借助磁交变场进行的能量技术上的无线耦合制造技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于磁交变场(28)进行能量技术上的无线耦合的电路布置(10，30)，其具有：带有至少一个电子线圈(20，38)的线圈电路(18，36)，用于提供与外部的线圈电路(18，36)的能量技术上的无线耦合；以及可连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于使电源中的电能供给到线圈电路(18，36)或者向电能汇点输出线圈电路(18，36)的电能，其中线圈电路(18，36)连接到变流器上。借助本发明专利技术提出，电子线圈(20，38)的绕组在其几何和其绕组匝数方面的大小被确定，使得能够实现用于补偿的尽可能宽的范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于借助于磁交变场(28)进行能量技术上的无线耦合的电路布置(10，30)，其具有：带有至少一个电子线圈(20，38)的线圈电路(18，36)，用于提供与外部的线圈电路(18，36)的能量技术上的无线耦合；以及可连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于使电源中的电能供给到线圈电路(18，36)或者向电能汇点输出线圈电路(18，36)的电能，其中线圈电路(18，36)连接到变流器上。借助本专利技术提出，电子线圈(20，38)的绕组在其几何和其绕组匝数方面的大小被确定，使得能够实现用于补偿的尽可能宽的范围。【专利说明】借助磁交变场进行的能量技术上的无线耦合
本专利技术涉及一种用于借助于磁交变场进行能量技术上的无线耦合的电路布置，其具有:带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部的线圈电路的能量技术上的无线耦合；以及能连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于从电源中对线圈电路供给电能或者将线圈电路的电能输出至电能汇点，其中线圈电路连接到变流器上。本专利技术还涉及一种能电驱动的车辆，其具有:包括电机的驱动设备；用于在车辆行驶运行中对电机供给电能的蓄电器和用于将电能输送至蓄电器的充电装置，为了所述目的，所述充电装置具有用于借助磁交变场进行能量技术上的无线耦合的电路布置，电路布置具有:带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部的线圈电路的能量技术上的无线耦合；以及连接到蓄电器上的变流器，用于将线圈电路的电能输出至电能汇点，其中线圈电路连接到变流器上。
技术介绍
具有用于借助磁交变场无线地传输能量的充电装置的类型相关的车辆在原理上是已知的，使得为此不需要单独的、参考文献方面的证据。可电驱动的车辆具有充电装置，借助所述充电装置能够为可电驱动的车辆输送能量，为了实施符合规定的运行、即形式运行，所述能量优选存储在车辆的蓄能器中。能量通常借助于充电站来提供，所述充电站就其而言连接到电源上、例如连接到公共的电网上、连接到发电机上、连接到电池和/或类似物上。充电站在吸收电源的电能的情况下产生磁交变场。车辆的充电装置检测磁交变场，提取该能量并且在车辆侧提供电能，尤其是以便对车辆的蓄电器和/或驱动设备的电极提供电能。 用于从充电站到车辆的充电装置输送能量的可行性在于:借助于车辆和充电站之间的线缆建立作为能量技术上的耦合的电连接。此外已知的是:根据另一可行性，建立能量技术上的无线耦合，所述能量技术上的无线耦合避免借助于线缆进行高成本的机械联接。为了该目的，在充电站侧和在车辆侧通常分别设有线圈电路，所述线圈电路在充电过程期间基本上彼此相对置地设置并且利用磁交变场实现能量耦合。这种装置例如从KR1020120016521 A 中已知。 在借助于磁交变场传输能量的系统中也提出电感性的能量传输装置，通过变化间距和/或偏移部分显著地改变所参与的线圈电路的电感。在已知的系统中，这引起工作频率的显著变化，即磁交变场的频率。如果线圈电路的参数在比较值之上变化，那么这引起效率降低，使得不再能够传输预设的额定功率。 能够执行调整工作频率的可能性基于使用电感二极管，以便能够实现频率调谐。例如为了对电车辆的蓄能器进行充电，这种类型的频率调谐在用于电感性的能量传输的系统中的应用是耗费的。仅能够实现小的调谐范围。此外，由于在符合规定的运行中出现的电压和要传输的功率而需要电感性二极管的串联和并联电路。为了能够抵消工作频率的在符合规定的运行中出现的变化需要相应高的电路耗费。 电感性的能量传输装置具有下述缺陷:可传输的功率和效率与充电站和可电驱动的车辆以及偏移范围之间的空气间隙相关。因此，在预设的系统设计中，仅能够在窄的空气间隙范围以及窄的负载和偏移范围之内实现令人满意的符合规定的运行。传输功率在那里仅还能够通过改变工作频率来调节。然而，所述特征由于标准范围和预设而仅能够以极其受限的方式使用。 因此在现有技术中，为了补偿而提出:将补偿电路连接在变流器和线圈装置之间，所述线圈装置能够借助于电容器补偿无功电压。所述线圈装置能够设置在初级侧和次级侦U。在实际运行中显示出:不能够在全部运行状态下借助常用的基于电容器的补偿电路实现充分的补偿。
