能電驅(qū)動(dòng)的車輛的充電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的充電站(10)，具有用于電源的接口，逆變器以及用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的、連接在逆變器上的電子線圈(L1)，其中該逆變器設(shè)置用于，電子線圈(L1)在諧振工作模式下施加有交流電壓。依據(jù)本發(fā)明，電子線圈(L1)通過(guò)具有能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(C1)的補(bǔ)償電路(12)連接在逆變器上，該補(bǔ)償電路(12)設(shè)計(jì)用于，借助能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(C1)來(lái)調(diào)節(jié)交流電壓的頻率。
【專利說(shuō)明】能電驅(qū)動(dòng)的車輛的充電站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛的充電站，具有用于電源的接口，逆變器以及用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的、連接在逆變器上的電子線圈，其中該逆變器設(shè)置用于，電子線圈在諧振工作模式下施加有交流電壓。此外，本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行能電驅(qū)動(dòng)的車輛的充電站的方法，其中該充電站從連接在充電站上的電源獲得電能，并且在諧振工作模式下借助逆變器和連接在逆變器上的電子線圈產(chǎn)生交流電壓，借助該交流電壓，電子線圈提供用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的磁交變場(chǎng)。最后本發(fā)明涉及一種包括用于充電站的計(jì)算單元的程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]用于借助磁交變場(chǎng)對(duì)能量進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)囊话泐愋偷某潆娬疽约坝糜谶\(yùn)行充電站的方法在原理上是已知的，因此這里無(wú)需特殊的書面證明。一般類型的充電站的作用在于，在充電過(guò)程中為能電驅(qū)動(dòng)的車輛供能，因此能電驅(qū)動(dòng)的車輛才能實(shí)現(xiàn)其預(yù)定的功能。能電驅(qū)動(dòng)的車輛需要行駛所需的能量。
[0003]能量由充電站的磁交變場(chǎng)提供，該充電站自身與電源，例如公共供電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、電池和/或諸如此類的相連接。充電站在接收電源的電能時(shí)產(chǎn)生磁交變場(chǎng)。能電驅(qū)動(dòng)的車輛借助適當(dāng)?shù)碾娮泳€圈獲取所述磁交變場(chǎng)，提取該能量并且在車輛側(cè)提供電能，特別是為車輛的電蓄能器和/或車輛驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)提供電能。
[0004]—種將能量從充電站向車輛的充電裝置輸送的可行性方案為，借助車輛與充電站之間的電纜建立作為能量耦合的電連接。除此之外已知的是，根據(jù)另一種可行性方案建立能量技術(shù)上的無(wú)線耦合，該方案避免了借助電纜的高成本的機(jī)械連接。為了實(shí)現(xiàn)該目的，一般來(lái)說(shuō)在充電站側(cè)和車輛側(cè)分別設(shè)置具有電子線圈的線圈電路，在充電過(guò)程中該線圈電路大致彼此相對(duì)地布置，并且利用磁交變場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量技術(shù)耦合。舉例來(lái)說(shuō)這種結(jié)構(gòu)由KR 102012 O 016 521 A 已知。
[0005]在借助磁交變場(chǎng)傳輸能量、也稱為感應(yīng)式能量傳輸?shù)南到y(tǒng)中，通過(guò)距離和/或偏移的變化而明顯地改變所涉及到的線圈電路的電感率。在已知的系統(tǒng)中這會(huì)導(dǎo)致工作頻率、即磁交變場(chǎng)的頻率的明顯改變。如果線圈電路、尤其是電子線圈的參數(shù)發(fā)生改變，超過(guò)了比較值，這導(dǎo)致了效率降低，因此不能再傳輸預(yù)定的額定功率。
