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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie mit einer Spannungsquelle, einem von der Spannungsquelle versorgten, primärseitigen Wandler mit zumindest einer Primärspule, einer primärseitigen Steuereinheit zur Steuerung der primärseitigen Wandlers sowie einem sekundärseitigen Wandler mit zumindest einer Sekundärspule, wobei die Sekundärspule und die Primärspule im Betrieb der Vorrichtung einen Transformator ausbilden.
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Geregelte Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) benötigen zur Steuerung des primärwandligen Wandlers ein Feedback-Signal einer Ausgangsinformation des sekundärseitigen Wandlers. Durch das Feedback-Signal werden aktuelle Ist-Werte des sekundärseitigen Wandlers erfasst, so dass eine Steuerung des primärseitigen Wandlers unter Zuhilfenahme der Ist-Werte erfolgen kann. Neben der Begrenzung auf gewünschte Sollwerte ist das Feedback-Signal für einen sicheren Betrieb der Energieübertragungsvorrichtung erforderlich. Das Feedback-Signal ermöglicht die Beherrschung von Betriebsfällen, wie z.B. einen Leerlauf oder einen Lastabwurf einer mit dem sekundärseitigen Wandler verbundenen Last. Bei einer Vorrichtung zur kontaktlosen, d.h. drahtlosen bzw. induktiven, Energieübertragung ist die Last beispielsweise ein sekundärseitiger Energiespeicher. Derartige Energieübertragungsvorrichtungen sind beispielsweise im Bereich von elektrischen Kleingeräten, vermehrt aber auch zum kontaktlosen Laden der Energiespeicher von elektrisch betriebenen Fahrzeugen bekannt.
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Bei der kontaktlosen Energieübertragung von dem primärseitigen Wandler zu dem sekundärseitigen Wandler ist ein Feedback-Signal prinzipbedingt bzw. nicht zuverlässig verfügbar. Dadurch unterliegen insbesondere die Betriebszustände eines Lastsprungs oder eines Lastabwurfs keiner Begrenzung und können daher zu einer Zerstörung der Energieübertragungsvorrichtung, insbesondere der Wandler, führen. Ein Lastsprung oder ein Lastabwurf tritt beispielsweise bei unvorhergesehenen Fehlern des sekundärseitigen Wandlers oder des sekundärseitigen Energiespeichers oder eines Fehlers in der Verschaltung auf.
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Im Umfeld der drahtlosen Energieübertragung für elektrisch betriebene Fahrzeuge im Leistungsbereich von einigen kW wird zur Bereitstellung des Feedback-Signals auf eine drahtlose Kommunikation, z.B. mittels WLAN (Wireless Local Area Network), zurückgegriffen, wobei eine der Sekundärseite zugeordnete Kommunikationseinheit eine die Ist-Werte des sekundärseitigen Wandlers repräsentierende Information an eine der Primärseite zugeordnete Kommunikationseinheit zur weiteren Verarbeitung überträgt. Die in der Nachricht enthaltene Information wird dann zur Steuerung des primärseitigen Wandlers durch die primärseitige Steuereinheit genutzt. Ein solcher Kommunikationskanal stellt jedoch keine zuverlässige Verbindung dar. Beispielsweise hängt die Latenz von empfangenen Daten stark von der Umgebung, beispielsweise in der Nähe vorhandener Funkeinrichtungen, ab. Der Schutz der Energieübertragungsvorrichtung kann daher nur unzureichend sichergestellt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie anzugeben, welche eine einfachere und zuverlässigere Übertragung eines Feedback-Signals ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Es wird eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie vorgeschlagen, die eine Spannungsquelle, einen von der Spannungsquelle versorgten, primärseitigen Wandler mit zumindest einer Primärspule und eine primärseitige Steuereinheit zur Steuerung des primärseitigen Wandlers umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung einen sekundärseitigen Wandler mit zumindest einer Sekundärspule, wobei die Sekundärspule und die Primärspule im Betrieb der Vorrichtung einen Transformator ausbilden. Es ist ferner eine sekundärseitige Fehlerdetektionseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, beim Auftreten eines Fehlers des sekundärseitigen Wandlers ein erstes Fehlersignal auszugeben sowie eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sekundärseitigen Kurzschlusses der Sekundärspule in Folge des von der Fehlerdetektionseinheit ausgegebenen ersten Fehlersignals. Eine primärseitige Detektionseinheit ist dazu ausgebildet, einen durch den sekundärseitigen Kurzschluss erzeugten Stromanstieg durch die Primärspule zu erfassen und zweites Fehlersignal auszugeben und der primärseitigen Steuereinheit zur Abschaltung des primärseitigen Wandlers bereitzustellen.
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Die Vorrichtung basiert auf der Überlegung, dass ein sekundärseitiger Kurzschluss der Sekundärspule primärseitig auf einfache Weise detektiert werden kann. Ein Kurzschluss der Sekundärspule führt zu einem sehr steilen Anstieg des durch die Primärspule fließenden Laststromes, da der Strom nur durch parasitäre Induktivitäten begrenzt wird.
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Ist die primärseitige Detektionseinheit z.B. dazu ausgebildet, die Steilheit und/oder die Höhe des durch die Primärspule fließenden Stroms zu erfassen, so kann der Fehler von der primärseitigen Detektionseinheit erfasst und erkannt werden, was dann zu der gewünschten Abschaltung der Energieübertragungsvorrichtung führt. Die Erfindung ermöglicht es damit, die Betriebsfälle Leerlauf und Lastabwurf, aber auch anderweitige Fehler, zuverlässig auf der Primärseite zu erkennen und durch entsprechende Ansteuerung den primärseitigen Wandler abzuschalten. Dadurch kann eine Beschädigung der Energieübertragungsvorrichtung zuverlässig verhindert werden. Insbesondere kann auf die im Stand der Technik vorgesehenen Kommunikationseinheiten sowohl auf der Primärseite als auch auf der Sekundärseite der Energieübertragungsvorrichtung verzichtet werden. Dadurch können nicht nur die durch die Kommunikation entstehenden Probleme eliminiert werden, sondern die Energieübertragungsvorrichtung kann auf einfachere und damit kostengünstigere Weise bereitgestellt werden.
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Stattdessen wird zur Übertragung der Information, dass auf der Sekundärseite der Energieübertragungsvorrichtung ein Fehler vorliegt, der durch die Primärspule und die Sekundärspule gebildete Transformator als „schnelle“ Feedback-Leitung benutzt.
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Insbesondere ist die sekundärseitige Fehlerdetektionseinheit dazu ausgebildet, eine Spannung des sekundärseitigen Wandlers auf das Überschreiten oder Unterschreiten eines jeweils zugeordneten, vorgegebenen Schwellwerts zu überwachen. Das Über- oder Unterschreiten eines jeweils zugeordneten Schwellwerts wird von der Fehlerdetektionseinheit als Information für das Vorliegen eines Fehlers, der zu einer Abschaltung der Energieübertragungsvorrichtung führen muss, interpretiert. Um diese Information an die Primärseite zu übertragen, wird mittels der Schaltungsanordnung der sekundärseitige Kurzschluss der Sekundärspule erzeugt, der dann in beschriebener Weise durch die Primärseite ausgewertet werden kann.
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Insbesondere ist die sekundärseitige Fehlerdetektionseinheit dazu ausgebildet, die Spannung zwischen Ausgangsklemmen des sekundärseitigen Wandlers zu überwachen. An die Ausgangsklemmen des sekundärseitigen Wandlers ist zum Beispiel ein sekundärseitiger Energiespeicher angeschlossen. Beim Vorliegen oder Auftreten eines Fehlers des sekundärseitigen Energiespeichers macht sich dies in einer veränderten Spannung zwischen den Ausgangsklemmen bemerkbar, welche daher durch die Fehlerdetektionseinheit überwacht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Schaltungsanordnung parallel zu dem sekundärseitigen Wandler an die Spulenanschlüsse der Sekundärspule angeschlossen sein. Die Schaltungsanordnung und der sekundärseitiger Wandler können gemeinsame Ausgangsklemmen aufweisen. Die Schaltungsanordnung kann zumindest teilweise aus Bauelementen des sekundärseitigen Wandlers ausgebildet sein. Die Schaltungsanordnung kann derart ausgebildet sein, dass bei einem Kurzschluss der Sekundärspule Dioden einer Gleichrichteranordnung des sekundärseitigen Wandlers einen Kurzschluss der Ausgangsklemmen des sekundärseitigen Wandlers unterbinden, wodurch die an die Ausgangsklemmen angeschlossenen Komponenten, wie z.B. ein Energiespeicher, vor Beschädigung geschützt sind.
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Die Schaltungsanordnung kann zumindest ein steuerbares Schaltelement zur Erzeugung des Kurzschlusses umfassen. Das steuerbare Schaltelement ist beispielsweise ein Halbleiterschaltelement, das dazu ausgebildet ist, zumindest kurzzeitig einen hohen Stromfluss zerstörungsfrei zu überstehen. Beispielsweise kann als steuerbares Schaltelement ein Thyristor, ein IGBT oder ein MOSFET eingesetzt werden.
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Das zumindest eine steuerbare Schaltelement kann in einer Ausgestaltung unmittelbar zwischen den Spulenanschlüssen der Sekundärspule angeordnet sein, d.h. diese sind im leitenden Zustand ohne Zwischenschaltung weiterer Bauelemente miteinander verbunden. Das steuerbare Schaltelement kann beispielsweise die Gestalt eines Wechselstromschalters, wie z.B. eines Relais, aufweisen. Das steuerbare Schaltelement kann auch aus zwei antiparallel geschalteten Halbleiterschaltelementen, wie z.B. IGBTs, gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann das zumindest eine steuerbare Schaltelement zwischen einer Ausgangsklemme des sekundärseitigen Wandlers und einer Hilfsklemme der parallel zu dem sekundärseitigen Wandler verschalteten Schaltungsanordnung verschaltet sein. Bei dieser Ausgestaltung nutzt die Schaltungsanordnung zumindest teilweise Bauelemente des sekundärseitigen Wandlers und lässt sich daher durch eine geringe Anzahl an zusätzlichen Bauelementen über den sekundärseitigen Wandler hinaus realisieren. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass der zwischen den Ausgangsklemmen des sekundärseitigen Wandlers angeschlossene sekundärseitige Energiespeicher durch den künstlich herbei geführten Kurzschluss der Sekundärspule keinen Schaden nimmt.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie,
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2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie,
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3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie, und
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4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie, welche nachfolgend als Energieübertragungsvorrichtung bezeichnet wird. Die Energieübertragungsvorrichtung, die nach Art eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandlers) aufgebaut ist, umfasst eine Primärseite mit einem primärseitigen Wandler 10 und eine Sekundärseite mit einem sekundärseitigen Wandler 20. Der primärseitige Wandler 10, von dem der Einfachheit halber lediglich eine Primärspule 11 dargestellt ist, ist beispielsweise in den Boden eines Parkplatzes oder einer Garage integriert. Der sekundärseitige Wandler 20 ist beispielsweise in den Unterboden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs integriert. Um eine kontaktlose Übertragung von Energie von dem primärseitigen Wandler 10 auf den sekundärseitigen Wandler 20 zu ermöglichen, werden die Primärspule 11 und die Sekundärspule 21 übereinander angeordnet, so dass die Primärspule 11 und die Sekundärspule 21 in Betrieb der Energieübertragungsvorrichtung einen Transformator ausbilden. In dem eingangs erwähnten Anwendungsfall ist zwischen dem primärseitigen Wandler 10 und dem sekundärseitigen Wandler 20 ein Luftspalt von etwa 20 cm gegeben. Typischerweise erfolgt die Ladung eines sekundärseitigen Energiespeichers 32 im Bereich mehrerer kW, so dass Fehler aus Sicherheitsgründen vermieden oder sicher behandelt werden müssen.
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Es versteht sich, dass die Energieübertragungsvorrichtung auch in anderen Leistungsklassen und in anderen Anwendungen oder Ausprägungen zum Einsatz kommen könnte.
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Der primärseitige Wandler 10 wird aus einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle, z.B. einen Wechselspannungsanschluss, mit Energie versorgt. Eine lediglich schematisch dargestellte Steuereinheit 12 dient zur Steuerung des primärseitigen Wandlers, insbesondere zur Beaufschlagung der Primärspule 11 mit einem geeigneten Strom, um Energie auf den sekundärseitigen Energiewandler 20 zu übertragen. Ferner umfasst der primärseitige Wandler 10 eine primärseitige Detektionseinheit 13. Diese ist dazu ausgebildet beim Vorliegen eines auf der Sekundärseite der Energieübertragungsvorrichtung auftretenden Fehlers ein Signal an die Steuereinheit 12 auszugeben, bei dessen Empfang die Steuereinheit 12 den primärseitigen Wandler 10 abschaltet.
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Der sekundärseitige Wandler 20 umfasst eine Gleichrichteranordnung 24, die aus einer ersten Halbbrücke 25 und einer zweiten Halbbrücke 28 besteht. Die erste Halbbrücke 25 ist aus zwei seriell verschalteten Dioden 26, 27 gebildet. Die zweite Halbbrücke 28 ist aus zwei seriell verschalteten Dioden 29, 30 gebildet. Ein erster Spulenanschluss der Sekundärspule 21 ist mit einem Knotenpunkt der Dioden 26 und 27 verbunden. Ein zweiter Spulenanschluss der Sekundärspule 21 ist mit einem Knotenpunkt der Dioden 29, 30 verbunden. Ausgangsanschlüsse der Gleichrichteranordnung 24 sind mit Ausgangsklemmen 33, 34 des sekundärseitigen Wandlers 20 verbunden.
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Ein erster Ausgangsanschluss der Gleichrichteranordnung 24 wird durch einen Knotenpunkt der Dioden 26, 29 der ersten und zweiten Halbbrücke 25, 28 gebildet, welche mit der ersten Ausgangsklemme 33 verbunden ist. Die erste Ausgangsklemme 33 ist mit dem Plus-Pol des bereits erwähnten Energiespeichers 32 verbunden (Bat+). Ein zweiter Ausgangsanschluss der zweiten Gleichrichteranordnung 24, der durch einen Knotenpunkt der Dioden 27 und 30 der ersten und zweiten Halbbrücke 25, 28 gebildet ist, ist mit der zweiten Ausgangsklemme 34 verbunden. Die zweite Ausgangsklemme 34 ist mit dem Minus-Pol des Energiespeichers 32 verbunden (Bat–). Zwischen der ersten und zweiten Ausgangsklemme 33, 34 ist der sekundärseitige Energiespeicher 32 verschaltet, welcher beispielsweise die Traktionsbatterie eines Fahrzeugs darstellt. Parallel zu dem Energiespeicher 32 und damit zwischen den Ausgangsklemmen der Gleichrichteranordnung ist ein Kondensator 31 angeordnet. Der insoweit beschriebene Aufbau entspricht einem herkömmlichen sekundärseitigen Wandler 20.
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Um im Betrieb der Energieübertragungsvorrichtung, bei dem Energie von dem primärseitigen Wandler 10 auf den sekundärseitigen Wandler 20 übertragen wird, einen sekundärseitig auftretenden Fehler, wie z.B. einen Lastsprung oder Lastabwurf des Energiespeichers 32 primärseitig erkennen zu können, umfasst der sekundärseitige Wandler 20 eine Schaltungsanordnung 40 zur Erzeugung eines sekundärseitigen Kurzschlusses der Sekundärspule 21. Darüber hinaus ist eine sekundärseitige Fehlerdetektionseinheit 22 vorgesehen, die in 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Durch die Fehlerdetektionseinheit 22 wird die über dem Kondensator 31 anliegende Spannung und damit die Spannung an den Klemmen des Energiespeichers überwacht. Überschreitet oder unterschreitet die über dem Kondensator 31 anliegende Spannung einen jeweils zugeordneten Schwellenwert, so gibt die Fehlerdetektionseinheit 22 ein erstes Fehlersignal aus, mit dessen Hilfe die Schaltungsanordnung 40, welche in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar zwischen den Spulenanschlüssen der Sekundärspule 21 verschaltet ist, die Spulenanschlüsse kurzschließt. Die Schaltungsanordnung 40 kann eine Wechselstromanordnung, beispielsweise in Gestalt eines Relais oder in Gestalt zweier antiparallel geschalteter Halbleiterschaltelemente, wie z.B. IGBTs, sein.
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Aus dem sekundärseitigen Kurzschluss der Sekundärspule 21 resultiert ein steiler Anstieg des durch die Primärspule 11 fließenden Laststroms, da dieser nur noch durch parasitäre Induktivitäten begrenzt wird. Die eingangs erwähnte Detektionseinheit 13 ist dazu ausgebildet, die Steilheit und/oder die Höhe des durch die Primärspule 11 fließenden Stroms zu erfassen und zu verarbeiten. Ist die Steilheit ausreichend groß und/oder übersteigt die Höhe des Stroms durch die Primärspule 11 einen vorgegebenen Wert, so wird durch die Detektionseinheit 13 ein zweites Fehlersignal ausgegeben, das der Steuereinheit 12 zugeführt wird. Beim Empfang des zweiten Fehlersignals schaltet die Steuereinheit 12 den primärseitigen Wandler 10 ab, um die Energieübertragungsvorrichtung vor einer Beschädigung zu schützen.
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Das Kurzschließen der Spulenanschlüsse der Sekundärspule 21 ermöglicht es, auch ohne das Vorsehen gesonderter Kommunikationskomponenten, der Primärseite einen auf der Sekundärseite der Energieübertragungsvorrichtung auftretenden Fehler zu signalisieren. Dabei bleibt die Gegenspannung des sekundärseitigen Energiespeichers 32 von dem Kurzschluss der Sekundärspule 21 unbeeinflusst, da der Energiespeicher 32 durch die Dioden der Gleichrichteranordnung 24 vor einem Kurzschluss oder einer Beschädigung geschützt wird.
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In dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Schaltungsanordnung 40 aus einer zweiten oder Hilfs-Gleichrichteranordnung, bestehend aus einer dritten und einer vierten Halbbrücke 42, 45, einem optionalen Kondensator 48 und einem steuerbaren Halbleiterschaltelement 49, gebildet. Die Schaltungsanordnung 40 ist dem sekundärseitigen Wandler 20 parallel geschaltet. Der erste Spulenanschluss der Sekundärspule 21 ist mit dem Knotenpunkt der Dioden 43, 44 der dritten Halbbrücke 42 verbunden. Der zweite Spulenanschluss der Sekundärspule 21 ist mit dem Knotenpunkt der Dioden 46, 47 der vierten Halbbrücke 45 verbunden. Die Ausgänge der Hilfs-Gleichrichteranordnung sind mit Ausgangsklemmen 50, 51 der Schaltungsanordnung 40 verbunden. Dabei ist ein Knotenpunkt zwischen den Dioden 43, 46 mit der ersten Ausgangsklemme 40, an der ein positives Hilfspotential V+_Aux anliegt, verbunden. Ein Knotenpunkt der Dioden 44 und 47 ist mit der zweiten Ausgangsklemme 51 verbunden, an der ein Hilfs-Bezugspotential Gnd_Aux anliegt. Der weitere Kondensator 48 ist zwischen den Ausgängen der Gleichrichteranordnung bzw. den Ausgangsklemmen 50, 51 verschaltet. Parallel zu dem Kondensator 48 ist das steuerbare Halbleiterschaltelement, z.B. in Gestalt eines Thyristors, angeordnet.
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Übersteigt oder unterschreitet die Spannung über dem Kondensator 31 des sekundärseitigen Wandlers 20 (d.h. die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 33 und 34) einen jeweils vorgegebenen Schwellwert, so wird dies durch die Fehlerdetektionseinheit 22 detektiert. Wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel steuert die Fehlerdetektionseinheit 22 das steuerbare Halbleiterschaltelement 49 an, so dass dieses leitend wird. Hierdurch ergibt sich über die Gleichrichteranordnung der Schaltungsanordnung 40 (des Hilfskreises) und das leitend geschaltete Halbleiterschaltelement 49 ein Strompfad, der die Spulenanschlüsse der Sekundärspule 21 kurzschließt.
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Da die Spannung über dem Kondensator 31 aufgrund des zumindest teilweise geladenen sekundärseitigen Energiespeichers 32 größer ist als die nach dem erzeugten Kurzschluss anliegende Spannung an den Spulenanschlüssen, wird die Gegenspannung der Batterie nicht überschritten. Dadurch ist der Energiespeicher 32 im Kurzschlussfall durch die Dioden 26 und 29 der Gleichrichteranordnung 24 des sekundärseitigen Wandlers 20 geschützt. Lediglich die Sekundärseite des Transformators, d.h. die Sekundärspule 21, ist von dem Kurzschluss betroffen.
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Zusätzlich zur Überwachung der Spannung über dem Kondensator 31 des batterieseitigen Zwischenkreises kann auch die Spannung über dem lediglich optional vorgesehenen Kondensator 48 durch die Fehlerdetektionseinheit 22 überwacht werden. Hierdurch kann beispielsweise durch die Fehlerdetektionseinheit 22 ein Fehler an einer der Dioden der Gleichrichteranordnung 24 detektiert werden, welche für den Schutz des sekundärseitigen Energiespeichers 32 von Bedeutung sind.
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Die Detektion des Fehlers erfolgt in der oben beschriebenen Weise durch die Überwachung der Steilheit und/oder der Höhe des durch die Primärspule fließenden Stroms durch die primärseitige Detektionseinheit 13. Wie im vorangegangenen Fall wird durch die Erzeugung des zweiten Fehlersignals und dessen Verarbeitung durch die Steuereinheit 12 der primärseitige Wandler 10 abgeschaltet.
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Während das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung 40 zur Erzeugung eines sekundärseitigen Kurzschlusses aufweist, bei der eine zweite oder Hilfs-Gleichrichteranordnung mit vier Dioden und zumindest dem steuerbaren Halbleiterschaltelement vorgesehen ist, zeigen die 3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele, welche jeweils mit einer geringeren Anzahl an zusätzlichen Bauelementen auskommen.
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In dem in 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist eine Diode 44 der Schaltungsanordnung 40 mit einem Spulenanschluss und eine Diode 47 der Schaltungsanordnung 40 mit dem anderen Spulenanschluss der Sekundärspule 21 verbunden. Der Knotenpunkt, der durch die Kathodenanschlüsse der beiden Dioden 44, 47 gebildet ist, ist mit einer Ausgangsklemme 51 der Schaltungsanordnung 40 verbunden. An der Ausgangsklemme 41 liegt ein Hilfsbezugspotential Gnd_Aux an. Zwischen der Klemme 51 und der Klemme 33 des sekundärseitigen Wandlers 20 ist das steuerbare Halbleiterschaltelement 49 verschaltet. Der optional vorgesehene Kondensator 48 ist ebenfalls zwischen der Klemme 33 des sekundärseitigen Wandlers 20 und der Ausgangsklemme 41 der Schaltungsanordnung 40 verschaltet.
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Überschreitet oder unterschreitet die Spannung über dem Kondensator 31 (d.h. die Spannung zwischen den Anschlussklemmen 33 und 34) einen jeweils vorgegebenen Schwellwert, so wird dies durch die Fehlerdetektionseinheit 22 erfasst und das steuerbare Schaltelement 49 wird durchgeschaltet. Die Sekundärspule 21 ist nun über die Diode 26 und 29 der Gleichrichteranordnung 24 und die Dioden 44, 47 der Schaltungsanordnung 40 und das durchgeschaltete steuerbare Schaltelement 49 kurzgeschlossen. Im Kurzschlussfall sperren die Dioden 26, 29, die mit der Anschlussklemme 33 verbunden sind, einen Stromfluss von dem sekundärseitigen Energiespeicher 32, so dass dieser nicht kurzgeschlossen wird.
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Die Detektion des Kurzschlusses der Sekundärspule 21 von der Primärseite erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
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Das in 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel entspricht der Anordnung in 3, mit dem Unterschied, dass nunmehr die Dioden 43, 46, welche mit ihrem jeweiligen Anodenanschlüssen mit zugeordneten Spulenanschlüssen der Sekundärspule 21 verbunden sind, mit der Ausgangsklemme 50 der Schaltungsanordnung 40 verbunden sind. An der Ausgangsklemme 50 der Schaltungsanordnung liegt ein positives Hilfspotential V+_Aux an. Das steuerbare Halbleiterschaltelement 49 ist zwischen der Ausgangsklemme 50 und der zweiten Ausgangsklemme 34 verschaltet. Der optionale Kondensator 48 der Schaltungsanordnung 40 ist parallel zu dem steuerbaren Halbleiterschaltelement 49 zwischen der Ausgangsklemme 50 und der Ausgangsklemme 34 des sekundärseitigen Wandlers 20 verschaltet.
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Überschreitet oder unterschreitet die Spannung über dem Kondensator 31 des sekundärseitigen Wandlers 20 einen jeweils vorgegebenen Spannungswert, so erzeugt die Fehlerdetektionseinheit 22 ein erstes Fehlersignal und schaltet das steuerbare Halbleiterschaltelement 49 leitend. Dadurch werden die Spulenanschlüsse der Sekundärspule 21 über die Dioden 43, 46 der Schaltungsanordnung 40 und die Dioden 30 bzw. 27 des sekundärseitigen Wandlers 20 kurzgeschlossen. Im Kurzschlussfall sperren die Dioden 27 und 30 des sekundärseitigen Wandlers 20 den Strompfad zwischen den Anschlussklemmen 33, 34, so dass der sekundärseitige Energiespeicher 32 nicht kurzgeschlossen werden kann.
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Der optionale Kondensator 48 in den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 dient wiederum dazu, durch einen Spannungsabgriff ein Defekt der Dioden der Gleichrichteranordnung 24 erkennen zu können, welche einen Kurzschluss zwischen den Anschlussklemmen 31, 34 des sekundärseitigen Energiespeichers 32 verhindern sollen.
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Die Dioden der Schaltungsanordnung 40 können beliebiger Art sein. Grundsätzlich können diese kleiner als die Dioden der Gleichrichteranordnung 24 des sekundärseitigen Wandlers 20 ausgebildet werden, da diese lediglich für den im Kurzschlussfall auftretenden Stromfluss dimensioniert werden brauchen.
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Die vorgeschlagene Ausgestaltung einer Energieübertragungsvorrichtung ermöglicht die Handhabung von sekundärseitigen Fehlern, ohne einen echten Rückkanal (im Sinne einer Leitung oder einer drahtlosen Kommunikation) zur Primärseite der Energieübertragungsvorrichtung zu benötigen. Die vorgestellten Ausgestaltungsvarianten stellen sicher, dass die Gegenspannung des sekundärseitigen Energiespeichers von dem künstlich erzeugten sekundärseitigen Kurzschluss unbeeinflusst bleibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Wirkungsgrad der Energieübertragungsvorrichtung von der zum Schutz vorgesehenen Schaltungsanordnung unbeeinträchtigt bleibt.
