Title:
Luftgekühltes drahtloses Ladepad
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ein Ladepad umfasst ein Gehäuse, eine Trennschicht, eine Magnetikanordnung und eine Elektronikanordnung. Das Gehäuse umfasst einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil und einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil. Die Trennschicht ist in dem Gehäuse angeordnet. Die Magnetikanordnung ist unter der Trennschicht in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil angeordnet, und die Elektronikanordnung ist über der Trennschicht in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil angeordnet. embedded image





Inventors:
Ansari, Ajmal I., Mich. (Canton, US)
Hampo, Richard J., Mich. (Plymouth, US)
Hein, David A., Mich. (Sterling Heights, US)
Application Number:
DE102017214804A
Publication Date:
06/07/2018
Filing Date:
08/24/2017
Assignee:
Lear Corporation (Mich., Southfield, US)
International Classes:
H01F38/14; B60L5/00; H01F27/08; H02J50/10
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
Ladepad, das umfasst:
ein Gehäuse, das einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil und einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil umfasst,
eine Trennschicht, die in dem Gehäuse angeordnet ist und eine obere Seite und eine untere Seite aufweist,
eine Magnetikanordnung, die unter der unteren Seite der Trennschicht in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil angeordnet ist, und
eine Elektronikanordnung, die über der oberen Seite der Trennschicht in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil angeordnet ist.

Ladepad nach Anspruch 1, wobei:
der Magnetikanordnung-Gehäuseteil einen von der unteren Seite der Trennschicht beabstandeten Bodenteil umfasst, und
die Magnetikanordnung an dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils befestigt ist.

Ladepad nach Anspruch 2, wobei:
der Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils ein thermischer Pfad für die Magnetikanordnung ist, wobei durch die Magnetikanordnung erzeugte Wärme thermisch durch den Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung des Ladepads geführt wird.

Ladepad nach Anspruch 2, wobei:
die Magnetikanordnung eine Induktionsspulenanordnung und Ferritkacheln umfasst, wobei die Ferritkacheln über Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung platziert sind, und
der Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils Vertiefungen zum Aufnehmen der Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung umfasst.

Ladepad nach Anspruch 2, das weiterhin umfasst:
ein Vergussmaterial, das den Raum zwischen Komponenten der Magnetikanordnung und dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils füllt, wobei das Vergussmaterial mechanisch die Komponenten der Magnetikanordnung hält, elektrisch die Komponenten der Magnetikanordnung voneinander isoliert und thermisch die durch die Komponenten der Magnetikanordnung erzeugte Wärme zu dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils führt.

Ladepad nach Anspruch 2, wobei:
der Elektronikanordnung-Gehäuseteil einen Deckenteil umfasst, der von der oberen Seite der Trennschicht beabstandet ist, und
die Elektronikanordnung an dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils befestigt ist.

Ladepad nach Anspruch 6, wobei:
der Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils ein thermischer Pfad für die Elektronikanordnung ist, wobei durch die Elektronikanordnung erzeugte Wärme thermisch durch den Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung des Ladepads geführt wird.

Ladepad nach Anspruch 6, wobei:
die Elektronikanordnung eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen und elektronischen Komponenten und eine thermische Trennschicht umfasst, wobei die thermische Trennschicht zwischen der Leiterplatte und dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils angeordnet ist.

Ladepad nach Anspruch 1, wobei:
der Magnetikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet ist.

Ladepad nach Anspruch 9, wobei:
der Elektronikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff und/oder Metall ausgebildet ist.

Ladepad nach Anspruch 1, wobei:
die Trennschicht eine thermisch isolierende Subschicht und eine metallische Subschicht umfasst.

Ladepad nach Anspruch 1, wobei:
die Trennschicht eine thermisch isolierende Subschicht und/oder eine elektromagnetisch abschirmende Subschicht umfasst, und
die thermisch isolierende Subschicht die obere Seite oder die untere Seite der Trennschicht bildet und die elektromagnetisch abschirmende Subschicht die jeweils andere obere oder untere Seite der Trennschicht bildet.

Ladepad nach Anspruch 1, wobei:
die Magnetikanordnung konfiguriert ist, um drahtlos Leistung von einer Ladequelle zu empfangen, und die Elektronikanordnung konfiguriert ist, um die drahtlos durch die Magnetikanordnung empfangene Leistung zu elektrischer Leistung zu wandeln.

