用于机动车的蓄能器装置以及机动车的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的蓄能器装置，其具有壳体和被接纳在壳体中的至少一个蓄能器。

背景技术：

这种蓄能器装置在完全或部分电驱动的机动车中用于为机动车的驱动装置提供电能。在此，该蓄能器装置由于其大的体积而经常安装在机动车的底部/地板区域中。早已提出使用感应式能量传输对蓄能器装置充电，其中通过布置在基础设施、例如行车道中的能源产生磁场，并在机动车中感生出用于对蓄能器充电的电压。典型的是，由于蓄能器装置本身占用底部的大部分区域，因此单独的次级线圈布置在机动车的前桥或前部副车架的区域中。

然而前桥或前部副车架的区域仅提供非常小的构造空间，因此次级线圈的尺寸也相应较小。而由于感应式能量传输的性能基本上取决于用于与能源耦合的线圈面积，因此仅能提供相对较小的功率为蓄能器装置充电。此外次级线圈的为了引导磁通量所使用的巨大的铁氧体板或铁氧体瓷片极容易断裂，且必须安置在坚固的/实心的壳体中以受到机械保护。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，提供一种相应改善且鲁棒的方案以对机动车的蓄能器装置进行感应式充能。

上述目的根据本发明在开头所述类型的蓄能器装置中由下述方式实现，即提供一种线圈装置，该线圈装置被设计用于通过外部磁场来感应式馈能以对蓄能器充能，并且该线圈装置布置在壳体的外侧。

本发明基于如下构思，通过将线圈装置本身布置在蓄能器装置上的方式，蓄能器装置的壳体外侧可以用于安装次级侧的线圈装置。因此蓄能器装置可以如此地安装在机动车中，使得线圈装置指向车辆的地面，并可以与例如由安装在车辆的地面中的初级侧能源提供的外部磁场耦合以用于馈能。因此在机动车本身中不必为单独的线圈装置提供附加的构造空间，而是，壳体外侧的整个延伸范围都可以用于馈能。因此，线圈装置的在次级侧有效地可供用于感应式馈能的面积明显大于当传统地布置在前桥或前部副车架区域中时的情况。这也明显提高了充能过程的性能。

蓄能器装置可以包括充能装置，该充能装置被设计用于将由磁场感生出的电压转换为用于为蓄能器充能而设置的电压水平。另选地，蓄能器装置可以具有用于与机动车的相应的位于蓄能器装置外部的充能装置相联接的接口，和/或用于借助于位于蓄能器装置外部的充能装置对蓄能器充能的接口。如果壳体至少在线圈装置侧设计为导磁的，以便相对于蓄能器屏蔽磁场，则得到根据本发明的蓄能器装置的附加优点。蓄能器装置还可以具有用于冷却蓄能器的冷却装置，该冷却装置可以排出线圈装置的在感应式馈能时产生的热量。

在根据本发明的蓄能器装置中进一步优选的是，线圈装置具有至少一个环绕/环行的导体线路，磁场可以在该导体线路中感生出电压。这种导体线路典型地在一个平面中延伸和/或描述了一根特别是多角形的螺线。因此该导体线路也可以被称为扁平线圈。线圈装置因此可以有利地设计得特别薄。导体线路的厚度可以在0.5mm与3mm之间、优选在0.8mm与1.2mm之间，和/或宽度在10mm与40mm之间、优选在16mm与24mm之间。导体线路的导线截面积的值优选在10mm²与40mm²之间、特别优选在16mm²与24mm²之间。在两个彼此平行延伸的导体线路部段之间有利地具有在导体线路的宽度的25％与100％之间、特别是40％与60％之间的间距。导体线路或多个导体线路的外尺寸的值优选在500×500mm²与1200×1200mm²之间、特别优选地在700×700mm²与900×900mm²之间。

为了实现具有足够的横截面以及较小集肤效应的合适的导体线路几何形状，导体线路可以由铜板形成。该导体线路可以例如由铜板冲制而成。另选或附加地，导体线路可以由铜纱材料制成。这种铜纱材料例如已知为用于接地线的铜纱带的形式。

此外还可以设有第二导体线路，该第二导体线路与第一导体线路方向相反地被引导。这种导体线路布置结构也被称为双d形线圈，并允许特别有效地耦入磁场。

在根据本发明的蓄能器装置中还优选的是，线圈装置具有能导磁的载体/支承件，线圈装置可以通过该载体紧固在壳体上。该载体用于引导由磁场产生的磁通量，特别是沿着导体线路或多个导体线路的方向。适宜的是，载体直接布置在壳体的外侧上并特别是与该壳体运动耦合。导体线路或多个导体线路可以布置在载体的与壳体相反的侧上。在横截面中观察，这形成了分层式的构造，该分层式的构造包括壳体，接着是载体以及布置在载体上的导体线路。原则上把磁导率值至少是2、优选至少是5的材料认为是能导磁的。载体的厚度典型地是在5mm与15mm之间、优选在7mm与12mm之间。因此得到特别扁平的线圈装置。

载体还可以由混有铁氧体的能弹性变形的基本材料制成。因此提出，替代传统的巨大的铁氧体体部，提供能如此弹性变形的载体，使得在机动车的行驶运行中能由该载体以无断裂的方式吸收导入载体中的力、特别是扭力。由于根据本发明的蓄能器装置可以安装在机动车的底部中，典型地在机动车的沿车辆纵向方向延伸的车身结构之间安装在机动车的底部中，因此力大量地引入蓄能器装置的壳体中，其然后可以传输到布置在壳体上的载体上。这些力特别是可以冲击或扭曲壳体或与壳体运动耦合的载体。然而，通过设置能弹性变形的载体，可以由该载体以无断裂的方式吸收这些力，从而不需要特别地对线圈装置以机械保护的方式进行支承，例如支承在坚固的、大体积的壳体中。附加地可以提出，混合物不均匀地分布在基本材料中，以便在载体的不同部位以不同强度传导或吸收磁通量。

适宜的是，基本材料是或包括弹性体。硬橡胶作为基本材料被证明是特别有利的。

在这种情况下要提到的是，能弹性变形的载体并不限于用在根据本发明的蓄能器装置中，就是说，相关的教导也可以独立于这种载体在蓄能器装置上的布置方式而应用。本发明因此还可以涉及一种机动车，该机动车具有被设计用于通过外部磁场感应式馈能的线圈装置，该线圈装置具有至少一个导体线路和用于线圈装置的至少一个导体线路的能导磁的载体，在该导体线路中能通过磁场感生出电压，其中该载体由混有铁氧体的能弹性变形的基本材料制成。在此所有针对根据本发明的蓄能器装置的实施形式都可以转用于所述机动车，从而通过该机动车也可以实现根据本发明的蓄能器装置的优点。

在根据本发明的蓄能器装置中还可以设置保护元件，该保护元件至少在与壳体相反的侧上遮盖线圈装置。这种保护元件用于当蓄能器装置安装在机动车辆的车身底部中时对蓄能器装置进行防钻撞保护。由于这种保护元件通常在传统的蓄能器装置中本来就设有，因此线圈装置可以布置在壳体与保护元件之间的现有空间中。特别是有关蓄能器装置在机动车底部中的集成方面，保护元件可以遮盖壳体的整个外侧。保护元件可以特别是与壳体外侧间隔开地紧固在壳体上。保护元件另选或附加地可以具有紧固部件，借助于该紧固部件可以将保护元件紧固在车身上。

保护元件宜由反磁性、顺磁性或磁中性的材料形成或包括这样的材料。换句话说，该材料导磁性差，就是说，该材料的磁导率值小于1.1。保护元件因此对能量传输时的感应过程仅具有很小的影响。该材料优选是纤维增强塑料、特别是玻璃纤维增强塑料(gfk)，或包括这样的材料。

本发明还涉及一种机动车。根据本发明的机动车的特征在于，设有根据本发明的蓄能器装置。针对根据本发明的蓄能器装置的所有实施形式都可以类似地转用于根据本发明的机动车，从而通过利用根据本发明的机动车也可以实现上述优点。

蓄能器装置可以布置在机动车的底部中和/或至少部分地在机动车的两个车桥之间延伸。换句话说，蓄能器装置可以布置在车辆中部。特别是，蓄能器装置可以布置在沿车辆纵向方向延伸的车身结构之间。在此，蓄能器装置本身可以有利于车身稳定。

附图说明

从下面描述的实施例以及根据附图得到本发明的其它优点和细节。附图是示意性图示并示出：

图1示出具有根据本发明的蓄能器装置的根据本发明的机动车的底部的原理图；

图2示出在图1中示出的蓄能器装置的半剖图的横截面；

图3示出在图1中示出的蓄能器装置的导体线路的俯视图；

图4示出另一根据本发明的机动车的根据本发明的蓄能器装置的导体线路的俯视图。

具体实施方式

图1示出具有蓄能器装置2的机动车1的底部的原理图，该蓄能器装置布置在两个沿车辆纵向方向延伸的车身结构3、4和两个车桥5、6之间——因此布置在车辆中部。

蓄能器装置2具有设计为防钻撞装置的保护元件7，该保护元件相对于车辆的地面8(参见图2)遮盖蓄能器装置2。从车辆的地面处观察，蓄能器装置2的壳体9位于保护元件7的后方，在该壳体中接纳有多个蓄能器10，由于清晰性的原因在图1中仅示意性示出其中一个蓄能器。蓄能器10例如是基于锂离子的蓄能器模块，该蓄能器模块被设计用于为未示出的机动车的驱动装置供电。

在壳体9的指向车辆的地面8的外侧11上布置有通过车辆外部的磁场来感生式馈电以给蓄能器10充电的线圈装置12。线圈装置12具有环绕的第一导体线路12和与之反向伸延的、同样环绕的第二导体线路14，这两个导体线路形成双d形导体线路布置结构并与充电装置15连接。该充电装置将通过磁场在导体线路13、14中感生出的电压转换为适合对蓄能器10充电的电压水平。充电装置15布置在蓄能器装置2中，其中另选地也可以在蓄能器装置外部布置充电装置15且设有相应的用于线圈装置12和用于蓄能器10的接口。

导体线路13、14布置在线圈装置12的能导磁的载体16上，该载体直接紧固在壳体9的外侧11上。载体16用于向导体线路13、14引导感生磁场的磁通量，该载体由混有铁氧体的弹性体、例如硬橡胶形成。载体16通过混入铁氧体而形成为能导磁的，就是说载体材料的磁导率值至少是5。通过将载体16紧固在外侧11，使该载体与壳体9运动耦合，从而使在行驶运行期间作用在壳体9上的力、特别是冲击和扭力也被导入载体16中。通过由能弹性变形的弹性体形成载体16，与传统的刚性铁氧体板相比，可以以无断裂的方式吸收这些力。

保护元件7由反磁性、顺磁性或磁中性的材料、就是说磁导率值小于1.1的材料形成，例如由玻璃纤维增强塑料形成。因此保护元件7对外部磁场仅具有很小的影响，并且既整体保护蓄能器装置2也保护线圈装置12免于在机动车1底部与物体接触时受到损坏。

图2示出蓄能器装置2在车辆的地面8上方的半剖图的横截面，在该车辆的地面上布置有产生磁场的能源17。因此形成了包括初级侧的能源17和次级侧的线圈装置12的感应式能量传输系统来为蓄能器10充电。

壳体9的外侧11、载体16和导体线路13、14(其中图2仅示出第一导体线路13的一部分)形成层结构，该层结构实现了将通过磁力线走向18表示的磁通量从能源17通过载体16引导至导体线路13、14，并在导体线路中感生出电压。可以看出，通过载体16使壳体9的内部相对于磁场被屏蔽。借助于附加的冷却装置19——该冷却装置与蓄能器10热耦合用以冷却蓄能器——可以排出通过感生过程产生的热量。

可以看到，保护元件7通过间隔器20与导体线路13、14间隔开，并且该保护元件布置在壳体9的与蓄能器相反的侧上。为此，紧固部件21穿过间隔器20以及载体16，并因此将保护元件7和线圈装置12固定在壳体部件22上。在此在线圈装置12的整个范围上设有多个紧固部件21，还设有其它的用于将保护元件7附加地紧固在车身结构3、4上的未示出的紧固部件。

在机动车1中，壳体9在外侧11的区域中的厚度例如是2mm，载体16的厚度例如是8mm。在横截面中观察导体线路13、14例如是20mm宽，1mm厚，从而在很小的集肤效应下得到20mm²的足够的导体横截面用于有效馈电。导体线路13、14的平行延伸的导体线路部段彼此间隔开例如10mm。

图3示出线圈装置12的导体线路13、14的俯视图。每个导体线路13、14形成一个平面的、环绕的线圈以构成双d形状。两个导体线路13、14共同具有例如800×800mm²的外尺寸。导体线路13、14分别由铜板冲制而成或另选地由铜纱带形成。

图4示出机动车1的另一实施例的导体线路13，该另一实施例相当于之前说明的实施例，但是仅具有一个导体线路13，该导体线路实现了单个的环绕的线圈。导体线路13具有例如800×800mm²的外尺寸。