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
Die Sekundärspule
Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule
Um möglichst große Feldstärken des magnetischen Ladefelds für die Überbrückung der Unterbodenfreiheit
In
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Sekundäreinheit
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
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer Kosten-, Energie- und Bauraum-effizienten Sekundäreinheit bzw. einer WPT-Fahrzeugeinheit
In analoger Weise umfasst die WPT-Fahrzeugeinheit
Die Spannungsdopplerschaltung umfasst einen ersten Kondensator
Die Sekundäreinheit
Aus diesem Grund kann ab Erreichen eines zweiten Ladespannungs-Schwellenwertes
Die Kapazität der Kondensatoren
Das in
Anstatt des Gesamtstromes
Mit steigenden Kapazitätswert der Kondensatoren
Die Anzahl von Kondensatorpaaren bzw. Kondensatorsträngen und/oder die Kapazitätswerte der Kondensatoren
Die erforderlichen Kapazitätswerte der Kondensatoren
In analoger Weise können die Kapazitätswerte der Kondensatoren
Es wird somit eine Sekundäreinheit
Die Kondensatoren
Ggf. können die Kapazitätswerte der einzelnen Kondensatoren
Die beschriebene Sekundäreinheit
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]
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