Ladepad für ein Elektrofahrzeug, das umfasst:
eine Magnetikanordnung zum drahtlosen Empfangen von Leistung von einer Ladequelle,
eine Elektronikanordnung zum Wandeln der drahtlos durch die Magnetikanordnung empfangenen Leistung zu elektrischer Leistung für das Aufladen des Elektrofahrzeugs,
eine Trennschicht, die die Magnetikanordnung und die Elektronikanordnung voneinander trennt,
einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil, der einen von der Trennschicht beabstandeten Bodenteil aufweist,
einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil, der einen von der Trennschicht beabstandeten Deckenteil aufweist,
wobei die Magnetikanordnung in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil angeordnet ist und an dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils befestigt ist, wobei die durch die Magnetikanordnung erzeugte Wärme thermisch von dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung geführt wird, und
wobei die Elektronikanordnung in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil angeordnet ist und an dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils befestigt ist, wobei die durch die Elektronikanordnung erzeugte Wärme thermisch von dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils zu der externen Umgebung geführt wird.

Ladepad nach Anspruch 14, wobei:
die Magnetikanordnung eine Induktionsspulenanordnung und Ferritkacheln umfasst, wobei die Ferritkacheln über Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung platziert sind, und
der Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils Vertiefungen zum Aufnehmen der Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung enthält.

Ladepad nach Anspruch 14, das weiterhin umfasst:
ein Vergussmaterial, das einen Raum zwischen Komponenten der Magnetikanordnung und dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils füllt, wobei das Vergussmaterial die Komponenten der Magnetikanordnung mechanisch hält, die Komponenten der Magnetikanordnung elektrisch voneinander isoliert und die durch die Komponenten der Magnetikanordnung erzeugte Wärme thermisch zu dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils führt.

Ladepad nach Anspruch 14, wobei:
die Elektronikanordnung eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen und elektronischen Komponenten und eine thermische Trennschicht umfasst, wobei die thermische Trennschicht zwischen der Leiterplatte und dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils angeordnet ist.

Ladepad nach Anspruch 14, wobei:
der Magnetikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet ist.

Ladepad nach Anspruch 14, wobei:
der Elektronikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff und/oder Metall ausgebildet ist.

Ladepad nach Anspruch 14, wobei:
die Trennschicht eine thermisch isolierende Subschicht und/oder eine metallische Subschicht umfasst.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Ladepads.

HINTERGRUND

Ein drahtloses Ladepad empfängt Leistung im freien Raum (z.B. über ein drahtloses elektromagnetisches Feld) von einer Ladequelle. Das Ladepad ist in einem Fahrzeug, das Leistung von der Ladequelle nutzt, integriert.

ZUSAMMENFASSUNG

Ein Ladepad umfasst ein Gehäuse, eine Trennschicht, eine Magnetikanordnung und eine Elektronikanordnung. Das Gehäuse umfasst einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil und einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil. Die Trennschicht ist in dem Gehäuse angeordnet und weist eine obere Seite und eine untere Seite auf. Die Magnetikanordnung ist unter der unteren Seite der Trennschicht in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil angeordnet. Die Elektronikanordnung ist über der oberen Seite der Trennschicht in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil angeordnet.

Die Magnetikanordnung ist konfiguriert, um drahtlos Leistung von einer Ladequelle zu empfangen. Und die Elektronikanordnung ist konfiguriert, um die drahtlos durch die Magnetikanordnung empfangene Leistung zu elektrischer Leistung zu wandeln.

In einer Ausführungsform umfasst der Magnetikanordnung-Gehäuseteil einen Bodenteil, der von der unteren Seite der Trennschicht beabstandet ist, wobei die Magnetikanordnung an dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils befestigt ist. In diesem Fall bildet der Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils einen thermischen Pfad für die Magnetikanordnung, wobei durch die Magnetikanordnung erzeugte Wärme thermisch durch den Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung des Ladepads geführt wird.

In einer Ausführungsform umfasst die Magnetikanordnung eine Induktionsspulenanordnung und Ferritkacheln. Die Ferritkacheln sind über Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung platziert. Der Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils umfasst Vertiefungen zum Aufnehmen der Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung.

In einer Ausführungsform füllt ein Vergussmaterial den Raum zwischen Komponenten der Magnetikanordnung und dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils. Das Vergussmaterial hält mechanisch die Komponenten der Magnetikanordnung, isoliert elektrisch die Komponenten der Magnetikanordnung voneinander und leitet thermisch Wärme, die durch die Komponenten der Magnetikanordnung erzeugt wird, zu dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils.

In einer Ausführungsform enthält der Elektronikanordnung-Gehäuseteil einen Deckenteil, der von der oberen Seite der Trennschicht beabstandet ist. Die Elektronikanordnung ist an dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils befestigt. In diesem Fall ist der Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils ein thermischer Pfad für die Elektronikanordnung, wobei durch die Elektronikanordnung erzeugte Wärme thermisch durch den Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung des Ladepads geführt wird.

In einer Ausführungsform enthält die Elektronikanordnung eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen und elektronischen Komponenten sowie eine thermische Trennschicht. Die thermische Trennschicht ist zwischen der Leiterplatte und dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils angeordnet.

