具有多个子线圈的用于感应式充电的初级单元制造技术

说明一种用于产生电磁充电场(410、430)的初级单元(111、301)，以用于与次级线圈(242)的感应耦合。所述初级单元(111、301)包括多件式的初级线圈(300、500)，该初级线圈包括N个子线圈(312、322、332、512)，其中N>2，所述N个子线圈在相应的第一端部上星形地相互耦合。所述初级单元(111、301)还包括N个半桥(311、321、331、511)，所述N个半桥分别与所述N个子线圈(312、322、332、512)的相应的第二端部耦合。所述初级单元(111、301)还包括控制单元(350)，该控制单元设置用于根据次级线圈(242)来操控所述N个半桥(311、321、331、511)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个子线圈的用于感应式充电的初级单元
本专利技术涉及一种用于运输工具的感应式充电的设备。
技术介绍
带有电驱动装置的运输工具典型地具有电池，在该电池中可以存储用于使运输工具的电机运行的电能。可以利用供电网络中的电能给运输工具的电池充电。出于该目的，将电池与供电网络耦合，以便将供电网络中的电能传输到运输工具的电池中。该耦合可以有线地(经由充电线)和/或无线地(借助在充电站与运输工具之间的感应耦合)实现。用于自动地、无线地、感应式地给运输工具的电池充电的方案在于，从运输工具底部处的地面通过电磁感应经由底部空隙120将电能传输给电池。这在图1中示例性地示出。图1尤其示出一种具有用于电能的存储器103(例如具有可充电的电池103)的运输工具100。运输工具100包括在运输工具底部中的所谓的次级线圈，其中，该次级线圈通过未示出的阻抗匹配和整流器101与存储器103相连接。次级线圈典型地是所谓的“无线能量传输”(WPT)运输工具单元102的一部分。WPT运输工具单元102的次级线圈可以定位在初级线圈之上，其中，该初级线圈例如安置在车库地面上。初级线圈典型地是所谓的WPT地面单元111的一部分。初级线圈与供电设备110(在本文件中也称为充电单元110)相连接。该供电设备110可以包括在WPT地面单元111的初级线圈中产生AC(交变)电流的射频发生器，由此感应出磁场。该磁场在本文件中也称为电磁充电场。该电磁充电场可以具有预定义的充电场频率范围。该充电场频率范围(即运行频率)可以处于80-90kHz(尤其是处于85kHz)的频率范围中。在WPT地面单元111的初级线圈与WPT运输工具单元102的次级线圈之间在底部空隙120上的磁耦合足够时，通过磁场在次级线圈中感应出相应的电压并且因此也感应出电流。在WPT运输工具单元102的次级线圈中的感应电流通过整流器101整流并且存储在存储器103中(例如在电池中)。因此，电能可以无线地从供电设备110传输至运输工具110的能量存储器103。充电过程可以在运输工具100中由充电控制器105(也称为WPT控制器105)控制。出于该目的，该充电控制器105可以设置用于例如无线地与充电单元110(例如与壁箱(Wallbox))或者与WPT地面单元111通信。如今，不同的用于电运输工具的感应式充电的系统正在发展中。在此，尤其是追求线圈的几何轮廓的以及与其有联系的场几何形状的不同设计(例如圆形的线圈、螺管线圈或者双D线圈)。基于不同的几何轮廓可能产生安装在运输工具100中的次级线圈与安装在地面单元111中的初级线圈之间的不兼容性。由于这种不兼容性可能产生初级线圈与次级线圈之间的减少(或者甚至不存在)的耦合并且因此可能产生减少(或者甚至不存在)的能量传输。此外，在使用具有不同的线圈几何形状的线圈的情况下，对初级线圈和次级线圈的精确定位的要求进一步提高。
技术实现思路
本文件致力于提供一种成本高效的初级线圈的技术任务，通过该初级线圈能够实现提高与次级线圈的耦合程度和/或通过该初级线圈能够实现降低对次级线圈的定位的要求。该任务通过独立权利要求来解决。此外，有利的实施方式在从属权利要求中说明。根据一方面说明一种用于产生电磁充电场的初级单元，以用于与次级线圈的感应耦合。所述初级单元可以是用于给运输工具的能量存储器感应式充电的充电站的WPT地面单元的一部分。也就是说，初级单元可以设置用于给运输工具的电存储单元感应式充电。所述初级单元包括多件式的初级线圈，该初级线圈包括N个子线圈，其中N>2。所述N个子线圈在相应的第一端部上星形地相互耦合。所述N个子线圈可以包括或者可以是N个圆形的子线圈，其中，所述N个圆形的子线圈可以侧向并排地布置在一个面中。例如N可以等于3。则所述N个子线圈包括第一子线圈、第二子线圈和第三子线圈。第一子线圈可以布置在第二子线圈的第一侧上，而第三子线圈可以布置在第二子线圈的第二侧上，所述第二侧与第二子线圈的第一侧相对置。借助这种多件式的初级线圈能够以高效的方式产生用于不同类型的次级线圈的充电场。此外能够补偿所述多件式的初级线圈与次级线圈之间的侧向错位。在另一个例子中，N＝5。所述N个子线圈可以包括一个中央子线圈，该中央子线圈被其它四个子线圈包围。通过这种多件式的初级线圈也能够以高效的方式产生用于不同类型的次级线圈的充电场。此外能够补偿所述多件式的初级线圈与次级线圈之间的侧向错位和沿纵向方向的错位。此外能够补偿初级线圈与次级线圈之间的相对转动。所述初级单元还包括N个半桥，所述N个半桥分别与所述N个子线圈的相应的第二端部耦合。在此，子线圈的第二端部与该子线圈的第一端部相对置。