能量傳輸裝置和能量傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】能量傳輸裝置和能量傳輸系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于具有一輪軸和至少一個(gè)車輪的車輛的能量傳輸裝置，其中所述車輪的輪輞借助于連接單元與所述輪軸機(jī)械地耦合，并且其中所述車輪構(gòu)造用于在地面上滾動(dòng)，用于能夠移動(dòng)所述車輛。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于具有一輪軸和至少一個(gè)車輪的車輛的能量傳輸系統(tǒng)，其中所述車輪與所述輪軸機(jī)械地耦合并且構(gòu)造用于在地面上滾動(dòng)，用于能夠移動(dòng)所述車輛。
【背景技術(shù)】
[0003]在進(jìn)行能量傳輸時(shí)，比如將電能由一個(gè)物體傳輸?shù)搅硪粋€(gè)物體上。在此比如可以將電纜用于所述傳輸。作為替代方案，存在著借助于無線的能量傳輸來傳輸電能的可能性。所述無線的能量傳輸引起較高的靈活性，并且在建立電的接觸時(shí)避免問題。由此可以提高操作舒適性。
[0004]用于在近場范圍內(nèi)的無線的能量傳輸?shù)奈锢砘A(chǔ)要么是電容的耦合要么是感應(yīng)的耦合。
[0005]在進(jìn)行電容的能量傳輸時(shí)，發(fā)送器磁敏元件和接收器磁敏元件彼此平行地布置，并且就這樣相應(yīng)地形成一個(gè)平面電容器。如果將電的負(fù)載耦合到所述接收器磁敏元件上，那么在加載交流電壓時(shí)，交流電通過所構(gòu)成的平面電容器來流動(dòng)，并且由此將電的功率傳輸?shù)剿鲭姷呢?fù)載上。不過，感應(yīng)的能量傳輸系統(tǒng)通常明顯地更有效率。
[0006]在進(jìn)行感應(yīng)的能量傳輸時(shí)，在初級側(cè)上借助于線圈來產(chǎn)生交變磁場。這種交變磁場的至少一部分穿過同樣具有線圈的次級側(cè)。由此，在所述次級側(cè)的線圈中通過感應(yīng)引起電壓，并且由此將能量從所述初級側(cè)傳輸?shù)剿龃渭墏?cè)上。所述兩個(gè)相耦合的線圈的耦合系數(shù)形成了在進(jìn)行感應(yīng)的能量傳輸時(shí)的重要的特征參量。所述耦合系數(shù)通過所述線圈的、互感對自感的比例來定義。所述線圈之間的耦合系數(shù)的擴(kuò)大或者耦合情況的改進(jìn)可以通過鐵磁的材料的使用來實(shí)現(xiàn)，所述鐵磁的材料比如被安置在所述線圈的上方或者下方并且使磁通量聚束。由此可以改進(jìn)所述能量傳輸?shù)男省?br>[0007]此外，存在著在所述初級側(cè)和所述次級側(cè)上布置所謂的共振電容器的可行方案，所述共振電容器與所述線圈一起形成相應(yīng)的共振電路。如果如此選擇所述共振電容器的電容值，使得所述兩條共振電路在使用工作頻率時(shí)處于共振中，那就抵消所述線圈的電感的作用。由此，可以使所傳輸?shù)墓β首畲蠡?，并且使功率傳輸?shù)男实玫絻?yōu)化。所述初級側(cè)的和次級側(cè)的這種共振的運(yùn)行一般來說被稱為磁共振方法。但是，由于在所述磁共振方法中所使用的共振電路，所述功率傳輸強(qiáng)烈地取決于頻率。
[0008]無線的能量傳輸方法比如可以用于給用電驅(qū)動(dòng)的車輛的牽引用蓄電池充電。對于所熟知的、用于四輪車輛(比如電動(dòng)車、混合動(dòng)力車)的系統(tǒng)來說，比如將發(fā)送器線圈水平地安裝在底部中或者安裝在踏腳墊中。所述接收器線圈水平地處于車輛的底部(車身)中。已經(jīng)知道，這種系統(tǒng)的能夠傳輸?shù)墓β手苯尤Q于所述線圈的直徑和有待跨越的無線的空氣間隙。所述線圈構(gòu)造得越小，效率就越低，并且由此在所述發(fā)送器線圈與所述接收器線圈之間的有利的、能夠跨越的間距就越小。此外，所述耦合或者所述能量傳輸?shù)男适艿剿鰞蓚€(gè)線圈的、水平的偏移的影響。出于這個(gè)原因，所述發(fā)送器線圈和所述接收器線圈比如具有相同的、較大的直徑(比如30cm)。為了集成在具有敞開的底盤的雙輪車(比如自行車)中，這樣的系統(tǒng)由于所選擇的線圈直徑而不合適。
[0009]已知用于雙輪車的系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中所述發(fā)送器線圈比如布置在車內(nèi)地毯中，并且所述接收器線圈布置在車輛立柱(Fahrzeugstjinder)中。在此,所述接收器線圈可以僅僅用大約2到3cm的直徑來實(shí)現(xiàn)。因此，所述有利的傳輸距離同樣僅僅為幾厘米(比如2到3cm)。隨后，對于所述發(fā)送器線圈及接收器線圈的、沿著垂直的以及側(cè)向的方向的定位精度提出較高的要求。如果沒有將所述發(fā)送器線圈和所述接收器線圈相對于彼此精確地定位，那就縮小所述耦合系數(shù)，并且由此縮小所述能量傳輸?shù)男?。但是，這導(dǎo)致所述無線的能量傳輸系統(tǒng)的較差的操作舒適性。
[0010]本發(fā)明的公開內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種用于具有一輪軸和至少一個(gè)車輪的車輛的能量傳輸裝置，其中所述車輪的輪輞借助于連接單元與所述輪軸機(jī)械地耦合，并且其中所述車輪構(gòu)造用于在地面上滾動(dòng)，用于能夠移動(dòng)所述車輛，其中所述能量傳輸裝置具有一用于連接電的能源或者電的勢阱的聯(lián)結(jié)單元和至少一個(gè)傳輸元件，所述傳輸元件與所述聯(lián)結(jié)單元進(jìn)行電耦合，并且所述傳輸元件構(gòu)造用于:借助于無線的能量傳輸，在所述電的能源或者勢阱與布置在所述車輛之外的外部的能量傳輸單元之間交換電能，其中所述能量傳輸裝置抗旋轉(zhuǎn)地與所述車輛的車輪相連接。
[0011]此外，本發(fā)明提供一種用于具有一輪軸和至少一個(gè)車輪的車輛的能量傳輸系統(tǒng)，其中所述車輪與所述輪軸機(jī)械地耦合，并且構(gòu)造用于在地面上滾動(dòng)，用于能夠移動(dòng)所述車輛，其中所述能量傳輸系統(tǒng)具有按本發(fā)明的能量傳輸裝置以及布置在車輛之外的、外部的能量傳輸單元，所述外部的能量傳輸單元與所述能量傳輸裝置以感應(yīng)的、磁共振的或者電容的方式相稱合，用來傳輸電能。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
與所熟知的能量傳輸系統(tǒng)相反，對于所述按本發(fā)明的能量傳輸裝置來說，將所述車輛的車輪或者輪輞用于布置所述傳輸元件。由此，存在著比如以較高的傳輸效率來給雙輪車的牽引用蓄電池充電的可行性，所述雙輪車沒有用于安置較大的接收器線圈的車身底部組件。
[0013]此外，即使在車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以在所述外部的能量傳輸單元與所述與車輛的車輪抗旋轉(zhuǎn)地相連接的傳輸元件之間進(jìn)行能量傳輸。
[0014]如果將所述能量傳輸裝置安裝在所述車輛的多個(gè)車輪上，那么，相對于在所述車輛的底部中的簡單地構(gòu)成的接收器線圈，所述能夠傳輸?shù)墓β示蜁?huì)由于更大的起作用的總線圈表面(Gesamtspulenfljiche)而倍增。在此微不足道的是,所使用的車輪是否是所述車輛的驅(qū)動(dòng)輪。
[0015]除此以外，所述能量傳輸裝置可以非常廣泛地得到使用，因?yàn)槠溥m合于所有輪式車輛。對于所述能量傳輸裝置來說，利用了所述車輛的、以往沒有被設(shè)置用于布置傳輸元件的結(jié)構(gòu)空間。通過按本發(fā)明將所述傳輸元件布置在所述車輛的車輪中這種方式，可以實(shí)現(xiàn)所述能量傳輸裝置的一種非常緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
[0016]在一種實(shí)施方式中，所述連接單元具有輪轂，其中所述聯(lián)結(jié)單元布置在所述輪轂上。
[0017]所述聯(lián)結(jié)單元用于聯(lián)結(jié)所述電的能源或者所述電的勢阱。比如用電驅(qū)動(dòng)的車輛的牽引用蓄電池可以與所述聯(lián)結(jié)單元進(jìn)行電的連接，用于用電能來給所述牽引用蓄電池充電。通過將所述聯(lián)結(jié)單元布置在所述輪轂上這種方式，可以非常容易地與被安裝在車輛的車架或者車身中的牽引用蓄電池建立電的接觸。
[0018]在另一種實(shí)施方式中，所述連接單元具有多根輪輻，其中所述能量傳輸裝置具有電線，所述電線布置在所述輪輻之一中，并且將所述傳輸元件與所述聯(lián)結(jié)單元在電方面相耦合起來。
[0019]將所述電線布置在輪輻之一中這種方式提供了一種在設(shè)計(jì)上非常容易并且可靠的、用于在所述傳輸元件與所述聯(lián)結(jié)單元之間的電的接觸的解決方案。由此，不需要附加的、用于敷設(shè)電線的、會(huì)提高車輪的重量的機(jī)械的元件。
[0020]所述能量傳輸裝置也可以為了在所述傳輸元件與所述聯(lián)結(jié)單元之間的電的接觸而具有多