In einer Ausführungsform ist der Magnetikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist der Elektronikanordnung-Gehäuseteil aus einem wärmeleitenden Kunststoff und/oder Metall ausgebildet.

In einer Ausführungsform umfasst die Trennschicht eine thermisch isolierende Subschicht und eine elektromagnetisch abschirmende Subschicht. Die thermisch isolierende Subschicht bildet die obere Seite oder die untere Seite der Trennschicht, und die elektromagnetisch abschirmende Subschicht bildet die jeweils andere obere oder untere Seite der Trennschicht.

Ein Ladepad für ein Elektrofahrzeug umfasst eine Magnetikanordnung zum drahtlosen Empfangen von Leistung von einer Ladequelle, eine Elektronikanordnung zum Wandeln der drahtlos durch die Magnetikanordnung empfangenen Leistung zu elektrischer Leistung für das Aufladen des Elektrofahrzeugs, eine Trennschicht, die die Magnetikanordnung und die Elektronikanordnung voneinander trennt, einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil mit einem von der Trennschicht beabstandeten Bodenteil und einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil mit einem von der Trennschicht beabstandeten Deckenteil. Die Magnetikanordnung ist in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil angeordnet und an dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils angeordnet, wobei die durch die Magnetikanordnung erzeugte Wärme thermisch von dem Bodenteil des Magnetikanordnung-Gehäuseteils zu einer externen Umgebung geführt wird. Die Elektronikanordnung ist in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil angeordnet und an dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils befestigt, wobei die durch die Elektronikanordnung erzeugte Wärme thermisch von dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils zu der externen Umgebung geführt wird.

Figurenliste

  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladepad für das drahtlose Empfangen von Leistung von einer Ladequelle für das Aufladen einer Antriebsbatterie des Fahrzeugs.
  • 2A ist ein Blockdiagramm des Ladepads, wobei das Ladepad eine Trennschicht mit oberen und unteren Seiten, eine Elektronikanordnung, die über der oberen Seite der Trennschicht angeordnet ist, und eine Magnetikanordnung, die unter der unteren Seite der Trennschicht angeordnet ist, umfasst.
  • 2B ist ein Blockdiagramm der Trennschicht.
  • 3A ist eine isometrische Ansicht des Ladepads von einer Außenseite eines Bodenteils eines Magnetikanordnung-Gehäuseteils des Ladepads für die Magnetikanordnung.
  • 3B ist eine isometrische Ansicht des Ladepads von einer Außenseite eines Deckenteils eines Elektronikanordnung-Gehäuseteils des Ladepads für die Elektronikanordnung.
  • 3C ist eine Seitenansicht des Ladepads.
  • 3D ist eine Seitenschnittansicht des Ladepads.
  • 3E ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Seitenschnittansicht des Ladepads von 3D.
  • 4A ist eine perspektivische Ansicht der Elektronikanordnung und des Elektronikanordnung-Gehäuseteils, wobei die Elektronikanordnung auf einer Innenseite des Deckenteils des Elektronikanordnung-Gehäuseteils angeordnet ist.
  • 4B ist eine Explosionsansicht des Elektronikanordnungsteils getrennt von der Innenseite des Deckenteils des Elektronikanordnung-Gehäuseteils.
  • 5A ist eine perspektivische Ansicht der Magnetikanordnung und des Magnetikanordnung-Gehäuseteils, wobei die Magnetikanordnung auf einer Innenseite des Bodenteils des Magnetikanordnung-Gehäuseteils angeordnet ist.
  • 5B ist eine Explosionsansicht des Magnetikanordnungsteils getrennt von der Innenseite des Bodenteils des Magnetikanordnung-Gehäuseteils.
  • 5C ist eine Draufsicht auf die Magnetikanordnung mit dem darin angeordneten Vergussmaterial.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, wobei jedoch zu beachten ist, dass diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die auch durch verschiedene alternative Ausführungsformen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei einige Teile übertrieben groß oder klein dargestellt sein können, um die Details bestimmter Komponenten zu verdeutlichen. Die hier beschriebenen Details des Aufbaus und der Funktion sind also nicht einschränkend aufzufassen, sondern lediglich als repräsentative Basis für den Fachmann, der die vorliegende Erfindung umsetzen möchte.

Unter dem drahtlosen Übertragen von Leistung ist das Übertragen von Energie in beliebiger Form, die mit elektrischen Feldern, magnetischen Feldern, elektromagnetischen Feldern oder anderem assoziiert ist, von einem Sender zu einem Empfänger ohne Verwendung von physikalischen elektrischen Leitern zu verstehen (z.B. kann Leistung durch den freien Raum übertragen werden). Die in ein drahtloses Feld (z.B. ein Magnetfeld) ausgegebene Leistung kann durch eine Empfangsspule empfangen, erfasst oder gekoppelt werden, um eine Leistungsübertragung zu bewerkstelligen.

Unter einem „Elektrofahrzeug“ ist ein beliebiger Typ von Fahrzeug zu verstehen, das elektrische Leistung von einer Antriebsbatterie des Fahrzeugs für einen Fahrzeugantrieb verwendet. Ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) ist ein Elektrofahrzeug, das nur elektrische Leistung aus einer Antriebsbatterie für den Antrieb verwendet. Ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) und ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) sind Elektrofahrzeuge, die mechanische Leistung von einem Verbrennungsmotor und elektrische Leistung von einer Antriebsbatterie für den Antrieb verwenden. Ein Elektrofahrzeug ist nicht auf ein Automobil beschränkt und kann auch ein Motorrad, ein Wagen, ein Roller und ähnliches sein. Es wird hier beispielhaft eine Zielvorrichtung in der Form eines Elektrofahrzeugs beschrieben. Es können aber auch andere Zielvorrichtungen, die wenigstens teilweise unter Verwendung einer aufladbaren Energiespeichereinrichtung (z.B. einer Batterie) mit Energie versorgt werden, verwendet werden (z.B. elektronische Geräte wie etwa PCs, Mobiltelefone, Tablets und ähnliches).

Die schematische Ansicht von 1 zeigt ein Elektrofahrzeug 10 mit einem Ladepad 12 zum drahtlosen Empfangen von Leistung von einer Ladequelle für das Aufladen einer Antriebsbatterie 14 des Fahrzeugs. Das Ladepad 12 umfasst eine Magnetikanordnung 22 (zum Beispiel in 2A gezeigt) (z.B. eine Induktionsspulenanordnung) für das drahtlose Empfangen von Leistung von der Ladequelle. Das Ladepad 12 umfasst weiterhin eine Elektronikanordnung 24 (zum Beispiel in 2A gezeigt) (z.B. eine Leiterplattenanordnung) für das Wandeln der drahtlos durch die Magnetikanordnung 22 empfangenen Leistung zu elektrischer Leistung. Die von der Elektronikanordnung 24 ausgegebene elektrische Leistung wird zu der Antriebsbatterie 14 für das Aufladen der Batterie geführt.

Während der Ladeoperation ist das Fahrzeug 10 an einer Position geparkt, an welcher das Ladepad 12 einer fern angeordneten drahtlosen Ladeeinheit 16 der Ladequelle zugewandt ist. Die drahtlose Ladeeinheit 16 erzeugt Leistung aus einem über eine Übertragungsleitung 18 von der Ladequelle empfangenen Strom. Die Ladequelle ist zum Beispiel das öffentliche Stromnetz. Die drahtlose Ladeeinheit 16 umfasst eine Induktionsspulenanordnung für das drahtlose Übertragen der Leistung. Die Induktionsspulenanordnung der drahtlosen Ladeeinheit 16 überträgt die Leistung drahtlos zu der Magnetikanordnung 22 des Ladepads 12 während der Ladeoperation. Die Magnetikanordnung 22 interagiert mit der Induktionsspulenanordnung der drahtlosen Ladeeinheit 16 über einen Bereich des elektromagnetischen Felds, das durch die Induktionsspulenanordnung der drahtlosen Ladeeinheit erzeugt wird. Dazu sind das Ladepad 12 und die drahtlose Ladeeinheit 16 derart angeordnet, dass die Magnetikanordnung 22 der Induktionsspulenanordnung der drahtlosen Ladeeinheit zugewandt ist, wenn das Ladepad der drahtlosen Ladeeinheit zugewandt ist. Zum Beispiel ist in der Situation von 1 die Magnetikanordnung 22 von der Karosserie des Fahrzeugs 10 nach unten gerichtet, um der drahtlosen Ladeeinheit 16 zugewandt zu sein, die an oder unter dem Boden unterhalb der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.

In 2A ist mit weiterem Bezug auf 1 ein Blockdiagramm des Ladepads 12 gezeigt. Das Ladepad 12 umfasst eine Trennschicht 20, eine Magnetikanordnung 22 und eine Elektronikanordnung 24. Die Trennschicht 20 ist zwischen der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24 angeordnet. Die Magnetikanordnung 22 enthält die Komponenten des Ladepads 12 für das drahtlose Empfangen von Leistung von einer Ladequelle. Die Elektronikanordnung 24 enthält die Komponenten des Ladepads 12 für das Wandeln der drahtlos durch die Magnetikanordnung 22 empfangenen Leistung zu elektrischer Leistung.

Das Ladepad 12 umfasst weiterhin ein Gehäuse 30. Das Gehäuse 30 umfasst einen Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a und einen Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b. Die Gehäuseteile 30a und 30b bilden gemeinsam das Gehäuse 30. Die Trennschicht 20, die Magnetikanordnung 22 und die Elektronikanordnung 24 sind in dem Gehäuse 30 aufgenommen. Die Gehäuseteile 30a und 30b weisen jeweils ein offenes Ende in Nachbarschaft zu der Trennschicht 20 auf. Die Trennschicht 20 bildet also jeweils eine Seite der Gehäuseteile 30a und 30b.

Die Trennschicht 20 teilt den Bereich in dem Gehäuse 30 in entsprechende Abteilungen für die Magnetikanordnung 22 und die Elektronikanordnung 24. Die Trennschicht 20 weist eine obere Seite 26 und eine untere Seite 28 auf. Die Elektronikanordnung 24 ist über der oberen Seite 26 der Trennschicht 20 in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a angeordnet. Die Magnetikanordnung 22 ist unter der unteren Seite 28 der Trennschicht 20 mit dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b angeordnet.

In 2B ist mit weiterem Bezug auf 1 und 2A ein Blockdiagramm der Trennschicht 20 gezeigt. Die Trennschicht 20 funktioniert als ein thermischer Isolator und ein elektromagnetischer Isolator zwischen der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24. Die Trennschicht 20 umfasst eine thermisch isolierende Subschicht 20a und eine metallische Subschicht 20b. Die Subschichten 20a und 20b sind übereinander geschichtet, um die Trennschicht 20 zu bilden.

Die thermisch isolierende Subschicht 20a wirkt als ein thermischer Isolator oder eine thermische Grenze zwischen der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24. Die thermische Isolator-Subschicht 20a verhindert einen Wärmeaustausch von der Magnetikanordnung 22 in die Elektronikanordnung 24 und von der Elektronikanordnung in die Magnetikanordnung. Die thermische Subschicht 20a kann zum Beispiel aus einem Schaummaterial bestehen.

Die metallische Subschicht 20b wirkt als ein elektromagnetischer Isolator zwischen der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24. Die metallische Subschicht 20b ist eine Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Interferenz, die verhindert, dass die relativ intensiven elektromagnetischen Felder von der Magnetikanordnung 22 in die Elektronikanordnung 24 eindringen. Die metallische Subschicht 20b verhindert also eine durch die Magnetikanordnung 22 verursachte elektromagnetische Interferenz für die Elektronikanordnung 24. Die metallische Subschicht 20b verhindert auch, dass elektromagnetische Felder von der Elektronikanordnung 24 in die Magnetikanordnung 22 eindringen. Die metallische Subschicht 20b kann aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium bestehen.

In der Anordnung von 2B bildet die metallische Subschicht 20b die obere Seite 26 der Trennschicht 20 und bildet die thermisch isolierende Subschicht 20a die untere Seite 28 der Trennschicht. Die Schichtungsanordnung der Subschichten 20a und 20b kann auch umgekehrt zu derjenigen von 2B sein, sodass also die thermisch isolierende Subschicht 20a die obere Seite der Trennschicht 20 bildet und die metallische Subschicht 20b die untere Seite der Trennschicht bildet. In anderen Ausführungsformen umfasst die Trennschicht 20 nur eine thermisch isolierende Subschicht 20a oder eine metallische Subschicht 20b. In diesem Fall bildet die einzelne Subschicht 20a oder 20b die obere Seite 26 und die untere Seite 28 der Trennschicht 20.

Wie mit Bezug auf 2A genannt, ist die Elektronikanordnung 24 über der oberen Seite 26 der Trennschicht 20 in dem Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a angeordnet und ist die Magnetikanordnung 22 unter der unteren Seite 28 der Trennschicht in dem Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b angeordnet. Wie insbesondere in 2A gezeigt, ist die Elektronikanordnung 24 auf einer Innenseite eines Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a angeordnet. Entsprechend ist die Magnetikanordnung 22 auf einer Innenseite eines Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b angeordnet.

Der Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b ist aus einem Kunststoff und insbesondere einem wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet. Der wärmeleitende Kunststoffkörper ist nichtmagnetisch, sodass er also keine Wirbelstromverluste induziert. Der Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b ist aus einem Kunststoff ausgebildet, um die drahtlose Leistungsübertragung von der drahtlosen Ladeeinheit zu der Magnetikanordnung 22 nicht zu behindern. Der Kunststoff ist wärmeleitend, sodass der Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b die durch die Magnetikanordnung 22 erzeugte Wärme weg von der Magnetikanordnung und zu der externen Umgebung des Ladepads 12 leitet. Insbesondere wird die durch die Magnetikanordnung 22 erzeugte Wärme thermisch durch den Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b zu der externen Umgebung des Ladepads geführt. Der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b ist ein thermischer Pfad für die Magnetikanordnung 22.

Der Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a ist aus einem Metall oder einem wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet. In jedem Fall führt der Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a die durch die Elektronikanordnung 24 erzeugte Wärme weg von der Elektronikanordnung und zu der externen Umgebung des Ladepads 12. Insbesondere wird die durch die Elektronikanordnung 24 erzeugte Wärme thermisch durch den Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a zu der externen Umgebung des Ladepads geführt, der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a ist also ein thermischer Pfad für die Elektronikanordnung 24.

Wie weiter oben genannt, ist die Magnetikanordnung 22 einer externen drahtlosen Ladeeinheit zugewandt, um Leistung von einer Induktionsspulenanordnung der drahtlosen Ladeeinheit drahtlos zu empfangen. Die drahtlose Ladeeinheit kann an, über oder unter dem Boden angeordnet sein. Das Ladepad 12 ist in dem an einer Fahrzeugkarosserie montierten Zustand derart ausgerichtet, dass die Magnetikanordnung 22 von der Fahrzeugkarosserie nach unten gerichtet und der drahtlosen Ladeeinheit zugewandt ist. Dabei ist die Magnetikanordnung 22 an dem „Boden“ des Ladepads 12 angeordnet, ist die Elektronikanordnung 24 an der „oberen Seite“ des Ladepads angeordnet und ist die Trennschicht 20 in der Mitte zwischen der Magnetikanordnung und der Elektronikanordnung angeordnet. Auf diese Weise ist die obere Seite der Trennschicht 20 die „obere“ Seite der Trennschicht und ist die untere Seite 28 der Trennschicht die „untere Seite“ der Trennschicht. Entsprechend ist der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 22 der unterste Teil des Ladepads, während der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 24 der oberste Teil des Ladepads ist. Die Blockdiagramme von 2A und 2B werden gemäß dieser Anordnung auf der „oberen“ und „unteren“ Seite gezeigt.

Die Magnetikanordnung 22 erzeugt Wärme aufgrund des drahtlosen Empfangens von Leistung von der drahtlosen Ladeeinheit. Die Elektronikanordnung 24 wandelt die durch die Magnetikanordnung 22 empfangene Wechselstromleistung zu einer Gleichstromleistung. Die Elektronikanordnung 24 erzeugt Wärme aufgrund des Betriebs zum Wandeln der von der Magnetikanordnung 22 empfangenen Wechselstromleistung zu einer Gleichstromleistung. Die durch die Magnetikanordnung 22 und die Elektronikanordnung 24 erzeugte Wärme muss abgeführt werden, damit das Ladepad 12 korrekt funktionieren kann.

Wie weiter oben beschrieben ist die Magnetikanordnung 22 auf der Innenseite des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b angeordnet. Der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b ist ein thermischer Pfad zum Abführen der durch die Magnetikanordnung 22 erzeugten Wärme zu der externen Umgebung des Ladepads 12. Die Elektronikanordnung 24 ist auf der Innenseite des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a angeordnet. Der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a ist ein thermischer Pfad zum Abführen der durch die Elektronikanordnung 24 erzeugten Wärme zu der externen Umgebung des Ladepads. Die Trennschicht 20 (insbesondere die thermisch isolierende Subschicht 20b) blockiert eine Wärmeübertragung von der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24 an der Position der Trennschicht.

Um den thermischen Kontakt zwischen der Magnetikanordnung 22 und dem Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b und/oder zwischen der Elektronikanordnung 24 und dem Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a zu verbessern, können thermische Trennschichtmaterialien verwendet werden, um kleine Lufträume und Zwischenräume des Solid-zu-Lot-Kontakts zu füllen. Wie weiter unten im größeren Detail beschrieben, wird ein Vergussmaterial verwendet, um den thermischen Kontakt zwischen der Magnetikanordnung 22 und dem Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b zu verbessern.

Mit Bezug auf 3A, 3B, 3C, 3D und 33 und weiterhin mit Bezug auf 2A und 2B wird im Folgenden das Ladepad 12 im größeren Detail beschrieben. 3A ist eine isometrische Ansicht des Ladepads 12 von einer Außenseite des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Die Magnetikanordnung 22 ist auf der Innenseite des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b angeordnet. 3B ist eine isometrische Ansicht des Ladepads 12 von einer Außenseite des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a. Die Elektronikanordnung 24 ist auf der Innenseite des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a angeordnet. 3C ist eine Seitenansicht des Ladepads 12; 3D ist eine Schnittseitenansicht des Ladepads; und 3E ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Schnittseitenansicht des Ladepads von 3D.

Der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b ist in 3A gezeigt. Der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b ist ein thermischer Pfad zum Abführen der durch die Magnetikanordnung 22 erzeugten Wärme zu der externen Umgebung des Ladepads 12. Die durch die Magnetikanordnung 22 erzeugte Wärme kann weg von der Magnetikanordnung durch den Magnetikanordnung-Gehäuseteil 30b gestrahlt und transportiert werden. Wie in 3A gezeigt, umfasst der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b Wärmerippen zum Verbessern des Wärmeflusses von der Magnetikanordnung 22 zu der externen Umgebung des Ladepads 12.

Der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a ist in 3B gezeigt. Der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a ist ein thermischer Pfad zum Abführen der durch die Elektronikanordnung 24 erzeugten Wärme zu der externen Umgebung des Ladepads 12. Auf diese Weise kann die durch die Elektronikanordnung 24 erzeugte Wärme von der Elektronikanordnung durch den Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a gestrahlt und transportiert werden.

Wie in 3A und 3B gezeigt, umfasst das Ladepad 12 einen elektrischen Ausgangsanschluss 42 und einen Steueranschluss 44. Der elektrische Ausgangsanschluss 42 und der Steueranschluss 44 erstrecken sich durch den Elektronikanordnung-Gehäuseteil 30a. Der elektrische Ausgangsanschluss 42 gibt die durch die Elektronikanordnung 24 erzeugte elektrische Leistung (z.B. die Gleichstromleistung) aus. Der Steueranschluss 44 kommuniziert eingegebene und ausgegebene Steuer-/Datensignale und ähnliches zu und von der Magnetikanordnung 22 und der Elektronikanordnung 24 mit Bezug auf den Betrieb der Magnetik- und Elektronikanordnungen.

Mit Bezug auf 4a und 4b und weiterhin mit Bezug auf 2A, 3D und 3E wird im Folgenden die Elektronikanordnung 24 im größeren Detail beschrieben. 4A ist eine perspektivische Ansicht der Elektronikanordnung 24 und des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a. Wie in 4A gezeigt, ist die Elektronikanordnung 24 auf einer Innenseite 33 des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a angeordnet. 4B ist eine Explosionsansicht der Elektronikanordnung 24 getrennt von der Innenseite des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a.

Wie in 4A und 4B gezeigt, umfasst die Elektronikanordnung 24 eine Leiterplatte 46 mit elektrischen Komponenten 48 und eine Steuerplatte 50 mit einer darauf angeordneten Steuerschaltungsanordnung 52. Die elektrischen Komponenten 48 (z.B. Dioden, MOSFET-Schalter, Induktoren usw.) dienen dazu, die drahtlos durch die Magnetikanordnung 22 empfangene Wechselstromleistung zu einer Gleichstromleistung zu wandeln. Diese elektrische Leistung kann durch den elektrischen Ausgangsanschluss 42 zu einer Batterie geführt werden, um die Batterie aufzuladen. Die Steuerschaltungsanordnung 52 ist konfiguriert, um den Betrieb der elektronischen Komponenten 48 gemäß Steuersignalen, die zu der Steuerschaltungsanordnung über den Steueranschluss 44 zugeführt werden, zu steuern.

Die Elektronikanordnung 24 umfasst weiterhin eine thermische Trennmaterialschicht 54. Die thermische Trennmaterialschicht 54 ist zwischen (i) der Leiterplatte 46 und der Steuerplatte 50 und (ii) der Innenseite des Deckenteils 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a angeordnet. Die thermische Trennmaterialschicht 54 dient dazu, Wärme von den elektrischen Komponenten 48 zu absorbieren und die Wärme über die Fläche der thermischen Trennmaterialschicht für eine Verteilung zu dem (aus Aluminium ausgebildeten) Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a zu verteilen. Die Wärme wird durch den Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a zu der externen Umgebung des Ladepads 12 geführt. Der Zweck der thermischen Trennmaterialschicht 54 besteht darin, den thermischen Kontaktwiderstand zwischen (i) der Leiterplatte 46 und der Steuerplatte 50 und (ii) dem Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a zu reduzieren. Wenn der Deckenteil 34 des Elektronikanordnung-Gehäuseteils 30a aus einem Metallmaterial wie etwa Aluminium ausgebildet ist, sieht die thermische Trennmaterialschicht 54 auch eine elektrisch isolierende Grenze zwischen der Leiterplatte 46 und dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils und zwischen der Steuerplatte 50 und dem Deckenteil des Elektronikanordnung-Gehäuseteils vor. Die thermische Trennmaterialschicht 54 kann eine Flüssigkeit, ein Gel usw. sein.

Mit Bezug auf 5A, 5B und 5C und weiterhin mit Bezug auf 2A, 3D und 3E wird die Magnetikanordnung 22 im größeren Teil beschrieben. 5A ist eine perspektivische Ansicht der Magnetikanordnung 22 und des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Wie in 5A gezeigt, ist die Magnetikanordnung 22 auf einer Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b angeordnet. 5B ist eine Explosionsansicht der Magnetikanordnung 22 getrennt von der Innenseite des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. 5C ist eine Draufsicht auf die Magnetikanordnung 22 mit einem darauf angeordneten Vergussmaterial 64.

Wie in 5A und 5B gezeigt, umfasst die Magnetikanordnung 22 eine oder mehrere Ferritkacheln 58 und eine Induktionsspulenanordnung 60. Die Induktionsspulenanordnung 60 umfasst eine in Windungen gewickelten Spulenwicklung. Die Ferritkacheln 58 sind über einem Teil der Spulenwicklung der Induktionsspulenanordnung 60 platziert.

Wie weiter oben beschrieben, ist der Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b aus Kunststoff ausgebildet und wird die Magnetikanordnung 22 auf der Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b gehalten. Die Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b umfasst eine Vielzahl von Vertiefungen 62 zum Aufnehmen der Spulenwicklung der Induktionsspulenanordnung 60. Die Vertiefungen 62 erstrecken sich stufenartig weg von der Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Dementsprechend erstrecken sich auch die in den Vertiefungen 62 platzierten Spulenwindungen der Spulenwicklung der Induktionsspulenanordnung 60 stufenartig weg von der Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Die Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b enthält auch Einrichtungen 63 zum Halten der Ferritkacheln 58 in Position.

Wie in 5C gezeigt, umfasst die Magnetikanordnung 22 weiterhin ein Vergussmaterial 64. Das Vergussmaterial 64 ist wärmeleitend. Das Vergussmaterial 64 füllt den Leerraum zwischen (i) den Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60 und (ii) der Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Das Vergussmaterial 64 beseitigt Lufträume zwischen (i) den Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60 und (ii) der Innenseite 31 des Bodenteils 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Das Vergussmaterial 64 reduziert den thermischen Widerstand zwischen der Magnetikanordnung 22 (d.h. den Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60) und dem Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Dadurch verbessert das Vergussmaterial 64 die Wärmeübertragung von den Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60 zu dem Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Wie beschrieben wird die durch die Ferritkacheln 58 und die Induktionsspulenanordnung 60 erzeugte Wärme thermisch durch den Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b zu der externen Umgebung des Ladepads geführt.

Wie in 5C gezeigt, ist das Vergussmaterial 64 weiterhin über und zwischen den nicht durch die Ferritkacheln 58 bedeckten Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung 60 angeordnet. Das Vergussmaterial 64 füllt weiterhin den Zwischenraum zwischen den Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung 60 und den äußeren Rändern der Ferritkacheln 58. Das Vergussmaterial 64 dient als ein Kleber zum mechanischen Halten der Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung 60 und der Ferritkacheln 58 in Position.

Das Vergussmaterial 64 dient auch als ein elektrischer Isolator zwischen den einzelnen Spulenwicklungen und zwischen den Spulenwicklungen und den Ferritkacheln 58. Die Spulenwicklungen weisen einen relativ hohen Spannungspegel auf. Das Vergussmaterial 64 sieht eine elektrische Isolation zwischen den in benachbarten Spulenwicklungen induzierten Spannungen vor. Das Vergussmaterial 64 verhindert also einen Kurzschluss der benachbarten Spulenwicklungen. Das Vergussmaterial 64 isoliert die Ferritkacheln 58 elektrisch von den Spulenwicklungen.

Zusammengefasst dient das Vergussmaterial 64 als: (1) ein Kleber zum mechanischen Halten der Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60 in Position; (2) ein elektrischer Isolator zum elektrischen Isolieren der Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung 60 voneinander und von den Ferritkacheln 58; und (3) ein Wärmeleiter zum Reduzieren des Wärmekontaktwiderstands zwischen den Komponenten der Magnetikanordnung 22 und dem Bodenteil 32 des Magnetikanordnung-Gehäuseteils 30b. Das Vergussmaterial 64 kann ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Material sein, das für derartige Zwecke bekannt ist (zum Beispiel ein gefülltes Epoxid oder ein gefülltes Silikon).

Das Vergussmaterial kann auch an der Elektronikanordnung 24 verwendet werden, um eine bessere elektrische Isolation von Hochspannungskomponenten vorzusehen, das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern und die Anforderungen an Kriechstromabstände und Zwischenräume zu reduzieren.

Wie weiterhin in 5C gezeigt, kann die Magnetikanordnung 22 weiterhin eine Ferritkunststofffolie 66 umfassen. Die Ferritkunststofffolie 66 ist zwischen den Ferritkacheln 58 und der Induktionsspulenanordnung 60 platziert. Die Ferritkunststofffolie 66 ist unter den Ferritkacheln 58 angeordnet, um zu verhindern, dass die Ränder der Ferritkacheln 58 an den Spulenwicklungen der Induktionsspulenanordnung 60 schaben und diese beschädigen.

Vorstehend wurden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem können Merkmale verschiedene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden.