DE102018207047A1

DE102018207047A1 - Verfahren zum frühzeitigen erfassen eines harten schaltens und zum schützen für eine induktive stromübertragung

Info

Publication number: DE102018207047A1
Application number: DE102018207047.4A
Authority: DE
Inventors: Kendall Eggers
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: US10483836B2; CN110014901A; CN110014901B; DE102018207047B4; US20190036441A1

Abstract

Ein induktives Stromübertragungssystem umfasst einen Leistungswandler und eine Steuereinrichtung. Der Leistungswandler enthält Schalter. Die Steuereinrichtung schaltet die Schalter gemäß einem Plan, um zu veranlassen, dass der Leistungswandler eine Spannung und einen Strom zu einem resonanten Netz ausgibt. Die Steuereinrichtung vergleicht einen Nullstromkreuzungspunkt des Stroms mit dem Plan, um zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Zeit für das Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt. Die Steuereinrichtung deaktiviert ein Schalten der Schalter, wenn der Nullstromkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit auftritt, sodass die Schalter nicht zu der geplanten Zeit schalten, um ein hartes Schalten der Schalter zu verhindern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft induktive Stromübertragungssysteme wie etwa für das drahtlose Laden von Elektrofahrzeugen.
HINTERGRUND
Drahtlose Stromübertragungssysteme ermöglichen das drahtlose Übertragen von Strom von einer Quelle zu einer Last. Eine induktive Stromübertragung ist eine drahtlose Stromübertragung des nicht-strahlenden (Nahfeld)-Typs. Eine induktive Stromübertragung verwendet einen oszillierenden Strom, der durch eine primäre Spule (d.h. eine Sendeantenne) einer Quelle hindurchgeht, um ein oszillierendes, magnetisches Nahfeld zu erzeugen, das Ströme in einer sekundären Spule (d.h. einer Empfangsantenne) einer Last induziert. Die Quelle enthält einen Leistungswandler, der Leistungstransistorschalter aufweist, die zu steuerbaren Zeiten schalten, um die Leistung der Quelle zu dem durch die primäre Spule gehenden oszillierenden Strom zu wandeln.
Eine induktive Stromübertragung wird durchgeführt, um eine Last wie etwa eine Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs drahtlos unter Verwendung von Strom aus der Quelle zu laden. In derartigen drahtlosen Elektrofahrzeug-Ladesystemen ist die Sendeantenne der Quelle in einer „Ladematte“ eingebettet und ist die Empfangsantenne (und ein damit assoziierter Gleichrichter) an einer designierten Position des Fahrzeugs eingebettet. Die induktive Stromübertragung umfasst eine induktive Kopplung zwischen den Antennen. Damit die induktive Stromübertragung effizient ist, muss der Abstand zwischen den Antennen relativ genau innerhalb von kleinen Versatztoleranzen liegen.
Induktive Stromübertragungssysteme erfordern einen Ausgleich bzw. Kompromiss zwischen der Resonanzeinstellung (Q), der Antennenkopplung, der Anzahl von Spulenwicklungen der Antennen, der Größe der Spulen der Antennen, des Antennenabstands und der Typen der Leistungstransistorschalter, die in nicht-schädigenden, weichen Schaltbetriebsmodi automatisch gestartet und betrieben werden können, wenn ein spezifizierter Lastbereich gegeben ist. Dieser Ausgleich wird durch die Verwendung von Antennen mit einem großen physikalischen Formfaktor erzielt.
Durch verschiedene Spezifikationen wurde die zulässige Antennengröße dramatisch reduziert (d.h. die Antennen müssen kleiner sein) und wurde der Antennenabstand vergrößert (d.h. das induktive Stromübertragungssystem muss mit etwas weiter voneinander beabstandeten Antennen arbeiten). Gemäß diesen Spezifikationen müssen die Einstellung des resonanten Netzes und der Betrieb nahe den Grenzen für einen weichen Schaltmodus erfolgen oder diese sogar überschreiten, sodass unerwünschte harte Schaltmodi erhalten werden. Durch ein hartes Schalten in diesen resonanten Netzen mit hohen Strömen kann eine beträchtliche Verminderung der Effizienz des induktiven Stromübertragungssystems verursacht werden. Wenn das harte Schalten stark ausgeprägt ist, kann ein Leistungsverlust verursacht werden, der die Belastungsgrenzen der Leistungstransistorschalter und/oder die thermische Auslegung des Systems übersteigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein induktives Stromübertragungssystem umfasst einen Leistungswandler und eine Steuereinrichtung. Der Leistungswandler enthält Schalter. Die Steuereinrichtung dient dazu, die Schalter gemäß einem Plan zu schalten, damit der Leistungswandler eine Spannung und einen Strom zu einem resonanten Netz ausgibt. Die Steuereinrichtung vergleicht einen Nullstromkreuzungspunkt des Stroms mit dem Plan, um zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Zeit, zu der einer oder mehrere der Schalter zu schalten sind, auftritt. Die Steuereinrichtung deaktiviert ein Schalten der Schalter, wenn der Nullstromkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit auftritt, sodass die Schalter nicht zu der geplanten Zeit schalten, um ein hartes Schalten der Schalter zu verhindern.
Die Steuereinrichtung kann bestimmen, dass ein weiches Schalten des einen oder der mehreren Schalter stattfindet, wenn der Nullstromkreuzungspunkt nach der geplanten Zeit, zu welcher der eine oder die mehreren Schalter geschaltet werden, auftritt.
Ein induktives Stromübertragungsverfahren umfasst das Schalten einer Vielzahl von Schaltern eines Leistungswandlers gemäß einem Plan, um zu veranlassen, dass der Leistungswandler eine Spannung und einen Strom zu einem resonanten Netz ausgibt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Vergleichen eines Nullstromkreuzungspunkts des Stroms mit dem Plan, um zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Zeit für das Schalten des einen oder der mehreren der Schalter auftritt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Deaktivieren des Schaltens der Schalter, wenn der Nullkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit auftritt, sodass die Schalter nicht zu der geplanten Zeit schalten, um ein hartes Schalten der Schalter zu verhindern.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines induktiven Leistungsübertragungssystems für das drahtlose Laden eines Elektrofahrzeugs mit Strom von einer Ladebasis.
2 ist ein Blockdiagramm, des induktiven Stromübertragungssystems.
3A ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers und eines resonanten Netzes der Ladebasis des induktiven Stromübertragungssystems und des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz.
3B ist ein Schaltungsdiagramm des resonanten Netzes in der Form eines parallelen resonanten Netzes basierend auf der primären Spule der Ladebasis und der sekundären Spule des Elektrofahrzeugs, die sich in einem Kopplungsmodus befinden.
3C ist ein Schaltungsdiagramm des resonanten Netzes in der Form eines seriellen resonanten Netzers basierend auf der primären Spule der Ladebasis und der sekundären Spule des Elektrofahrzeugs, die sich in einem Kopplungsmodus befinden.
3D ist ein Schaltungsdiagramm des Leistungswandlers gemäß einer Ausführungsform, des resonanten Netzes und des Stromflusses von dem Leistungswandler zu dem resonanten Netz.
4A ist ein Kurvendiagramm, das die Spannungs- und Stromwellenformen des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz zeigt, wobei die Stromwellenform vollständig in Phase mit der Spannungswellenform ist.
4B ist ein Kurvendiagramm, das die Spannungs- und Stromwellenformen des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz zeigt, wobei die Stromwellenform auf die Spannungswellenform mit einem Phasenwinkel θ folgt.
4C ist ein Kurvendiagramm, das die Spannungs- und Stromwellenformen des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz zeigt, wobei die Stromwellenform der Spannungswellenform mit einem Phasenwinkel φ vorausgeht.
5 ist ein Zeitdiagramm zu dem Betrieb eines Verfahrens zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen für das induktive Stromübertragungssystem.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Verfahrens zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen für das induktive Stromübertragungssystem beschreibt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, wobei jedoch zu beachten ist, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die vorliegende Erfindung sind, die auch durch verschiedene andere alternative Ausführungsformen realisiert werden kann. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu, wobei einige Teile übertrieben groß oder klein dargestellt sein können, um Details bestimmter Komponenten zu verdeutlichen. Die hier beschriebenen und gezeigten Details des Aufbaus und der Funktion sind nicht einschränkend aufzufassen, sondern lediglich als repräsentative Basis für den Fachmann, der die Erfindung umsetzen möchte.
In 1 ist eine schematische Ansicht für ein induktives Stromübertragungssystem 10 zum drahtlosen Laden eines Elektrofahrzeugs 12 mit Strom von einer Ladebasis 14 gezeigt. Die Ladebasis 14 umfasst eine Sendeantenne 16, die auf dem Untergrund oder dem Boden eines Aufbaus positioniert ist. Das Fahrzeug 12 enthält eine Empfangsantenne 18, die an der Unterseite des Fahrzeugs montiert ist. Die Sendeantenne 16 und die Empfangsantenne 18 sind in einer engen Anordnung ausgerichtet, wenn das Fahrzeug 12 korrekt geparkt ist. Strom der Ladebasis 14 kann deshalb von der Sendeantenne 16 zu der Empfangsantenne 18 übertragen werden, um das Fahrzeug 12 zu laden. Die Empfangsantenne 18 ist mit der Antriebsbatterie oder ähnlichem des Fahrzeugs 12 verbunden. Der drahtlos von der Ladebasis 14 zu dem Fahrzeug 12 übertragene Strom wird für das Laden der Antriebsbatterie verwendet.
In 1 ist auch ein Koordinatensystem 20 gezeigt. In dem Koordinatensystem 20 sind die Sendeantenne 16 und die Empfangsantenne 18 entlang der z-Richtung voneinander beabstandet, wenn das Fahrzeug 12 über der Sendeantenne geparkt ist. Das Fahrzeug 12 (und insbesondere die Empfangsantenne 18) kann unter Umständen relativ zu der Sendeantenne 16 entlang der x-Richtung oder der y-Richtung (d.h. relativ zu dem Untergrund oder Boden, auf dem die Sendeantenne positioniert ist) versetzt sein. Bei einer Versetzung der Empfangsantenne 18 von einer vorgegebenen optimal ausgerichteten Position relativ zu der Sendeantenne 16 in einer der Koordinatenrichtungen wird die Effizienz, mit welcher Strom drahtlos von der Sendeantenne zu der Empfangsantenne übertragen werden kann, vermindert. Deshalb verändert eine Versetzung der Empfangsantenne 18 relativ zu der Sendeantenne 16 die durch die Stromerzeugungskomponente der Ladebasis 14 erfahrene Impedanz und führt somit Strom zu der Sendeantenne zu.
In 2 ist weiterhin mit Bezug auf 1 ein Blockdiagramm des induktiven Stromübertragungssystems 10 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Ladebasis 14 des induktiven Stromübertragungssystems 10 zusätzlich zu der Sendeantenne 16 eine Wechselstrom (AC)-Stromquelle 22, einen Wechselstrom/Gleichstrom (AC/DC)-Gleichrichter 24, einen DC/AC-Leistungswandler 26 und ein resonantes Netz 28. Die Stromquelle 22 führt eine Wechselstromleistung zu dem Gleichrichter 24 zu. Der Gleichrichter 24 richtet die Wechselstromleistung zu einer Gleichstromleistung gleich und führt die Gleichstromleistung zu dem Leistungswandler 26 zu. Der Leistungswandler 26 wandelt die Gleichstromleistung zu einem niederfrequenten (NF) Stromleistung (AC) und führt die NF-Leistung zu dem resonanten Netz 28 zu.
Die Sendeantenne 16 enthält eine oder mehrere Spulen (d.h. die primäre Spule 30). Die Empfangsantenne 18 des Fahrzeugs 12 enthält eine oder mehrere Spulen (d.h. die sekundäre Spule 32). Die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 sind physikalisch nebeneinander angeordnet („lose gekoppelt“), wenn das Fahrzeug 12 korrekt geparkt ist. Die sekundäre Spule 32 wird also drahtlos mit der primären Spule 30 gekoppelt, wenn sich die sekundäre Spule in dem Kopplungsmodusbereich der primären Spule befindet, eine wechselseitige Induktivität M vorsieht und mit im Wesentlichen der gleichen Frequenz resoniert wie die primäre Spule. Die NF-Leistung von dem Leistungswandler 26 geht durch das resonante Netz 28 und durch die primäre Spule 30 und veranlasst, dass die primäre Spule ein oszillierendes magnetisches Nahfeld erzeugt. Das oszillierende magnetische Nahfeld induziert Ströme in der sekundären Spule 32. Die Ströme in der sekundären Spule 32 erzeugen eine NF-Leistung auf der Fahrzeugseite. Dabei tritt eine induktive Kopplung zwischen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32 für eine induktive Stromübertragung von der Ladebasis 14 zu dem Fahrzeug 12 auf.
Wie weiterhin in 2 gezeigt, umfasst das Fahrzeug 12 zusätzlich zu der Empfangsantenne 18 einen AC/DC-Gleichrichter 34. Der Gleichrichter 34 richtet die NF-Leistung von der sekundären Spule 32 zu einer Gleichstromleistung gleich. Die Gleichstromleistung von dem Gleichrichter 34 kann zu einer Last 36 des Fahrzeugs 12 wie etwa einer Antriebsbatterie zugeführt werden.
Das resonante Netz 28 der Ladebasis 14 enthält verschiedene elektronische Komponenten einschließlich von einem oder mehreren Kondensatoren und einem oder mehreren Induktoren. Die elektronischen Komponenten sind in einer vorbestimmten Konfiguration einschließlich einer vorbestimmten Anordnung von Komponenten mit vorbestimmten Werten angeordnet (z.B. sind Kondensatoren mit vorbestimmten Kapazitätswerten und Induktoren mit vorbestimmten Induktivitätswerten in der Konfiguration vorgesehen). Die vorbestimmte Konfiguration wird in Verbindung mit der primären Spule 30 entworfen, sodass das resonante Netz 28 eine optimale Impedanz für den Leistungswandler 26 vorsieht, wenn die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 miteinander gekoppelt sind. Die optimale Impedanz umfasst eine Induktive Reaktanz. Die optimale Impedanz ermöglicht also eine optimale „resonante Kopplung“ zwischen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32, wobei die induktive Reaktanzkomponente veranlasst, dass die Leistungskondensatorschalter des Leistungswandlers 26 in dem gewünschten induktiven oder weichen Schaltmodus betrieben werden.
Wie angegeben wird durch eine Verschiebung der sekundären Spule 32 relativ zu der primären Spule 30 die durch den Leistungswandler 26 erfahrene Impedanz geändert. Zum Beispiel kann die Verschiebung dadurch verursacht werden, dass eine Person das Fahrzeug 12 berührt und dadurch ein leichtes Schwanken des Fahrzeugs (und damit der sekundären Spule 32) auslöst, nachdem das Fahrzeug geparkt wurde und sich die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 in der vorgegebenen optimal ausgerichteten Position befanden. Wenn die Verschiebung dazu führt, dass die Positionierung der sekundären Spule 32 und der primären Spule 30 nicht einer vorgegebenen Toleranz der vorgegebenen optimal ausgerichteten Position entspricht, kann die Reaktanzkomponente der Impedanz zu einer kapazitiven Reaktanzkomponente werden. Folglich werden die Leistungskondensatorschalter des Leistungswandlers 26 in dem unvorteilhaften kapazitiven oder harten Schaltmodus betrieben, was weiter unten im größeren Detail erläutert wird.
In einem anderen Beispiel beeinflusst ein Fremdobjekt aus Metall wie etwa eine Aluminiumdose durch eine Kopplung mit der Spule 30 die Kopplung zwischen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32. Auch wenn sich in diesem Fall die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 in der vorgegebenen optimal ausgerichteten Position befinden, verändert die Kopplung zwischen dem Fremdobjekt und der primären Spule 30 die durch den Leistungswandler 26 erfahrene Impedanz. Die Reaktanzkomponente der Impedanz kann dabei zu einer kapazitiven Reaktanzkomponente werden. Folglich werden die Leistungstransistorschalter des Leistungswandlers 26 in dem unvorteilhaften kapazitiven oder harten Schaltmodus betrieben, was weiter unten im größeren Detail erläutert wird.
In 3A und weiterhin mit Bezug auf 1 und 2 ist ein Blockdiagramm des Leistungswandlers 26 und des resonanten Netzers 28 der Ladebasis 14 und des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz gezeigt. Wie beschrieben, empfängt der Leistungswandler 26 einer Gleichstromleistung von dem Gleichrichter 24, wandelt die Gleichstromleistung zu einer niederfrequenten (NF)-Leistung und gibt die NF-Leistung zu dem resonanten Netz 28 aus. Die durch den Leistungswandler 26 von dem Gleichrichter 24 empfangene Gleichstromleistung umfasst eine Gleichspannung (V_DC ) und einen Gleichstrom (I_DC ). Die von dem Stromwandler 26 zu dem resonanten Netz 28 zugeführte NF-Leistung umfasst eine in der Zeit variierende Spannung (V_ab ) und einen in der Zeit variierenden Strom (I₁ ).
3B und 3C zeigen Schaltungsdiagramme eines resonanten Netzes 28 jeweils in der Form eines parallelen resonanten Netzes und eines seriellen resonanten Netzes darauf basierend, wie die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 gekoppelt sind. Die Schaltungsdiagramme des resonanten Netzes 28 von 3B und 3C umfassen eine konzentrierte Kapazität (C_RES ), eine konzentrierte Induktivität (L_RES ) und einen Widerstand (R), die gemeinsam die Impedanz (Widerstand und Reaktanz) des resonanten Netzes 28 bilden, wenn die sekundäre Spule 32 in der gegebenen Weise mit der primären Spule 30 gekoppelt ist. Die Impedanz des resonanten Netzers 28 hängt von der vorbestimmten Konfiguration der elektronischen Komponenten des resonanten Netzes und der Kopplung zwischen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32 ab.
3D zeigt ein Schaltungsdiagramm des Leitungswandlers 26 gemäß einer Ausführungsform und des resonanten Netzes 28 sowie des Stromflusses von dem Leistungswandler in das resonante Netz. Der Leistungswandler 26 in dieser Ausführungsform ist eine Vollbrückenschaltung 38. Die Vollbrückenschaltung 38 des Leistungswandlers 26 umfasst vier Halbleiterschalter (Transistoren) A, B, C und D. (In einer anderen Ausführungsform ist der Leistungswandler 26 eine Halbbrückenschaltung, die zwei Schalter enthält.) Die Schalter A, B, C und D enthalten Transistorschaltertypen wie etwa MOSFETs (Si oder SiC-MOSFETs), BJTs, FETs, IGBTs usw.
Eine Steuereinrichtung (Mikrocontroller (MCU)) 37 kann betrieben werden, um die Schalter A, B, C und D individuell zu steuern. Die Schalter A, B, C und D sind normalerweise aus (normalerweise geöffnet wie in 3D gezeigt). Die Steuereinrichtung 37 steuert die Schalter A, B, C und D für ein Einschalten (Schließen) oder Ausschalten gemäß einem Plan, um zu veranlassen, dass der Leistungswandler 26 die Gleichstromleistung von dem Gleichrichter 24 zu der NF-Leistung für das resonante Netz 28 wandelt. Zum Beispiel wird das Schalterpaar A und D gemeinsam ein- und ausgeschaltet und wird das Schalterpaar B und C gemeinsam ein- und ausgeschaltet, wobei zu einem bestimmten Zeitpunkt nur jeweils eines der Schalterpaare eingeschaltet ist. Das Schalten der Schalter A, B, C und D veranlasst, dass die Spannung V_DC und der Strom I_DC von dem Gleichrichter 24 zu der Spannung V_ab und dem Strom I₁ , die von dem Leistungswandler 26 ausgegeben werden, gewandelt werden. Die Spannung V_ab und der Strom I₁ , die von dem Leistungswandler 26 ausgegeben werden, entspricht der zu dem resonanten Netz 28 zugeführten NF-Leistung.
Für eine gegebene Spannung V_ab , die von dem Leistungswandler 26 zu dem resonanten Netz 28 geführt wird, hängt der von dem Leistungswandler zu dem resonanten Netz geführte Strom I₁ von der Impedanz des resonanten Netzes ab (I = V/Z, wobei Z die Impedanz ist). Dabei ändert sich bei gleicher Spannung V_ab der Strom I₁ , wenn sich die Impedanz ändert.
Wie bereits genannt, ist das induktive Stromübertragungssystem 10 derart beschaffen, dass die Impedanz eine induktive Reaktanzkomponente aufweist, wenn die primäre Spule 30 und die sekundäre Spule 32 korrekt in einer vorgegebenen optimal ausgerichteten Position mit einer gegebenen Toleranz und ohne eine unerwünschte Kopplung mit Fremdobjekten ausgerichtet sind. Wenn die Impedanz eine induktive Reaktanzkomponente aufweist, ist der Strom I₁ gegenüber der Spannung V_ab „verzögert“. Weil der Strom I₁ gegenüber der Spannung V_ab verzögert ist, erfolgt das Schalten der Schalter A, B, C und D des Leistungswandlers 26 in dem weichen Schaltmodus. Der weiche Schaltmodus ist vorteilhaft, weil Schaltverluste minimal sind.
Ein Problem ist darin gegeben, dass der Entwurf des induktiven Stromübertragungssystems 10 eine minimale Grenze für einen Betrieb im weichen Schaltmodus vorsieht, weil die Spezifikationen die Größen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32 dramatisch reduziert haben und die Abstände zwischen den Spulen vergrößert haben. Der welche Schaltmodus des Leistungswandlers 26 kann also zu einem kapazitiven oder harten Schaltmodus für die Schalter A, B, C und D übergehen, wenn die sekundäre Spule 32 auch nur geringfügig von der vorgegebenen optimal ausgerichteten Position mit der primären Spule 30 abweicht. Wenn sich zum Beispiel die Impedanz ändert, weil eine das Fahrzeug 12 bewegende externe Kraft eine unerwünschte Verschiebung zwischen der primären Spule 30 und der sekundären Spule 32 verursacht oder sich ein Fremdobjekt mit der primären Spule 30 und/oder der sekundären Spule 32 koppelt usw., dann kann sich die Reaktanzkomponente von einer induktiven Reaktanzkomponente zu einer kapazitiven Reaktanzkomponente ändern. Der Wechsel von der induktiven Reaktanzkomponente zu der kapazitiven Reaktanzkomponente veranlasst, dass der Strom I₁ in Bezug auf die Spannung V_ab vorgezogen ist. Deshalb werden die Schalter A, B, C und D im harten Schaltmodus betrieben. Der harte Schaltmodus ist unvorteilhaft, weil mit ihm relativ große Schaltverluste verbunden sind.
In 4A, 4B und 4C und weiterhin mit Bezug auf 3D sind jeweils Kurven 40A, 40B und 40C der Wellenformen der Spannung V_ab und des Stroms I₁ , die aus dem Leistungswandler 26 in das resonante Netz 28 ausgegeben werden, gezeigt. Die Schalter A, B, C und D des Leistungswandlers 26 werden für ein Ein- und Ausschalten gemäß einem Plan basierend auf einer Pulsbreitenmodulation (PWM), Phasenverschiebungssteuerung usw. gesteuert, um die Spannung V_DC und den Strom I_DC von dem Gleichrichter 24 zu der Spannung V_ab und dem Strom I₁ zu wandeln. Zum Beispiel wird das Schalterpaar A und D während einer ersten Halbperiode eingeschaltet und ist das Schalterpaar B und C aus und wird weiterhin das Schalterpaar B und C während einer zweiten Halbperiode eingeschaltet und ist das Schalterpaar A und D aus. Das entspricht einem Zyklus, wobei der Zyklus zum Beispiel mit 80-90 kHz wiederholt wird, damit der Leistungswandler 26 die NF-Leistung erzeugt.
Die Kurven 40A, 40B und 40C zeigen die Wellenformen der Spannung V_ab und des Stroms I₁ , die aus dem Leistungswandler 26 ausgegeben werden, über ungefähr 1,5 Zyklen. Zum Beispiel gibt die Kurve 40A von 4A an, dass die Spannung V_ab während der ersten Halbperiode, in welcher das Schalterpaar A und D ein sind und das Schalterpaar B und C aus sind, gleich +V_DC ist und die Spannung V_ab während der zweiten Halbperiode, in welcher das Schalterpaar A und D aus sind und das Schalterpaar B und C ein sind, gleich -V_DC sind. Die Spannung V_ab wechselt also von +V_DC zu -V_DC und zurück zu +V_DC , wenn die Schalterpaare A, D und B, C zwischen ein und aus geschaltet werden.
In der Kurve 40A von 4A ist der Strom I₁ vollständig in Phase mit der Spannung V_ab . Das bedeutet, dass die durch den Leistungswandler 26 erfahrene Impedanz keine Reaktanzkomponente aufweist und stark resistiv ist. Der Strom I₁ kreuzt Null genau dann, wenn die Spannung V_ab zwischen +V_DC und -V_DC wechselt. Dabei kreuzt der Strom I₁ Null genau dann, wenn zum Zeitpunkt t=0 das Schalterpaar A, D eingeschaltet wird und das Schalterpaar B, C ausgeschaltet wird, und kreuzt der Strom I₁ Null genau dann, wenn zum Zeitpunkt t=T das Schalterpaar B, C eingeschaltet wird und das Schalterpaar A, D ausgeschaltet wird.
In der Kurve 40B von 4B ist der Strom I₁ in Bezug auf die Spannung V_ab durch einen Phasenwinkel θ verzögert. Das bedeutet, dass die durch den Leistungswandler 26 erfahrene Impedanz eine induktive Reaktanzkomponente aufweist. Der Strom I₁ kreuzt Null an den Nullstromkreuzungspunkten 41, 42 und 43, die in diesem Beispiel gleichzeitig nach dem Wechseln der Spannung V_ab zwischen +V_DC und -V_DC auftreten. Die Zeitperiode, in welcher der Strom I₁ Null nach dem Wechseln der Spannung V_ab zwischen +V_DC und -V_DC kreuzt, wird durch den Phasenwinkel θ in 4B wiedergegeben. Dabei kreuzt der Strom I₁ Null nach dem Schalten der Schalterpaare A, D und B, C zwischen ein und aus. Folglich erfolgt das Schalten der Schalter in dem vorteilhaften welchen Schaltmodus.
In der Kurve 40C von 4C geht der Strom I₁ der Spannung V_ab um einen Phasenwinkel φ voraus. Das bedeutet, dass die durch den Leistungswandler 26 erfahrene Impedanz eine kapazitive Reaktanzkomponente aufweist. Der Strom I₁ kreuzt Null an den Nullstromkreuzungspunkten 44, 45 und 46, die in diesem Beispiel gleichzeitig vor dem Wechseln der Spannung V_ab zwischen +V_DC und -V_DC auftreten. Die Zeitperiode, in welcher der Strom I₁ Null vor dem Wechseln der Spannung V_ab zwischen +V_DC und -V_DC kreuzt, wird durch den Phasenwinkel φ wiedergegeben. Dabei kreuzt der Strom I₁ Null vor dem Schalten der Schalterpaare A, D und B, C zwischen ein und aus. Folglich erfolgt das Schalten der Schalter in dem unvorteilhaften harten Schaltmodus.
Wenn wie durch die Kurven 40A, 40B und 40C in 3D angegeben, das Schalterpaar A und D eingeschaltet wird, wird die Spannung V_ab gleich +V_DC in das resonante Netz zusammen mit dem Strom I₁ geführt. (Es ist zu beachten, das das Schalterpaar B und C aus ist, wenn das Schalterpaar A und D ein ist.) Wenn die Spannung V_ab gleich +V_DC ist, weist die Spannung V_ab einen nicht-Nullwert auf. Es wird Strom von dem Leistungswandler 26 in das resonante Netz 28 übertragen, wenn das Schalterpaar A und D eingeschaltet ist. In jeder der Kurven 40A, 40B und 40C ist das Schalterpaar A und D während einer gesamten ersten Halbperiode ein. Insbesondere wird das Schalterpaar A und D zu der Startzeit t=0 eingeschaltet und zu der Endzeit t=T/2 ausgeschaltet. Dementsprechend wird Strom während der gesamten (100%) ersten Halbperiode übertragen.
Die Stromübertragung findet statt, während das Schalterpaar A und D eingeschaltet ist. Wenn zum Beispiel das Schalterpaar A und D zu einer späteren Startzeit t=T/4 eingeschaltet wird und zu der Endzeit t=T/2 ausgeschaltet wird, wird Strom während der Hälfte (50%) der ersten Halbperiode übertragen. Insbesondere wird Strom während eines Zeitintervalls zwischen der Startzeit t=T/4 und der Endzeit t=T/2 übertragen. Wenn in einem anderen Beispiel das Schalterpaar A und D zu der Startzeit t=0 eingeschaltet wird und zu einer früheren Endzeit t=T/8 ausgeschaltet wird, wird Strom während eines Viertels (25%) der ersten Halbperiode übertragen. Insbesondere wird Strom während eines Zeitintervalls zwischen der Startzeit t=0 und der Endzeit t=1/8 übertragen.
Wenn entsprechend das Schalterpaar B und C eingeschaltet ist, wird die Spannung V_ab gleich -V_DC in das resonante Netz zusammen mit dem Strom I₁ geführt. (Es ist zu beachten, dass das Schalterpaar A und D aus ist, wenn das Schalterpaar B und C ein ist.) Wenn die Spannung V_ab gleich -V_DC ist, weist die Spannung V_ab einen nicht-Nullwert auf. Es wird also Strom von dem Leistungswandler 26 in das resonante Netz 28 übertragen, wenn das Schalterpaar B und C eingeschaltet ist. In jeder der Kurven 40A, 40B und 40C ist das Schalterpaar B und C während der gesamten zweiten Halbperiode ein. Insbesondere wird das Schalterpaar B und C zu der Startzeit t=T/2 eingeschaltet und zu der Endzeit t=T ausgeschaltet. Dementsprechend wird Strom während der gesamten (100%) zweiten Halbperiode übertragen. Die Stromübertragung hängt davon ab, wann das Schalterpaar B und C eingeschaltet ist.
Die Stromübertragungszeit (die Stromübertragungsdauer), während welcher Strom von dem Leistungswandleer 26 in das resonante Netz 28 übertragen wird, hängt davon ab, wann das Schalterpaar A und D eingeschaltet ist und das Schalterpaar B und C eingeschaltet ist. Die Stromübertragungszeit kann verlängert werden (von 0% zu 100%), indem die Einschaltdauer des entsprechenden Schalterpaars verlängert wird. Umgekehrt kann die Stromübertragungszeit verkürzt werden (von 100% zu 0%), indem die Einschaltdauer des entsprechenden Schalterpaars verkürzt wird. Weiterhin werden durch das Vorsehen der Schaltzeiten (z.B. durch die Steuereinrichtung 37, die die Schalter A, B, C und D steuert) für das Einschalten des Schalterpaars A und D (d.h. wann das Schalterpaar A und D ein- und dann ausgeschaltet wird) und für das Einschalten des Schalterpaars B und C (d.h. wann das Schalterpaar B und C ein- und dann ausgeschaltet wird) die Zeiten für die Stromübertragung vorgesehen.
In 5 und weiterhin mit Bezug auf 3D, 4A, 4B und 4C ist ein Zeitdiagramm 50 für den Betrieb eines Verfahrens zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen für ein induktive Stromübertragungssystem 10 gezeigt. Die Steuereinrichtung 37 führt den Betrieb des Verfahrens durch. Das Verfahren schützt die Schalter A, B, C und D des Leistungswandlers 26 vor einem Stromverlust mit einer übermäßigen Wärmeerzeugung, der dadurch verursacht wird, dass der Phasenwinkel des in das resonante Netz 28 geführten Stroms I₁ von einem verzögerten zu einem vorgezogenen Modus übergeht (d.h. dadurch verursacht wird, dass der Phasenwinkel des Stroms I₁ von zum Beispiel dem verzögerten Phasenwinkel θ von 4B zu dem vorgezogenen Phasenwinkel φ von 4C übergeht). Das Verfahren schützt also bei einem Schalterstromverlust die Schalter vor einem Stromverlust mit einer übermäßigen Wärmeerzeugung, der durch das Übergehen des Schaltmodus des Betriebs der Schalter von einem weichen Nullspannungsschalten (Zero-Voltage-Switching (ZVS)) zu einem harten nicht-Nullschalten verursacht wird.
Der Betrieb des Verfahrens umfasst allgemein das Erfassen der Nullstromkreuzungspunkte des in das resonante Netz 28 geführten Stroms I₁ und das Vergleichen der Zeiten der Nullstromkreuzungspunkte des Stroms I₁ mit den Schaltzeiten der Schalter des Leistungswandlers 26. Wie weiter oben beschrieben, definieren die Schaltzeiten des Schalterpaars A und D und des Schalterpaars B und C die Stromübertragungszeit. Die Schaltzeiten sind zuvor bekannt, weil die Steuereinrichtung 37 Befehle ausgibt, die die Schalter A, B, C und D zu einem Betrieb gemäß den Schaltzeiten veranlassen.
Wenn in dem Betrieb des Verfahrens ein Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Stromübertragungs-Einzeit auftritt (d.h. vor dem Zeitpunkt, zu dem das Schalterpaar A und D oder das Schalterpaar B und C eingeschaltet wird), wird davon ausgegangen, dass der Leistungswandler 26 nahe zu oder in dem unvorteilhaften harten Schaltmodus betrieben wird. In diesem Fall umfasst das Verfahren weiterhin das Deaktivieren des Leistungswandlers 26 vor der tatsächlichen Stromübertragungs-Einzeit. Auf diese Weise werden der Leistungswandler 26 und damit das induktive Stromübertragungssystem 10 deaktiviert, bevor ein tatsächliches hartes Schalten der Schalter des Leistungswandlers stattfindet. Wenn dagegen ein Nullstromkreuzungspunkt während einer Stromübertragungs-Einzeit auftritt (d.h. nachdem das Schalterpaar A und D oder das Schalterpaar B und C eingeschaltet wurde), wird davon ausgegangen, dass der Leistungswandler 26 in dem vorteilhaften weichen Schaltmodus betrieben wird. Das Verfahren weist also eine adaptive, dynamische Echtzeitfähigkeit auf, die automatisch dem Phasenverschiebungs-Stromzyklus folgt und eine relativ schnelle Deaktivierung bewirkt.
In 5 enthält das Zeitdiagramm 50 einen Stromübertragung-Einzeit-Eintrag 52, einen Strom I₁ -Erfassung-Eintrag 54, einen Strom I₁ -Nullkreuzungserfassung-Eintrag 56, einen Adaptiver-Vergleich-Bezugszone-Eintrag 58 und einen Vergleichsauslöseereignis-Eintrag 60. Der Stromübertragung-Einzeit-Eintrag 52 gibt das Timing von Stromübertragung-Einzeiten 62 an. Wie weiter oben erläutert, tritt jede Stromübertragung-Einzeit 62 auf, wenn das Schalterpaar A und D oder das Schalterpaar B und C ein ist. Dabei entspricht das Timing jeder Stromübertragung-Einzeit 62 dem Timing, mit dem das entsprechende Schalterpaar ein- und ausgeschaltet wird. Wie weiter erläutert, kann die Dauer jeder Stromübertragung-Einzeit verlängert werden (siehe den Pfeil „Verlängern der Zeit“ in 5) oder verkürzt werden, indem die Zeiten für das Ein- und Ausschalten des entsprechenden Schalterpaars geändert werden.
Der Strom I₁ -Erfassung-Eintrag 54 gibt den Strom I₁ von dem Leistungswandler 26 an. Ein mit der Steuereinrichtung 37 assoziierter Stromsensor (nicht gezeigt) ist konfiguriert, um den Strom I₁ zu erfassen und als einen Teil des Strom I₁ -Erfassung-Eintrags 54 vorzusehen. Der Strom I₁ -Erfassung-Eintrag 54 (d.h. der erfasste Strom I₁ ) wird zu der Steuereinrichtung 37 wie in 3D angegeben vorgesehen.
Der Strom I₁ -Nullkreuzungserfassung-Eintrag 56 gibt elektrische Impulse 68 an, die erzeugt werden, wenn der Strom I₁ Null kreuzt. Die elektrischen Impulse 68 werden also für die Nullstromkreuzungspunkte 66 erzeugt. Die Steuereinrichtung 37 vergleicht den erfassten Strom I₁ mit dem Nullstromwert und erzeugt einen elektrischen Impuls 68 jedesmal, wenn der erfasste Strom I₁ einen Nullstromwert aufweist.
Der Adaptiver-Vergleich-Bezugszone-Eintrag 58 gibt einen Vergleich zwischen dem Timing der Stromübertragungs-Einzeiten 62 und den Nullstromkreuzungspunkten 66 an. Die Steuereinrichtung 37 führt den Vergleich durch. Die Steuereinrichtung 37 vergleicht das Timing der Stromübertragungs-Einzeiten 62 mit den entsprechenden Nullstromkreuzungspunkten 66, um zu prüfen, ob die Nullstromkreuzungspunkte während der Stromübertragungs-Einzeiten auftreten (d.h. um zu prüfen, ob der Strom I₁ den Nullstrom kreuzt, nachdem das entsprechende Schalterpaar eingeschaltet wurde). Zum Beispiel wird wie in 5 gezeigt das Erfassen eines Nullstromkreuzungspunkts 66 während des Timings einer entsprechenden Stromübertragungs-Einzeit 62 durch die Angabe 70 angegeben. Dagegen wird wie in 5 gezeigt das Erfassen eines Nullstromkreuzungspunkts 66 vor dem geplanten Zeitpunkt für das Auftreten einer entsprechenden Übertragungsstrom-Einzeit 62 durch die Angabe 72 angegeben (d.h. der Strom I₁ kreuzt Null vor dem geplanten Einschalten des entsprechenden Schalterpaars).
Der Vergleichsauslöseereignis-Eintrag 60 gibt ein Deaktivierungssteuersignal 74 an. Die Steuereinrichtung 37 erzeugt das Deaktivierungssteuersignal 74. Wenn es aktiviert (d.h. hoch) ist, deaktiviert das Deaktivierungssteuersignal 74 die Schalter A, B, C und D, sodass die Schalter nicht eingeschaltet werden können und also aus bleiben. Wie in 5 gezeigt, wird das Deaktivierungssteuersignal 74 aktiviert, wenn ein Nullstromkreuzungspunkt 66 vor der geplanten Zeit für eine entsprechende Stromübertragungs-Einzeit 62 erfasst wird. Durch eine Deaktivierung der Schalter A, B, C und D wird eine Stromübertragung wie durch das Bezugszeichen 75 angegeben deaktiviert.
In 6 und weiterhin mit Bezug auf 3D, 4A, 4B, 4C und 5 ist ein Flussdiagramm 80 gezeigt, das den Betrieb des Verfahrens zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen für das induktive Stromübertragungssystem 10 beschreibt. Der Betrieb beginnt wie in dem Block 82 angegeben mit dem Start eines Echtzeit-Stromflusses von dem Leistungswandler 26 zu dem resonanten Netz 28. Der Strom I₁ wird wie in dem Block 84 angegeben von dem Stromwandler 26 in das resonante Netz 28 ausgegeben, der Strom I₁ wird wie in dem Block 86 angegeben durch den Stromsensor erfasst und zu einer Steuereinrichtung 37 vorgesehen und die Steuereinrichtung 37 vergleicht wie in dem Block 88 angegeben den Strom I₁ mit dem Nullwert, um den Nullstromkreuzungspunkt 66 zu erfassen.
Weiterhin wird die Steuereinrichtung 37 wie in dem Block 90 angegeben mit dem Zeitplan für das Schalten der Schalterpaare A und D und B und C programmiert, wobei die Steuereinrichtung 37 wie in dem Block 92 angegeben das Timing der Stromübertragungs-Einzeiten 62 aus dem Zeitplan für die Schalter erfasst. Die Steuereinrichtung 37 vergleicht dann wie in dem Block 94 angegeben das Timing einer Stromübertragungs-Einzeit 62 mit einem entsprechenden Nullstromkreuzungspunkt 66, um wie in dem Block 96 angegeben zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt während der Stromübertragungs-Einzeit auftritt. Wenn der Nullstromkreuzungspunkt während der Stromübertragungs-Einzeit auftritt, dann werden die Schalter des Leistungswandlers 26 in dem gewünschten weichen Schaltmodus betrieben. Der Vergleich fährt dann wie in dem Block 98 angegeben mit folgenden Zyklen der Stromübertragungs-Einzeiten und den entsprechenden Nullstromkreuzungspunkten fort. Solange die Schalter des Leistungswandlers 26 in dem vorteilhaften weichen Schaltmodus betrieben werden, wird der Betrieb des induktiven Stromübertragungssystems 10 fortgesetzt.
Wenn die Steuereinrichtung 37 in dem Entscheidungsblock 96 bestimmt, dass ein Nullstromkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit für das Auftreten einer entsprechenden Stromübertragungs-Einzeit aufgetreten ist (d.h. der Strom I₁ den Nullstrom vor dem geplanten Einschalten des Schalterpaars A und B oder des Schalterpaars B und C kreuzt), dann verhindert die Steuereinrichtung das Auftreten der entsprechenden Stromübertragungs-Einzeit. Insbesondere deaktiviert die Steuereinrichtung 37 wie in dem Block 100 angegeben die Schalter des Leistungswandlers 26, damit die Schalter nicht eingeschaltet werden können und also aus bleiben. Auf diese Weise wird der Leistungswandler deaktiviert, bevor ein tatsächliches hartes Schalten der Schalter auftritt.
Das hier beschriebene induktive Stromübertragungssystem ist ein Verfahren zum frühen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen. Das Verfahren wird verwendet, um das System vor schädlichen Betriebsmodi zu schützen. Außerdem ermöglicht die Schutzfunktion des Prozesses eine Reduktion der Antennengröße und gestattet einen forcierteren Ausgleich zwischen der Resonanzeinstellung (Q), dem Kopplungsfaktor, der Antennengröße, des Antennenabstands, der Spannungen, der Schaltertypen usw., was bei einem nicht-phasengeschützten System nicht möglich ist. Im Gegensatz dazu muss bei den bekannten induktiven Stromübertragungssystemen ein Ausgleich zwischen der Resonanzelnstellung (Q), der Antennenkopplung, der Antennenwicklungszahl, der Antennengröße, der Antennenabstände und der Typen der Transistorschalter für das automatische Starten und Betreiben in nicht-schädlichen Betriebsmodi gefunden werden. Dies hat einen größeren physikalischen Formfaktor für die induktiven Stromübertragungsantennen über einen kleinen Antennenabstand zur Folge.
Weiterhin schützt das Verfahren zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen für eine induktive Stromübertragung gegenüber Betriebsmodi mit katastrophalen Ausfällen, bei denen ein Stromverlust mit einer übermäßigen Wärmeerzeugung durch ein hartes Schalten der Schalttransistoren und/oder durch große Rückwärtsströme durch die Schalttransistoren, die die Belastungsgrenzen der Schalttransistoren übersteigen, verursacht wird. Das Verfahren ermöglicht auch eine sichere Nutzung von kleineren induktiven Stromübertragungsantennen. Wegen der kleineren Antennengröße ist weniger Material erforderlich, wodurch das Gewicht, die Kosten, die Herstellungseffizienz und der Formfaktor verbessert werden. Das Verfahren ermöglicht auch die Verwendung von weniger kostspieligen und einfacher zu beschaffenden Transistoren für die Leistungswandlerschalter.
Das Verfahren zum frühzeitigen Erfassen eines harten Schaltens und zum Schützen verhindert einen Betrieb mit einem größeren Stromverlust durch die Deaktivierung des Stromflusses, wenn ein hartes Schalten bevorsteht. Dadurch kann für den Benutzer signalisiert werden, dass die Antennen für einen Betrieb mit einem möglichst kleinen Stromverlust umpositioniert werden sollten. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber einem nicht-wissentlichen Betrieb des induktiven Stromübertragungssystems in einem ungeprüften Modus mit einem großen Stromverlust dar.
Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem können Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

System für eine induktive Stromübertragung, wobei das System umfasst: einen Leistungswandler einschließlich einer Vielzahl von Schaltern, und eine Steuereinrichtung zum Schalten der Schalter gemäß einem Plan, um zu veranlassen, dass der Leistungswandler eine Spannung und einen Strom zu einem resonanten Netz ausgibt, wobei die Steuereinrichtung einen Nullstromkreuzungspunkt des Stroms mit dem Plan vergleicht, um zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Zeit für das Schalten eines oder mehrerer der Schalter auftritt, und um ein Schalten der Schalter zu unterbinden, wenn der Nullstromkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit auftritt, sodass die Schalter nicht zu der geplanten Zeit schalten, um ein hartes Schalten der Schalter zu verhindern.
System nach Anspruch 1, wobei: die Steuereinrichtung bestimmt, dass ein weiches Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt, wenn der Nullstromkreuzungspunkt nach der geplanten Zeit für das Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt.
System nach Anspruch 1, wobei: die geplante Zeit eine Startzeit für das Einschalten des einen oder der mehreren Schalter und eine Endzeit für das Ausschalten des einen oder der mehreren Schalter umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei: der Leistungswandler eine Vollbrückenschaltung mit vier Schaltern enthält.
System nach Anspruch 1, wobei: der Leistungswandler eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern enthält.
System nach Anspruch 1, wobei: die Schalter Transistorschalter sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Schalter MOSFET-Schalter sind.
Verfahren für eine induktive Stromübertragung, wobei das Verfahren umfasst: Schalten einer Vielzahl von Schaltern eines Leistungswandlers gemäß einem Plan, um zu veranlassen, dass der Leistungswandler eine Spannung und einen Strom zu einem resonanten Netz ausgibt, Vergleichen eines Nullstromkreuzungspunkt des Stroms mit dem Plan, um zu bestimmen, ob der Nullstromkreuzungspunkt vor einer geplanten Zeit für das Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt, und Deaktivieren des Schaltens der Schalter, wenn der Nullstromkreuzungspunkt vor der geplanten Zeit auftritt, sodass die Schalter nicht zu der geplanten Zeit schalten, um ein hartes Schalten der Schalter zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin umfasst: Bestimmen, dass ein weiches Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt, wenn der Nullstromkreuzungspunkt nach der geplanten Zeit für das Schalten des einen oder der mehreren Schalter auftritt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei: die geplante Zeit eine Startzeit für das Einschalten des einen oder der mehreren Schalter und eine Endzeit für das Ausschalten des einen oder der mehreren Schalter umfasst.