靜止車(chē)輛的供電、連接于低壓車(chē)載電網(wǎng)的車(chē)輛側(cè)感應(yīng)線(xiàn)圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括車(chē)輛和車(chē)輛外部的感應(yīng)單元的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)(例如US 5617003A)中描述了具有用于帶有電氣化傳動(dòng)系的車(chē)輛的初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)充電系統(tǒng)。車(chē)輛或者車(chē)輛的牽引電池借助處于車(chē)輛外部的感應(yīng)單元充電。能量傳輸通過(guò)感應(yīng)單元的初級(jí)線(xiàn)圈和車(chē)輛的次級(jí)線(xiàn)圈之間的電磁親合實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)在于，描述一種包括車(chē)輛和車(chē)輛外部的感應(yīng)單元的改善的系統(tǒng)。
[0004]該任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)得以解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施形式和進(jìn)一步擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，所述感應(yīng)單元包括初級(jí)線(xiàn)圈，所述初級(jí)線(xiàn)圈構(gòu)成為初級(jí)感應(yīng)線(xiàn)圈，并且所述車(chē)輛包括具有次級(jí)線(xiàn)圈的低壓車(chē)載電網(wǎng)，所述次級(jí)線(xiàn)圈構(gòu)成為次級(jí)感應(yīng)線(xiàn)圈，其中，通過(guò)次級(jí)線(xiàn)圈與初級(jí)線(xiàn)圈的電磁耦合在低壓車(chē)載電網(wǎng)的至少一部分中感應(yīng)交流電壓，并且低壓車(chē)載電網(wǎng)的至少一個(gè)部件饋以感應(yīng)的交流電壓或者通過(guò)整流器饋以直流電壓。
[0006]這意味著，低壓車(chē)載電網(wǎng)中的部件可以直接供以在次級(jí)線(xiàn)圈中感應(yīng)的電壓，亦即，無(wú)需感應(yīng)的電壓水平的轉(zhuǎn)化或者匹配。必要時(shí)整流所感應(yīng)的電壓。
[0007]此外有利的是，次級(jí)線(xiàn)圈處于車(chē)輛的底部區(qū)域中，接近地面地實(shí)施初級(jí)線(xiàn)圈，能通過(guò)在初級(jí)線(xiàn)圈和次級(jí)線(xiàn)圈之間的氣隙在車(chē)輛靜止時(shí)產(chǎn)生電磁耦合，在產(chǎn)生電磁耦合時(shí)，電功率可以從感應(yīng)單元傳輸至車(chē)輛。
[0008]接近地面地實(shí)施意味著，初級(jí)線(xiàn)圈集成或者可放置在車(chē)道或者停車(chē)位的表面的區(qū)域中。也可以是固定地集成在如下位置上的初級(jí)線(xiàn)圈，所述位置適合并且設(shè)置用于給電動(dòng)車(chē)輛充電。備選地，也能實(shí)施可運(yùn)動(dòng)的初級(jí)線(xiàn)圈，該初級(jí)線(xiàn)圈可放置在車(chē)輛下方在次級(jí)線(xiàn)圈的區(qū)域中，并且因此當(dāng)放置在那里時(shí)部分占據(jù)(ausfilllen)車(chē)輛底部。
[0009]此外特別有利的是，調(diào)諧電容器與次級(jí)線(xiàn)圈并聯(lián)連接，在該調(diào)諧電容器上能量取感應(yīng)的交流電壓。
[0010]也可能的是用于量取感應(yīng)的交流電壓的備選的去耦合方式。調(diào)諧電容器承擔(dān)諧振電容器的功能。例如在特殊EMV要求的情況下可以使用較復(fù)雜的LC網(wǎng)絡(luò)。
[0011]當(dāng)調(diào)諧電容與次級(jí)線(xiàn)圈串聯(lián)連接并且電氣負(fù)載連接在該電路下游時(shí)，給出一種備選方案。
[0012]該連接在下游的電氣負(fù)載可以通過(guò)小的電氣消耗器給出。
[0013]此外，感應(yīng)單元能由交流電網(wǎng)供應(yīng)電功率并且通過(guò)感應(yīng)元件能調(diào)整在初級(jí)線(xiàn)圈上的高頻電磁振蕩。
[0014]有利地，感應(yīng)單元的功率調(diào)節(jié)在車(chē)輛的低壓車(chē)載電網(wǎng)中利用對(duì)感應(yīng)電功率的功率需求作為調(diào)節(jié)參量而進(jìn)行。
[0015]例如，作為功率需求相對(duì)低的電消耗器(小消耗器)，功率為50W至100W的座椅加熱器集成到低壓車(chē)載電網(wǎng)中。功率需求相對(duì)高的消耗器例如是用于停車(chē)采暖裝置的功率在高于一千瓦數(shù)量級(jí)的加熱元件。
[0016]在車(chē)輛靜止并且在產(chǎn)生電磁耦合時(shí)，根據(jù)加熱元件的功率需求調(diào)節(jié)感應(yīng)單元。為了這個(gè)目的，在感應(yīng)裝置和車(chē)輛之間可以建立無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)連接。無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)連接例如實(shí)施為WLAN連接或者藍(lán)牙連接。感應(yīng)單元的調(diào)節(jié)和控制符合目的地在車(chē)輛外部借助于根據(jù)車(chē)輛的所傳輸?shù)墓β市枨笞鳛檎{(diào)節(jié)參量進(jìn)行，以便盡可能簡(jiǎn)單地保持車(chē)輛中的電氣/電子范圍。
[0017]例如，加熱元件可以用作停車(chē)采暖裝置的中央加熱元件。通過(guò)這樣的加熱元件能直接利用所感應(yīng)的交流電壓，亦即，無(wú)需進(jìn)行變壓、轉(zhuǎn)換、整流等等。
[0018]可以實(shí)現(xiàn)另一種實(shí)施例，即車(chē)輛除了次級(jí)線(xiàn)圈之外包含至少另一個(gè)與次級(jí)線(xiàn)圈類(lèi)似的副線(xiàn)圈。
[0019]所述副線(xiàn)圈可以分別相互獨(dú)立地給不同的應(yīng)用供應(yīng)感應(yīng)電壓。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一種變型，所述至少一個(gè)能饋以感應(yīng)的交流電壓的部件是具有變壓器初級(jí)線(xiàn)圈和變壓器次級(jí)線(xiàn)圈的變壓器，其中，變壓器初級(jí)線(xiàn)圈配置給感應(yīng)的交流電壓，并且在變壓器次級(jí)線(xiàn)圈下游連接整流器。
[0021]通過(guò)這個(gè)變型，感應(yīng)的交流電壓可以轉(zhuǎn)換成經(jīng)整流的電壓，所述電壓具有通過(guò)變壓器可預(yù)定地決定的電壓水平。該變型的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)在給低壓車(chē)載電網(wǎng)中的不同部件供電時(shí)的較高的變化性給出。
[0022]特別有利的是，所述次級(jí)線(xiàn)圈和所述至少一個(gè)副線(xiàn)圈具有一個(gè)共同的鐵氧體磁芯。
[0023]由此，在車(chē)輛中次級(jí)單元的結(jié)構(gòu)空間需求最小的同時(shí)可以達(dá)到高的系統(tǒng)能效。
[0024]當(dāng)在所述至少一個(gè)副線(xiàn)圈下游連接電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，可以獨(dú)立于具有相對(duì)大功率需求的消耗器(如停車(chē)采暖裝置加熱元件)的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)另一個(gè)調(diào)節(jié)，所述另一個(gè)調(diào)節(jié)用于低壓車(chē)載電網(wǎng)中的小消耗器的電壓供應(yīng)。
[0025]符合目的地，車(chē)輛的低壓車(chē)載電網(wǎng)具有12-16V的額定電壓水平。必要時(shí)，未來(lái)的備選的車(chē)載電網(wǎng)備選地或者附加地也使用48V的電壓水平。
[0026]此外有利的是，車(chē)輛構(gòu)成為車(chē)載電網(wǎng)在單一(einfach)電壓水平(例如12-16V車(chē)載電網(wǎng))的內(nèi)燃機(jī)式車(chē)輛，其中，車(chē)輛外部的感應(yīng)單元附加地適用于給該車(chē)輛感應(yīng)式地供應(yīng)能量并且車(chē)輛外部的感應(yīng)單元附加地適用于給具有電氣化傳動(dòng)系的車(chē)輛的牽引電池充電。
[0027]因此包括，不同車(chē)輛類(lèi)型的外部的感應(yīng)單元可以用于感應(yīng)式地傳輸能量。具有純內(nèi)燃機(jī)式驅(qū)動(dòng)裝置的傳統(tǒng)車(chē)輛可以將能感應(yīng)式地傳輸?shù)哪芰坑糜诮o低壓車(chē)載電網(wǎng)供電。具有電氣化傳動(dòng)系并具有牽引電池的車(chē)輛可以將能感應(yīng)式地傳輸?shù)哪芰坑糜诮o在車(chē)輛的高壓車(chē)載電網(wǎng)中的牽引電池充電并且必要時(shí)也用于給在車(chē)輛低壓車(chē)載電網(wǎng)中的部件供電。
[0028]本發(fā)明基于以下描述的考慮:
[0029]當(dāng)代車(chē)輛發(fā)展致力于基于感應(yīng)式能量傳輸?shù)挠糜贐EV和PHEV車(chē)輛(BEV =電池電動(dòng)車(chē)輛，PHEV =插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛)的無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成在車(chē)輛的高壓車(chē)載電網(wǎng)中的高壓蓄電池可以被充電。
