(57)【要約】本発明は電気自動車へ無線でエネルギー伝送するためのパンケーキ型コイルの利用および構成に関し、無線伝送のために、伝送に必要な複数のコイルの内少なくとも１つの第１のコイルがパンケーキ型コイルとして形成されている。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車へ無線でエネルギー伝送をするためのパンケーキ型コイルの利用であって、無線伝送のために、伝送に必要な複数のコイルの内少なくとも１つの第１のコイルがパンケーキ型コイルとして形成されていることを特徴とするパンケーキ型コイルの利用。
【請求項２】
前記パンケーキ型コイルを使用するために、前記第１のコイルの複数の層が耐電圧性を有して分離されて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の利用。
【請求項３】
前記第１のコイルの耐電圧性を有する分離配置のために、特に薄い、特にＦＲ４またはその誘導体で形成された１つのプレートが前記複数の層の間に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の利用。
【請求項４】
前記第１のコイルの耐電圧性を有する分離配置のために、テフロン（登録商標）箔が前記複数の層の間に取り付けられていることを特徴とする、請求項２または３に記載の利用。
【請求項５】
前記第１のコイルの耐電圧性を有する分離配置のために、少なくとも１層のラッカー塗布層が前記複数の層の間に設けられていることを特徴とする、請求項２または３に記載の利用。
【請求項６】
前記パンケーキ型コイルが、特にプレートとして形成されたフェライト構造物上に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の利用。
【請求項７】
電気自動車へ無線でエネルギー伝送するための構成であって、充電ステーション及び／又は電気自動車が、利用に関する請求項１から６のいずれか１項に記載されたパンケーキ型コイルで形成されていることを特徴とする構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１による電気自動車へ無線でエネルギー伝送するためのいわゆるパンケーキ型コイルの利用、および、請求項６による電気自動車へ無線でエネルギー伝送するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車を使用することは公知である。さらに、この種の自動車が、例えば太陽電池で電気エネルギーを自給しない限り、通常はエネルギー貯蔵器を備えており、これは定期的に新たなエネルギーで充電されなければならないことも公知である。
【０００３】
道路交通で使用される電気自動車は今日の技術では、プラグからこれに合ったソケットへの接続により充電ステーションに接続される。このために、ステーションにはこれに適したケーブルが用意されている。
【０００４】
これらのステーションおよびケーブルは気象の影響を受け、さらに、その機能を損なう他の外部要因にも曝されている。
【０００５】
さらに、充電するためには、プラグとソケットの接続は人の手で行わなければならない。このことによりさらなる損傷が生じうる。
【０００６】
コイルを用いてエネルギー伝送を行うことも知られている。このシナリオを適用するためには、この技術に基づく解決を見出す必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、これらの要求を特に有利に解決する解決手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は請求項１の特徴および請求項６の特徴により解決される。
【０００９】
本発明によれば、電気自動車に無線でエネルギー伝送を行うためにパンケーキ型コイルが使用され、この場合、無線伝送のために、伝送に必要な複数のコイルの内少なくとも１つの第１のコイルがパンケーキ型コイルとして形成されている。
【００１０】
これにより充電プロセスの自動化が可能となる、ないし、サポートされる。というのは、電気自動車を適切な方法で充電コイルの近くに持って行きさえすればよいからである。これによって、産業界で、ないし、自動化技術において知られているような自動化された電気自動車の使用がサポートされる。道路交通で使用される電気自動車および充電装置の冒頭に述べた欠点も克服される。
【００１１】
さらに、パンケーキ型コイルの使用は、これらのパンケーキ型コイルがコンパクト、かつ、同時に平らに形成されているという点で優れており、この場合、個々のコイルはエネルギー伝送効率を向上する高い性能を有している。上述の両方の優れた点は特に、次の特徴を有する一般的なパンケーキ型コイルの形態により得られる。すなわち、これらはリッツ線から成る巻方向が同じ２層のスパイラルコイルであり、その第１コイルは第１層として外側から内側に向かって巻かれ、その第２コイルは第２層として内側から外側に向かって巻かれている。
【００１２】
この場合、このパンケーキ型コイルを使用するために、前記第１のコイルの複数の層が耐電圧性を有して分離されて配置されているような形態に構成されていると好適である。
【００１３】
この場合、これは好適には、１実施形態により次のように実現される。すなわち、耐電圧性を有して分離配置された前記第１のコイルの使用のために、少なくとも１つの、特に薄い、特にＦＲ４またはその誘導体で形成されたプレートｇが複数の層の間に取り付けられている。これは、特に、複数のコイルの安定な支持だけでなく、エネルギー伝送機能の最適化という点でも優れている。ここで前記誘導体は、プリント板材料として使用するために形成された複合材料（Verbundstoff）を意味する。
【００１４】
これに代わり、又は、これを補完して、別の実施形態では次のように実現することができる。すなわち、前記第１のコイルを耐電圧性を有して分離配置するために、テフロン（登録商標）箔が複数の層の間に取り付けられている。代案としては、スペースを節約するメリットがあり、補完としては、適切な寸法にすることによりエネルギー伝送効率を最適化するための自由度がさらに広がる。
【００１５】
