DE102016207929A1 - Secondary unit with voltage adjustment for inductive charging - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Sekundäreinheit (120) für ein induktives Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (103) eines Fahrzeugs (100) beschrieben. Die Sekundäreinheit (120) umfasst, eine Sekundärspule (121), in der in Reaktion auf ein magnetisches Ladefeld ein Sekundärstrom (352) generiert wird. Außerdem umfasst die Sekundäreinheit (120) einen an der Sekundärspule (121) über Eingangs-Brückenpunkte (311, 312) angeschlossenen Brückengleichrichter (301), der eingerichtet ist, auf Basis des Sekundärstroms (352) an Ausgangs-Brückenpunkten (321, 322) des Brückengleichrichters (301) einen gleichgerichteten Ladestrom (353) zum Laden des Energiespeichers (103) zu generieren. Des Weiteren umfasst die Sekundäreinheit (120) einen ersten Kondensator (341) und einen zweiten Kondensator (342). Die Sekundäreinheit (120) umfasst weiter zumindest ein Schaltelement (302, 501, 502) und eine Steuereinheit (370) zur Ansteuerung des zumindest einen Schaltelements (302, 501, 502).A secondary unit (120) for an inductive charging system for charging an electrical energy store (103) of a vehicle (100) is described. The secondary unit (120) comprises a secondary coil (121) in which a secondary current (352) is generated in response to a magnetic charging field. In addition, the secondary unit (120) comprises a bridge rectifier (301) connected to the secondary coil (121) via input bridge points (311, 312) and arranged at output bridge points (321, 322) on the basis of the secondary current (352) Bridge rectifier (301) to generate a rectified charging current (353) for charging the energy storage (103). Furthermore, the secondary unit (120) comprises a first capacitor (341) and a second capacitor (342). The secondary unit (120) further comprises at least one switching element (302, 501, 502) and a control unit (370) for controlling the at least one switching element (302, 501, 502).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sekundäreinheit mit einer Vorrichtung zur Anpassung der Ladespannung beim induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a secondary unit with a device for adjusting the charging voltage during inductive charging of an electrical energy storage device of a motor vehicle.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie, in der elektrische Energie zum Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen. Electric vehicles typically have a battery in which electrical energy can be stored to operate an electric machine of the vehicle. The battery of the vehicle can be charged with electrical energy from a power grid. For this purpose, the battery is coupled to the power grid to transfer the electrical energy from the power grid into the battery of the vehicle. The coupling can be wired (via a charging cable) and / or wireless (based on an inductive coupling between a charging station and the vehicle).

Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Speicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine Sekundärspule 121 im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule 121 über eine nicht gezeigte Impedanzanpassung und einen Gleichrichter 101 mit dem Speicher 103 für elektrische Energie verbunden ist. Die Sekundärspule 121 ist typischerweise Teil einer sogenannten „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit 120 bzw. Sekundäreinheit 120. One approach to automatically, wirelessly, inductively charging the battery of the vehicle is to transmit electrical energy to the battery from the floor to the underbody of the vehicle via magnetic induction via the underbody clearance. This is exemplary in 1 shown. In particular shows 1 a vehicle 100 with a memory 103 for electrical energy (eg with a rechargeable battery 103 ). The vehicle 100 includes a secondary coil 121 in the vehicle underbody, with the secondary coil 121 via an impedance matching (not shown) and a rectifier 101 with the memory 103 connected to electrical energy. The secondary coil 121 is typically part of a so-called "Wireless Power Transfer" (WPT) vehicle unit 120 or secondary unit 120 ,

Die Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 kann über einer Primärspule 111 positioniert werden, wobei die Primärspule 111 z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule 111 ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 110 bzw. Primäreinheit 110. Die Primärspule 111 ist mit einer Stromversorgung 113 verbunden. Die Stromversorgung 113 kann einen Radio-Frequenz-Generator bzw. Wechselrichter umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit 110 erzeugt (der in diesem Dokument auch als Primärstrom bezeichnet wird), wodurch ein magnetisches Feld (insbesondere ein elektromagnetisches Ladefeld) induziert wird. Das magnetische Ladefeld kann einen vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Die Ladefeld-Frequenz des magnetischen Ladefelds kann im Bereich von 80–90kHz (insbesondere bei 85kHz) liegen. The secondary coil 121 the WPT vehicle unit 120 can over a primary coil 111 be positioned, the primary coil 111 eg on the floor of a garage. The primary coil 111 is typically part of a so-called WPT ground unit 110 or primary unit 110 , The primary coil 111 is with a power supply 113 connected. The power supply 113 may include a radio-frequency generator that provides an alternating current in the primary coil of the WPT ground unit 110 is generated (which is also referred to in this document as a primary current), whereby a magnetic field (in particular an electromagnetic charging field) is induced. The magnetic charging field may have a predefined charging field frequency range. The charging field frequency of the magnetic charging field can be in the range of 80-90 kHz (in particular at 85 kHz).

Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule 111 der WPT-Bodeneinheit 110 und Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 über die Unterbodenfreiheit 130 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule 121 induziert (der in diesem Dokument auch als Sekundärstrom bezeichnet wird). Der induzierte Strom in der Sekundärspule 121 der WPT-Fahrzeugeinheit 120 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von der Stromversorgung 113 zum Energie-Speicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät 105 gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät 105 kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos, mit der WPT-Bodeneinheit 110 zu kommunizieren. With sufficient magnetic coupling between primary coil 111 the WPT ground unit 110 and secondary coil 121 the WPT vehicle unit 120 about the underbody freedom 130 becomes by the magnetic field a corresponding voltage and thus also a current in the secondary coil 121 (also referred to as secondary current in this document). The induced current in the secondary coil 121 the WPT vehicle unit 120 is through the rectifier 101 rectified and in memory 103 saved. So, electric power can be wireless from the power supply 113 to the energy store 103 of the vehicle 100 be transmitted. The charging process can be in the vehicle 100 through a charging control unit 105 to be controlled. The charging control unit 105 may be set up for this purpose, eg wireless, with the WPT ground unit 110 to communicate.

Um möglichst große Feldstärken des magnetischen Ladefelds für die Überbrückung der Unterbodenfreiheit 130 herstellen zu können, können resonante Systeme verwendet werden. Dabei sind sowohl die Primärspule 111 als auch die Sekundärspule 121 in Schwingkreise eingebunden, die über die Primärspule 111 und die Sekundärspule 121 miteinander gekoppelt sind. To maximize field strengths of the magnetic charging field for bridging the underbody clearance 130 To be able to produce resonant systems can be used. Here are both the primary coil 111 as well as the secondary coil 121 integrated into resonant circuits, via the primary coil 111 and the secondary coil 121 coupled together.

In EP2911264A1 wird ein Ladesystem beschrieben, das eine Spannungsdopplerschaltung in der Sekundäreinheit 120 umfasst, mit der die Ladespannung an dem Energiespeicher 103 hochgesetzt werden kann bzw. die Sekundärspannung an der Sekundärspule 121 reduziert werden kann. So können auch mit relativ geringen Primärströmen in der Primärspule 111 und mit relativ geringen Feldstärken des Ladefelds hohe Ladeleistungen bereitgestellt werden. Da mit steigendem Ladezustand des Energiespeichers 103 typischerweise die Spannung an dem Energiespeicher 103 ansteigt, ist die Verwendung einer Spannungsdopplerschaltung insbesondere bei relativ hohen Ladezuständen vorteilhaft. Die Verwendung einer Spannungsdopplerschaltung kann jedoch bei relativ geringen Ladezuständen zu reduzierten Ladeleistungen und/oder zu erhöhten Anforderungen an die Stromtragfähigkeit der Sekundärspule 121 führen. In EP2911264A1 a charging system is described, which is a voltage Doppler circuit in the secondary unit 120 includes, with the charging voltage to the energy storage 103 can be raised or the secondary voltage to the secondary coil 121 can be reduced. Thus, even with relatively low primary currents in the primary coil 111 and with relatively low field strengths of the charging field, high charging powers are provided. As with increasing state of charge of the energy storage 103 typically the voltage across the energy store 103 increases, the use of a voltage Doppler circuit is particularly advantageous at relatively high charge states. The use of a voltage Doppler circuit can, however, at relatively low charge states to reduced charging power and / or increased demands on the current carrying capacity of the secondary coil 121 to lead.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Sekundäreinheit 120 für ein induktives Ladesystem zum Laden des Energiespeichers 103 eines Fahrzeugs 100 bereitzustellen, das in Energie-, Kosten- und Bauraum-effizienter Weise das Laden des Energiespeichers 103 bei unterschiedlichen Ladezuständen ermöglicht. This document deals with the technical problem, a secondary unit 120 for an inductive charging system for charging the energy storage 103 of a vehicle 100 provide energy, cost and space efficient way charging the energy storage 103 allows for different states of charge.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Sekundäreinheit für ein induktives Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Das induktive Ladesystem umfasst typischerweise eine Fahrzeug-externe Primäreinheit, die eingerichtet ist, ein magnetisches Ladefeld mit einer bestimmten Ladefeld-Frequenz (z.B. z.B. 81,38 bis 90kHz gemäß der FCC, Federal Communications Commission, Frequenz Tabelle) zu generieren. Des Weiteren umfasst das induktive Ladesystem typischerweise eine Sekundäreinheit, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem magnetischen Ladefeld einen (gleichgerichteten) Ladestrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu generieren. Die Primäreinheit umfasst zu diesem Zweck eine Primärspule zur Generierung des magnetischen Ladefelds in Abhängigkeit von einem Primärstrom, d.h. in Abhängigkeit von einem Wechselstrom mit der Ladefeld-Frequenz. Die Sekundäreinheit umfasst eine Sekundärspule, die mit der Primärspule magnetisch gekoppelt ist, um auf Basis des magnetischen Ladefelds einen Sekundärstrom (d.h. einen Wechselstrom mit der Ladefeld-Frequenz) zu generieren. Die Sekundärspule kann somit dazu genutzt werden, in induktiver Weise elektrische Energie von der Primärspule zu empfangen. According to one aspect, a secondary unit for an inductive charging system for charging an electrical energy storage device of a vehicle is described. The inductive charging system typically includes a vehicle-external primary unit configured to generate a magnetic charging field at a particular charging field frequency (eg, 81.38 to 90 kHz according to the FCC, Frequency Table). Furthermore, the inductive charging system typically comprises a secondary unit which is set up to generate a (rectified) charging current for charging the electrical energy store as a function of the magnetic charging field. For this purpose, the primary unit comprises a primary coil for generating the magnetic charging field as a function of a primary current, ie as a function of an alternating current with the charging field frequency. The secondary unit comprises a secondary coil which is magnetically coupled to the primary coil to generate a secondary current (ie, an alternating current with the charging field frequency) based on the magnetic charging field. The secondary coil can thus be used to inductively receive electrical energy from the primary coil.

Die Sekundäreinheit kann einen Resonanz-Kondensator umfassen, der zusammen mit der Sekundärspule einen Schwingkreis bildet, um in Reaktion auf ein magnetisches Ladefeld einen Sekundärstrom zu generieren. Die Sekundäreinheit umfasst weiterhin einen Gleichrichter, der eingerichtet ist, auf Basis des Sekundärstroms einen gleichgerichteten Ladestrom zum Laden des Energiespeichers zu generieren. The secondary unit may comprise a resonant capacitor which together with the secondary coil forms a resonant circuit for generating a secondary current in response to a magnetic charging field. The secondary unit further comprises a rectifier which is set up to generate a rectified charging current for charging the energy store on the basis of the secondary current.

Des Weiteren umfasst die Sekundäreinheit einen an der Sekundärspule über Eingangs-Brückenpunkte (insbesondere über einen ersten und einen zweiten Eingangs-Brückenpunkt)) angeschlossenen Brückengleichrichter, der eingerichtet ist, auf Basis des Sekundärstroms an Ausgangs-Brückenpunkten (insbesondere an einem ersten und einem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt) des Brückengleichrichters einen gleichgerichteten Ladestrom zum Laden des Energiespeichers zu generieren. Der Brückengleichrichter umfasst typischerweise eine erste Diode, die in Vorwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt und dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist, und eine zweite Diode, die in Rückwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt und dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist. Außerdem kann der Brückengleichrichter eine dritte Diode umfassen, die in Vorwärtsrichtung zwischen dem zweiten Eingangs-Brückenpunkt und dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist, sowie eine vierte Diode umfassen, die in Rückwärtsrichtung zwischen dem zweiten Eingangs-Brückenpunkt und dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist. Furthermore, the secondary unit comprises a bridge rectifier which is connected to the secondary coil via input bridge points (in particular via a first and a second input bridge point) and which is set up based on the secondary current at output bridge points (in particular at a first and a second output Bridge point) of the bridge rectifier to generate a rectified charging current for charging the energy storage. The bridge rectifier typically includes a first diode disposed forwardly between the first input bridge point and the first output bridge point, and a second diode disposed in the reverse direction between the first input bridge point and the second output bridge point. In addition, the bridge rectifier may include a third diode disposed forwardly between the second input bridge point and the first output bridge point and a fourth diode disposed in the reverse direction between the second input bridge point and the second output bridge point ,

Die Sekundäreinheit umfasst weiter einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator. Der erste Kondensator kann dabei substantiell den gleichen Kapazitätswert aufweisen wie der zweite Kondensator. The secondary unit further comprises a first capacitor and a second capacitor. The first capacitor can substantially have the same capacitance value as the second capacitor.

Des Weiteren umfasst die Sekundäreinheit zumindest ein Schaltelement, das eingerichtet ist, den ersten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt zu entkoppeln. Das zumindest eine Schaltelement ist weiter eingerichtet, den zweiten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt zu entkoppeln. Das zumindest eine Schaltelement kann z.B. ein oder mehrere Schalt-Transistoren umfassen. Durch das zumindest eine Schaltelement kann somit eine Spannungsanhebung mittels des ersten und zweiten Kondensators aktiviert bzw. deaktiviert werden. Furthermore, the secondary unit comprises at least one switching element which is set up to switch the first capacitor between the first input bridge point and the first output bridge point or to decouple it from the first input bridge point or the first output bridge point. The at least one switching element is further configured to switch the second capacitor between the first input bridge point and the second output bridge point or to decouple from the first input bridge point or the second output bridge point. The at least one switching element may e.g. comprise one or more switching transistors. By means of the at least one switching element, a voltage boost can thus be activated or deactivated by means of the first and second capacitor.

Die Sekundäreinheit umfasst weiter eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, das zumindest eine Schaltelement derart anzusteuern, dass der erste Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet ist und der zweite Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet ist, wenn eine (gleichgerichtete) Ladespannung an den Ausgangs-Brückenpunkten größer als ein Ladespannungs-Schwellenwert ist. Mit anderen Worten, bei relativ hohen Ladespannungen kann die Spannungsanhebung mittels des ersten und zweiten Kondensators aktiviert sein. So kann bewirkt werden, dass auch bei relativ hohen Ladespannungen relativ geringe Primärströme verwendet werden können. The secondary unit further comprises a control unit configured to drive the at least one switching element such that the first capacitor is connected between the first input bridge point and the first output bridge point and the second capacitor is connected between the first input bridge point and the second output -Brückpunkt is switched when a (rectified) charging voltage at the output bridge points is greater than a charging voltage threshold. In other words, at relatively high charging voltages, the voltage boost can be activated by means of the first and second capacitors. Thus it can be effected that relatively low primary currents can be used even at relatively high charging voltages.

Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, das zumindest eine Schaltelement derart anzusteuern, dass der erste Kondensator von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt ist und der zweite Kondensator von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt ist, wenn die Ladespannung kleiner als der Ladespannungs-Schwellenwert ist. Mit anderen Worten, bei relativ niedrigen Ladespannungen kann die Spannungsanhebung mittels des ersten und zweiten Kondensators deaktiviert sein. So kann bewirkt werden, dass auch bei relativ niedrigen Ladespannungen relativ geringe Sekundärströme verwendet werden können. The control unit is further configured to drive the at least one switching element in such a way that the first capacitor is decoupled from the first input bridge point or the first output bridge point and the second capacitor is decoupled from the first input bridge point or the second output bridge point. when the charging voltage is less than the charging voltage threshold. In other words, at relatively low charging voltages, the voltage boost may be deactivated by means of the first and second capacitors. Thus it can be effected that relatively low secondary currents can be used even at relatively low charging voltages.

Die Ladespannungs-abhängige Aktivierung bzw. Deaktivierung der Spannungsanhebung ermöglicht somit über einen weiten Bereich von Ladezuständen des Energiespeichers, hohe Ladeleistungen mit reduzierten Anforderungen an die Primärspule und die Sekundärspule des Ladesystems. The charging voltage-dependent activation or deactivation of the voltage boost thus allows over a wide range of states of charge of the energy storage, high charging power with reduced requirements for the primary coil and the secondary coil of the charging system.

Die Sekundäreinheit kann ein erstes Schaltelement (z.B. einen ersten Schalt-Transistor) umfassen, das eingerichtet ist, den ersten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt zu entkoppeln. Das erste Schaltelement kann dabei derart in Reihe zu dem ersten Kondensator angeordnet sein, dass ein Strom durch den ersten Kondensator dem Strom durch das erste Schaltelement entspricht. So können die Anforderungen an die Stromfestigkeit des Schaltelements begrenzt bzw. reduziert werden. The secondary unit may comprise a first switching element (eg a first switching transistor) arranged to switch the first capacitor between the first input bridge point and the first output bridge point or from the first input bridge point or the first output bridge point. Decouple bridge point. In this case, the first switching element can be arranged in series with the first capacitor such that a current through the first capacitor corresponds to the current through the first switching element. Thus, the requirements for the current resistance of the switching element can be limited or reduced.

Die Sekundäreinheit kann ein zweites Schaltelement (z.B. einen zweiten Schalt-Transistor) umfassen, das eingerichtet ist, den zweiten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt zu entkoppeln. Das zweite Schaltelement kann derart in Reihe zu dem zweiten Kondensator angeordnet sein, dass ein Strom durch den zweiten Kondensator dem Strom durch das zweite Schaltelement entspricht. So können die Anforderungen an die Stromfestigkeit des Schaltelements begrenzt bzw. reduziert werden. The secondary unit may comprise a second switching element (eg, a second switching transistor) configured to switch the second capacitor between the first input bridge point and the second output bridge point or from the first input bridge point or the second output bridge point. Decouple bridge point. The second switching element may be arranged in series with the second capacitor such that a current through the second capacitor corresponds to the current through the second switching element. Thus, the requirements for the current resistance of the switching element can be limited or reduced.

Das erste Schaltelement (in Reihe mit dem ersten Kondensator) kann einen Transistor (insbesondere einen Feldeffekt, FET, Transistor) mit einer Inversdiode bzw. Body-Diode aufweisen, die in Vorwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt und dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist (und damit zusammen mit dem ersten Kondensator) parallel zu der ersten Diode des Brückengleichrichters angeordnet ist). In analoger Weise kann das zweite Schaltelement einen Transistor (insbesondere einen Feldeffekt, FET, Transistor) mit einer Inversdiode bzw. Body-Diode aufweisen, die in Rückwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt und dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt angeordnet ist (und damit zusammen mit dem zweiten Kondensator parallel zu der zweiten Diode des Brückengleichrichters angeordnet ist). So kann eine effiziente Implementierung der Schaltelemente bewirkt werden (durch jeweils nur einen Transistor). The first switching element (in series with the first capacitor) may comprise a transistor (in particular a field effect, FET, transistor) with an inverse diode or body diode, which is arranged in the forward direction between the first input bridge point and the first output bridge point (and thus together with the first capacitor) is arranged parallel to the first diode of the bridge rectifier). In an analogous manner, the second switching element may comprise a transistor (in particular a field effect, FET, transistor) with an inverse diode or body diode which is arranged in the reverse direction between the first input bridge point and the second output bridge point (and thus together with the second capacitor is arranged in parallel to the second diode of the bridge rectifier). Thus, an efficient implementation of the switching elements can be effected (by only one transistor at a time).

Die Sekundäreinheit kann eine Mehrzahl von ersten Kondensatoren und eine entsprechende Mehrzahl von zweiten Kondensatoren umfassen. Des Weiteren kann die Sekundäreinheit eine Mehrzahl von Schaltelementen umfassen. Durch die Mehrzahl von Schaltelementen kann jeweils ein erster Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt werden. Außerdem kann durch die Mehrzahl von Schaltelementen jeweils ein zweiter Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt werden. Dabei kann das Schaltelement für ein Paar aus einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator derart angeordnet sein, dass das Schaltelement durch die Summer der Kondensatorströme des Kondensatorpaars durchflossen wird. The secondary unit may include a plurality of first capacitors and a corresponding plurality of second capacitors. Furthermore, the secondary unit may comprise a plurality of switching elements. By the plurality of switching elements, in each case a first capacitor between the first input bridge point and the first output bridge point can be switched or decoupled from the first input bridge point or the first output bridge point. In addition, by the plurality of switching elements in each case a second capacitor between the first input bridge point and the second output bridge point can be switched or decoupled from the first input bridge point or the second output bridge point. In this case, the switching element for a pair of a first capacitor and a second capacitor may be arranged such that the switching element is traversed by the buzzer of the capacitor currents of the capacitor pair.

Alternativ kann die Sekundäreinheit für die Mehrzahl von ersten Kondensatoren eine entsprechende Mehrzahl von ersten Schaltelementen umfassen, wobei durch die ersten Schaltelemente jeweils ein entsprechender erster Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt werden kann. Insbesondere können jeweils ein erster Kondensator und ein erstes Schaltelement in Reihe geschaltet sein. In entsprechender Weise kann die Sekundäreinheit für die Mehrzahl von zweiten Kondensatoren eine entsprechende Mehrzahl von zweiten Schaltelementen umfassen, wobei durch die zweiten Schaltelemente jeweils ein entsprechender zweiter Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt entkoppelt werden kann. Insbesondere können jeweils ein zweiter Kondensator und ein zweites Schaltelement in Reihe geschaltet sein. Alternatively, the secondary unit for the plurality of first capacitors may comprise a corresponding plurality of first switching elements, wherein in each case a corresponding first capacitor is connected between the first input bridge point and the first output bridge point or from the first input bridge point or through the first switching elements can be decoupled from the first output bridge point. In particular, in each case a first capacitor and a first switching element may be connected in series. In a corresponding manner, the secondary unit for the plurality of second capacitors may comprise a corresponding plurality of second switching elements, wherein in each case a corresponding second capacitor is connected between the first input bridge point and the second output bridge point by the second switching elements or from the first input terminal. Bridge point or the second output bridge point can be decoupled. In particular, in each case a second capacitor and a second switching element may be connected in series.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Mehrzahl von (ggf. ersten und zweiten = Schaltelementen derart anzusteuern, dass mit steigernder Ladungsspannung eine Anzahl von ersten Kondensatoren die zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (und damit parallel zueinander) geschaltet sind, und eine Anzahl von zweiten Kondensatoren, die zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (und damit parallel zueinander) geschaltet sind, ansteigt. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von ersten bzw. zweiten Kondensatoren können bei unveränderter Gesamtkapazität ein Maximalwert der Sekundärspannung und ein Maximalwert des Primärstroms weiter reduziert werden. The control unit may be configured to control the plurality of (possibly first and second = switching elements such that with increasing charge voltage, a number of first capacitors which are connected between the first input bridge point and the first output bridge point (and thus parallel to each other) , and a number of second capacitors, which are connected between the first input bridge point and the second output bridge point (and thus parallel to each other), increases by the use of a plurality of first and second capacitors, a maximum value of the Secondary voltage and a maximum value of the primary current can be further reduced.

Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, an einer Mehrzahl von unterschiedlichen, relativ zueinander ansteigenden Ladespannungs-Schwellenwerten jeweils einen weiteren ersten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten und jeweils einen weiteren zweiten Kondensator zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt zu schalten. Dieses schrittweise Zuschalten bzw. Aktivieren der Kondensatoren kann derart erfolgen, dass bei einer Ladespannung oberhalb eines höchsten der Mehrzahl von Ladespannungs-Schwellenwerten alle ersten Kondensatoren der Mehrzahl von ersten Kondensatoren zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet sind und alle zweiten Kondensatoren der Mehrzahl von zweiten Kondensatoren zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt geschaltet sind. Durch die schrittweise Aktivierung der Mehrzahl von ersten bzw. zweiten Kondensatoren können bei unveränderter Gesamtkapazität ein Maximalwert der Sekundärspannung und ein Maximalwert des Primärstroms weiter reduziert werden. In particular, the control unit may be set up at a plurality of different, relatively increasing Charging voltage thresholds each to connect a further first capacitor between the first input bridge point and the first output bridge point and to connect a further second capacitor between the first input bridge point and the second output bridge point. This gradual activation of the capacitors may be such that, at a charging voltage above a highest of the plurality of charging voltage thresholds, all first capacitors of the plurality of first capacitors are connected between the first input bridge point and the first output bridge point and all second ones Capacitors of the plurality of second capacitors are connected between the first input bridge point and the second output bridge point. By stepwise activation of the plurality of first and second capacitors, a maximum value of the secondary voltage and a maximum value of the primary current can be further reduced while the total capacity is unchanged.

Die Kapazitätswerte der Mehrzahl von ersten Kondensatoren und der Mehrzahl von zweiten Kondensatoren sowie die Mehrzahl von Ladespannungs-Schwellenwerten können derart ausgelegt sein, dass ein vorbestimmter Maximalwert des Sekundärstroms nicht überschritten wird. The capacitance values of the plurality of first capacitors and the plurality of second capacitors as well as the plurality of charging voltage threshold values may be designed such that a predetermined maximum value of the secondary current is not exceeded.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das zumindest eine Schaltelement derart anzusteuern, dass bis zu einem vorbestimmten Maximalwert der Ladespannung ein vorbestimmter Maximalwert des Sekundärstroms nicht überschritten wird. The control unit may be configured to control the at least one switching element such that a predetermined maximum value of the secondary current is not exceeded up to a predetermined maximum value of the charging voltage.

Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Ladespannung derart in einem Ladezeitraum anzuheben, dass der Energiespeicher während des Ladezeitraums mit einer konstanten Ziel-Ladeleistung geladen wird. Zu diesem Zweck kann die Ladespannung stetig angehoben werden. Furthermore, the control unit may be configured to increase the charging voltage in a charging period such that the energy storage is charged during the charging period with a constant target charging power. For this purpose, the charging voltage can be steadily raised.

Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein Steuersignal an eine Primäreinheit des induktiven Ladesystems zu senden, die eingerichtet ist, das magnetische Ladefeld zu generieren. Dabei kann das Steuersignal anzeigen, dass das zumindest eine Schaltelement geschaltet wurde oder geschaltet wird. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein Steuersignal von der Primäreinheit zu empfangen, das anzeigt, dass das zumindest eine Schaltelement geschaltet werden soll. Durch die Kommunikation zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit kann ein Ladevorgang mit einer bestimmten (konstanten) Ziel-Ladeleistung bewirkt werden (auch wenn eine Aktivierung der Spannungsanhebung erfolgt). In addition, the control unit may be configured to send a control signal to a primary unit of the inductive charging system, which is configured to generate the magnetic charging field. In this case, the control signal indicate that the at least one switching element has been switched or switched. Alternatively or additionally, the control unit may be configured to receive a control signal from the primary unit, which indicates that the at least one switching element is to be switched. Through the communication between the primary unit and the secondary unit, charging can be effected with a certain (constant) target charging power (even if the voltage boosting is activated).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ladesystem beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Sekundäreinheit umfasst. In another aspect, a charging system is described that includes the secondary unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug wie z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus oder ein Motorrad, beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Sekundäreinheit umfasst. According to a further aspect, a vehicle, in particular a road vehicle such as e.g. a passenger car, a truck, a bus or a motorbike, comprising the secondary unit described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. It should be understood that the devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the devices and systems described in this document may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1 beispielhafte Komponenten eines induktiven Ladesystems; 1 exemplary components of an inductive charging system;

2 beispielhafte Komponenten einer WPT-Bodeneinheit und einer WPT-Fahrzeugeinheit; 2 exemplary components of a WPT ground unit and a WPT vehicle unit;

3 eine Sekundäreinheit mit einem schaltbaren Spannungsdoppler; 3 a secondary unit with a switchable voltage Doppler;

4a und 4b beispielhafte Verläufe der Effektivwerte des Sekundärstroms bzw. der Sekundärspannung als Funktion der Ladespannung; 4a and 4b exemplary curves of the RMS values of the secondary current or the secondary voltage as a function of the charging voltage;

5a beispielhafte Schaltelemente zum Aktivieren bzw. Deaktivieren des Spannungsdopplers; 5a exemplary switching elements for activating or deactivating the voltage Doppler;

5b und 5c beispielhafte schaltbare Spannungsdoppler mit einer Mehrzahl von Kondensatorsträngen; und 5b and 5c exemplary switchable voltage Doppler having a plurality of capacitor strings; and

6 einen beispielhaften Verlauf des Effektivwertes der Sekundärspannung als Funktion der Ladespannung bei Verwendung einer Mehrzahl von Kondensatorsträngen. 6 an exemplary profile of the RMS value of the secondary voltage as a function of the charging voltage when using a plurality of capacitor strings.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer Kosten-, Energie- und Bauraum-effizienten Sekundäreinheit bzw. einer WPT-Fahrzeugeinheit 120, die ein Laden des Energiespeichers 103 eines Fahrzeugs 100 mit möglichst hoher Ladeleistung bei unterschiedlichen Ladezuständen des Energiespeichers 103 ermöglicht. As set forth above, the present document is concerned with the provision of a cost, energy and space efficient secondary unit or WPT vehicle unit 120 that charge a store of energy 103 of a vehicle 100 with the highest possible charging power at different states of charge of the energy storage 103 allows.

2 zeigt ein Schaltbild einer WPT-Bodeneinheit 110 und einer WPT-Fahrzeugeinheit 120. Die WPT-Bodeneinheit 110 umfasst einen Wechselrichter 213, der eingerichtet ist, aus einem Gleichstrom (z.B. bei einer Gleichspannung von ca. 500V) einen Wechselstrom mit einer Ladefeld-Frequenz zu generieren. Dieser Wechselstrom wird in diesem Dokument auch als Primärstrom I1 bezeichnet. Des Weiteren umfasst die WPT-Bodeneinheit 110 die Primärspule 111 (allgemein als induktive Einheit bezeichnet) und einen Primärkondensator 212 (allgemein als kapazitive Einheit bezeichnet). Außerdem ist in 2 beispielhaft ein Filter (z.B. 4. Ordnung) 214 der WPT-Bodeneinheit 110 dargestellt. Die WPT-Bodeneinheit 110 umfasst somit einen seriellen Schwingkreis (hier auch als Primärschwingkreis bezeichnet), dessen Resonanzfrequenz sich aus der Gesamtkapazität C (insbesondere der Kapazität des Kondensators 212) und der Gesamtinduktivität L (insbesondere der Induktivität der Primärspule 111 als

Figure DE102016207929A1_0002
ergibt. Die Ladefeld-Frequenz ist bevorzugt nahe an der Resonanzfrequenz f0, um einen möglichst hohen Primärstrom zu erzeugen (durch eine Resonanz). Ein hoher Primärstrom ist typischerweise erforderlich, da der Kopplungsfaktor k zwischen Primärspule 111 ist, z.B. k~0.1. und Sekundärspule 121 aufgrund der großen Unterbodenfreiheit 130 relativ klein 2 shows a circuit diagram of a WPT ground unit 110 and a WPT vehicle unit 120 , The WPT ground unit 110 includes an inverter 213 , which is adapted to generate from a direct current (eg at a DC voltage of about 500V) an alternating current with a charging field frequency. This alternating current is referred to in this document as the primary current I 1 . Furthermore, the WPT ground unit includes 110 the primary coil 111 (commonly referred to as inductive unit) and a primary capacitor 212 (commonly referred to as capacitive unit). It is also in 2 an example of a filter (eg 4th order) 214 the WPT ground unit 110 shown. The WPT ground unit 110 thus includes a series resonant circuit (also referred to herein as the primary resonant circuit), the resonant frequency of the total capacitance C (in particular the capacitance of the capacitor 212 ) and the total inductance L (in particular the inductance of the primary coil 111 when
Figure DE102016207929A1_0002
results. The charging field frequency is preferably close to the resonance frequency f 0 in order to generate the highest possible primary current (by a resonance). A high primary current is typically required because the coupling factor k between the primary coil 111 is, eg k ~ 0.1. and secondary coil 121 due to the large underbody clearance 130 relatively small

In analoger Weise umfasst die WPT-Fahrzeugeinheit 120 einen Schwingkreis (hier auch als Sekundärschwingkreis bezeichnet), der aus der Sekundärspule 121 (allgemein als induktive Einheit bezeichnet) und einem Sekundärkondensator 222 (allgemein als kapazitive Einheit bezeichnet) gebildet wird. Die Resonanzfrequenz dieses Sekundärschwingkreises ist bevorzugt an die Resonanzfrequenz des Primärschwingkreises der WPT-Bodeneinheit 110 angepasst, um einen möglichst gute Übertragung zu erreichen. Außerdem ist in 2 ein Filter-Kondensator 224, ein Gleichrichter 101 und ein zu ladender Energiespeicher 103 dargestellt. Durch das Ladefeld wird über die gekoppelten Spulen 111, 121 eine Sekundärspannung und ein Sekundärstrom in der WPT-Fahrzeugeinheit 120 induziert. Diese wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet, um einen gleichgerichteten Ladestrom und Ladespannung zum Laden des Energiespeichers 103 bereitzustellen. Analogously, the WPT vehicle unit includes 120 a resonant circuit (also referred to here as secondary resonant circuit), which consists of the secondary coil 121 (commonly referred to as inductive unit) and a secondary capacitor 222 (generally referred to as capacitive unit) is formed. The resonant frequency of this secondary resonant circuit is preferably at the resonant frequency of the primary resonant circuit of the WPT ground unit 110 adapted to achieve the best possible transmission. It is also in 2 a filter capacitor 224 , a rectifier 101 and an energy store to be charged 103 shown. Through the charging field is over the coupled coils 111 . 121 a secondary voltage and a secondary current in the WPT vehicle unit 120 induced. This is done by the rectifier 101 rectified to a rectified charging current and charging voltage for charging the energy storage 103 provide.

3 zeigt ein Ladesystem mit einer WPT-Fahrzeugeinheit bzw. einer Sekundäreinheit 120, die eine Spannungsdopplerschaltung bzw. eine Schaltung zur Anhebung der Ladespannung umfasst, die mittels eines Schaltelements 302 aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Der Gleichrichter 101 der Sekundäreinheit 120 ist in dem in 3 dargestellten Beispiel als Brückengleichrichter 301 mit zwei Eingangs-Brückenpunkten 311, 312 und zwei Ausgangs-Brückenpunkten 321, 322 ausgebildet. An den Eingangs-Brückenpunkten 311, 312 liegen die Sekundärspannung 362 mit dem Sekundärstrom 352 an, und an den Ausgangs-Brückenpunkten 321, 322 werden der Ladestrom 353 mit der Ladespannung 363 bereitgestellt. 3 shows a charging system with a WPT vehicle unit or a secondary unit 120 comprising a voltage Doppler circuit or a circuit for raising the charging voltage, by means of a switching element 302 can be activated or deactivated. The rectifier 101 the secondary unit 120 is in the in 3 illustrated example as a bridge rectifier 301 with two input bridge points 311 . 312 and two exit bridge points 321 . 322 educated. At the entrance bridge points 311 . 312 are the secondary voltage 362 with the secondary current 352 on, and at the output bridge points 321 . 322 be the charging current 353 with the charging voltage 363 provided.

Die Spannungsdopplerschaltung umfasst einen ersten Kondensator 341, der zwischen einem ersten Ausgangs-Brückenpunkt 321 und einem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 angeordnet ist, und einen zweiten Kondensator 342, der zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 und einem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt 322 angeordnet ist. Die Spannungsdopplung erfolgt, wenn das in 3 dargestellte Schaltelement 302 den Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kondensator 341 und dem zweiten Kondensator 342 mit dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 koppelt. Andererseits kann die Spannungsdopplung dadurch deaktiviert werden, dass der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 341, 342 von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 entkoppelt wird. The voltage Doppler circuit comprises a first capacitor 341 that is between a first output bridge point 321 and a first entrance bridge point 311 is arranged, and a second capacitor 342 that is between the first entrance bridge point 311 and a second output bridge point 322 is arranged. The voltage doubling occurs when the in 3 illustrated switching element 302 the connection point between the first capacitor 341 and the second capacitor 342 with the first entrance bridge point 311 coupled. On the other hand, the voltage doubling can be deactivated by the connection point between the capacitors 341 . 342 from the first entrance bridge point 311 is decoupled.

Die Sekundäreinheit 120 umfasst eine Steuereinheit 370, die eingerichtet ist, das Schaltelement 302 anzusteuern, um die Spannungsanhebung durch die Kondensatoren 341, 342 zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Insbesondere kann die Steuereinheit 370 eingerichtet sein, Information in Bezug auf den Ladezustand des Energiespeichers 103 zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann z.B. der Energiespeicher 103 von der Sekundäreinheit 120 entkoppelt werden, um die Ruhespannung des Energiespeichers 103 zu ermitteln. Die Ruhespannung des Energiespeichers 103 zeigt typischerweise den Ladezustand (d.h. den State of Charge, SOC) des Energiespeichers 103 an. Das Schaltelement 302 kann dann in Abhängigkeit von der Ruhespannung angesteuert werden. Alternativ oder ergänzend können der Ladestrom 353 bzw. der Sekundärstrom 352 und/oder die Ladespannung 363 bzw. die Sekundärspannung 362 ermittelt werden. Das Schaltelement 302 kann dann in Abhängigkeit von dem Ladestrom 353 bzw. dem Sekundärstrom 352 und/oder der Ladespannung 363 bzw. der Sekundärspannung 362 angesteuert werden. The secondary unit 120 includes a control unit 370 that is set up, the switching element 302 to control the voltage boost through the capacitors 341 . 342 to activate or deactivate. In particular, the control unit 370 be set up, information relating to the state of charge of the energy storage 103 to investigate. For this purpose, for example, the energy storage 103 from the secondary unit 120 be decoupled to the quiescent voltage of the energy storage 103 to investigate. The quiescent voltage of the energy storage 103 typically shows the state of charge (ie, the state of charge, SOC) of the energy store 103 at. The switching element 302 can then be controlled as a function of the rest voltage. Alternatively or additionally, the charging current 353 or the secondary current 352 and / or the charging voltage 363 or the secondary voltage 362 be determined. The switching element 302 can then depend on the charging current 353 or the secondary current 352 and / or the charging voltage 363 or the secondary voltage 362 be controlled.

4a zeigt den Betrag bzw. Effektivwert des Sekundärstroms 352 als Funktion der Ladespannung 363 im Verlauf eines Ladevorgangs. Der Sekundärstrom 352 ist typischerweise auf einen Maximalwert 451 begrenzt, wobei der Maximalwert 451 von der Auslegung der Sekundärspule 121 abhängt. Als Folge daraus ist die Ladeleistung in den Bereichen A, B des Ladevorgangs reduziert. Ab einer Ladespannung 363, die einen ersten Ladespannungs-Schwellenwert 471 überschreitet, kann mit einer bestimmten (konstanten) Ziel-Ladeleistung geladen werden. Um die Ziel-Ladeleistung auch bei steigendem Ladezustand des Energiespeichers 103 beizubehalten, muss die Ladespannung 363 angehoben werden, was wiederum eine Erhöhung des Betrags bzw. des Effektivwerts der Sekundärspannung 362 erfordert. Dies erfordert wiederum eine Erhöhung der Feldstärke des Ladefelds, was wiederum die Erhöhung des Betrags bzw. des Effektivwerts des Primärstroms 351 erfordert. Mit einer Erhöhung des Primärstroms 351 bzw. der Feldstärke des zu generierenden Ladefelds steigen wiederum die Anforderungen und damit die Kosten für die Primärspule 111. 4a shows the amount or rms value of the secondary current 352 as a function of the charging voltage 363 during a charging process. The secondary current 352 is typically at a maximum value 451 limited, with the maximum value 451 from the design of the secondary coil 121 depends. As a result, the charging power in the areas A, B of the charging process is reduced. From a charging voltage 363 which has a first charging voltage threshold 471 exceeds, can be loaded with a certain (constant) target charging power. To the target charging power even with increasing state of charge of the energy store 103 maintain the charging voltage 363 which in turn increases the magnitude or RMS value of the secondary voltage 362 requires. This in turn requires an increase in the field strength of the charging field, which in turn increases the magnitude or RMS value of the primary current 351 requires. With an increase in the primary current 351 or the field strength of the charging field to be generated in turn increase the requirements and thus the costs for the primary coil 111 ,

Aus diesem Grund kann ab Erreichen eines zweiten Ladespannungs-Schwellenwertes 472 die Spannungsdopplerschaltung aktiviert werden (am Schaltpunkt 402), so dass der Effektivwert der Sekundärspannung 362 bei gleichbleibender Ladespannung 363 sinkt, und der Effektivwert des Sekundärstroms 352 in entsprechender Weise (bei gleichbleibender Ziel-Ladeleistung) ansteigt (z.B. von dem Minimalwert 452 auf den Maximalwert 451). For this reason, from reaching a second charging voltage threshold 472 the voltage Doppler circuit are activated (at the switching point 402 ), so that the rms value of the secondary voltage 362 at constant charging voltage 363 decreases, and the rms value of the secondary current 352 in a corresponding manner (with the same target charging power) increases (eg from the minimum value 452 to the maximum value 451 ).

4b zeigt den der 4a entsprechenden Verlauf des Effektivwertes der Sekundärspannung 362, der bei Aktivierung der Spannungsdopplerschaltung von einem Minimalwert 461 auf einen Maximalwert 462 ansteigt. Durch eine Deaktivierung bzw. Aktivierung der Spannungsdopplerschaltung bei einem bestimmten Ladespannungs-Schwellenwert 472 kann somit erreicht werden, dass bei einem relativ niedrigen Ladezustand der Effektivwert des Sekundärstroms 352 auf einen Maximalwert 451 begrenzt werden kann, und dass bei einem relativ hohen Ladezustand der Effektivwert des Primärstroms 351 auf einen Maximalwert begrenzt werden kann. Somit kann bei reduzierten Anforderungen an die Spulen 111, 121 des Ladesystems über einen weiten Bereich eines Ladevorgangs eine bestimmte Ziel-Ladeleistung ermöglicht werden. 4b shows the the 4a corresponding course of the rms value of the secondary voltage 362 , the activation of the voltage Doppler circuit of a minimum value 461 to a maximum value 462 increases. By deactivating or activating the voltage Doppler circuit at a certain charging voltage threshold 472 can thus be achieved that at a relatively low state of charge, the rms value of the secondary current 352 to a maximum value 451 can be limited, and that at a relatively high state of charge, the rms value of the primary current 351 can be limited to a maximum value. Thus, with reduced demands on the coils 111 . 121 allow the charging system over a wide range of charging a certain target charging power.

Die Kapazität der Kondensatoren 341, 342 und der Schaltpunkt 402 können derart gewählt werden, dass die Punkte C und E den gleichen Minimalwert 452 für den Effektivwert des Sekundärstroms 352 und/oder den gleichen Maximalwert 462 für den Effektivwert der Sekundärspannung 352 aufweisen. Dabei erfolgt an Punkt C die Aktivierung der Spannungsdopplerschaltung. An Punkt E ist eine maximale Ladespannung 363 erreicht und/oder der Ladevorgang beendet. The capacity of the capacitors 341 . 342 and the switching point 402 can be chosen such that the points C and E have the same minimum value 452 for the RMS value of the secondary current 352 and / or the same maximum value 462 for the RMS value of the secondary voltage 352 exhibit. In this case, the activation of the voltage doubler circuit takes place at point C. At point E is a maximum charging voltage 363 reached and / or the charging finished.

Das in 3 dargestellte Schaltelement 302 kann durch Verwendung von mindestens zwei Schalt-Transistoren (insbesondere Feldeffekt, z.B. MOS, metal oxide semiconductor, Transistoren) implementiert werden, die jeweils zueinander entgegengesetzte Inversdioden bzw. Body-Dioden aufweisen. Diese Schalt-Transistoren müssen dabei für den gesamten Strom ausgelegt sein, der zwischen dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 341, 342 und dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 fließt. This in 3 illustrated switching element 302 can be implemented by using at least two switching transistors (in particular field effect, eg, MOS, metal oxide semiconductor, transistors), which each have mutually opposite inverse diodes or body diodes. These switching transistors must be designed for the entire current between the connection point of the capacitors 341 . 342 and the first entrance bridge point 311 flows.

5a zeigt ein erstes Schaltelement 501 (insbesondere einem ersten Schalt-Transistor), das eingerichtet ist, den ersten Kondensator 341 von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 und von dem Verbindungspunkt 503 zu entkoppeln. Des Weiteren zeigt 5a ein zweites Schaltelement 502, das eingerichtet ist, den zweiten Kondensator 342 von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 und von dem Verbindungspunkt 503 zu entkoppeln. Die Steuereinheit 370 kann eingerichtet sein, die jeweiligen Schaltelemente 501, 502 anzusteuern. Durch die beiden Schaltelemente 501, 502 fließt dabei nur der jeweilige Kondensatorstrom 551, 552, und nicht der gesamte Kondensatorstrom 553, so dass die Schaltelemente 501, 502 im Vergleich zu Schaltelementen zwischen dem Verbindungspunkt 503 und dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 reduzierte Anforderungen in Bezug auf die Stromtragfähigkeit aufweisen. Dabei können die Schaltelemente 501, 502 jeweils auf der, dem Verbindungspunkt 503 zugewandten, Seite des jeweiligen Kondensators oder auf der, dem Verbindungspunkt 503 abgewandten, Seite des jeweiligen Kondensators angeordnet sein. Die Anordnung des zweiten Schaltelements 502 für den zweiten Kondensator 342 auf der, dem Verbindungspunkt 503 abgewandten, Seite des zweiten Kondensators 342 kann insbesondere für die Implementierung des zweiten Schaltelements 502 vorteilhaft sein. 5a shows a first switching element 501 (In particular, a first switching transistor), which is arranged, the first capacitor 341 from the first entrance bridge point 311 and from the connection point 503 to decouple. Further shows 5a a second switching element 502 that is set up, the second capacitor 342 from the first entrance bridge point 311 and from the connection point 503 to decouple. The control unit 370 can be set up, the respective switching elements 501 . 502 head for. Through the two switching elements 501 . 502 only the respective capacitor current flows 551 . 552 , and not the entire capacitor current 553 so that the switching elements 501 . 502 compared to switching elements between the connection point 503 and the first entrance bridge point 311 have reduced requirements in terms of current carrying capacity. In this case, the switching elements 501 . 502 each on the, the connection point 503 facing, side of the respective capacitor or on the, the connection point 503 facing away, be arranged side of the respective capacitor. The arrangement of the second switching element 502 for the second capacitor 342 on the, the connection point 503 remote, side of the second capacitor 342 can in particular for the implementation of the second switching element 502 be beneficial.

Anstatt des Gesamtstromes 553 können somit durch die Anordnung gemäß 5a zwei halb so große Ströme 551 und 552 geschaltet werden. Dabei muss jeder einzelne Transistor nur in eine einzige Richtung sperren, da in der jeweiligen Gegenrichtung nach Erreichen der Ladespannung 363 im jeweiligen Kondensator 341, 342 kein weiterer Stromfluss mehr möglich ist. Die Schaltelemente 501, 502 können somit jeweils durch Verwendung eines einzigen Schalt-Transistors implementiert werden. Diese weisen dabei bevorzugt eine Spannungsfestigkeit auf, die mindestens das Zweifache des Ladespannungs-Schwellenwertes 472 entspricht. Ein Schalten der Schalt-Transistoren an einem bestimmten Schaltpunkt 402 verhindert das Leitend-Werden der Reverse-Dioden der jeweiligen Schalt-Transistoren. Bei einer Anordnung von Schalt-Transistoren gemäß 3 müssten zwei doppelt so leistungsfähige Schalt-Transistoren antiparallel geschaltet werden. Folglich können mit einer Anordnung gemäß 5a die Größe, Kosten und die Verluste der Schaltelemente 302 zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Spannungsanhebung reduziert werden. Instead of the total current 553 can thus by the arrangement according to 5a two streams that are half as big 551 and 552 be switched. In this case, each individual transistor must only block in a single direction, since in the respective opposite direction after reaching the charging voltage 363 in the respective capacitor 341 . 342 no further current flow is possible. The switching elements 501 . 502 Thus, each can be implemented by using a single switching transistor. These preferably have a dielectric strength which is at least twice the charging voltage threshold value 472 equivalent. A switching of the switching transistors at a certain switching point 402 prevents the conduction of the reverse diodes of the respective switching transistors. In an arrangement of switching transistors according to 3 Two twice as powerful switching transistors would have to be switched antiparallel. Consequently, with an arrangement according to 5a the size, cost and losses of the switching elements 302 be reduced to enable or disable the voltage boost.

Mit steigenden Kapazitätswert der Kondensatoren 341, 342 steigt typischerweise der Wert der Ladespannung 363 bzw. des Effektivwerts der Sekundärspannung 362 bei dem eine substantielle Spannungsanhebung erfolgt. Insbesondere erfolgt eine substantielle Spannungsanhebung typischerweise nur dann, wenn bei einer bestimmten Ziel-Ladeleistung die Ladespannung 363 und die Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 einen bestimmten Verhältnis-Schwellenwert erreichen oder überschreiten. Um die Spannungsdopplerschaltung bereits bei relativ niedrigen Ladespannungen 363 aktivieren zu können (und um damit den Maximalwert 451 des Sekundärstroms 362 weiter reduzieren zu können), kann eine Mehrzahl von parallel angeordneten Kondensatorsträngen verwendet werden, wobei die einzelnen Kondensatorstränge mit steigender Ladespannung 363 nach und nach aktiviert werden können (siehe 5b). Jeder der Kondensatorstränge umfasst einen ersten Kondensator 341 und einen zweiten Kondensator 342, die über jeweilige Schaltelemente 501, 502 mit dem Verbindungspunkt 503 und dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 gekoppelt werden können. So können nach und nach mit steigender Ladespannung 363 die effektiven Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 erhöht werden. Als Folge daraus können der Maximalwert 462 der Sekundärspannung 362 und der Maximalwert des Primärstroms 351 weiter reduziert werden. With increasing capacitance value of the capacitors 341 . 342 typically increases the value of the charging voltage 363 or the rms value of the secondary voltage 362 at the one substantial increase in voltage takes place. In particular, a substantial increase in voltage typically only occurs when the charging voltage at a certain target charging power 363 and the capacitance values of the capacitors 341 . 342 reach or exceed a certain ratio threshold. To the voltage Doppler circuit already at relatively low charging voltages 363 to enable (and thereby the maximum value 451 of the secondary current 362 can be further reduced), a plurality of parallel-arranged capacitor strings can be used, wherein the individual capacitor strings with increasing charging voltage 363 gradually activated (see 5b ). Each of the capacitor strings includes a first capacitor 341 and a second capacitor 342 , via respective switching elements 501 . 502 with the connection point 503 and the first entrance bridge point 311 can be coupled. So can gradually with increasing charging voltage 363 the effective capacitance values of the capacitors 341 . 342 increase. As a result, the maximum value 462 the secondary voltage 362 and the maximum value of the primary current 351 be further reduced.

5c veranschaulicht die Verwendung einer Mehrzahl von parallel angeordneten Kondensatorsträngen in Zusammenhang mit Schaltelementen 302, durch die jeweils ein Kondensatorstrang als Gesamtheit aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Das Schaltelement 302 eines Kondensatorstrangs wird dabei durch die Summe des ersten Kondensatorstroms 551 durch den ersten Kondensator 341 und des zweiten Kondensatorstroms 552 durch den zweiten Kondensator 342 des jeweiligen Kondensatorstrangs durchflossen. 5c illustrates the use of a plurality of parallel arranged capacitor strings in connection with switching elements 302 , by each of which a capacitor string can be activated or deactivated as a whole. The switching element 302 a capacitor string is thereby the sum of the first capacitor current 551 through the first capacitor 341 and the second capacitor current 552 through the second capacitor 342 flowed through the respective capacitor string.

6 zeigt den Verlauf des Effektivwertes der Sekundärspannung 362 als Funktion der Ladespannung 363 bei Verwendung einer Spannungsdopplerschaltung mit drei Kondensatorsträngen, die jeweils an einem der Schaltpunkte 402 aktiviert werden. Mit Erhöhung der Anzahl der Kondensatorstränge, kann der Maximalwert 462 immer mehr auf den Minimalwert 461 der Sekundärspannung 362 reduziert werden. Die einzelnen Kondensatorstränge führen dabei jeweils nur Teilströme 551, 552 des Gesamtstroms 553, so dass mit steigender Anzahl von Kondensatorsträngen die Anforderungen an die Schaltelemente 501, 502 sinken. 6 shows the course of the rms value of the secondary voltage 362 as a function of the charging voltage 363 when using a voltage Doppler circuit with three capacitor strings, each at one of the switching points 402 to be activated. As the number of capacitor strings increases, the maximum value can increase 462 more and more to the minimum value 461 the secondary voltage 362 be reduced. The individual capacitor strings lead in each case only partial currents 551 . 552 of the total current 553 , so that with increasing number of capacitor strings the requirements for the switching elements 501 . 502 decline.

Die Anzahl von Kondensatorpaaren bzw. Kondensatorsträngen und/oder die Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 können in einem iterativen Verfahren ermittelt werden. In einem ersten Schritt kann ein Maximalwert 462 der Sekundärspannung 362 festgelegt werden. Aus dem Verhältnis der maximalen Ladeleistung und des maximal zulässigen Sekundärstroms 451 ergibt sich der Minimalwert 461 der Sekundärspannung 362. Der erste Schaltpunkt 402, bei der der erste Kondensatorstrang zugeschaltet wird, erfolgt, wenn die Sekundärspannung 362 den vorgegebenen Maximalwert 462 erreicht hat. In erster Näherung entspricht in diesem Fall die Ladespannung 363 dem vorgegebenen Maximalwert 462 (d.h. der Ladespannungs-Schwellenwert 472 entspricht in erster Näherung dem vorgegebenen Maximalwert 462 der Sekundärspannung 362). The number of capacitor pairs or capacitor strings and / or the capacitance values of the capacitors 341 . 342 can be determined in an iterative procedure. In a first step, a maximum value 462 the secondary voltage 362 be determined. From the ratio of the maximum charging power and the maximum permissible secondary current 451 the minimum value results 461 the secondary voltage 362 , The first switching point 402 , in which the first capacitor string is switched on, takes place when the secondary voltage 362 the predetermined maximum value 462 has reached. In a first approximation corresponds in this case, the charging voltage 363 the predetermined maximum value 462 (ie the charging voltage threshold 472 corresponds to the predetermined maximum value in a first approximation 462 the secondary voltage 362 ).

Die erforderlichen Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 des ersten Kondensatorstrangs können dann derart bestimmt werden, dass sich nach Zuschalten des ersten Kondensatorstrangs der Minimalwert 461 der Sekundärspannung 362 ergibt. Die Kapazitätswerte sind dabei typischerweise auch von der Ladefeld-Frequenz bzw. von der Frequenz des Sekundärstroms 353 abhängig. The required capacitance values of the capacitors 341 . 342 of the first capacitor string can then be determined such that, after connecting the first capacitor string, the minimum value 461 the secondary voltage 362 results. The capacitance values are typically also from the charging field frequency or from the frequency of the secondary current 353 dependent.

In analoger Weise können die Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 der ein oder mehreren weiteren Kondensatorstränge ermittelt werden, bis die maximal erforderliche Ladespannung 363 erreicht ist. Falls die maximale Ladespannung 363 mit einer bestimmten Anzahl von Kondensatorsträngen nicht erreicht werden kann, so kann die Anzahl von Kondensatorsträngen erhöht und/oder der Maximalwert 462 der Sekundärspannung 362 erhöht werden. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, bis die Kapazitätswerte einer ausreichenden Anzahl von Kondensatorsträngen ermittelt wurde. In an analogous way, the capacitance values of the capacitors 341 . 342 the one or more further capacitor strings are determined until the maximum required charging voltage 363 is reached. If the maximum charging voltage 363 can not be achieved with a certain number of capacitor strings, the number of capacitor strings can be increased and / or the maximum value 462 the secondary voltage 362 increase. This procedure can be repeated until the capacitance values of a sufficient number of capacitor strings have been determined.

Es wird somit eine Sekundäreinheit 120 beschrieben, bei der Kondensatoren 341, 342, die eine Spannungsanhebung bewirken, durch dedizierte Schalter 501, 502 an- und abschaltbar sind. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 341, 342 und die Schaltschwellwerte 472 zum Aktivieren der Kondensatoren 341, 342 können dabei derart dimensioniert werden, dass bei einem vorgegebenen Maximalwert des Ladestroms 353 bzw. des Sekundärstroms 352 die Sekundärspannung 362 am Eingang des Gleichrichters 101, 301 während des gesamten Ladevorgangs einen vorbestimmten Maximalwert 462 nicht überschreitet. Es wird somit eine schaltbare Spannungsdopplerschaltung zur Anhebung der Ladespannung 363 beschrieben, um sowohl den Primärstrom 351 (durch die Primärspule 111) als auch den Sekundärstrom 352 (durch die Sekundärspule 121) auf einen bestimmten jeweiligen Maximalwert 451 zu begrenzen. Die Schalt-Transistoren 501, 502 zur Aktivierung / Deaktivierung der einzelnen Kondensatoren 341, 342 können dabei derart angeordnet werden, dass kein inverser Stromfluss über die Reversdioden der Transistoren 501, 502 erfolgt, und somit keine “antiseriell“ geschalteten Transistoren erforderlich sind. Dies kann durch eine geeignete Wahl des Schaltpunktes 402 gewährleistet werden, an dem die Kondensatoren 341, 342 mit dem ersten Eingangs-Brückenpunkt 311 gekoppelt werden. It thus becomes a secondary unit 120 described at the capacitors 341 . 342 , which cause a voltage boost, by dedicated switches 501 . 502 can be switched on and off. The capacitance values of the capacitors 341 . 342 and the switching thresholds 472 to activate the capacitors 341 . 342 can be dimensioned such that at a predetermined maximum value of the charging current 353 or the secondary current 352 the secondary voltage 362 at the entrance of the rectifier 101 . 301 during the entire charging a predetermined maximum value 462 does not exceed. There is thus a switchable voltage Doppler circuit to increase the charging voltage 363 described to both the primary stream 351 (through the primary coil 111 ) as well as the secondary current 352 (through the secondary coil 121 ) to a certain respective maximum value 451 to limit. The switching transistors 501 . 502 to activate / deactivate the individual capacitors 341 . 342 can be arranged such that no inverse current flow through the reverse diodes of the transistors 501 . 502 takes place, and thus no "antiserial" switched transistors are required. This can be done by a suitable choice of the switching point 402 be guaranteed, in which the capacitors 341 . 342 with the first entrance bridge point 311 be coupled.

Die Kondensatoren 341, 342 und Schalt-Transistoren 501, 502 können in mehrere Teil-Kondensatoren und Teil-Schalter aufgeteilt werden, um parallele Spannungsdopplerschaltungen bereitzustellen, so dass ein flexibleres Schalten ermöglicht wird. Durch die Aufteilung werden die Summe der Kapazitätswerte und die erforderliche Stromtragfähigkeit der Schalt-Transistoren nicht erhöht. Bei Verwendung einer Mehrzahl von Dopplerschaltungen kann die Dimensionierung der Teil-Kondensatoren 341, 342 derart gewählt werden, dass die Differenz zwischen einer minimalen Gleichrichter-Eingangsspannung 461 und einer maximalen Gleichrichter-Eingangsspannung 462 reduziert wird, was zu einer Reduzierung des Primärspulenstroms 351 führt. The capacitors 341 . 342 and switching transistors 501 . 502 can be split into multiple sub-capacitors and sub-switches to provide parallel voltage Doppler circuits, allowing for more flexible switching. The division does not increase the sum of the capacitance values and the required current carrying capacity of the switching transistors. When using a plurality of Doppler circuits, the dimensioning of the partial capacitors 341 . 342 be chosen such that the difference between a minimum rectifier input voltage 461 and a maximum rectifier input voltage 462 is reduced, resulting in a reduction of the primary coil current 351 leads.

Ggf. können die Kapazitätswerte der einzelnen Kondensatoren 341, 342 in Bezug auf einen bestimmten Maximalwert der Ladespannung 363 überdimensioniert werden. So können relativ große Toleranzen bei der Wahl der Kondensatoren 341, 342 ermöglicht werden, was wiederum den Einsatz von Kosten-günstigen Kondensatoren 341, 342 ermöglicht. Possibly. can change the capacitance values of each capacitor 341 . 342 in relation to a certain maximum value of the charging voltage 363 oversized. Thus, relatively large tolerances in the choice of capacitors 341 . 342 allowing, in turn, the use of cost-effective capacitors 341 . 342 allows.

Die beschriebene Sekundäreinheit 120 ermöglicht somit eine Reduzierung des Primärstroms 351 ohne Erhöhung des Sekundärstroms 352. So können Kosten und Bauraum für die Spulen 111, 121 (insbesondere HF-Litze und Ferrite) eingespart werden. Des Weiteren werden die Schaltelemente 501, 502 zur Aktivierung / Deaktivierung der Spannungsdopplerschaltung derart angeordnet, dass nur Strom in einer Richtung gesperrt werden muss, was eine Reduktion von Kosten, Bauraum und Energieverbrauch ermöglicht. Außerdem weist die beschriebene Sekundäreinheit 120 eine hohe Robustheit gegenüber Schwankungen bzw. Toleranzen der Elementwerte der einzelnen Schaltungskomponenten auf. The described secondary unit 120 thus allows a reduction of the primary current 351 without increasing the secondary current 352 , So can costs and space for the coils 111 . 121 (in particular HF strand and ferrites) can be saved. Furthermore, the switching elements 501 . 502 for the activation / deactivation of the voltage Doppler circuit arranged such that only current in one direction must be disabled, which allows a reduction of costs, space and energy consumption. In addition, the described secondary unit 120 a high degree of robustness to fluctuations or tolerances of the element values of the individual circuit components.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen. The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed devices and systems.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2911264 A1 [0007] EP 2911264 A1 [0007]

Claims (10)

Sekundäreinheit (120) für ein induktives Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (103) eines Fahrzeugs (100), wobei die Sekundäreinheit (120) umfasst, – eine Sekundärspule (121), in der in Reaktion auf ein magnetisches Ladefeld ein Sekundärstrom (352) generiert wird; – einen an der Sekundärspule (121) über Eingangs-Brückenpunkte (311, 312) angeschlossenen Brückengleichrichter (301), der eingerichtet ist, auf Basis des Sekundärstroms (352) an Ausgangs-Brückenpunkten (321, 322) des Brückengleichrichters (301) einen gleichgerichteten Ladestrom (353) zum Laden des Energiespeichers (103) zu generieren; – einen ersten Kondensator (341) und einen zweiten Kondensator (342); und – zumindest ein Schaltelement (302, 501, 502), das eingerichtet ist, – den ersten Kondensator (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) zu entkoppeln; und – den zweiten Kondensator (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) zu entkoppeln; und – eine Steuereinheit (370), die eingerichtet ist, das zumindest eine Schaltelement (302, 501, 502) derart anzusteuern, dass – der erste Kondensator (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) geschaltet ist und der zweite Kondensator (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) geschaltet ist, wenn eine Ladespannung (363) an den Ausgangs-Brückenpunkten (321, 322) größer als ein Ladespannungs-Schwellenwert (472) ist; und – der erste Kondensator (341) von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) entkoppelt ist und der zweite Kondensator (342) von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) entkoppelt ist, wenn die Ladespannung (363) kleiner als der Ladespannungs-Schwellenwert (472) ist. Secondary unit ( 120 ) for an inductive charging system for charging an electrical energy store ( 103 ) of a vehicle ( 100 ), the secondary unit ( 120 ), - a secondary coil ( 121 ) in which, in response to a magnetic charging field, a secondary current ( 352 ) is generated; - one at the secondary coil ( 121 ) via entry bridge points ( 311 . 312 ) connected bridge rectifier ( 301 ), which is set up based on the secondary current ( 352 ) at output bridge points ( 321 . 322 ) of the bridge rectifier ( 301 ) a rectified charging current ( 353 ) for charging the energy store ( 103 ) to generate; A first capacitor ( 341 ) and a second capacitor ( 342 ); and - at least one switching element ( 302 . 501 . 502 ), which is set up, - the first capacitor ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the first exit bridge point ( 321 ) to decouple; and - the second capacitor ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the second exit bridge point ( 322 ) to decouple; and a control unit ( 370 ), which is set up, the at least one switching element ( 302 . 501 . 502 ) such that - the first capacitor ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) and the second capacitor ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) is switched when a charging voltage ( 363 ) at the exit bridge points ( 321 . 322 ) greater than a charging voltage threshold ( 472 ); and - the first capacitor ( 341 ) from the first entrance bridge point ( 311 ) or the first exit bridge point ( 321 ) is decoupled and the second capacitor ( 342 ) from the first entrance bridge point ( 311 ) or the second exit bridge point ( 322 ) is decoupled when the charging voltage ( 363 ) smaller than the charging voltage threshold ( 472 ). Sekundäreinheit (120) gemäß Anspruch 1, wobei – die Sekundäreinheit (120) ein erstes Schaltelement (501) umfasst, das eingerichtet ist, den ersten Kondensator (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) zu entkoppeln; und – die Sekundäreinheit (120) ein zweites Schaltelement (502) umfasst, das eingerichtet ist, den zweiten Kondensator (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) zu schalten bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) zu entkoppeln; und – die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, das erste Schaltelement (501) und das zweite Schaltelement (502) anzusteuern. Secondary unit ( 120 ) according to claim 1, wherein - the secondary unit ( 120 ) a first switching element ( 501 ) arranged to connect the first capacitor ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the first exit bridge point ( 321 ) to decouple; and - the secondary unit ( 120 ) a second switching element ( 502 ) configured to connect the second capacitor ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the second exit bridge point ( 322 ) to decouple; and - the control unit ( 370 ), the first switching element ( 501 ) and the second switching element ( 502 ) head for. Sekundäreinheit (120) gemäß Anspruch 2, wobei – das erste Schaltelement (501) derart in Reihe zu dem ersten Kondensator (341) angeordnet ist, dass ein Strom (551) durch den ersten Kondensator (341) dem Strom (551) durch das erste Schaltelement (501) entspricht; und – das zweite Schaltelement (502) derart in Reihe zu dem zweiten Kondensator (342) angeordnet ist, dass ein Strom (552) durch den zweiten Kondensator (342) dem Strom (552) durch das zweite Schaltelement (502) entspricht. Secondary unit ( 120 ) according to claim 2, wherein - the first switching element ( 501 ) in series with the first capacitor ( 341 ) is arranged that a stream ( 551 ) through the first capacitor ( 341 ) the stream ( 551 ) by the first switching element ( 501 ) corresponds; and - the second switching element ( 502 ) in series with the second capacitor ( 342 ) is arranged that a stream ( 552 ) through the second capacitor ( 342 ) the stream ( 552 ) by the second switching element ( 502 ) corresponds. Sekundäreinheit (120) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei – der Brückengleichrichter (301) eine erste Diode umfasst, die in Vorwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) angeordnet ist; – das erste Schaltelement (501) einen Transistor mit einer Inversdiode aufweist, die in Vorwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) angeordnet ist; – der Brückengleichrichter (301) eine zweite Diode umfasst, die in Rückwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) angeordnet ist; und – das zweite Schaltelement (502) einen Transistor mit einer Inversdiode aufweist, die in Rückwärtsrichtung zwischen dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) angeordnet ist. Secondary unit ( 120 ) according to one of claims 2 to 3, wherein - the bridge rectifier ( 301 ) comprises a first diode which is connected in the forward direction between the first input bridge point ( 311 ) and the first exit bridge point ( 321 ) is arranged; The first switching element ( 501 ) has a transistor with an inverse diode, which in the forward direction between the first input bridge point ( 311 ) and the first exit bridge point ( 321 ) is arranged; - the bridge rectifier ( 301 ) comprises a second diode which is connected in the reverse direction between the first input bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) is arranged; and - the second switching element ( 502 ) has a transistor with an inverse diode, which in the reverse direction between the first input bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) is arranged. Sekundäreinheit (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Sekundäreinheit (120) eine Mehrzahl von ersten Kondensatoren (341) und eine Mehrzahl von zweiten Kondensatoren (342) umfasst; – die Sekundäreinheit (120) eine Mehrzahl von Schaltelementen (302, 501, 502) umfasst, durch die – jeweils ein erster Kondensator (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) entkoppelt werden kann; – jeweils ein zweiter Kondensator (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) geschaltet bzw. von dem ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) oder dem zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) entkoppelt werden kann; und – die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, die Mehrzahl von Schaltelementen (302, 501, 502) derart anzusteuern, dass mit steigernder Ladungsspannung (362) eine Anzahl von ersten Kondensatoren (341) die zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) geschaltet sind, und eine Anzahl von zweiten Kondensatoren (342), die zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) geschaltet sind, ansteigt. Secondary unit ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein - the secondary unit ( 120 ) a plurality of first capacitors ( 341 ) and a plurality of second capacitors ( 342 ); - the secondary unit ( 120 ) a plurality of switching elements ( 302 . 501 . 502 ), by each of which - a first capacitor ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the first exit bridge point ( 321 ) can be decoupled; - in each case a second capacitor ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) or from the first input bridge point ( 311 ) or the second exit bridge point ( 322 ) can be decoupled; and - the control unit ( 370 ), the plurality of switching elements ( 302 . 501 . 502 ) such that with increasing charge voltage ( 362 ) a number of first capacitors ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ), and a number of second capacitors ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ), increases. Sekundäreinheit (120) gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, an einer Mehrzahl von unterschiedlichen, relativ zueinander ansteigenden Ladespannungs-Schwellenwerten (472) jeweils einen weiteren ersten Kondensator (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) zu schalten und jeweils einen weiteren zweiten Kondensator (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) zu schalten, so dass bei einer Ladespannung (362) oberhalb eines höchsten der Mehrzahl von Ladespannungs-Schwellenwerten (472) alle ersten Kondensatoren (341) der Mehrzahl von ersten Kondensatoren (341) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den ersten Ausgangs-Brückenpunkt (321) geschaltet sind und alle zweiten Kondensatoren (342) der Mehrzahl von zweiten Kondensatoren (342) zwischen den ersten Eingangs-Brückenpunkt (311) und den zweiten Ausgangs-Brückenpunkt (322) geschaltet sind. Secondary unit ( 120 ) according to claim 5, wherein the control unit ( 370 ) is arranged at a plurality of different, relatively increasing charging voltage thresholds ( 472 ) each have a further first capacitor ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) and in each case a further second capacitor ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ), so that at a charging voltage ( 362 ) above a highest one of the plurality of charging voltage thresholds ( 472 ) all first capacitors ( 341 ) of the plurality of first capacitors ( 341 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the first output bridge point ( 321 ) and all second capacitors ( 342 ) of the plurality of second capacitors ( 342 ) between the first entrance bridge point ( 311 ) and the second exit bridge point ( 322 ) are switched. Sekundäreinheit (120) gemäß Anspruch 6, wobei die Kapazitätswerte der Mehrzahl von ersten Kondensatoren (341) und der Mehrzahl von zweiten Kondensatoren (342) sowie die Mehrzahl von Ladespannungs-Schwellenwerten (472) derart ausgelegt sind, dass ein vorbestimmter Maximalwert (451) des Sekundärstroms (352) nicht überschritten wird. Secondary unit ( 120 ) according to claim 6, wherein the capacitance values of the plurality of first capacitors ( 341 ) and the plurality of second capacitors ( 342 ) as well as the plurality of charging voltage thresholds ( 472 ) are designed such that a predetermined maximum value ( 451 ) of the secondary current ( 352 ) is not exceeded. Sekundäreinheit (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, das zumindest eine Schaltelement (302, 501, 502) derart anzusteuern, dass bis zu einem vorbestimmten Maximalwert der Ladespannung (363) ein vorbestimmter Maximalwert (451) des Sekundärstroms (352) nicht überschritten wird. Secondary unit ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 370 ) is arranged, the at least one switching element ( 302 . 501 . 502 ) in such a way that up to a predetermined maximum value of the charging voltage ( 363 ) a predetermined maximum value ( 451 ) of the secondary current ( 352 ) is not exceeded. Sekundäreinheit (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, die Ladespannung (363) derart in einem Ladezeitraum anzuheben, dass der Energiespeicher (103) während des Ladezeitraums mit einer konstanten Ziel-Ladeleistung geladen wird. Secondary unit ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 370 ), the charging voltage ( 363 ) in such a load period to raise that the energy storage ( 103 ) is charged at a constant target charging power during the charging period. Sekundäreinheit (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (370) eingerichtet ist, – ein Steuersignal an eine Primäreinheit (110) des induktiven Ladesystems zu senden, die eingerichtet ist, das magnetische Ladefeld zu generieren; wobei das Steuersignal anzeigt, dass das zumindest eine Schaltelement (302, 501, 502) geschaltet wurde oder geschaltet wird; und/oder – ein Steuersignal von der Primäreinheit (110) zu empfangen, das anzeigt, dass das zumindest eine Schaltelement (302, 501, 502) geschaltet werden soll. Secondary unit ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 370 ), - a control signal to a primary unit ( 110 ) of the inductive charging system configured to generate the magnetic charging field; wherein the control signal indicates that the at least one switching element ( 302 . 501 . 502 ) has been switched or switched; and / or - a control signal from the primary unit ( 110 ), which indicates that the at least one switching element ( 302 . 501 . 502 ) should be switched.
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