构设置，例如关于线圈绕组轴线大约居中于安装空间中。
保持结构可以是由塑料形成的塑料保持结构。支撑结构可以是由塑料形成的塑料支撑结构。保持结构具有的任务是：容纳发射线圈、接收作用于壳体盖的重力并以均匀分布的方式沿线圈绕组轴线在壳体底座的方向上传递，以及产生能够供封在安装空间中的空气流过的空腔，特别是循环通风空间。
发射线圈能够被夹紧和/或夹在保持结构的与壳体盖间隔开的部分区域中，使得发射线圈可以被在壳体内的周围循环的空气流过，并且能够通过保持结构的开口接近。
支撑结构具有的任务是：容纳磁场导体、接收产生的重力并以均匀分布的方式沿线圈绕组轴线在壳体底座的方向上传递该重力，以及产生空气能够在其中循环的空腔，特别是入射流空间。保持结构可以在这里形成为使得磁场导体仍然能够在足够大的范围内流动，以达到被在安装空间中的周围循环的空气冷却的目的，并且相应地为此能够通过开口接近。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定线圈容纳保持结构在安装空间中形成循环通风空间，以用于发射线圈上的入射流，并且支撑结构在安装空间中形成入射流空间，以用于壳体底座的至少部分区域上的入射流，其中，循环通风空间和入射流空间彼此流体连接。因此，能够保证发射线圈和/或磁场导体的充分冷却，其中，由空气接收的热量被传输到壳体盖。热量可以主要通过壳体底座中的冷却剂来排放。该壳体底座可以被循环通风空间中的空气流过。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定线圈容纳保持结构和/或支撑结构具有至少一个入射流口，以用于磁场导体上的至少部分入射流。
线圈容纳保持结构和/或支撑结构可以分别形成彼此间隔开的多个入射流口，以保证均匀冷却发射线圈和/或磁场导体。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定线圈容纳保持结构形成彼此间隔开的多个结构柱，和/或支撑结构形成彼此间隔开的多个支撑柱。结构柱可以具有分别沿线圈绕组轴线的纵向范围和垂直于线圈绕组轴线的平面内的圆形截面。结构柱可以具有15毫米至25毫米的沿线圈绕组轴线的纵向范围，特别是20毫米。
在垂直于线圈绕组轴线的平面中，结构柱彼此之间的间距能够被配置为使得流过结构柱之间的空气可以逆着发射线圈流动。
支撑柱可以具有分别沿线圈绕组轴线的纵向范围和垂直于线圈绕组轴线的平面内的圆形截面。支撑柱可以具有15毫米至35毫米的沿线圈绕组轴线的纵向范围，特别是20毫米。
在垂直于线圈绕组轴线的平面内，支撑柱彼此之间的间距可以被配置为使得流过支撑柱之间的空气能够逆着磁场导体流动。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定壳体底座具有突出到安装空间中，特别是突出到入射流空间中的肋状结构，以增加壳体底座的表面，和/或壳体底座具有突出到通风空间中的肋状结构，以增加壳体底座的表面，和/或壳体盖，特别是壳体盖的倒角侧面区域具有突出到安装空间和/或通风空间中的加强肋结构，以增加壳体盖的机械稳定性。加强肋结构可以形成突出到安装空间和/或通风空间中的一个或更多个加强肋。加强肋结构，特别是其加强肋，能够相对于支撑结构和/或相对于支持结构单独形成。
壳体底座的肋状结构可以例如通过焊接波纹肋形成，这些肋应用于壳体底座的部分区域和/或表面上，所述区域和/或表面与安装空间(和/或入射流空间)和/或通风空间相对，特别是关于线圈绕组轴线相对。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定安装空间中设置有抵靠壳体盖的检测装置，特别是传感器板，和/或在安装空间中设置有至少一个或更多个风扇，以形成以流体密封的方式封在安装空间中的空气的循环，和/或在电力电子单元中设置有至少一个或更多个风扇，以形成以流体密封的方式封在电力电子单元中的空气的循环。
线圈容纳保持结构和/或壳体盖能够被配置为使得在其间设置的检测装置，特别是传感器板不必受到重力。LOD组件(活体检测组件)，例如用于运动检测的传感器，能够在壳体盖上设置在壳体盖的倒角侧面区域的加强肋结构的加强肋之间的安装空间和/或通风空间中。LOD组件能够在固定式感应充电装置的外围区域内以足够数量设置，以检测是否有人或动物接近系统，这使得出于安全原因进一步操作被禁止。
检测装置，特别是FOD传感器板(异物检测传感器板)的传感器板可以位于塑料壳体盖的正下方。在FOD传感器板和壳体盖上边缘之间关于线圈绕组轴线的距离优选不超过几毫米，特别是1毫米到3毫米。FOD传感器板检测充电单元的表面上的金属部分，由于规定，这可能使得进一步操作不被允许。
检测装置，特别是传感器板或FOD传感器板，和/或LOD组件可以以交流的方式连接到固定式感应充电装置的控制装置，其中，控制装置可以被配置为使得在检测装置的测量信号和/或LOP组件的测量信号指示不被允许的操作时，中断交变磁场的产生。
在安装空间中设置有至少一个或更多个风扇，以形成和/或实现以流体密封的方式封在安装空间中的空气的循环。
在线圈容纳保持结构的侧面和/或中心区域内，可以提供保持循环空气在发射线圈上以均匀分布的方式运动的风扇，并因此冷却发射线圈。循环空气在这里尽可能地循环，从而将热量传递到壳体底座，特别是带肋的壳体底座。
在支撑机构的侧面和/或中心区域，可以提供保持循环空气以均匀分布的方式在磁场导体正下方运动的风扇，并因此冷却磁场导体。循环空气在这尽可能地循环，从而将热量传递到壳体底座，特别是带肋的壳体底座。
在安装空间和/或电力电子单元中的风扇可以配置为轴流式风扇或轴流式通风机或径向式风扇(轴向进气，径向流出)。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定部分地壳体盖的部分地形成通风空间的部分区域形成至少一个或更多个入口通风口，固定式感应充电装置的外部环境的外部空气能够通过该入口通风口流入到通风空间中，并且壳体盖的部分地形成通风空间的部分区域形成至少一个或更多个出口通风口，存在于通风空间中的空气能够通过该出口通风口流出到固定式感应充电装置的外部环境中，和/或在通风空间中设置有至少一个或更多个风扇，以将外部环境的外部空气吸入通风空间中和/或将存在于通风空间中的空气排放到外部环境中。
风扇可以被设计并设置在通风空间中，从而尽可能减少噪音排放。为此，例如风扇可以尽可能远离入口通风口和/或出口通风口设置。在风扇与入口通风口之间和/或风扇与出口通风口之间，能够设置一根隔音管或多个隔音管。在风扇与入口通风口之间和/或风扇与出口通风口之间，能够设置一面隔音墙或多面隔音墙。
在入口通风口和出口通风口之间，不应该发生混合和短路。这能够通过入口通风口和出口通风口的空间分隔和/或通过另外的分隔壁和/或导流板来形成和/或实现。
入口通风口和/或出口通风口能够被配置为使得灰尘、污垢和/或水尽可能少地渗透到通风空间中。为此，例如，斜放的叶片被安装在入口通风口(在通风空间内或外)和/或出口通风口的上方或下方，以将来自上方的污垢和水引开。另外，入口通风口和/或出口通风口能够用透气的织物或网覆盖。还能够规定，引入一个污垢过滤器。至少部分地形成通风空间的壳体盖的部分可以被配置为多个部分，其中，壳体盖的所述多部分区域的部分区域可以打开，以在通风空间中进行清理和/或维护工作。壳体盖的多部分区域可以形成检查翻板。
在通风空间中设置的风扇，特别是其马达和电气连接，可以以水密封的方式形成。壳体底座和/或壳体盖可以具有分别一个排水口或多个排水口，以用于通风空间的排水。壳体盖的脱水口能够在壳体盖的侧面区域形成，特别是在壳体底座的附近。因此，即使在通风区域被外部的水淹没的情况下(例如，暴风雨或水害的情况下)，感应充电装置的操作不受影响。设置在盖或壳体盖/通风空间的较低区域内的排水口能够是可关闭的，以防止不期望的污垢、害虫和水的渗透。
在通风空间中的风扇可以形成为轴流式风扇或轴流式通风机或径向式风扇。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，规定壳体底座，特别是冷却剂通道流体连接到冷却剂输送装置，以形成封闭的冷却剂回路，其中，在冷却剂回路中封有液体冷却剂，其中，冷却剂输送装置形成为将液体冷却剂输送通过壳体底座、特别是通过冷却剂通道以及通过封闭的冷却剂回路。