別の代案または補完では、この使用が次のように行われる。すなわち、前記第１のコイルを耐電圧性を有して分離配置するために、前記複数の層の間に少なくとも１層のラッカー塗布層が設けられる。これにより、スペースを節約する可能性がさらに広がり、ないし、エネルギー伝送効率を最適化するための自由度がさらに広がる。
【００１６】
本発明によるパンケーキ型コイルが、特にプレートとして形成されたフェライト構造物上に配置されていると好適である。このフェライト構造物は特にプレートとして構成されている。これによりインダクタンスが大きくなり、その結果、巻線体積が最小化される。さらに、このようなフェライトベースは当該（電）磁場をその電磁場の他の半分の空間の電磁場に封じ込める、すなわち、（電）磁場を全体で半分の空間に限定する。
【００１７】
本発明により、電気自動車へ無線でエネルギー伝送するための構成も提案されている。その特徴は、充電ステーション及び／又は電気自動車が上述した複数の使用の内の１つに記載されたパンケーキ型コイルで形成されていることにある。
【００１８】
本発明の他のメリットおよび詳細事項を図１ａおよび図１ｂに示された実施例に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】第１層の上面図
【図１ｂ】エネルギー伝送に使用される、本発明によるパンケーキ型コイルの側面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ａおよび１ｂに示された実施例は次のメリットを有し、このことは本発明によるパンケーキ型コイルの全ての代案についても同様である。すなわち、自動車（ないし、その電池）の電磁誘導充電に際して、パワーを伝送する複数のコイル、すなわち、１つのコイルが車内に１つのコイルが充電ステーションに形成された２つのこのようなコイルの配置により構成された変圧器システム、によって、できるだけ損失の少ない充電が確実に行われる、というメリットを有する。
【００２１】
このためにはできるだけ高性能の個々のコイルを備えたコイルシステムが必要であり、これは本発明によるパンケーキ型コイルの使用により形成することができる。
【００２２】
このコイルシステムを設計する際の第２の要求事項は個々のコイルの大きさであり、できるだけコンパクト、且つ、平らに作らねばならない。この要求事項は本発明による使用によって満たされている。
【００２３】
図示された例における特に有利な形態によれば、このコイルシステムはフェライト面上に形成され、これにより、電磁界分布が半分の空間に限定され、パンケーキ型コイルのインダクタンス値が高くなり、その結果、巻線体積が小さくなる、というメリットが得られる。
【００２４】
これにより、本発明は、１層のスパイラルコイル、または、その組合せ、例えばいわゆる「バタフライ（Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ）」形の配置、の使用とは明確に異なる。
【００２５】
図１ａ（上面図）および１ｂ（側面図）に示されているように、これら複数のパンケーキ型コイルの使用により上述の２つの要求事項は最適に満たされている。この場合、図示された実施例では、このパンケーキ型コイルのパンケーキ型コイル第１層およびパンケーキ型コイル第２層はリッツ線から成る巻方向が同じ２層のスパイラルコイルとして形成されており、その第１コイルであるパンケーキ型コイル第１層は、外側から内側に向かって巻かれ、その第２コイルであるパンケーキ型コイル第２層は、内側から外側に向かって巻かれている。
【００２６】
この実施例によれば、両方の層の耐電圧性を有する分離は薄い複合材料プレート、例えば、ＦＲ４プレートにより与えられている。これに対する代案ないし補完はテフロン（登録商標）箔またはラッカーである。図から判るように、リッツ線の第１巻線の端部が複合材料プレートであるＦＲ４プレートの孔を通ってこの複合材料プレートＦＲ４プレートの他の層の側へ抜けている。
【００２７】
さらに、この構成がフェライトプレート上に取り付けられていることが判る。
【００２８】
パンケーキ型コイルの（電）磁界分布を半分の空間に限定するために、および、パンケーキ型コイルのインダクタンス値を高めるために（これによって、巻線および体積を節約するために）、このパンケーキ型コイルはフェライト面上に載置されており、このフェライト面は、例えば、図のフェライトプレート、または、星形のフェライト構造物もしくは同様のフェライト構造物として形成されている。これによって、この電磁場の他の半分の空間の（電）磁場分布がこのフェライト面に確実に封じ込められる。これにより、金属ベースの影響を無視できる、すなわち、これにより、確実に電磁場のシールドを行うことができる。
【００２９】
図１ａおよび１ｂに示された実施形態を使用した実験配置において、本発明によるインダクタンスの使用に対して本発明により得ることのできる値が、周波数ｆ＝１００ｋＨｚにおいてＬ２２５μＨおよびＱ＝１０００であることが実証された。
【００３０】
ここでＱはコイル性能を表すものであり、１００ｋＨｚにおいて１０００という数値は、室温でベース材料として銅を使用した例では、この周波数で本発明により得ることができる最適値である。Ｑは損失抵抗Ｒに対するリアクタンス＝２×ｐｉ×ｆ×Ｌの比で表される。
【００３１】
このコイル損失は、本発明の実施形態により、上述したように、少なくとも最小にすることができる。
【００３２】
このタイプのコイルのメリットは、単層スパイラルコイルの使用と比べて第２層を最適に利用することができる点にある。というのは、単層コイルではどうしても必要となる単層コイルのコイルワイヤの巻き戻しにより、高さを同じに保つ場合には、コイル直径をより大きくしなければならないからである。
【００３３】
こうして本発明により、コイル体積を最適に活用して高性能のコイルを実現することができる。
【符号の説明】
【００３４】
ＰＡＮＣＡＫＥ_ＳＰＵＬＥ_ＬＡＧＥ_１    パンケーキ型コイル第１層
ＰＡＮＣＡＫＥ_ＳＰＵＬＥ_ＬＡＧＥ_２    パンケーキ型コイル第２層
ＦＥＲＲＩＴＰＬＡＴＴＥ                 フェライトプレート
ＦＲ_４ＰＬＡＴＴＥ                      ＦＲ４プレート
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【国際調査報告】
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