感应充电单元以及具有该感应充电单元的能量传输系统的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的主题的用于能量传输系统的感应充电单元。本发明尤其还涉及一种用于用电能给电池电动车辆感应充电的能量传输系统，所述能量传输系统具有这样的感应充电单元。

背景技术：

1、为了用电能给电池电动车辆感应充电，通常使用能量传输系统，所述能量传输系统包括布置在地面侧的感应充电单元和布置在车辆侧的配对感应充电单元，布置在地面侧的感应充电单元在实践中也被称为地面组件(简称：ga)。感应充电单元和配对感应充电单元设立为用于，借助磁耦合无接触地传输能量。由于局部磁通热点和磁滞损耗，布置在感应充电单元中的电磁功率构件必须被冷却，这例如涉及在感应充电单元与配对感应充电单元之间所传输的电功率的0.1％至5％的范围中的待被导出的热功率。但是，在已知的感应充电单元的情况下，电功率构件仅不充分地与感应充电单元的冷却装置热耦合，使得不能够实现最佳的冷却。尤其是，所述电功率构件到所述冷却装置上的压紧不能够松脱或者难以装配或者拆卸，这尤其是在原型阶段是不利的。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务在于，提供用于能量传输系统的感应充电单元的一种改进的实施方式或者至少一种其他的实施方式。尤其是，该感应充电单元应能够成本有利地制造、尽可能紧凑地构造以及实现电功率构件与感应充电单元的冷却装置的最佳的热耦合。此外，该感应充电单元尤其应能够实现不同类型的电功率构件(例如晶体管、二极管、mosfet)的附接。

2、在本发明中，该任务尤其是通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求和说明书的主题。

3、本发明的基本构思在于，借助感应充电单元的在感应充电单元或能量传输系统运行时根据功能升温的电功率构件与感应充电单元的冷却装置的最佳的热耦合，可以改进感应充电单元的或能量传输系统的工作能力。

4、因此，提出一种用于能量传输系统的感应充电单元，该感应充电单元配备有冷却装置、至少一个电功率构件和夹紧装置，该冷却装置限定装备面，该冷却装置设立为用于导出热能。重要的是，所述至少一个电功率构件借助夹紧装置夹紧到冷却装置的装备面上。由此，将至少一个电功率构件夹紧到或者压紧到冷却装置上，由此实现至少一个电功率构件与冷却装置的尤其无间隙的、最佳的热耦合。这具有如下优点：可以将相对较大的热能量流从至少一个电功率构件传输到、例如通过热传导传输到冷却装置上并且根据该热传导导出。由此，能够以优异的方式冷却至少一个电功率构件，使得配备有根据本发明的感应充电单元的能量传输系统可以传输例如相对高的电功率，即在该能量传输系统的感应充电单元与该能量传输系统的配对感应充电单元之间。

5、该冷却装置可以例如通过冷却板实现。例如，至少一个电功率构件可以直接地、即直接接触地或者间接地、即间接接触地压紧到或者夹紧到冷却装置上。

6、符合目的的是，感应充电单元具有电路板，该电路板在与装备面垂直的高度轴线的方向上与冷却装置对置，并且可选地相对于装备面平行地定向。在此，至少一个电功率构件可以在高度轴线的方向上定位在电路板与冷却装置之间并且布置在电路板上。符合目的的是，夹紧装置在此穿过布置在电路板上的开口接合。由此给出一种优选的实施方式，在该实施方式中，夹紧装置穿过布置在电路板上的开口。这具有如下优点：夹紧装置不必定位在电路板与冷却装置之间，而是仅穿过该电路板，以便将至少一个电功率构件夹紧到冷却装置上。由此，电路板和冷却装置可以彼此相对靠近地定位，其中，热能可以以最佳的方式从至少一个电功率构件并且必要时也从电路板传输至冷却装置并且被该冷却装置导出。符合目的地，电路板是印刷电路板、所谓的pcb电路板(printed circuit board)，该印刷电路板具有导体电路。例如，至少一个电功率构件与这些导体电路以电通信的方式连接和/或通过例如钎焊固定在电路板的电路板主体上。此外可以设置，夹紧装置例如至少区段地或者基本上布置在电路板的背离冷却装置的侧上。

7、另外，符合目的地，可以设置，所述开口在高度轴线的方向上完全地贯穿电路板。此外，开口和至少一个电功率构件可以位于一对齐线上，该对齐线可选地相对于高度轴线平行。由此，可以说，所述开口可以直接位于至少一个电功率构件上方，由此，夹紧装置可以特别简单地与至少一个电功率构件以夹紧的方式共同作用。

8、另外，符合目的的是，夹紧装置通过至少一个夹紧弹簧或者至少一个夹紧弹簧装置实现。由此，给出用于夹紧装置的优选的实施方式，其中，根据第一变型，至少一个夹紧弹簧直接地且在无附加构件的情况下将至少一个电功率构件夹紧到冷却装置上。符合目的地，可以给至少一个电功率构件分配两个或者更多个这样的夹紧弹簧。另外，至少一个电功率构件可以单独地通过至少一个夹紧弹簧夹紧到冷却装置上。另外，符合目的地设置，通过至少一个夹紧弹簧装置实现的夹紧装置将至少一个电功率构件夹紧到冷却装置上。在此，必要时，可以给至少一个电功率构件分配多于一个的夹紧弹簧装置。通过至少一个夹紧弹簧装置实现夹紧装置，具有如下优点：至少一个电功率构件以最佳的方式夹紧到冷却装置上。例如，至少一个夹紧弹簧的或者至少一个夹紧弹簧装置的弹簧力可以如此选择或者调设，使得至少一个电功率构件借助预给定的或者能够预给定的压紧力夹紧到冷却装置上。

9、符合目的地，至少一个夹紧弹簧或者至少一个夹紧弹簧装置至少区段地穿过电路板的所述开口，以便将至少一个电功率构件夹紧到冷却装置上。在此，可以是有利的是，至少一个夹紧弹簧或者至少一个夹紧弹簧装置仅作用到至少一个电功率构件上并且不作用到电路板上，即如此作用，使得电路板不负载弹簧力。由此，可以减小电路板的机械负载。

10、另外，符合目的地，可以设置，至少一个夹紧弹簧装置具有相对于冷却装置不能运动的基体、夹紧元件以及调整弹簧，该夹紧元件在其主延展方向上限定夹紧元件中心轴线，该调整弹簧布置在夹紧元件上。

11、在此，调整弹簧可以相对于夹紧元件中心轴线在轴向上将夹紧元件张紧到至少一个电功率构件上，使得至少一个电功率构件借助夹紧元件夹紧到冷却装置的装备面上。另外，调整弹簧可以例如完全地或者至少区段地布置在电路板的背离冷却装置的侧上。此外，夹紧元件可以以在夹紧元件中心轴线的方向上能够纵向调整的方式支承在基体上。也可能的是，夹紧元件中心轴线相对于与装备面垂直的高度轴线平行地定向。另外，夹紧元件可以穿过电路板的所述开口。由此给出用于夹紧弹簧装置的一种实施方式，根据该实施方式，至少一个电功率构件能够夹紧到冷却装置的装备面上。在此，夹紧弹簧装置的所述部件是相对成本有利的并且例如能够在市场上大量购买，使得配备有所述夹紧弹簧装置的感应充电单元可以相对成本有利地制造。

12、符合目的地，夹紧元件可以由不导电的材料实现或者用这样的不导电的材料涂覆。另外，可以是符合目的的是，夹紧元件和/或用于夹紧元件的电路板的开口根据防错原理(poka-yoke-prinzip)构型，以便可以以防混淆的方式装配至少一个电功率构件和/或夹紧元件。

13、也符合目的的是，夹紧元件和/或用于夹紧元件的电路板的开口如此成形，使得夹紧元件并且必要时至少一个电功率构件能够在其电附接到电路板的导体电路上之前借助钎焊以防丢失的方式预装配在感应充电单元或电路板上。由此可以简化该装配。在此，符合目的的是能够松脱的、形状锁合的连接部或者附加构件，所述连接部例如是例如布置在夹紧元件上的卡锁鼻部，借助所述连接部，夹紧元件能够暂时地夹紧在电路板上，所述附加构件例如是夹子或者锁环，借助所述附加构件，夹紧元件能够暂时地夹紧在电路板上。

14、尤其是，也可以设置，调整弹簧通过压缩弹簧实现，该压缩弹簧支撑在基体和夹紧元件上并且在夹紧元件上被导向。替代地，可以设置，调整弹簧通过板簧实现，该板簧以与基体构成整体的方式实施。由此给出两种用于调整弹簧的实施方式，其中，压缩弹簧可以例如成本有利地且大量地购买，并且以与基体构成整体的方式实施的板簧尤其可以降低用于装配夹紧弹簧装置的花费。

15、此外，符合目的的是，夹紧元件与至少一个电功率构件连接、尤其是形状锁合地和/或力锁合地和/或材料锁合地连接、例如粘合。例如，可能的是，在此使用能导电的粘合剂材料，该粘合剂材料在高度轴线的方向上具有在5μm至150μm的范围中的材料厚度和/或具有在0.2w/mk至50w/mk的范围中的热导率。

16、在此，符合目的的是，至少一个夹紧弹簧装置另外具有保持装置，该保持装置由固定在冷却装置上的拉杆构成，借助所述拉杆，基体以能够松脱的方式与冷却装置形状锁合地和/或力锁合地连接或者能够连接。所述拉杆可以具有形状锁合轮廓、例如卡锁鼻部，根据所述形状锁合轮廓，基体以能够松脱的方式或者以不能够松脱的方式形状锁合地和/或力锁合地固定在或者能够固定在相应的拉杆上。所述基体也可以根据紧固器件以能够松脱的方式形状锁合地和/或力锁合地固定在相应的拉杆上，所述紧固器件例如是紧固螺钉和/或紧固螺母。另外，拉杆可以材料锁合地例如借助钎焊或者熔焊固定在冷却装置上。在此，符合目的地，所述拉杆穿过拉杆开口，该拉杆开口特地为了该拉杆而布置在所述电路板上。替代地，拉杆围绕电路板、即尤其围绕电路板的电路板外边缘包接，使得该电路板不必具有被确定用于所述拉杆的开口。在一种符合目的的实施方式中，可以设置，保持装置的至少一个拉杆加固、尤其是有针对性地在如下部位上加固该冷却装置：在所述部位上，至少一个电功率构件夹紧在冷却装置上。

17、在另一种符合目的的实施方式中，可以设置，该基体通过平坦的板或者壳体盖实现，其中，符合目的地，该平坦的板或者该壳体盖布置在电路板的背离冷却装置的侧上。

18、另外，可以是符合目的的是，在与冷却装置的装备面垂直的高度轴线的方向上在装备面与平坦的构件面之间布置有耦合层，该构件面通过至少一个电功率构件限定，该耦合层尤其三明治状地位于装备面与构件面之间。

19、在此，耦合层可以与至少一个电功率构件和/或冷却装置接触。在此，所述耦合层可以固定在至少一个电功率构件的构件面上。在此，例如材料锁合的连接是优选的，尤其通过借助适合的焊料材料的和/或被施加到耦合层上的焊料涂层的钎焊。由此，耦合层可以与至少一个电功率构件材料锁合地连接。另外，耦合层可以以进行接触并且能够松脱的方式夹紧在装备面上。符合目的地，耦合层由陶瓷材料实现，其中，该耦合层可选地在高度轴线的方向上具有在0.2mm至2mm的范围中的材料厚度和/或在0.2w/mk至50w/mk的范围中的热导率和/或在大于和/或等于500v dc的范围中的电击穿强度。替代地，耦合层可以由复合材料实现，例如通过基于塑料的导热箔或者通过基于塑料的导热垫或者通过具有由塑料构成的电绝缘层的石墨箔实现，并且可以在高度轴线的方向上具有在0.05mm至1mm的范围中的材料厚度和/或在0.1w/mk至5w/mk的范围中的热导率和/或在大于和/或等于200v dc的范围中的电击穿强度。借助耦合层，可以将至少一个电功率构件以最佳的方式热地和/或机械地地耦接到冷却装置的装备面上。

20、符合目的的是，在高度轴线的方向上在耦合层与至少一个电功率构件的构件面之间布置有固定层，用于使耦合层与至少一个电功率构件连接或接触，其中，该固定层可以尤其三明治状地位于耦合层与构件面之间。该固定层具有双重功能：该固定层应实现到耦合层的尽可能好的热传导和至少一个电功率构件与电路板或冷却装置之间的足够好的电绝缘。在此，可以设置，固定层相对于耦合层在高度轴线的方向上是薄的并且符合目的地由能导热的粘合剂材料实现，例如粘合层。也可以设置，固定层、尤其是作为粘合层的固定层在高度轴线的方向上具有在5μm至150μm的范围中的材料厚度和/或在0.2w/mk至50w/mk的范围中的热导率。通过该固定层，耦合层可以固定在至少一个电功率构件的构件面上。此外，该固定层可以实现耦合层与至少一个电功率构件的最佳的热的和/或机械的耦合。在此，尤其是固定层的所给出的热导率可以积极地影响热能从至少一个电功率构件到耦合层上的传输。

21、另外可能的是，夹紧元件与至少一个电功率构件或者耦合层材料锁合地连接。这可以尤其借助夹子或者卡锁鼻部实现。这具有如下优点：夹紧元件不必材料锁合地与至少一个电功率构件或者耦合元件连接，使得例如可以省略上文提到的用于将耦合层与至少一个电功率构件材料锁合地连接的钎焊过程。

22、此外符合目的的是，夹紧元件使至少一个电功率构件电绝缘、尤其是相对于所述电路板以及相对于冷却装置电绝缘。符合目的地，为了实现至少一个电功率构件的电绝缘，主要使用在下文中阐述的耦合层，其中，为了将夹紧元件或支架与耦合层无空隙地连接，尤其可以使用在下文中阐述的固定层。例如，夹紧元件可以如此构型，使得该夹紧元件实现如下电绝缘部：在该电绝缘部的情况下，产生在大于和/或等于200v dc的范围中的电击穿强度、尤其是对于所述电路板的电击穿强度。符合目的地，为此设置，夹紧元件至少区段地包围至少一个电功率构件。由此，尤其可以防止危害至少一个电功率构件的短路，并且因此可以改进感应充电单元的运行安全性。

23、此外，可以符合目的的是，在高度轴线的方向上在耦合层与冷却装置的装备面之间布置有接触层，该接触层设立为用于使耦合层与冷却装置接触。在此，该接触层尤其三明治状地位于耦合层与装备面之间。另外，该接触层可以通过由导热油构成的油膜实现，并且此外符合目的地可以以不粘合且不硬化的方式构型。借助该接触层，一方面能够实现耦合层和/或至少一个电功率构件与冷却装置的最佳的热的和/或机械的耦合，另一方面能够实现以相对简单的方式将至少一个电功率构件从冷却装置上拆卸。符合目的地，接触层可以为此目的而配备有适合的热导率。

24、另外，符合目的的是，以如下表面品质提供冷却装置的装备面、即尤其是可以夹紧有耦合层或者至少一个电功率构件的部位：该表面品质与冷却装置的其余表面品质相比是改进的。这可以例如通过下述方式实现：冷却装置的装备面通过特殊的生产工艺加工，例如压印、铣削、磨削、抛光、刷扫、清洁。在此，尤其是，装备面的表面特性可以是优化的，例如平整度和/或表面粗糙度。

25、符合目的地，本发明的另一基本构思在于，给出具有根据上述描述的感应充电单元的能量传输系统。因此，相应的用于用电能给电池电动车辆感应充电的能量传输系统具有根据上述描述的感应充电单元和布置在车辆侧的配对感应充电单元，其中，感应充电单元和配对感应充电单元设立为用于，借助磁耦合无接触地传输能量。由此，给出有利的具有根据上述描述的感应充电单元的能量传输系统，该能量传输系统可以借助感应充电单元的改进的冷却能力而传输相对高的电功率。

26、符合目的地，夹紧装置可以例如在电设备的壳体中使用。

27、综上所述，应指出的是：符合目的地，本发明涉及一种用于能量传输系统的感应充电单元，所述感应充电单元具有冷却装置、具有至少一个电功率构件并且具有夹紧装置，所述冷却装置限定装备面，所述冷却装置设立为用于导出热能。重要的是，所述至少一个电功率构件借助夹紧装置夹紧到冷却装置的装备面上。本发明尤其还涉及一种用于用电能给电池电动车辆感应充电的能量传输系统，所述能量传输系统具有这样的感应充电单元。

28、由从属权利要求、绘图和根据绘图的相关附图描述得到本发明的其他重要特征和优点。

29、应当理解，上文提到的和下文待阐述的特征不仅可以按相应给出的组合使用，还可以按其他的组合来使用或者单独使用，而不脱离本发明的框架。

30、本发明的优选实施方式在绘图中示出并且在下面的描述中更详细地阐述，其中，相同的附图标记指的是相同的或者相似的或者具有相同功能的部件。