[0006]一種能夠?qū)ぷ黝l率進(jìn)行調(diào)節(jié)的可行性方案，基于變?nèi)荻O管的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頻率的調(diào)整。在進(jìn)行感應(yīng)式能量傳輸?shù)南到y(tǒng)中該頻率調(diào)整類型的應(yīng)用，例如為了對(duì)能電驅(qū)動(dòng)的車輛的蓄能器進(jìn)行充電，設(shè)計(jì)成本高。其僅能得到較小的調(diào)整區(qū)間。除此之外，由于預(yù)定工作模式下所形成的電壓及所要傳輸?shù)墓β?，需要變?nèi)荻O管的成本較高的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。為了抵消在預(yù)定工作模式下所產(chǎn)生的工作頻率的變化，需要相對(duì)更高的電路成本。
[0007]感應(yīng)式能量傳輸具有的缺點(diǎn)為，可傳輸?shù)墓β屎托逝c充電站與能電驅(qū)動(dòng)的車輛之間的空氣間隙及偏移區(qū)域有關(guān)。因此在給定的系統(tǒng)布置中，僅在狹窄的空氣間隙區(qū)域及狹窄的負(fù)載范圍和偏移范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)令人滿意的預(yù)定工作。在此只有通過(guò)改變工作頻率才能調(diào)整所傳輸?shù)墓β?。然而由于?guī)范的限制和規(guī)定，該方法的使用受到嚴(yán)格的限制。
[0008]因此在現(xiàn)有技術(shù)條件下，為了補(bǔ)償而設(shè)置為，在整流器與電子線圈之間設(shè)計(jì)補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路借助電容器能夠?qū)o(wú)功電壓補(bǔ)償。這既可以設(shè)置在初級(jí)側(cè)也可以設(shè)置在次級(jí)側(cè)。實(shí)際運(yùn)行表明，通過(guò)常規(guī)的基于電容器的補(bǔ)償電路不能在所有工作狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)有效的補(bǔ)償。
[0009]在感應(yīng)式能量傳輸、即在利用磁變頻場(chǎng)進(jìn)行能量傳輸時(shí)，逆變器的工作頻率、即交流電壓的頻率強(qiáng)烈依賴于充電時(shí)在充電站的電子線圈與能電驅(qū)動(dòng)的車輛的電子線圈之間形成的空氣間隙，及兩個(gè)電子線圈相對(duì)彼此可能存在的偏移區(qū)域。然而，通過(guò)規(guī)范規(guī)定嚴(yán)格限制了工作頻率的變化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]由此本發(fā)明的目的為，對(duì)由充電站和能電驅(qū)動(dòng)的車輛在充電時(shí)所構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以使得可以降低工作頻率對(duì)空氣間隙和偏移區(qū)域的相關(guān)性。
[0011]本發(fā)明提出一種以獨(dú)立權(quán)利要求1為依據(jù)的充電站作為解決方案。除此之，外本發(fā)明提出一種以另外的獨(dú)立權(quán)利要求7為依據(jù)的用于充電站運(yùn)行的方法。最后本發(fā)明還提出一種以另外的權(quán)利要求9為依據(jù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明的其他有利的設(shè)計(jì)方案由附屬權(quán)利要求所述的特征和特性給出。
[0012]本發(fā)明從設(shè)備方面特別提出，電子線圈通過(guò)具有能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器的補(bǔ)償電路與逆變器相連接，其補(bǔ)償電路設(shè)置用于，借助能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器調(diào)整交流電壓的頻率。
[0013]相應(yīng)地，本發(fā)明從方法方面特別提出，電子線圈通過(guò)具有能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器的補(bǔ)償電路在逆變器上運(yùn)行，并且借助補(bǔ)償電路調(diào)節(jié)交流電壓的頻率。
[0014]通過(guò)該發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)，通常在充電站側(cè)給出交流電壓、即工作電壓的頻率，并且僅為了調(diào)節(jié)性為充電站供電。由此總的來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的控制和調(diào)節(jié)，通過(guò)這可以在工作頻率下維持規(guī)范規(guī)定。通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)，在充電時(shí)將能電驅(qū)動(dòng)的車輛對(duì)工作頻率的作用進(jìn)行退耦，因此能電驅(qū)動(dòng)的車輛對(duì)工作頻率的影響顯著減小，甚至可以完全抑制。在此本發(fā)明利用的知識(shí)為，充電站側(cè)的電子線圈的電感率明顯高于設(shè)置在車輛側(cè)的、為了建立以感應(yīng)式能量傳輸為目的的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的電子線圈的電感率。結(jié)果表明，當(dāng)充電站側(cè)的電子線圈與車輛側(cè)的電子線圈的電感率比至少為約10:1時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于工作頻率的良好的耦合。優(yōu)選地，充電站側(cè)的電子線圈與車輛側(cè)的電子線圈的耦合因數(shù)位于百分之50以下。
[0015]本發(fā)明考慮到，在充電站側(cè)帶有電子線圈的逆變器運(yùn)行在諧振工作模式中。亦即，電子線圈產(chǎn)生的磁交變場(chǎng)的特性明顯影響了工作頻率。為了抵消這種影響，在充電站側(cè)設(shè)置具有無(wú)源電子蓄能器的補(bǔ)償電路，由此可以減小對(duì)工作頻率的影響。為了實(shí)現(xiàn)該目的，將所述無(wú)源電子蓄能器設(shè)計(jì)為能調(diào)節(jié)的，因此可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而將工作頻率維持在預(yù)定的頻率段內(nèi)，特別地該頻率段由規(guī)范規(guī)定給出。與現(xiàn)有技術(shù)條件的要求不同，依據(jù)本發(fā)明不再需要電感式能量傳輸系統(tǒng)運(yùn)行在對(duì)小空氣間隙和非常小的偏移公差下并且此外也不需要運(yùn)行在恒定的功率傳輸下。通過(guò)該發(fā)明可以在此實(shí)現(xiàn)明顯的改善。
[0016]在本發(fā)明范疇內(nèi)，感應(yīng)式能量傳輸或能量技術(shù)上的無(wú)線耦合是一種以實(shí)現(xiàn)能量的傳輸為目的的耦合，其可以實(shí)現(xiàn)，至少單向地將能量從能量源向能量匯點(diǎn)傳輸。能量源可以為例如公共的供電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池、燃料電池、電池、和/或諸如此類的。能量匯點(diǎn)可以為例如能電驅(qū)動(dòng)的車輛的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，尤其是驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)和/或驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電蓄能器，例如蓄電池或諸如此類的。也可以設(shè)置雙向的能量傳輸，即能量傳輸可以在兩個(gè)方向上改變。此外充電站要實(shí)現(xiàn)的目的為，將能量傳輸至能電驅(qū)動(dòng)的車輛上，為了實(shí)現(xiàn)該目的，充電站從與之相連接的電源獲得電能。
[0017]在本發(fā)明范疇內(nèi)，能量技術(shù)上的無(wú)線耦合或感應(yīng)式能量傳輸指的是，無(wú)需在充電站與能電驅(qū)動(dòng)的車輛之間設(shè)置產(chǎn)生電動(dòng)耦合的機(jī)械連接。特別地可以避免借助電纜建立電連接。作為替代地，主要單獨(dú)由能量場(chǎng)，優(yōu)選地為磁交變場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量技術(shù)耦合。
[0018]因此充電站設(shè)置用于來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的能量場(chǎng)，尤其是磁交變場(chǎng)。在車輛側(cè)相應(yīng)地設(shè)置為，可以獲得這種能量場(chǎng)或磁交變場(chǎng)，并且由此獲得用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛的預(yù)定的運(yùn)行的能量。借助車輛的充電裝置，可以將借助能量場(chǎng)、尤其是磁交變場(chǎng)輸入的能量轉(zhuǎn)換為電能，為了車輛的預(yù)定運(yùn)行模式，該電能優(yōu)選地存儲(chǔ)在車輛的蓄能器內(nèi)。為了該目的，充電裝置能夠具有整流器，該整流器將借助線圈提取了磁交變場(chǎng)的和輸給整流器的電能轉(zhuǎn)換為適合于車輛的電能，例如整流、電壓轉(zhuǎn)換或諸如此類的轉(zhuǎn)換。除此之外，可以直接地將能量輸入給車輛的驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)。因此，能量技術(shù)耦合主要作用在于傳輸能量而不是傳輸信息。相應(yīng)地，通過(guò)與無(wú)線通信連接的對(duì)比，陳列了本發(fā)明的、對(duì)于相對(duì)較高的功率性能的執(zhí)行方法。
[0019]用于能量技術(shù)上的無(wú)線耦合、尤其是磁交變場(chǎng)的主要元件是電子線圈，期有時(shí)也可以由多個(gè)電子線圈構(gòu)成，該電子線圈用來(lái)在充電站側(cè)產(chǎn)生磁交變場(chǎng)，并且在車輛側(cè)磁交變場(chǎng)遍布于該線圈，并且在車輛側(cè)在其相應(yīng)的接口提供電能。相應(yīng)地，在充電站側(cè)電子線圈施加有引起交流電的交變電壓，因此該電子線圈提供了磁交變場(chǎng)，該磁交變場(chǎng)可以提供能量。在充電過(guò)程中，充電站的電子線圈與能電驅(qū)動(dòng)的車輛的電子線圈通過(guò)該磁交變場(chǎng)相耦口 ο
[0020]一般來(lái)說(shuō)，線圈具有帶有多個(gè)電導(dǎo)體線匝的繞組，其中繞組一般包括或包圍著鐵磁體，該鐵磁體通常由鐵氧體構(gòu)成。借助該鐵磁體，可以以期望的方式傳導(dǎo)磁通量，因此由于充電站與能電驅(qū)動(dòng)的車輛的線圈電路之間的磁交變場(chǎng)，可以增強(qiáng)能量技術(shù)耦合的效果。
[0021]構(gòu)成線匝的電子線圈的電導(dǎo)體通常設(shè)計(jì)為所謂的高頻絞合線，即其由多個(gè)彼此電絕緣的單個(gè)導(dǎo)體或金屬線組成，它們相應(yīng)地結(jié)合為導(dǎo)體。由此可以實(shí)現(xiàn)，在頻率應(yīng)用如本發(fā)明中降低或基本上避免趨膚效應(yīng)。為了能夠改善高頻絞合線的每根金屬線內(nèi)盡可能均勻的電流分布，一般還將每根導(dǎo)線都設(shè)置為捻合式的。捻合也可以包括，導(dǎo)線束由確定數(shù)目的單根導(dǎo)線構(gòu)成，這些單根導(dǎo)線本身為捻合式的，且其中這些構(gòu)成導(dǎo)體的導(dǎo)線束同樣為捻合式的。
[0022]無(wú)源電子蓄能器的特征在于，即其基本上不產(chǎn)生和/或消耗電能。優(yōu)選地，其是像感應(yīng)器那樣的電子組件，例如線圈、電容器、其組合或諸如此類的。所述無(wú)源電子蓄能器的作用在于，以期望預(yù)設(shè)的方式通過(guò)逆變器來(lái)影響電子線圈的特性，從而達(dá)到工作頻率盡可能小的變化。因此其不是原電池，也不是電池或蓄電池。就這方面而言，所述無(wú)源電子蓄能器與電蓄能器有區(qū)別，電蓄能器可以由蓄電池、電池或諸如此類的構(gòu)成并且主要作為供電裝置、例如能量源和/或能量匯點(diǎn)的一部分。
[0023]所述補(bǔ)償電路優(yōu)選地用電容器作為無(wú)源電子蓄能器。除此之外當(dāng)然可以設(shè)置為，也可以使用一個(gè)以上的電容器，尤其是由電容器或由例如與電容器連接的線圈組成的網(wǎng)絡(luò)。
[0024]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提出，所述無(wú)源電子蓄能器設(shè)計(jì)為由多件式組成的，并且如此構(gòu)造為多件式的無(wú)源電子蓄能器中的至少一個(gè)可以借助相關(guān)的開關(guān)元件激活。相應(yīng)地當(dāng)然可以設(shè)置為，由多件式組成的無(wú)源電子蓄能器的相應(yīng)部分也是可去激活的或可激活與可去激活的。
[0025]本發(fā)明范疇內(nèi)的開關(guān)元件優(yōu)選地為可控的電子開關(guān)元件，例如繼電器、接觸器或諸如此類形式的電子機(jī)械開關(guān)元件或者，作為替代地，可控的電子半導(dǎo)體開關(guān)，例如晶體管、晶閘管、其組合回路，尤其是兩個(gè)晶閘管的反平行回路、兩個(gè)晶閘管的反串聯(lián)回路，優(yōu)選地具有并聯(lián)的空程二極管、TRIAC、GT0、IGBT、其組合或諸如此類的。優(yōu)選地，開關(guān)元件可以由控制單元控制。優(yōu)選地，控制單元測(cè)定條件，該條件規(guī)定了由多件式組成的無(wú)源電子蓄能器的相應(yīng)部分的激活或去激活。為了該目的，控制單元通過(guò)傳感器檢測(cè)重要參數(shù)，例如變流器、補(bǔ)償電路、線圈電路或諸如此類的參數(shù)。所述參數(shù)可以例如為電流、電壓、電功率、電壓與相應(yīng)電流的相位差、局部磁場(chǎng)強(qiáng)度、其組合和/或諸如此類的。
[0026]當(dāng)補(bǔ)償電路具有帶有多個(gè)無(wú)源電子蓄能器的電子網(wǎng)絡(luò)時(shí)被證明是特別有利的。由此可以擴(kuò)大能量技術(shù)耦合的匹配或調(diào)整范圍。優(yōu)選地，一些，尤其是所有無(wú)源電子蓄能器可以借助至少一個(gè)開關(guān)元件激活和/或去激活。
[0027]優(yōu)選地，所述補(bǔ)償電路可以具有帶有多個(gè)無(wú)源電子蓄能器的電子網(wǎng)絡(luò)，如上面已經(jīng)闡述的。這使得，可以很靈活地設(shè)計(jì)該補(bǔ)償電路并且實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頻率的調(diào)整。依據(jù)另一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，所述無(wú)源電子蓄能器由電容器和電容器布置構(gòu)成。特別地，所述電容器能夠與電子線圈以串聯(lián)方式連接。在這種情況下，補(bǔ)償電路特別適用于調(diào)節(jié)工作頻率。所述電容器可以例如是可調(diào)式電容器，其可以借助調(diào)節(jié)裝置根據(jù)其容量值進(jìn)行調(diào)節(jié)。事實(shí)表明，特別有利地是，電容器由多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)的電容器構(gòu)成，可以根據(jù)需求將其激活或去激活。由此構(gòu)成了可以不連續(xù)調(diào)節(jié)的總電容器，借助該總電容器可以以輕松的方式實(shí)現(xiàn)所期待的調(diào)節(jié)功能。
[0028]事實(shí)表明，特別有利地是，補(bǔ)償電路的電容器或電容器中的一部分或電容器布置可以借助至少一個(gè)開關(guān)元件來(lái)激活或去激活。為了該目的，該開關(guān)元件本身可以由半導(dǎo)體開關(guān)元件或由包括多個(gè)半導(dǎo)體元件的開關(guān)單元構(gòu)成。
[0029]依據(jù)另一方面所述充電站具有根據(jù)通過(guò)磁交變場(chǎng)所傳輸?shù)墓β屎?或能量傳輸過(guò)程的效率來(lái)對(duì)補(bǔ)償電路進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制裝置。因此該控制裝置的作用在于，通過(guò)對(duì)可調(diào)的補(bǔ)償電路產(chǎn)生影響而實(shí)現(xiàn)盡可能優(yōu)化的、優(yōu)選地預(yù)先給定的運(yùn)行模式。其可以由硬件電路、模擬或數(shù)字的計(jì)算單元、尤其是基于至少一個(gè)運(yùn)算放大器的計(jì)算單元、其組合或諸如此類的構(gòu)成。
[0030]依據(jù)一個(gè)優(yōu)化方案，所述開關(guān)元件由半導(dǎo)體開關(guān)元件或由具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的開關(guān)單元構(gòu)成。優(yōu)選地該開關(guān)元件設(shè)置用于，能夠?qū)㈦娏鬏斔椭撩總€(gè)電流方向。如上所討論的，半導(dǎo)體開關(guān)元件可以是晶體管、晶閘管或諸如此類的。所述開關(guān)單元優(yōu)選地由至少兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，其以適當(dāng)?shù)胤绞较噙B接，以實(shí)現(xiàn)所預(yù)定的功能。舉例來(lái)說(shuō)，可以設(shè)置晶閘管的并聯(lián)電路，所述晶閘管相對(duì)于其導(dǎo)通方向反向地并聯(lián)，即反并聯(lián)相連接。作為替代地，除了這種并聯(lián)電路也可以應(yīng)用TRIAC，其與單獨(dú)的晶閘管不同的是，其允許在兩個(gè)電流方向的可控開關(guān)。當(dāng)開關(guān)單元具有兩個(gè)晶體管時(shí)，其可以具有例如兩個(gè)晶體管的串聯(lián)電路，其中對(duì)雙極晶體管來(lái)說(shuō)是發(fā)射端彼此電子連接，對(duì)MOSFET來(lái)說(shuō)是相應(yīng)的源極端子彼此電子連接。因此，作為開關(guān)單元的開關(guān)元件的端口分別由極電極或漏極端子構(gòu)成。除此之夕卜，對(duì)于具有晶體管的開關(guān)單元來(lái)說(shuō)可以設(shè)置空程二極管。通過(guò)開關(guān)單元或半導(dǎo)體開關(guān)元件可以實(shí)現(xiàn)非常易變地、有效地并且快速地控制或執(zhí)行開關(guān)過(guò)程。與電機(jī)械開關(guān)元件相比，由于較小的磨損可以實(shí)現(xiàn)更小的損失功率、更高的開關(guān)速度和更高的可靠性。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一方面提出，借助補(bǔ)償電路，關(guān)于頻率比較值對(duì)交流電壓的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。相應(yīng)的可以為工作頻率預(yù)設(shè)頻率，并且使充電站、即尤其是與電子線圈和補(bǔ)償電路相連的逆變器運(yùn)行，從而使工作頻率基本上與比較頻率相對(duì)應(yīng)。在此，可以設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，其可以是充電站的組成部分。特別優(yōu)選地，將其集成在逆變器的控制器內(nèi)。借助傳感器可以確定諧振運(yùn)行模式下的工作頻率，并且由此生成逆變器的控制信號(hào)，因此工作頻率根據(jù)其值趨于比較頻率值。為了該目的，可以另外地設(shè)置為，由調(diào)節(jié)單元對(duì)補(bǔ)償電路、尤其是可控開關(guān)元件進(jìn)行控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在由比較頻率給出的工作頻率下的諧振工作模式。由此可以明顯地改善對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的維持。
[0032]相應(yīng)地，本發(fā)明還包括通用的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中當(dāng)程序由控制裝置的計(jì)算單元執(zhí)行時(shí)，該產(chǎn)品具有執(zhí)行以本發(fā)明為依據(jù)的方法的程序的程序代碼段。前述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以設(shè)計(jì)為計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)。除此之外，該程序可以直接加載至計(jì)算單元的內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)。因此例如可以實(shí)現(xiàn)，將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的程序從數(shù)據(jù)源、例如服務(wù)器中下載并且在計(jì)算單元的內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)加載，因此計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行該程序。
[0033]優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)，該介質(zhì)上可以存儲(chǔ)所述程序代碼段。這種可讀的計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)可以為例如存儲(chǔ)硬件、光盤、U盤或諸如此類的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]其他的優(yōu)點(diǎn)和特征由下述實(shí)施實(shí)例的說(shuō)明結(jié)合附圖給出。在圖示中相同的組件和功能用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
[0035]在附圖中:
[0036]圖1示意性地示出由充電站的一部分及能電驅(qū)動(dòng)的車輛的一部分所構(gòu)成的系統(tǒng)的電路原理圖，該系統(tǒng)用來(lái)進(jìn)行無(wú)線感應(yīng)式能量傳輸，并且
[0037]圖2示意性地示出用于調(diào)節(jié)能電驅(qū)動(dòng)的車輛在充電站進(jìn)行充電時(shí)的工作頻率的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1示出了當(dāng)進(jìn)行充電時(shí)，充電站10的一部分通過(guò)磁場(chǎng)20與能電驅(qū)動(dòng)的車輛的原理電路的相應(yīng)部分的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的示意性的電路原理圖。
[0039]在充電站側(cè)設(shè)置具有電子線圈LI的線圈結(jié)構(gòu)14，該電子線圈與電阻Rl以串聯(lián)方式相連接。該電阻Rl反映出充電站側(cè)結(jié)構(gòu)的電阻損耗。線圈電路14與補(bǔ)償電路相連接，該補(bǔ)償電路與線圈電路14串聯(lián)地與電容器Cl相連通。此外，與該串聯(lián)電路并聯(lián)地連接電容器Cpl。此外，補(bǔ)償電路12具有端口 16，18，通過(guò)該端口該補(bǔ)償電路與充電站12的未詳細(xì)示出的逆變器相連接。這里所構(gòu)成的充電站側(cè)的結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量技術(shù)傳輸?shù)拇沤蛔儓?chǎng)20并且運(yùn)行在諧振工作模式下。亦即，逆變器、補(bǔ)償電路12和線圈結(jié)構(gòu)14運(yùn)行，使得工作頻率可以利用由此而產(chǎn)生的諧振。
[0040]由此電容器Cl和Cpl構(gòu)成了補(bǔ)償電路12的無(wú)源電子蓄能器。從圖1未示意出的是，電容器Cl設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)的。為了該目的，電容器Cl由多個(gè)并聯(lián)連接的電容器組成，其可以由電子半導(dǎo)體開關(guān)可選地激活或去激活，其中通過(guò)半導(dǎo)體開關(guān)對(duì)相應(yīng)的電容器進(jìn)行接通或斷開。
[0041]同樣未示出的控制單元具有傳感器，借助該傳感器可以確定諧振工作模式下的諧振頻率。同時(shí)所述控制單元具有每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的控制信號(hào)，因此控制單元可以控制單個(gè)電容器的開或關(guān)?？刂茊卧ㄕ{(diào)節(jié)單元，借助該調(diào)節(jié)單元通過(guò)相應(yīng)的半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作可以將工作頻率調(diào)節(jié)至與比較頻率基本一致的頻率，該頻率也是可預(yù)設(shè)地調(diào)節(jié)的。比較頻率例如可以由操作者或諸如此類的預(yù)設(shè)并且優(yōu)選地選擇為，即可以維持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
[0042]此外由圖1可以得出，磁場(chǎng)20遍布于能電驅(qū)動(dòng)的車輛的線圈L2。線圈L2為線圈電路34的組件，此外該線圈電路包括與線圈L2串聯(lián)連接的電阻R2。電阻R2描述了車輛側(cè)的結(jié)構(gòu)的損耗。此外，能電驅(qū)動(dòng)的車輛也包括補(bǔ)償電路32，該補(bǔ)償電路與線圈電路34相連接。該補(bǔ)償電路32包括與線圈電路34串聯(lián)連接的電容器C2。此外對(duì)于該串聯(lián)電路，補(bǔ)償電路32還包括并聯(lián)連接的電容器Cp2。此外，電阻RL與補(bǔ)償電路連接，即與電容器Cp2并聯(lián)地連接，該電阻包括能電驅(qū)動(dòng)的車輛的其他電動(dòng)部件。舉例來(lái)說(shuō)，整流器由電阻RL包圍，該整流器將線圈L2所提供的電壓轉(zhuǎn)換為用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛30的合適的電壓。此外，電阻RL包括蓄電池以及與蓄電池相連接的、能電驅(qū)動(dòng)的車輛30的驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電機(jī)。
[0043]在圖1所示的當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案中，電子線圈LI的電感率的值大約電子線圈L2的電感率的值乘以因數(shù)10。此外，兩個(gè)電子線圈L1、L2之間的耦合因數(shù)小于等于50%。由此，在此形成的電感式傳輸系統(tǒng)僅具有弱耦合。因此，在充電時(shí)嚴(yán)格限制了能電驅(qū)動(dòng)的車輛對(duì)充電站和在此尤其是對(duì)工作頻率的反作用，因此基本上在充電站側(cè)工作頻率是確定的。由此，通過(guò)充電站10的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)12可以保證對(duì)工作頻率的可靠的調(diào)節(jié)。由此，可以降低能量傳輸?shù)墓β首兓瘜?duì)電子線圈LI和L2之間的空氣間隙及偏移的相關(guān)性。
[0044]由此可以基本維持工作頻率的恒定。
[0045]本發(fā)明的一個(gè)方面為，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)能電驅(qū)動(dòng)的車輛對(duì)工作頻率的反作用盡可能地退奉禹。
[0046]圖2在流程圖中示出了借助充電站10的補(bǔ)償電路12的電容器Cl來(lái)調(diào)節(jié)工作頻率的方法流程。該方法流程從步驟40以方法的開始為啟始。接著是步驟42，在該步驟中將電容器Cl的值設(shè)置為初始值，即在CSl中同樣設(shè)置CSlstart。接下來(lái)在步驟44內(nèi)進(jìn)行比較測(cè)試，該比較測(cè)試中測(cè)定當(dāng)前頻率fset，將該當(dāng)前頻率與最小頻率fmin和最大頻率fmax比較。如果頻率fset的值位于由頻率fnin和f_所構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)，則方法在步驟54結(jié)束。
[0047]相反地，如果在步驟46內(nèi)頻率fset大于最大頻率fmax，則在步驟48中電容器Cl的值、即變量CSl升高一個(gè)給定量ACSl。該值升高的結(jié)果是，工作頻率降低。然后該方法在步驟44繼續(xù)進(jìn)行比較。
[0048]如果在步驟44中確定了，頻率fset位于步驟44預(yù)設(shè)的頻率區(qū)間之外并且在步驟50中確定了，頻率fset小于所述最小頻率fmin，則在步驟42中變量CSl會(huì)發(fā)生相反地改變，即該變量降低一個(gè)給定量ACS1。然后該方法在步驟44中繼續(xù)進(jìn)行并且該隨后要調(diào)節(jié)的頻率fset作為此處預(yù)設(shè)的比較值。
[0049]該方法會(huì)一直執(zhí)行，直至頻率fset位于由最小頻率f；in和最大所構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)。