[0030]附加地，存在如下可能性，S卩，利用電網(wǎng)中的能量實(shí)施預(yù)空氣調(diào)節(jié)、例如內(nèi)部空間空氣調(diào)節(jié)。同樣地，靜止時(shí)低壓車(chē)載電網(wǎng)的部件、如舒適系統(tǒng)或者12V電池的續(xù)電(Nachladen)可以經(jīng)由直流調(diào)節(jié)器由電網(wǎng)供電。
[0031]用于BEV和PHEV車(chē)輛的充電方法是很大程度完全自動(dòng)化的充電方法。在每次將車(chē)輛停放在對(duì)于感應(yīng)充電系統(tǒng)的初級(jí)單元適合的位置中時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行與電網(wǎng)的連接。因此，可以給靜止車(chē)輛提供足夠的電能。
[0032]感應(yīng)的充電系統(tǒng)包括車(chē)輛外部的初級(jí)單元和車(chē)輛側(cè)的次級(jí)單元。如果任意車(chē)輛可以經(jīng)由其次級(jí)單元通過(guò)任意的車(chē)輛外部的初級(jí)單元充電，則能夠廣泛推廣感應(yīng)式充電基礎(chǔ)設(shè)施。
[0033]當(dāng)今感應(yīng)的充電系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，該系統(tǒng)主要僅預(yù)定用于BEV和PHEV車(chē)輛。初級(jí)單元僅能用于BEV和PHEV車(chē)輛。由于高成本和系統(tǒng)復(fù)雜性，與沒(méi)有電氣化傳動(dòng)系的傳統(tǒng)車(chē)輛相聯(lián)系的使用實(shí)際上幾乎不可能或者僅以高的技術(shù)耗費(fèi)才可能實(shí)現(xiàn)。
[0034]提出一種傳統(tǒng)的沒(méi)有用于電氣牽引的高壓車(chē)載電網(wǎng)的內(nèi)燃機(jī)式車(chē)輛，該車(chē)輛配備有用于感應(yīng)的充電系統(tǒng)的次級(jí)單元。所述次級(jí)單元涉及BEV和PHEV車(chē)輛的修改的次級(jí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)靜止車(chē)輛由外部能量源供應(yīng)能量。按照這種方法，預(yù)空氣調(diào)節(jié)、(例如用于時(shí)間上不受限制的在線(xiàn)功能和停車(chē)功能(Standfunkt1n)的)12V消耗器的供電以及12V車(chē)載電網(wǎng)電池的支持或者續(xù)電是可能的。該系統(tǒng)可以匹配于具有任何電壓水平(如12V、36V或48V)的低壓車(chē)載電網(wǎng)的車(chē)輛。
[0035]本發(fā)明的特征在于，在車(chē)輛中可以直接地、亦即無(wú)轉(zhuǎn)換地利用所感應(yīng)的電壓。通過(guò)可以包括整流器的精明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)而省去電壓轉(zhuǎn)換。此外，在感應(yīng)的傳輸系統(tǒng)中存在的調(diào)節(jié)可以直接用于調(diào)節(jié)車(chē)輛中所連接的消耗器。
[0036]這樣的系統(tǒng)可以用于不同的應(yīng)用。除了直接運(yùn)行消耗器以外，小的功率部分在車(chē)輛中可以用于給低壓車(chē)載電網(wǎng)中的小消耗器供電。備選地，為了給低壓消耗器供電，感應(yīng)式傳輸系統(tǒng)的交流電壓可以直接地在變壓器中被轉(zhuǎn)換。這點(diǎn)基于所利用的高頻可以是非常高效的并且用于電流解耦，所述電流解耦有助于高壓安全性。此外，能實(shí)現(xiàn)在次級(jí)線(xiàn)圈上不同電壓的交流電壓的單獨(dú)的量取，以用于在低壓范圍供電時(shí)減少系統(tǒng)耗費(fèi)。利用引入在交通信號(hào)燈處和在行駛期間活躍的感應(yīng)的充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可以考慮用于附加地為在傳統(tǒng)車(chē)輛中的副消耗器供應(yīng)能量。在使用感應(yīng)傳輸系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性的情況下利用整流器，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓車(chē)載電網(wǎng)的簡(jiǎn)單供電。
[0037]能通過(guò)所述系統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)的可能的低壓范圍例如可以通過(guò)如下方式給出，S卩，在沒(méi)有直接產(chǎn)生排放的情況下停車(chē)加熱車(chē)輛內(nèi)部空間、在同時(shí)一同利用感應(yīng)充電系統(tǒng)的通信接口的情況下支持用于停車(chē)功能的車(chē)載電網(wǎng)(例如車(chē)輛的數(shù)據(jù)更新)或者通過(guò)給存在的小的蓄能器、例如12V車(chē)載電網(wǎng)電池續(xù)電。
[0038]這導(dǎo)致傳統(tǒng)車(chē)輛由于車(chē)載電網(wǎng)電池的續(xù)電而減少消耗或者基于通過(guò)停車(chē)消耗器而沒(méi)有高的電池負(fù)荷而減少電池保修情況。
【附圖說(shuō)明】