壳体底座和冷却剂输送装置通过流体管道连接到彼此。例如，液体冷却剂可以是冷却水。例如，冷却剂输送装置可以是电动的水泵。
在安装空间的区域内，例如更多的组件，如电路板(例如用于传感器板)、电缆和/或水泵关于线圈绕组轴线可以安装在磁场导体和壳体底座之间。固定式感应充电装置可以通过单相或多相，特别是三相的电源电缆或供应线路连接并且被供应交流电流。该电源电缆或该供应线路能够以空气密封和水密封的方式连接到固定式感应充电装置，特别是到电力电子单元。
三个基本结构单元，即发射线圈、电力电子单元和通风空间，也能够在空间上彼此间隔开。这可以使壳体底座被打断或被分割，使得壳体底座的第一部分被分配到发射线圈，第二部分被分配到电力电子单元，第三部分被分配到通风空间，并且相应的壳体底座部分不再有凝聚力。流入到壳体底座部分的冷却剂通道中的从一个壳体底座部分到下一个部分的冷却剂的传输可以通过连接件/法兰/管道/软管的方式实现。在电力电子单元和发射线圈之间的空间分隔可以通过另一分隔壁实现。
优选地，壳体底座为焊接的片状层结构。壳体盖也能够被打断或被分割，使得壳体盖的第一部分被分配到发射线圈，第二部分被分配到电力电子单元，第三部分被分配到通风空间，并且相应的壳体盖部分不再有凝聚力，而是单独覆盖部分单元。部分单元可以在这里被设置为相对于彼此的几乎任何期望距离处。电气连接/线路可以存在于部分单元之间，例如，可以在管道或软管或在驱动保护件中引导。部分单元上的电线的入口和出口可以像冷却剂管路一样通过法兰/连接件/插头连接器连接，并且密封。电力电子单元可以进一步细分为多个部分单元。
电力电子单元可以被金属屏蔽壳体包围，特别是铝制的屏蔽壳体，并且被磁屏蔽。所述屏蔽壳体能够实施为具有多个部分，并且本身包含冷却剂通道，使得在该部分单元中不需要供冷却剂流过的单独的壳体底座。为了这个目的，屏蔽壳体也可以具有法兰/连接件/插头连接器，以用于连接冷却剂管路和电线。
本发明的进一步重要特征和优点将从从属权利要求、附图和借助于附图的相关附图描述中呈现出来。
应当理解的是，上面提到的和将在下面进一步解释的特征不仅能够在分别指明的组合中使用，而且在不偏离本发明的范围的情况下还能在其他组合中使用或单独使用。
本发明的优选的示例实施例在附图中进行了说明，并在以下描述中进行了更详细的解释，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部分。
附图中分别示例性地示出：
图1：根据本发明所述的固定式感应充电装置的横截面。
图2：根据本发明所述的固定式感应充电装置的横截面。
图3：通过根据本发明所述的固定式感应充电装置的横截面的局部放大图。
图4：高度示意的封闭冷却剂回路，根据本发明所述的固定式感应充电装置被整合在其中。
图1和图2示出通过根据本发明所述的感应充电装置1的相同的横截面，其中，为清楚起见，附图标记被分散到这两张图中。
固定式感应充电装置1包括壳体底座2和相对于壳体底座2单独形成的壳体盖3，壳体底座2和壳体盖3形成安装空间4和通风空间5。
安装空间4相对于通风空间5以流体密封的方式并且相对于固定式感应充电装置1的外部环境9以流体密封的方式形成。换句话说，安装空间4形成一个封闭的、密封的空间，没有空气或其他介质可以从外部环境9渗透到该空间中，并且没有空气或其他介质可以从该空间泄露到外部环境9。
壳体盖3以槽状的方式构造并且具有板状部分34，在板状部分的边缘处连续周向地形成有远离板状部分延伸的侧边和/或侧面区域16，特别是16a和16b。侧边和/或侧面区域16是倒角的，目的是为了更好的穿越性。而槽状壳体盖3的板状部分34相对于线圈绕组轴线30与壳体底座2间隔开设置，槽状壳体盖3的侧边和/或侧面区域16以相对于固定式感应充电装置1的外部环境9密封(特别是流体密封)的方式与壳体底座2连接。壳体盖3包括使得安装空间4与通风空间5能够流体分离的分隔壁35。
通风空间5通过入口通风口和/或出口通风口(未图示)与固定式感应充电装置1的外部环境9流体连接，用于废热耗散或空气交换。
在安装空间4中设置有发射线圈6，以用于产生交变磁场，该发射线圈形成围绕线圈绕组轴线30缠绕的扁平线圈。在这里，相应的发射线圈6的绕组可以相对于与线圈绕组轴线30垂直对齐的横向轴线31彼此间隔开设置。
此外，多个磁场导体7在安装空间4中彼此间隔开设置。其中，内部磁场导体7a关于线圈绕组轴线30仅与发射线圈6相对设置。和内部磁场导体7a相比，外部磁场导体7b关于横向轴线31与发射线圈6相对设置。外部磁场导体7b相对于内部磁场导体7a倾斜设置，以使发射线圈6的边缘区域中的磁损耗最小化。
发射线圈6由容纳线圈的保持结构17承载，该保持结构关于线圈绕组轴线30设置在磁场导体7和壳体盖3之间。
磁场导体7由支撑结构18承载，该支撑结构关于线圈绕组轴线30设置在磁场导体7和壳体底座2之间。内部磁场导体7a关于线圈绕组轴线30设置在保持结构17和支撑结构18之间。
通过保持结构17，发射线圈6在安装空间4中关于线圈绕组轴线30与壳体底座2和壳体盖3以及与内部磁场导体7a间隔开设置。通过支撑结构18，磁场导体7与壳体底座2和壳体盖3以及与发射线圈6间隔开设置。
线圈容纳保持结构17具有彼此间隔开的多个结构柱22，并在安装空间4内形成循环通风空间19，以用于发射线圈上的入射流。支撑结构18具有彼此间隔开的多个支撑柱23，并在安装空间4内形成入射流空间20，以用于至少在壳体底座2的部分区域上的入射流，其中，循环通风空间19和入射流空间20彼此流体连接。支撑结构18具有彼此间隔开的多个入射流口21，其用于磁场导体7上的入射流以及因此磁场导体7的冷却。
在安装空间4中设置有抵靠壳体盖3的检测装置26，特别是传感器板。检测装置26设置为使得没有外部重力作用于其。
另外，在安装空间4中设置有电力电子单元8，以用于发射线圈6的供电和/或激活。电力电子单元8具有屏蔽壳体15，该屏蔽壳体15在面向发射线圈6和/或磁场导体7的一些区域中具有倒角区域33，以防止交变磁场的不利影响。固定式感应充电装置1，特别是电力电子单元8，通过供应线路32供应电力。
三个基本结构单元，即发射线圈6、电力电子单元8和通风空间5，可以彼此空间分隔开。这能够使壳体底座2被打断或被分割，使得壳体底座2的第一部分被分配到发射线圈6，第二部分被分配到电力电子单元8，第三部分被分配到通风空间5，并且相应的壳体底座部分不再有凝聚力。流入到壳体底座部分的冷却剂通道10中的从一个壳体底座部分到下一个部分的冷却剂的传输可以通过连接件/法兰/管道/软管的方式实现。电力电子单元8和发射线圈6之间的空间分隔可以通过未示出的另一分隔壁实现。壳体底座为优选焊接的片状层结构。壳体盖3能够被打断或分割，使得壳体盖3的第一部分被分配到发射线圈6，第二部分被分配到电力电子单元8，第三部分被分配到通风空间5，并且相应的壳体盖部分不再有凝聚力，而是单独覆盖部分单元。部分单元在这里可以设置为相对于彼此的几乎任何期望距离处。电气连接/线路能够存在于部分单元之间，例如，能够在管道或软管或在驱动保护件中引导。部分单元上的电线的入口和出口可以像冷却剂通道10一样通过法兰/连接件/插头连接器连接，并且密封。另外，电力电子单元8能够细分为多个部分单元。
电力电子单元8能够被金属屏蔽壳体包围，特别是铝的屏蔽壳体，并且被磁屏蔽。这个屏蔽壳体能够实施为具有多个部分，并且本身包含冷却剂管路，使得在该部分单元内不需要供冷却剂流过的单独的壳体底座2。为了这个目的，屏蔽壳体也可以具有法兰/连接件/插头连接器，以用于连接冷却剂管路和电线。
电力电子单元8在图3中以放大的截图示出，其中示意性地示出了电力电子单元8的多个热损失源14。热损失源14、14a可以包括例如电或电子开关装置的电或电子组件，如滤波电路和振荡电路。热损失源14、14b可以形成中间电路。热损失源14、14c可以特别地包括电力开关元件，例如MOSFET，其至少部分地以导热的方式连接到壳体底座2，以用于冷却。没有以导热的方式连接到壳体底座2的热损失源14的部分区域通过以流体密封的方式封在电力电子单元8中的循环空气的强制对流以热交换的方式至少部分地耦合到壳体底座2。为此，在电力电子单元8中设置有至少一个风扇27、27a，其使电力电子单元8中的空气循环。该空气在这里通过热损失源14被加热，并且把热量排放到壳体底座2。
在图3中，举例说明了至少带有一个加强肋37的加强肋结构36。
壳体底座2具有突出到安装空间4中(特别是突出到入射流空间20中)的肋状结构24，以增加壳体底座2的表面。另外，壳体底座2具有突出到通风空间5内的肋状结构25，以增加壳体底座2的表面。
在安装空间4中设置有多个风扇27、27b，所述风扇关于线圈绕组轴线30设置在磁场导体6和壳体盖3之间。在安装空间4中设置有多个风扇27、27c，所述风扇关于线圈绕组轴线30设置在磁场导体6和壳体底座2之间。风扇27、27b和风扇27、27c被配置用于使安装空间4的空气循环。多个风扇27、27b设置在通风空间中，以实现与外部环境9的空气交换。
壳体底座2至少部分地形成液体能够流过的冷却剂通道10，该冷却剂通道10相对于安装空间4、通风空间5和固定式感应充电装置1的外部环境9以流体密封的方式形成。
壳体底座2通过液体能够流过的冷却剂通道10形成液体能够流过的热交换器，以用于从安装空间4到通风空间5的热交换和/或从安装空间4到固定式感应充电装置1的外部环境9的热交换。
冷却剂通道10在壳体底座2中设置为使得首先确保了具有例如MOSFET的热损失源14的最佳的直接冷却，所述热损失源14是电力电子单元的组件的部分。另外，流过冷却剂通道10的液体冷却剂也接收来自电力电子单元8和安装空间4内的循环空气的热量，使得其他电子组件、发射线圈6和磁场导体7被冷却。
液体能够流过的冷却剂通道10在壳体底座2中形成和/或在此均匀分布，使得与壳体底座2的与发射线圈6相对设置的部分区域12相比，壳体底座2的与电力电子单元8相对设置的部分区域11具有更高的冷却剂通道密度。与壳体底座2的部分区域12相比，壳体底座2的与通风空间5相对设置的部分区域13具有更高的冷却剂通道密度。
壳体底座2和通风空间5一起形成液体-空气热交换器，其中，液体冷却剂接收的热量至少部分地排放到通风室5内的空气中，其中液体冷却剂被冷却且存在于通风空间5中的空气被加热，其中，通风空间5中的这些被加热的空气被排放到固定式感应充电装置1的空气外部环境中。另外，液体冷却剂能够将通过导热接收的热量部分地排放到固定式感应充电装置1的底座外部环境(未图示)中。
图4示出了封闭的冷却剂回路29，在其中整合有固定式感应充电装置1，特别是壳体底座2。壳体底座2，特别是冷却剂通道10流体连接到冷却剂输送装置28，以形成封闭的冷却剂回路29，其中，在冷却剂回路29中封有液体冷却剂，例如冷却水，其中，冷却剂输送装置28形成为将液体冷却剂输送通过壳体底座2(特别是通过冷却剂通道10)以及通过封闭的冷却剂回路29。冷却剂回路29可以形成为使得在冷却剂输送装置28的下游，壳体底座2的部分区域11首先被液体冷却剂流过。在壳体底座2的部分区域11的下游，壳体底座2的部分区域12首先被液体冷却剂流过。在壳体底座2的部分区域12的下游，壳体底座2的部分区域13被液体冷却剂流过。

Claims (15)

1.一种用于无线能量传输的固定式感应充电装置(1)，
-具有壳体底座(2)和相对于壳体底座(2)单独形成的壳体盖(3)，所述壳体底座和壳体盖形成安装空间(4)和通风空间(5)；
-具有用于产生交变磁场的设置在安装空间(4)中的发射线圈(6)；
-具有设置在安装空间(4)中的一个、优选多个磁场导体(7)，以用于引导交变磁场；
-具有设置在安装空间(4)中的电力电子单元(8)，以用于发射线圈(6)的供电和/或激活；
-其中，所述安装空间(4)相对于通风空间(5)以流体密封的方式并且相对于固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)以流体密封的方式形成；
-其中，所述通风空间(5)流体连接到固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)，以用于废热耗散；
-其中，所述壳体底座(2)至少部分地具有液体能够流过的冷却剂通道(10)，所述冷却剂通道相对于安装空间(4)、通风空间(5)和固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)以流体密封的方式形成；
-其中，所述壳体底座(2)通过液体能够流过的冷却剂通道(10)形成液体能够流过的热交换器，以用于从安装空间(4)到通风空间(5)的热交换和/或从安装空间(4)到固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)的热交换。
2.根据权利要求1所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于
由壳体底座(2)形成的液体能够流过的冷却剂通道(10)具有空间分布，所述空间分布适应于安装空间(4)中的热损失源，使得形成这些热损失源的适应性的冷却，特别是最佳和/或充分的冷却，所述空间分布特别是不规则的空间分布。
3.根据权利要求1或2所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-液体能够流过的冷却剂通道(10)在壳体底座(2)内形成和/或空间分布为使得
-与壳体底座(2)的与发射线圈(6)相对设置的部分区域(12)相比，壳体底座(2)的与电力电子单元(8)相对设置的部分区域(11)具有更高的冷却剂通道密度，和/或
-与壳体底座(2)的与发射线圈(6)相对设置的部分区域(12)相比，壳体底座(2)的与通风空间(5)相对设置的部分区域(13)具有更高的冷却剂通道密度。
4.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述电力电子单元(8)的热损失源(14)，特别是电力开关元件，至少部分地以导热的方式连接到壳体底座(2)，以用于冷却，和/或
-所述电力电子单元(8)的热损失源(14)通过以流体密封的方式封在电力电子单元(8)中的循环空气的强制对流以热交换的方式至少部分地耦合到壳体底座(2)，以用于冷却。
5.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述发射线圈(6)基本通过以流体密封的方式封在安装空间(4)中的循环空气的强制对流以热交换的方式耦合到壳体底座(2)，以用于冷却，和/或
-所述磁场导体(7)基本通过以流体密封的方式封在安装空间(4)中的循环空气的强制对流以热交换的方式耦合到壳体底座(2)，以用于冷却。
6.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述电力电子单元(8)具有相对于壳体底座(2)和相对于壳体盖(3)单独形成的屏蔽壳体(15)，该屏蔽壳体至少部分地接触壳体底座(2)并且至少部分地接触壳体盖(3)，和/或，
-所述发射线圈(6)和/或所述磁场导体(7)分别与壳体底座(2)和壳体盖(3)间隔开设置，和/或，
-所述发射线圈(6)和磁场导体(7)彼此间隔开设置。
7.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述电力电子单元(8)具有屏蔽壳体(15)，该屏蔽壳体在面向发射线圈(6)和/或磁场导体(7)的区域中至少部分地被适配，使得减少和/或防止发射线圈(6)产生的交变磁场的损耗，和/或，
-至少部分地围绕发射线圈(6)设置的外部磁场导体(7、7b)被适配，特别是相对于横向轴线(31)倾斜，使得减少围绕发射线圈(6)的外部区域中的磁损耗，和/或，
-所述壳体盖(3)具有倒角的侧面区域(16)。
8.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-在安装空间(4)中设置有线圈容纳保持结构(17)，
-在安装空间(4)中设置有相对于线圈容纳保持结构(17)单独形成的支撑结构(18)，
-其中，所述线圈容纳保持结构(17)和支撑结构(18)分别相对于壳体底座(2)和相对于壳体盖(3)单独形成，
-其中，所述发射线圈(6)被线圈容纳保持结构(17)容纳，
-其中，所述线圈容纳保持结构(17)至少部分地在壳体盖(3)上并且至少部分地在磁场导体(7)上设置，
-其中，所述支撑结构(8)至少部分地在壳体底座(2)上和至少部分地在磁场导体(7)上设置。
9.根据权利要求8所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述线圈容纳保持结构(17)在安装空间(4)内形成循环通风空间(19)，以用于发射线圈(6)上的入射流，以及
-所述支撑结构(18)在安装空间(4)内形成入射流空间(20)，以用于至少壳体底座(2)的部分区域上的入射流，
-其中，所述循环通风空间(19)和入射流空间(20)彼此流体连接。
10.根据权利要求8或9所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
所述线圈容纳保持结构(17)和/或支撑结构(18)具有至少一个入射流口(21)，以用于磁场导体(7)上的至少部分入射流。
11.根据权利要求8到10之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述线圈容纳保持结构(17)形成彼此间隔开的多个结构柱(22)，和/或
-所述支撑结构(18)形成彼此间隔开的多个支撑柱(23)。
12.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述壳体底座(2)具有突出到安装空间(4)中，特别是突出到入射流空间(20)中的肋状结构(24)，以增加壳体底座(2)的表面，和/或
-所述壳体底座(2)具有突出到通风空间(5)中的肋状结构(25)，以增加壳体底座(2)的表面，和/或
-所述壳体盖(3)，特别是壳体盖(3)的倒角的侧面区域(16)具有突出到安装空间(4)和/或通风空间(5)中的加强肋结构(36)，以增加壳体盖(3)的机械稳定性。
13.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-在安装空间(4)中设置有抵靠壳体盖(3)的检测装置(26)，特别是传感器板，和/或
-在安装空间(4)中设置有至少一个或更多个风扇(27)，以形成以流体密封的方式封在安装空间(4)中的空气的循环，和/或
-在电力电子单元(8)中设置有至少一个或更多个风扇(27)，以形成以流体密封的方式封在电力电子单元(8)中的空气的循环。
14.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述壳体盖(3)的部分地形成通风空间(5)的部分区域形成至少一个或更多个入口通风口，固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)的外部空气能够通过所述至少一个或更多个入口通风口流入到通风空间(5)中，和
-所述壳体盖(3)的部分地形成通风空间(5)的部分区域形成至少一个或更多个出口通风口，存在于通风空间(5)中的空气能够通过所述至少一个或更多个出口通风口流出到固定式感应充电装置(1)的外部环境(9)中，和/或
-在通风空间(5)中设置有至少一个或更多个风扇(27)，以将外部环境(9)的外部空气吸入到通风空间(5)中和/或将存在于通风空间(5)中的空气排放到外部环境(9)中。
15.根据前述权利要求之一所述的固定式感应充电装置(1)，其特征在于：
-所述壳体底座(2)，特别是冷却剂通道(10)流体连接到冷却剂输送装置(28)，以形成封闭的冷却剂回路(29)，
-其中，在冷却剂回路(29)中封有液体冷却剂，
其中，所述冷却剂输送装置(28)形成为将液体冷却剂输送通过壳体底座(2)、特别通过冷却剂通道(10)以及通过封闭的冷却剂回路(29)。
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