[0050]僅僅為了完整起見(jiàn)而注意到，可以由補(bǔ)償電路，甚至電容器C2和電容器Cp2對(duì)所傳輸?shù)墓β屎托试谲囕v側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0051]前述實(shí)施實(shí)例只對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。顯然可以根據(jù)需要由專業(yè)人員給出相應(yīng)的變體，這并不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0052]當(dāng)然也可以根據(jù)需求以任意方式對(duì)各個(gè)特征進(jìn)行組合。除此之外，裝置特征當(dāng)然也可以由相應(yīng)的方法步驟給出，并且反之亦然。
【權(quán)利要求】
1.一種用于能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的充電站(10)，具有用于電源的接口，逆變器以及用于所述能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的、連接在所述逆變器上的電子線圈(LI)，其中所述逆變器設(shè)置用于，所述電子線圈(LI)在諧振工作模式下施加有交流電壓，其特征在于，所述電子線圈(LI)通過(guò)具有能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(Cl)的補(bǔ)償電路(12)連接在所述逆變器上，所述補(bǔ)償電路(12)設(shè)置用于，借助所述能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(Cl)來(lái)調(diào)節(jié)所述交流電壓的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電站，其特征在于，所述能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(Cl)設(shè)計(jì)為多件式的，并且構(gòu)造為多件式的所述無(wú)源電子蓄能器(Cl)的部件中的至少一個(gè)能借助相關(guān)的開關(guān)元件激活。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電站，其特征在于，所述補(bǔ)償電路(12)具有帶有多個(gè)無(wú)源電子蓄能器的電子網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的充電站，其特征在于，所述無(wú)源電子蓄能器由電容器(Cl)或電容器布置構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的充電站，其特征在于，所述開關(guān)元件由半導(dǎo)體開關(guān)元件或由包括多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)單元構(gòu)成。
6.一種用于運(yùn)行能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的充電站(10)的方法，所述充電站(10)從連接在所述充電站(10)上的電源獲得電能，并且在諧振工作模式下借助逆變器和連接在所述逆變器上的電子線圈(LI)產(chǎn)生交流電壓，借助所述電交流電壓，所述電子線圈(LI)提供用于所述能電驅(qū)動(dòng)的車輛(30)的能量技術(shù)上的無(wú)線耦合的磁交變場(chǎng)，其特征在于，所述電子線圈(LI)通過(guò)在所述逆變器處的、具有能調(diào)節(jié)的無(wú)源電子蓄能器(Cl)的補(bǔ)償電路(12)運(yùn)行，并且借助所述補(bǔ)償電路(12)調(diào)節(jié)所述交流電壓的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)頻率比較值，借助所述補(bǔ)償電路(12)調(diào)節(jié)所述交流電壓的所述頻率。
8.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于充電站(10)的計(jì)算單元的程序，其中當(dāng)所述程序通過(guò)計(jì)算單元來(lái)執(zhí)行時(shí)，所述程序具有用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的方法的程序的程序代碼段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括能機(jī)讀的介質(zhì)，所述能機(jī)讀的介質(zhì)上存儲(chǔ)了所述程序代碼段。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述程序能夠直接加載到所述計(jì)算單元的內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK104518551SQ201410505440
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】曼努埃爾·布盧姆, 托馬斯·科馬, 米麗婭姆·曼特爾, 莫妮卡·波博爾 申請(qǐng)人:西門子公司