技术实现思路
从中得出本专利技术的目的:改进此类型相关的电路布置以及可电驱动的车辆，使得能够基于电感性的传输系统实现改进的功率传输。 本专利技术提出一种根据独立权利要求1所述的电路布置作为解决方案。此外，本专利技术提出一种根据另一独立权利要求7的可电驱动的车辆。本专利技术的其他的有利的设计方案通过从属权利要求的特征和特性得出。 用于能量技术上的无线耦合或者电感性的能量传输的电子线圈能够在充电站侧和车辆侧具有不同的几何尺寸和匝数。 线圈的有效性能够借助漏电感来确定。术语漏电感描述电子线圈的在此耦合系统中通过所谓的漏磁磁通形成的电感分量来形成。漏电感例如在变压器模型中是重要的。充电站与可电驱动的车辆的能量耦合的状态能够借助于变压器的模型来描述。漏电感借助与任何其他电感相同的方法和方式确定，在此仅考虑漏磁磁通。 在符合规定的运行中能够出现运行状态，其中一个或这两个漏电感具有数值O或者对于该电感的负值。借助常规的基于电容器的补偿电路不能够为这种情况实现补偿。更确切地说，这种补偿电路引起进一步不利地作用于可传输的功率。 本专利技术关于电路布置尤其提出:电子线圈的绕组在其几何和其绕组匝数方面的大小被确定为，使得能够实现用于补偿的尽可能宽的范围。本专利技术考虑:可电驱动的交通功率的线圈电路的电子线圈通常小于、尤其在几何尺寸方面、电感的数值方面等小于充电站的电路布置的电子线圈。这还取决于车辆制造商的要求，该要求期望在可电驱动的车辆中的尽可能小的电子线圈，电子线圈优选尽可能小地影响可电驱动的车辆的车辆结构。 在充电运行期间可电驱动的车辆的线圈电路距充电站的线圈电路的直线的小的间距能够引起:在车辆侧，上述漏电感具有负值。在所述情况下，不能够实现借助电容器进行补偿。本专利技术因此提出:补偿电路具有作为无源的电子蓄能器的电感器，借助所述蓄能器在该情况下能够为尽可能大的功率传输实现可靠的补偿。优选地，补偿电路提出:电感器与电子线圈串联。在充电站侧，变流器大多具有换流器，尤其是逆变器，换流器将由能量源输送的能量转换成交流电压，该交流电压在电子线圈中引起交流电流，电子线圈借助于交流电流产生磁交变场。在车辆侧，变流器能够通过整流器形成，此外，能够将DC/DC变换器连接在整流器下游。在车辆侧，变流器用于:借助车辆侧的电子线圈将从磁交变场中提取的能量转换成适合于可电驱动的车辆的能量。充电站和可电驱动的车辆借助其相应的电路布置形成用于借助于磁交变场的能量技术上的无线耦合的电感性的传输系统。所述系统能够借助于变压器的等效电路图来描述。电感性的传输系统的等效电路图的特殊的视图具有初级的和次级的漏电感器以及耦合电感器。经由漏电感器构成无功电压，所述无功电压在从充电站至可电驱动的车辆的能量传输中被干扰，引起其降低可传输的能量。 就本专利技术而言，电感性的能量传输装置或者无线能量耦合实现用于传输能量的耦合，这实现:从能量源到能量汇点的单向的能量传递。能量源例如能够是公共电网、发电机、太阳能电池、燃料电池、电池、它们的组合和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助磁交变场(28)进行能量技术上的无线耦合的电路布置(10，30)，具有：带有至少一个电子线圈(20，38)的线圈电路(18，36)，用于提供与外部的线圈电路(18，36)的能量技术上的无线耦合；以及能连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于为所述线圈电路(18，36)供给来自所述电源的电能或者用于向所述电能汇点输出所述线圈电路(18，36)的电能，其中所述线圈电路(18，36)连接到所述变流器上，其特征在于，所述电子线圈(20，38)的绕组在其几何和其绕组匝数方面的大小被确定，使得能够实现用于补偿的尽可能宽的范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·布卢姆，托马斯·科马，米丽娅姆·曼特尔，莫妮卡·波博尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE