DE102012217424A1 - Energy transfer arrangement and method for operating the energy transfer arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (42) zum Betreiben einer drahtlosen Energieübertragungsanordnung (10) mit einem Primärglied (18) und einem Sekundärglied (20), die induktiv koppelbar sind, um elektrische Energie von dem Primärglied (18) auf das Sekundärglied (20) zu übertragen, wobei eine einstellbare Lastimpedanz an das Sekundärglied (20) gekoppelt ist, wobei elektrische Ersatzgrößen für ein elektrisches Modell (34) der Energieübertragungsanordnung (10) ermittelt werden, wobei das elektrische Modell (34) ein elektrisch leitfähiges Objekt (32) in einer Übertragungsstrecke (28) zwischen dem Primärglied (18) und dem Sekundärglied (20) berücksichtigt, wobei ein Impedanzwert der Lastimpedanz auf der Grundlage der elektrischen Ersatzgrößen und einer ermittelten elektrischen Verlustleistung des in der Übertragungsstrecke (28) angeordneten Objekts (32) bestimmt wird, und wobei die Lastimpedanz auf den Impedanzwert eingestellt wird.The invention relates to a method (42) for operating a wireless energy transmission arrangement (10) having a primary element (18) and a secondary element (20) which can be inductively coupled to draw electrical energy from the primary element (18) to the secondary element (20) wherein an adjustable load impedance is coupled to the secondary link (20), wherein substitute electrical quantities for an electrical model (34) of the energy transfer assembly (10) are determined, the electrical model (34) comprising an electrically conductive object (32) in a transmission link (28) between the primary member (18) and the secondary member (20), wherein an impedance value of the load impedance is determined on the basis of the substitute electrical quantities and a determined electrical power dissipation of the arranged in the transmission path (28) object (32), and wherein the load impedance is set to the impedance value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied und einem Sekundärglied, die induktiv koppelbar sind, um elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied zu übertragen.The present invention relates to a method of operating a wireless power transmission arrangement having a primary member and a secondary member which are inductively coupled to transfer electrical energy from the primary member to the secondary member.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied und einem Sekundärglied, die induktiv koppelbar sind, um elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied zu übertragen.Furthermore, the present invention relates to a power transmission arrangement having a primary member and a secondary member, which are inductively coupled to transmit electrical energy from the primary member to the secondary member.
Stand der TechnikState of the art
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebstechnik ist es allgemein bekannt, eine elektrische Maschine als alleinigen Antrieb oder gemeinsam mit einem Antriebsmotor eines anderen Typs (Hybridantrieb) zu verwenden. In derartigen Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden typischerweise elektrische Maschinen als Antriebsmotor verwendet, die durch einen elektrischen Energiespeicher, wie z. B. einen Akkumulator, mit elektrischer Energie versorgt werden. Die elektrischen Energiespeicher von Elektrofahrzeugen oder Plugin-Hybridfahrzeugen müssen regelmäßig je nach Ladezustand mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden werden, um den Energiespeicher mit elektrischer Energie zu laden.In the field of motor vehicle drive technology, it is well known to use an electric machine as a sole drive or together with a drive motor of another type (hybrid drive). In such electric or hybrid vehicles electrical machines are typically used as a drive motor, which by an electrical energy storage such. As an accumulator to be supplied with electrical energy. The electrical energy storage of electric vehicles or plug-in hybrid vehicles must be regularly connected depending on the state of charge with an electrical power grid to load the energy storage with electrical energy.
Zur Übertragung der elektrischen Energie von einer Ladestation auf das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kabel verwendet werden. Eine derartige Kabelverbindung bietet allerdings einen sehr schlechten Bedienungskomfort und stellt außerdem eine mögliche Gefahr für den Anwender dar, da dieser bei Beschädigungen der Steckverbindung oder des Kabels in Kontakt mit spannungsführenden Teilen kommen könnte.For example, a cable can be used to transmit the electrical energy from a charging station to the vehicle. However, such a cable connection offers a very poor ease of use and also represents a potential danger to the user, as this could come in case of damage to the connector or the cable in contact with live parts.
Alternativ zu einer Kabelverbindung besteht die Möglichkeit, Fahrzeuge über eine drahtlose Energieübertragung mit elektrischer Energie zu versorgen. Bei einer induktiven Energieübertragung wird auf einer Primärseite mit Hilfe einer Spule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Zumindest ein Teil dieses magnetischen Wechselfelds durchdringt eine Sekundärseite, die ebenfalls eine Spule aufweist. Dadurch wird in der Spule der Sekundärseite eine Spannung induziert und somit Energie von der Primärseite auf die Sekundärseite übertragen. Dabei kann das Spulensystem der Primärseite und der Sekundärseite als Transformator mit einem großen Luftspalt modelliert werden. Der Luftspalt verursacht große Streuinduktivitäten und eine relativ schlechte Kopplung zwischen der Primär- und der Sekundärspule. Die Streuinduktivitäten führen zu hohen Blindströmen im System, die nicht zur Energieübertragung beitragen, jedoch ohmsche Verluste erzeugen. Daher ist der Wirkungsgrad der drahtlosen Energieübertragung schlechter als bei der kabelgebundenen Übertragung. Jedoch ist eine derartige Energieübertragung durch die einfachere Handhabung komfortabler und bietet somit eine höhere Akzeptanz bei dem Anwender.As an alternative to a cable connection, it is possible to supply vehicles with electrical energy via a wireless energy transmission. In an inductive energy transfer, a magnetic alternating field is generated on a primary side by means of a coil. At least part of this alternating magnetic field penetrates a secondary side, which also has a coil. As a result, a voltage is induced in the coil of the secondary side and thus energy is transferred from the primary side to the secondary side. In this case, the coil system of the primary side and the secondary side can be modeled as a transformer with a large air gap. The air gap causes large stray inductances and relatively poor coupling between the primary and secondary coils. The stray inductances lead to high reactive currents in the system, which do not contribute to energy transfer, but produce ohmic losses. Therefore, the efficiency of the wireless power transmission is worse than in the wired transmission. However, such energy transfer is more comfortable due to the easier handling and thus offers greater acceptance by the user.
Durch die Verwendung von Kapazitäten auf Primär- und Sekundärseite kann das Energieübertragungssystem in Resonanz betrieben werden, wodurch die übertragbare Leistung und der erreichbare Wirkungsgrad wirksam verbessert werden. Daher wird bei bekannten drahtlosen Energieübertragungssystemen üblicherweise dieser resonante Betriebspunkt angestrebt.By utilizing primary and secondary capacitances, the energy transfer system can be resonated, effectively improving transferable performance and achievable efficiency. Therefore, in known wireless power transmission systems usually this resonant operating point is sought.
Die übertragbare Leistung eines drahtlosen Energieübertragungssystems wird durch die einzuhaltenden Sicherheitsanforderungen beschränkt. So wird während der Energieübertragung in einem Bereich zwischen der Primärspule und der Sekundärspule ein magnetisches Feld hoher Feldstärke und Flussdichte aufgebaut. Gelangen Menschen oder Tiere während der Energieübertragung in diesen Bereich, so können Körperströme induziert werden. Elektrisch leitfähige Gegenstände werden in diesem Bereich durch die induzierten Wirbelströme stark erhitzt. Ein Schutzziel ist es, die Erhitzung derartiger Gegenstände zu reduzieren und somit die dafür festgesetzten Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Wird das drahtlose Energieübertragungssystem auf den resonanten Betriebspunkt eingestellt, so kann nicht die unter Berücksichtung der Sicherheitsanforderungen maximal mögliche Energie übertragen werden.The transmittable power of a wireless power transmission system is limited by the security requirements to be met. Thus, during the energy transfer in a region between the primary coil and the secondary coil, a magnetic field of high field strength and flux density is built up. If humans or animals enter this area during the energy transfer, body currents can be induced. Electrically conductive objects are strongly heated in this area by the induced eddy currents. A protection goal is to reduce the heating of such objects and thus comply with the safety requirements set for it. If the wireless energy transmission system is set to the resonant operating point, then the maximum possible energy can not be transmitted in consideration of the safety requirements.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied und einem Sekundärglied bereit, die induktiv koppelbar sind, um elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied zu übertragen, wobei eine einstellbare Lastimpedanz an das Sekundärglied gekoppelt ist, wobei zunächst elektrische Ersatzgrößen für ein elektrisches Modell der Energieübertragungsanordnung ermittelt werden, wobei das elektrische Modell ein elektrisch leitfähiges Objekt in einer Übertragungsstrecke zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied berücksichtigt, wobei ein Impedanzwert der Lastimpedanz auf der Grundlage der elektrischen Ersatzgrößen und einer ermittelten elektrischen Verlustleistung des in der Übertragungsstrecke angeordneten Objekts bestimmt wird und wobei die Lastimpedanz auf den Impedanzwert eingestellt wird.The present invention therefore provides a method of operating a wireless power transmission assembly having a primary member and a secondary member that are inductively coupled to transfer electrical energy from the primary member to the secondary member, wherein an adjustable load impedance is coupled to the secondary member, wherein first electrical Substitute sizes for an electrical model of the power transmission arrangement are determined, wherein the electrical model takes into account an electrically conductive object in a transmission path between the primary member and the secondary member, wherein an impedance value of the load impedance on the basis of the substitute electrical quantities and a determined electrical power dissipation arranged in the transmission line Object is determined and wherein the load impedance is set to the impedance value.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied und einem Sekundärglied, die induktiv koppelbar sind, um elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied zu übertragen, wobei eine einstellbare Lastimpedanz an das Sekundärglied gekoppelt ist, und mit einer Steuereinheit bereit, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren der oben genannten Art auszuführen. Further, the present invention provides an energy transfer assembly having a primary member and a secondary member which are inductively coupled to transfer electrical energy from the primary member to the secondary member, wherein an adjustable load impedance is coupled to the secondary member, and with a control unit adapted thereto is to carry out the method of the type mentioned above.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels der einstellbaren Lastimpedanz die Verlustleistung eines in der Übertragungsstrecke befindlichen Objekts minimiert bzw. die übertragbare Leistung der Energieübertragungsanordnung maximiert. Dabei ist es unerheblich, welches konkrete elektrisch leitfähige Objekt zur Einstellung der Lastimpedanz der Energieübertragungsanordnung verwendet wird, da die Optimierung der Energieübertragungsanordnung gleichermaßen für alle elektrisch leitfähigen Objekte gültig ist.In the method according to the invention, the power loss of an object located in the transmission path is minimized or the transmittable power of the energy transmission arrangement is maximized by means of the adjustable load impedance. It is irrelevant which concrete electrically conductive object is used to set the load impedance of the energy transmission arrangement, since the optimization of the energy transmission arrangement is equally valid for all electrically conductive objects.
Zur Analyse des Betriebsverhaltens der Energieübertragungsanordnung wird ein elektrisches Modell bzw. ein elektrisches Ersatzschaltbild der Energieübertragungsanordnung verwendet, in dem die Energieübertragungsanordnung und das in der Übertragungsstrecke (z. B. Luftspalt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied) befindliche Objekt als elektrische Ersatzgrößen dargestellt werden.To analyze the operating behavior of the energy transmission arrangement, an electrical model or an equivalent electrical circuit diagram of the energy transmission arrangement is used in which the energy transmission arrangement and the object located in the transmission path (eg air gap between the primary element and the secondary element) are represented as substitute electrical quantities.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Impedanzwert derart bestimmt wird, dass die elektrische Verlustleistung des Objekts bei einem vordefinierten Wert einer elektrischen Wirkleistung der Lastimpedanz minimiert wird.It is particularly preferred if the impedance value is determined such that the electrical power loss of the object is minimized at a predefined value of an active electrical power of the load impedance.
In dieser Ausführungsform wird die Lastimpedanz so eingestellt, dass eine Erwärmung des in einem Bereich zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied befindlichen Objekts bei gleicher übertragener Leistung minimiert wird. Somit können Gefährdungen aufgrund eines überhitzten Objekts (z. B. ein Brand) vermieden werden.In this embodiment, the load impedance is adjusted so that heating of the object located in a region between the primary member and the secondary member is minimized for the same transmitted power. Thus, hazards due to an overheated object (eg a fire) can be avoided.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Impedanzwert derart bestimmt, dass die elektrische Wirkleistung der Lastimpedanz bei einem vordefinierten Wert der elektrischen Verlustleistung des Objekts maximiert wird.In another embodiment, the impedance value is determined such that the effective electrical power of the load impedance is maximized at a predefined value of the electrical power dissipation of the object.
Mit der erfindungsgemäßen Einstellung der Lastimpedanz wird in dieser Ausführungsform die übertragbare Leistung für vorgegebenen Sicherheitsanforderungen (insbesondere im Bezug auf eine Erwärmung von Objekten in dem Bereich zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied) maximiert und gegenüber bekannten Systemen zur drahtlosen Energieübertragung erhöht.With the load impedance adjustment in accordance with the present invention, in this embodiment, the transmittable power is maximized for given safety requirements (particularly with respect to heating of objects in the region between the primary member and the secondary member) and increased over known wireless energy transmission systems.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Impedanzwert mittels eines numerischen Verfahrens bestimmt.According to a further embodiment, the impedance value is determined by means of a numerical method.
Erfindungsgemäß wird ein optimierter Impedanzwert der Lastimpedanz auf Basis eines numerischen Optimierungsverfahrens berechnet. Dazu werden in jedem Arbeitspunkt der Energieübertragungsanordnung, der maßgeblich durch den aktuellen Wert der Lastimpedanz festgelegt wird, alle notwendigen elektrischen Ströme und elektrischen Spannungen des elektrischen Ersatzschaltbilds berechnet, um die Verlustleistung des Objekts zu ermitteln. Derjenige Impedanzwert, bei dem sich beispielweise bei einer vorgegebenen zu übertragenden Leistung die niedrigste Verlustleistung einstellt, kennzeichnet den optimierten Impedanzwert.According to the invention, an optimized impedance value of the load impedance is calculated on the basis of a numerical optimization method. For this purpose, in each operating point of the energy transmission arrangement, which is determined essentially by the current value of the load impedance, all necessary electrical currents and electrical voltages of the electrical equivalent circuit diagram are calculated in order to determine the power loss of the object. The one impedance value at which, for example, the lowest power loss occurs at a given power to be transmitted characterizes the optimized impedance value.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Impedanzwert für eine Position des Objekts in der Übertragungsstrecke bestimmt, an der die elektrische Verlustleistung des Objekts maximal ist.In a further embodiment, the impedance value is determined for a position of the object in the transmission path at which the electrical power loss of the object is maximum.
Der einzustellende Impedanzwert der Lastimpedanz hängt insbesondere von der Position des Objekts zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied ab. Weist das Primärglied z. B. eine Primärspule zum Übertragen der elektrischen Energie auf, so ist die Verlustleistung des Objekts relativ hoch, wenn dieses in der Nähe der Wicklungen der Primärspule angeordnet ist. Dementsprechend wird das Objekt an dieser Position besonders stark erhitzt.The impedance impedance value to be set depends, in particular, on the position of the object between the primary element and the secondary element. Does the primary link z. B. a primary coil for transmitting the electrical energy, the power dissipation of the object is relatively high when it is arranged in the vicinity of the windings of the primary coil. Accordingly, the object is heated particularly strongly at this position.
Wird der Impedanzwert für diejenige Position des Objekts ermittelt, an der die Verlustleistung/Erhitzung des Objekts maximal ist, so kann sichergestellt werden, dass die Sicherheitsanforderungen auch für andere beliebige Positionen des Objekts zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied eingehalten werden.If the impedance value is determined for that position of the object at which the power loss / heating of the object is at a maximum, it can be ensured that the safety requirements for other arbitrary positions of the object between the primary element and the secondary element are observed.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ermitteln der elektrischen Ersatzgrößen ein Ermitteln von ersten elektrischen Ersatzgrößen, wobei das Objekt außerhalb der Übertragungsstrecke angeordnet ist, ein Anordnen des Objekts in der Übertragungsstrecke, ein Ermitteln von zweiten elektrischen Ersatzgrößen und ein Bestimmen der elektrischen Ersatzgrößen auf der Grundlage der ersten und der zweiten elektrischen Ersatzgrößen auf.In a further embodiment, the determining of the electrical substitute quantities comprises determining first electrical substitute quantities, wherein the object is arranged outside the transmission path, arranging the object in the transmission path, determining second electrical substitute quantities and determining the electrical substitute quantities on the basis of first and second electrical replacement sizes.
Durch diese Maßnahme werden zunächst die elektrischen Ersatzgrößen des elektrischen Ersatzschaltbilds ermittelt, die die drahtlose Energieübertragungsanordnung kennzeichnen. Anschließend wird das Objekt in der Übertragungsstrecke positioniert. Durch ein nochmaliges Ermitteln der elektrischen Ersatzgrößen und einen Vergleich mit den zuvor ermittelten Ersatzgrößen können auch die elektrischen Ersatzgrößen des Objekts bestimmt werden. Damit wird es ermöglicht, die Verlustleistung des Objekts zu berechnen.By this measure, first the electrical equivalent sizes of the electrical equivalent circuit diagram are identified, which characterize the wireless power transmission arrangement. Subsequently, the object is positioned in the transmission path. By re-determining the electrical Replacement sizes and a comparison with the previously determined replacement sizes and the electrical equivalent sizes of the object can be determined. This makes it possible to calculate the power loss of the object.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die ersten und/oder die zweiten elektrischen Ersatzgrößen auf der Grundlage von gemessenen physikalischen Größen ermittelt.According to a further embodiment, the first and / or the second electrical substitute quantities are determined on the basis of measured physical quantities.
In dieser Ausführungsform werden die Parameter bzw. die elektrischen Ersatzgrößen des elektrischen Ersatzschaltbilds mit Hilfe von Messungen an der Energieübertragungsanordnung bestimmt. Beispielsweise können elektrische Ströme und/oder elektrische Spannungen der Energieübertragungsanordnung gemessen werden.In this embodiment, the parameters or the electrical equivalent quantities of the equivalent electrical circuit diagram are determined by means of measurements on the energy transmission arrangement. For example, electrical currents and / or electrical voltages of the energy transmission arrangement can be measured.
Vorteilhafterweise können die Parameter des elektrischen Ersatzschaltbilds damit unter Realbedingungen erfasst werden.Advantageously, the parameters of the equivalent electrical circuit diagram can thus be detected under real conditions.
In einer weiteren Ausführungsform werden die ersten und/oder die zweiten elektrischen Ersatzgrößen auf der Grundlage einer Simulation ermittelt.In a further embodiment, the first and / or the second electrical substitute quantities are determined on the basis of a simulation.
Da die elektrischen Ersatzgrößen in dieser Ausführungsform in einer Simulation bestimmt werden, kann auf aufwendige Messungen verzichtet werden. Die Parameter können damit sehr schnell und auf einfache Art und Weise bestimmt werden.Since the electrical equivalent quantities are determined in this embodiment in a simulation, can be dispensed with expensive measurements. The parameters can thus be determined very quickly and in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden mehrere ohmsche Widerstände als elektrische Ersatzgrößen des Objekts ermittelt.According to a further embodiment, a plurality of ohmic resistors are determined as electrical equivalent quantities of the object.
Bei der Positionierung des Objekts in dem magnetischen Wechselfeld der Energieübertragungsanordnung werden in dem Objekt sogenannten Wirbelströme induziert. Die dadurch auftretenden Wirbelstromverluste können als äquivalente Ohmsche Widerstände in dem elektrischen Ersatzschaltbild dargestellt werden.During the positioning of the object in the alternating magnetic field of the energy transmission arrangement so-called eddy currents are induced in the object. The resulting eddy current losses can be represented as equivalent ohmic resistors in the electrical equivalent circuit diagram.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein ohmscher Anteil und ein kapazitiver Anteil der Lastimpedanz bestimmt.In a further embodiment, an ohmic component and a capacitive component of the load impedance are determined.
Bei dem Bestimmen des Impedanzwerts der Lastimpedanz werden sowohl der Realteil (der ohmsche Anteil) als auch der Imaginärteil der Lastimpedanz optimiert. Der Imaginärteil weist einen kapazitiven Anteil auf, um die große Streuinduktivität der Energieübertragungsanordnung (verursacht durch den großen Luftspalt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied) zumindest teilweise zu kompensieren.In determining the impedance value of the load impedance, both the real part (the resistive part) and the imaginary part of the load impedance are optimized. The imaginary part has a capacitive component in order to at least partially compensate for the large stray inductance of the energy transmission arrangement (caused by the large air gap between the primary element and the secondary element).
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassenIt is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention
Außerdem versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutreffen bzw. anwendbar sind.In addition, it is understood that the features, properties and advantages of the method according to the invention also apply correspondingly to the device according to the invention or are applicable.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:Brief description of the drawings:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Energieübertragungsanordnung
Zum Laden der Traktionsbatterie
Zwischen dem Primärglied
Bei bekannten Systemen zur drahtlosen Energieübertragung wird üblicherweise ein resonanter Betriebspunkt eingestellt, um die übertragbare Leistung und den Wirkungsgrad der Energieübertragung zu verbessern.Conventional wireless power transmission systems typically set a resonant operating point to improve the transferable power and energy transfer efficiency.
Allerdings stellt die Betriebssicherheit bei drahtlosen Energieübertragungssystemen ein wichtiges Thema dar. So wird bei Betrieb der Energieübertragungsanordnung
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Lastimpedanz ZL mittels des Anpassungsglieds
Zur Ermittlung eines optimierten Impedanzwerts der Lastimpedanz ZL wird zunächst das Betriebsverhalten der Energieübertragungsanordnung
Dabei werden in
u = w1/w2: Übersetzungsverhältnis gebildet durch das Verhältnis der Windungszahl w1 der Primärspule
U1: Eingangsspannung;
U2: Ausgangsspannung;
U2' = u·U2: transformierte Ausgangsspannung;
I1: Eingangsstrom;
I2: Ausgangsstrom;
I2' =
L1σ: Streuinduktivität der Primärspule
L2σ': transformierte Streuinduktivität der Sekundärspule
R1: Wicklungswiderstand der Primärspule
R2: transformierter Wicklungswiderstand der Sekundärspule
Lh: Hauptinduktivität;
Rh: Widerstand zur Modellierung der Eisenverluste der Energieübertragungsanordnung
ZL: Lastimpedanz.It will be in
u = w1 / w2: gear ratio formed by the ratio of the number of turns w1 of the
U 1 : input voltage;
U 2 : output voltage;
U 2 '= u * U 2 : transformed output voltage;
I 1 : input current;
I 2 : output current;
I 2 '=
L 1σ : leakage inductance of the
L 2σ ': transformed leakage inductance of the
R1: Winding resistance of the
R2: transformed winding resistance of the
L h : main inductance;
R h : Resistance for modeling the iron losses of the
Z L : load impedance.
Alle Parameter des elektrischen Ersatzschaltbilds
Anschließend wird das elektrisch leitfähige Objekt
Um die Verluste in dem Objekt
Der Betriebspunkt der Energieübertragungsanordnung
Dabei kann mit Hilfe der Eingangsspannung U1 die übertragene Leistung angepasst werden. Der Wert der Lastimpedanz, bei dem die Verlustleistung PFO des Objekts
- 1. Erfindungsgemäß optimierter Impedanzwert der Lastimpedanz ZL zur Minimierung der Verlustleistung in dem Objekt
32 : RL = 5 Ω, CL = 195 nF (Serienschaltung); Temperaturverlauf dargestelltals durchgezogene Kurve 36 - 2. Ohmsche Last: RL = 5 Ω; Temperaturverlauf dargestellt
als gepunktete Kurve 38 - 3. Resonante Last zur Kompensierung der Streuinduktivität L2σ: RL = 5 Ω, CL = 466 nF (Serienschaltung); Temperaturverlauf dargestellt
als gestrichelte Kurve 40 .
- 1. According to the invention optimized impedance value of the load impedance Z L to minimize the power loss in the object
32 : R L = 5 Ω, C L = 195 nF (series connection); Temperature profile shown as asolid curve 36 - 2. Ohmic load: R L = 5 Ω; Temperature profile shown as a dotted
curve 38 - 3. Resonant load to compensate the stray inductance L 2σ : R L = 5 Ω, C L = 466 nF (series connection); Temperature profile shown as a dashed
curve 40 ,
Mit dem elektrischen Ersatzschaltbild
- 1. PFO = 0,26 W
- 2. PFO = 0,61 W
- 3. PFO = 0,39 W
- 1. P FO = 0.26 W
- 2. P FO = 0.61 W
- 3. P FO = 0.39 W
Aus diesen berechneten Werten der Verlustleistung in dem Objekt
Die Ermittlung des optimierten Impedanzwertes muss dabei vorteilhafterweise nur einmal mit Hilfe eines beliebigen elektrisch leitfähigen Objekts
Dazu werden in einem Schritt
Anschließend wird in einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Obgleich somit bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens
Beispielsweise kann der erfindungsgemäß ermittelte Impedanzwert der Lastimpedanz auch so genutzt werden, dass die übertragbare Leistung der Energieübertragungsanordnung
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren
Claims (11)
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