因此，每个子线圈与一个相应的半桥连接。半桥典型地设置用于将子线圈的第二端部交替地与第一电位(例如与地网)和与第二电位(例如与供电电压或者与从网络电压中导出的直流电压)耦合。通过子线圈的第二端部与不同电位的交替耦合，在该子线圈中能产生交变电流，通过该交变电流感应出电磁充电场。另一方面，半桥的开关也可以保持打开，以便抑制电流通过相应的子线圈。所述初级单元还包括控制单元，该控制单元设置用于根据次级线圈来操控所述N个半桥。尤其是，该控制单元可以设置用于根据次级线圈的类型和/或根据次级线圈相对于所述多件式的初级线圈的位置来操控所述N个半桥。次级线圈的示例性类型是螺管类型、双D类型和/或圆形类型。因此，通过所述初级单元能够以高效的方式为多个不同类型的次级线圈产生充电场，通过该充电场在次级线圈中感应出充电电流。所述初级单元尤其是成本高效的，因为为每个线圈仅使用一个半桥。所述初级单元还可以包括N个电容器。所述N个电容器可以分别与所述N个子线圈串联地布置。一个电容器可以连同一个子线圈一起形成一个振荡电路。该振荡电路的谐振频率可以等于由初级单元产生的充电场的充电频率。所述控制单元可以设置用于以彼此差模的方式运行所述N个半桥中的至少两个半桥。因此，通过所述多件式的初级线圈的相应的至少两个子线圈能够引起交变电流。此外能够引起所述至少两个子线圈被电流沿相反的方向流过。备选地或补充地，所述控制单元可以设置用于以彼此共模的方式运行所述N个半桥中的至少两个半桥。因此能够引起，当电流流过相应的各子线圈时，该流过相应的各子线圈的电流具有相同的方向(即，从子线圈的第二端部至子线圈的第一端部或者反之)。备选地或补充地，所述控制单元可以设置用于使所述N个半桥中的至少一个半桥这样运行，使得没有电流流过相应的子线圈。因此，所述相应的子线圈不产生电磁充电场。通过以差模的方式、以共模的方式运行半桥和/或通过禁用半桥，能够以高效的方式产生不同几何形状的充电场。因此，所述初级单元能够与不同类型的次级线圈和/或与不同的错位情况适配。所述控制单元可以设置用于利用如下充电频率运行所述N个半桥中的至少两个半桥，其中，所述充电频率等于电磁充电场的频率。尤其是可以利用所述充电频率以差模的方式运行所述至少两个半桥，以便通过相应的子线圈产生具有所述充电频率的交变电流。为了以差模的方式的运行，如果第二半桥的“高侧”开关是关闭的，则第一半桥的“低侧”开关可以是关闭的(于是第一半桥的“高侧”开关和第二半桥的“低侧”开关是打开的)。此外，如果第二半桥的“低侧”开关是关闭的，则第一半本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于产生电磁充电场(410、430)的初级单元(111、301)，以用于与次级线圈(242)的感应耦合，其中，所述初级单元(111、301)包括：‑多件式的初级线圈(300、500)，该初级线圈包括N个子线圈(312、322、332、512)，其中N>2，所述N个子线圈在相应的第一端部上星形地相互耦合；‑N个半桥(311、321、331、511)，所述N个半桥分别与所述N个子线圈(312、322、332、512)的相应的第二端部耦合；以及‑控制单元(350)，该控制单元设置用于根据次级线圈(242)来操控所述N个半桥(311、321、331、511)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 DE 102014226392.11.用于产生电磁充电场(410、430)的初级单元(111、301)，以用于与次级线圈(242)的感应耦合，其中，所述初级单元(111、301)包括：-多件式的初级线圈(300、500)，该初级线圈包括N个子线圈(312、322、332、512)，其中N>2，所述N个子线圈在相应的第一端部上星形地相互耦合；-N个半桥(311、321、331、511)，所述N个半桥分别与所述N个子线圈(312、322、332、512)的相应的第二端部耦合；以及-控制单元(350)，该控制单元设置用于根据次级线圈(242)来操控所述N个半桥(311、321、331、511)。2.根据权利要求1所述的初级单元(111、301)，其中，所述子线圈(312、322、332、512)包括侧向并排布置的圆形子线圈。3.根据上述权利要求之一所述的初级单元(111、301)，其中，-N＝3；-所述N个子线圈(312、322、332)包括第一子线圈(321)、第二子线圈(322)和第三子线圈(323)；-第一子线圈(312)布置在第二子线圈(322)的第一侧上，并且-第三子线圈(332)布置在第二子线圈(322)的第二侧上，所述第二侧与第二子线圈(322)的第一侧相对置。4.根据权利要求1至2之一所述的初级单元(111、301)，其中，-N＝5；并且-所述N个子线圈(512)包括一个中央子线圈，该中央子线圈被其它四个子线圈包围。5.根据上述权利要求之一所述的初级单元(111、301)，其中，所述控制单元(350)设置用于：-以彼此差模的方式运行所述N个半桥(311、321、331、511)中的至少两个半桥；-以彼此共模的方式运行所述N个半桥(311、321、331、511)中的至少两个半桥；和/或-使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克拉默尔，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE