DE102018210398A1 - Empfangseinrichtung und Anordnung zur induktiven Energieübertragung sowie Verfahren zur Übertragung eines Fehlersignals - Google Patents

Empfangseinrichtung und Anordnung zur induktiven Energieübertragung sowie Verfahren zur Übertragung eines Fehlersignals Download PDF

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Abstract

Eine Empfangseinrichtung zur induktiven Energieaufnahme aus einem Primärkreis weist wenigstens eine Sekundärspule und eine Gleichrichterschaltung mit wenigstens vier als Dioden wirkenden Bauelementen zur Gleichrichtung eines in der Sekundärspule induzierten Stroms auf. Ein erstes und ein zweites als Diode wirkendes Bauelement ist mit einem ersten elektrischen Potential und ein drittes und ein viertes als Diode wirkendes Bauelement mit einem zweiten elektrischen Potential verbunden, das höher als das erste elektrische Potential liegt. Bei der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung ist parallel zu dem ersten und parallel zu dem zweiten als Diode wirkenden Bauelement jeweils ein ansteuerbares elektrisches Schaltelement verschaltet, das in einem aktivierten Zustand das parallele als Diode wirkende Bauelement elektrisch überbrückt und damit die Sekundärspule kurzschließt. Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung ermöglicht die schnelle Herstellung eines Failsafe-Zustandes und gleichzeitige zuverlässige und schnelle Übertragung eines Failsafe-Signals an den Primärkreis.

Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung und eine Anordnung zur induktiven Energieübertragung sowie Verfahren zur Übertragung eines Fehlersignals und ggf. anderer Signale von einem Sekundärkreis in einen Primärkreis bei der induktiven Energieübertragung.
  • Die induktive Energieübertragung stellt eine kontaktlose Übertragungstechnik dar, die bspw. zum Laden des Akkumulators eines Elektrofahrzeugs eingesetzt werden kann. Dabei befinden sich die Primärspule im Boden eines Stellplatzes und die Sekundärspule am Unterboden des Fahrzeugs. Vorteile eines derartigen Ladesystems liegen darin, dass kein Ladekabel manuell eingesteckt werden muss und die Komponenten der Primärseite im Boden versenkt sind, so dass sie oberirdisch keinen Platz verbrauchen und nicht durch Vandalismus gefährdet sind.
  • Systeme für das induktive Laden sind nur betriebssicher, wenn sie Fehlerfälle erkennen und darauf reagieren können. Das Fahrzeug muss in einem Fehlerfall möglichst schnell in einen eigensicheren Zustand gebracht werden, im Folgenden als Failsafe-Zustand bezeichnet, in dem eine Gefährdung von Fahrzeugkomponenten oder Fahrzeuginsassen durch den während der Energieübertragung aufgetretenen Fehler verhindert wird. Außerdem ist es notwendig, einen Failsafe-Zustand des Fahrzeuges an die Primärseite zu kommunizieren (Failsafe-Signal), so dass dort die Energieübertragung abgebrochen wird. An das Failsafe-Signal werden besonders hohe Anforderungen bezüglich Stabilität und Schnelligkeit der Signalübertragung gestellt.
  • Stand der Technik
  • In der Kommunikation zwischen der Primärseite und der Sekundärseite beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen gibt es bisher noch keine einheitliche, etablierte Lösung. Im DKE VDE Normungsgremium werden Lösungen mit WLAN, Bluetooth oder anderen Kommunikationsprotokollen diskutiert. Dabei wird eine WLAN-Schnittstelle für das induktive Laden favorisiert, mit der u. U. auch der Bezahlvorgang an öffentlichen Ladestationen abgewickelt werden kann. Allerdings sollte ein System oder Verfahren zur Herstellung eines Failsafe-Zustandes ohne externe Datenübertragung zwischen Primär- und Sekundärseite auskommen, da der Ausfall dieser Kommunikation bereits einen der möglichen Fehlerfälle darstellt.
  • Aus der DE 10 2014 009 934 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur induktiven Energieübertragung bekannt, bei denen ein Transformator zur Energieübertragung eingesetzt wird. Der Sekundärkreis verfügt über ein Amplitudenmodulationsmodul, das zur Informationsübertragung an den Primärkreis dient. Das Amplitudenmodulationsmodul moduliert die Strom- und/oder Spannungsamplitude im Sekundärkreis mit Hilfe eines Amplitudenmodulationsschalters, der zwischen der ersten und zweiten Spannungsdomäne des Sekundärkreises angeordnet ist.
  • Die DE 10 2004 013 177 A1 beschreibt eine Datenübertragungseinheit für die Energie- und Datenübertragung zwischen kontaktlosen Chipkarten und Lesegeräten. Die Datenübertragungseinheit weist hierzu einen gesteuerten Gleichrichter zur Leitungsmodulation und damit zur Datenübertragung an das jeweilige Lesegerät auf.
  • Bei einer Nutzung externer Kommunikation zwischen Primär- und Sekundärseite, bspw. über WLAN, ist die Verzögerung zwischen Erkennung eines Fehlerzustandes und Empfang des Failsafe-Signals auf der Primärseite zu groß. Diese liegt im Bereich von bis zu 500ms.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Empfangseinrichtung und eine Anordnung zur induktiven Energieübertragung sowie ein Verfahren anzugeben, mit denen ein Failsafe-Zustand auf der Sekundärseite hergestellt und ein Failsafe-Signal in ausreichend kurzer Zeit zuverlässig an die Primärseite übermittelt werden kann.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit der Empfangseinrichtung, der Anordnung sowie den Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1, 5 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Empfangseinrichtung, der Anordnung sowie der Verfahren sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
  • Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung zur induktiven Energieaufnahme aus einem Primärkreis, insbesondere für induktive Ladevorgänge, weist wenigstens eine Sekundärspule und eine vorzugsweise passive Gleichrichterschaltung mit wenigstens vier als Dioden wirkenden Bauelementen zur Gleichrichtung eines in der Sekundärspule durch eine induzierte Spannung verursachten Stroms, im Folgenden als induzierter Strom bezeichnet, auf. Die Empfangseinrichtung stellt dabei den Sekundärkreis bei der induktiven Energieübertragung dar, wie er bspw. an oder in einem induktiv zu ladenden Elektrofahrzeug oder anderem mobilen Gerät angeordnet oder integriert ist. Zwei der als Diode wirkenden Bauelemente der Gleichrichterschaltung, im Folgenden als erstes und zweites als Diode wirkendes Bauelement bezeichnet, sind dabei mit einem ersten elektrischen Potential und die beiden weiteren als Diode wirkenden Bauelemente der Gleichrichterschaltung, im Folgenden als drittes und viertes als Diode wirkendendes Bauelement bezeichnet, mit einem zweiten elektrischen Potential verbunden, das höher als das erste elektrische Potential liegt. In der Regel stellt das erste elektrische Potential das Massepotential und das zweite elektrische Potential das Spannungspotential dar, das für den Zwischenkreis oder den elektrischen Verbraucher, bspw. eine Batterie, bereitgestellt wird. Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass parallel zu dem ersten und parallel zu dem zweiten als Diode wirkenden Bauelement jeweils ein ansteuerbares elektrisches Schaltelement verschaltet ist, das in einem aktiven bzw. geschlossenen Zustand das parallele als Diode wirkende Bauelement elektrisch überbrückt. Bei den als Diode wirkenden Bauelementen handelt es sich vorzugsweise um Halbleiterdioden. Es kann sich aber auch um andere Bauelemente wie bspw. Transistoren handeln, die als Dioden genutzt werden.
  • Die vorgeschlagene Anordnung umfasst wenigstens eine Primärspule in einem Primärkreis sowie die vorgeschlagene Empfangseinrichtung als Sekundärkreis. Der Primärkreis weist dabei eine Detektionseinrichtung auf, durch die eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im Primärkreis und/oder ein Stromanstieg im Primärkreis detektierbar sind.
  • Bei der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung und der vorgeschlagenen Anordnung erfolgt die induktive Energieübertragung in bekannter Weise vom Primärkreis über die Primärspule zur Sekundärspule im Sekundärkreis, in dem der in der Sekundärspule induzierte Strom dann gleichgerichtet und einem elektrischen Verbraucher, bspw. einer Batterie bzw. einem Akkumulator, bereitgestellt wird. Wird ein Fehler auf der Sekundärseite erkannt, so werden die beiden elektrischen Schaltelemente aktiviert, um die jeweils parallelen als Diode wirkenden Bauelemente elektrisch zu überbrücken und dadurch die Sekundärspule kurzzuschließen. Damit wird von der Sekundärseite keine Energie mehr aufgenommen, der Sekundärkreis wurde in einen Failsafe-Zustand überführt. Dieses Kurzschließen der Sekundärspule verursacht je nach Betriebsweise der Primärseite, d.h. Anregung mit Festfrequenz oder autoresonant, eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung oder einen Stromanstieg im Primärkreis. Beides kann im Primärkreis über eine geeignete Detektionseinrichtung detektiert werden. Auf diese Weise wird durch das Aktivieren der elektrischen Schaltelemente im Sekundärkreis zum Erreichen des Failsafe-Zustandes auch gleichzeitig ein Failsafe-Signal an den Primärkreis übertragen, das die Abschaltung der primärseitigen Energieübertragung auslösen kann. Die Übertragungsstrecke sollte dabei so kompensiert sein, dass sie ein Stromquellenverhalten am Ausgang erzeugt, die Sekundärseite also wie eine Stromquelle wirkt. Dies kann durch unterschiedliche Topologien erreicht werden, beispielsweise durch eine serielle Kompensation von Primär- und Sekundärspule (1s2s) oder durch eine parallele Kompensation der Primärspule und eine serielle Kompensation der Sekundärspule (1p2s).
  • Mit der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung bzw. Anordnung und dem zugehörigen Verfahren können somit alle wesentlichen sicherheitskritischen Kommunikationssignale von der Sekundärseite zur Primärseite übertragen werden, ohne einen zusätzlichen externen Datenkanal wie WLAN oder Bluetooth nutzen zu müssen. Die Nutzung von WLAN oder Bluetooth kann beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen zur Abrechnung des empfangenen Stromes oder zur Identifizierung des Fahrzeugs auf einem großen Parkplatz sinnvoll sein. Jedoch ist diese externe Datenübertragung für sicherheitskritische Anwendungen wie dem Abbruch der Energieübertragung durch Fehler im Fahrzeug nicht geeignet, da die Abschaltgeschwindigkeit zu gering ist.
  • Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung und zugehörige Anordnung ermöglichen ein Abschalten auf Fahrzeugseite (Failsafe-Zustand) innerhalb von weniger als 20 µs. Das Failsafe-Signal von der Sekundärseite zur Primärseite kann innerhalb von weniger als 60 µs die Abschaltung der primärseitigen Energieübertragung auslösen.
  • Vorzugsweise weist die Empfangseinrichtung auch eine Ansteuereinrichtung auf, mit der die elektrischen Schaltelemente verbunden sind und durch die sie über ein Ansteuersignal gleichzeitig aktiviert bzw. geschlossen werden können. Für eine hohe Schaltgeschwindigkeit ist es von Vorteil, wenn als elektrische Schaltelemente MOSFETs eingesetzt werden.
  • Der Primärkreis weist bei der vorgeschlagenen Anordnung vorzugsweise eine Abschalteinrichtung auf, durch die eine Energiezufuhr zur Primärspule unterbunden wird, falls die Detektionseinrichtung eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, die oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes für eine Phasenverschiebung liegt, oder einen Stromanstieg detektiert, der oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes für einen Stromanstieg liegt. Der Schwellwert ist dabei jeweils so gewählt, dass er unterhalb der Phasenverschiebung bzw. des Stromanstiegs liegt, die bzw. der durch das Failsafe-Signal verursacht wird. Diese Abschalteinrichtung schaltet dann bei Detektion eines Failsafe-Signals von der Sekundärseite die Energiezufuhr zur Primärspule ab.
  • Mit der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung bzw. Anordnung lassen sich neben dem Failsafe-Signal auch noch andere Informationen von der Sekundärseite an die Primärseite übertragen. Die Informationsübertragung erfolgt dabei durch zeitlich versetztes Aktivieren der beiden elektrischen Schaltelemente. Dadurch wird eine Schwingung im Sekundärkreis erzeugt, die dann im Primärkreis detektiert werden kann. Die Reihenfolge der Aktivierung der beiden elektrischen Schaltelemente kann beliebig gewählt werden. Wird eines der elektrischen Schaltelemente aktiviert, so entsteht ein Spannungsabfall über der in Reihe zur Sekundärspule verschalteten Kompensationskapazität, so dass diese aufgeladen wird. Wird anschließend, also zeitlich versetzt zum ersten Schaltelement, das zweite elektrische Schaltelement aktiviert bzw. geschlossen, so wird die Kompensationskapazität über die Spule und die beiden Schaltelemente kurzgeschlossen. Die Kompensationskapazität und die Sekundärspule bilden dabei einen Schwingkreis. Die Energie, die zunächst in der Kompensationskapazität geladen war, beginnt nun zwischen Kompensationskapazität und Sekundärspule hin und her zu schwingen. Diese Schwingung wird auf die Primärspule übertragen und kann dort gemessen und ausgewertet werden. Die Stromrichtung des ersten der durch die jeweilige Schwingung erzeugten Strompulse in der Sekundärspule hängt davon ab, welcher der beiden elektrischen Schaltelemente zuerst aktiviert wurde.
  • Mit der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung und der entsprechenden Anordnung kann somit zum einen über das gleichzeitige Aktivieren beider elektrischer Schaltelemente während der Energieübertragung ein für die Sekundärseite der Ladestrecke sicherer Zustand (Failsafe-Zustand) auf der Sekundärseite erreicht werden, der automatisch an die Primärseite kommuniziert wird. Zum anderen wird durch die zeitlich versetzte Aktivierung der beiden Schaltelemente die Erzeugung von Schwingungen bzw. Strompulsen ermöglicht, die von der Sekundärseite zur Primärseite übertragen werden können, um bspw. Signale zur Ladesteuerung zu übermitteln. Auch eine Definition von 0 und 1 ist möglich, so dass damit ein eigener Datenkanal aufgebaut werden kann. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass als erster Strompuls der jeweiligen Schwingung sowohl ein positiver als auch ein negativer Strompuls, d.h. in entgegengesetzter Richtung durch die Sekundärspule fließende Strompulse, erzeugt werden können, um damit eine 0 und eine 1 abzubilden. Die mit der vorliegenden Empfangseinrichtung und der zugehörigen Anordnung bereitgestellten Zusatzfunktionen, d.h. Herstellung des Failsafe-Zustandes und Übertragung eines Failsafe-Signals sowie anderer Datensignale, lassen sich sehr kostengünstig umsetzen.
  • Die vorliegende Empfangseinrichtung, die vorliegende Anordnung sowie die vorgeschlagenen Verfahren lassen sich besonders vorteilhaft für die induktive Energieübertragung beim kabellosen Laden von Elektrofahrzeugen einsetzen, sind jedoch auch für andere Systeme geeignet, bei denen eine induktive Energieübertragung zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite stattfinden soll und die wenigstens eine der damit bereitgestellten Funktionalitäten erfordert. Derartige Anwendungen können bspw. auch das kabellose Laden von Mobilfunkgeräten oder anderen mobilen Einrichtungen umfassen.
  • Figurenliste
  • Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung, die vorgeschlagene Anordnung sowie die vorgeschlagenen Verfahren werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung der Verhältnisse bei der induktiven Energieübertragung am Beispiel eines Elektrofahrzeugs;
    • 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung;
    • 3 ein Beispiel für das Betriebsverhalten einer serienkompensierten induktiven Energieübertragungsstrecke;
    • 4 ein Beispiel für die Zeitverläufe bei der Herstellung eines Failsafe-Zustandes gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren;
    • 5 eine schematische Darstellung eines Beispiels der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung zur Informationsübertragung mittels Strompulsen;
    • 6 eine Darstellung, die das Vorladen der Kompensationskapazität bei der Empfangseinrichtung gemäß 5 zeigt;
    • 7 eine Darstellung, die das Kurzschließen der Kompensationskapazität nach dem Vorladen gemäß 6 zeigt; und
    • 8 zwei Beispiele für die aus den Schaltvorgängen bei der Empfangseinrichtung gemäß 5 resultierenden Strompulse im Primärkreis.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung lässt sich für zahlreiche Anwendungen zur induktiven Energieübertragung von einem Primärkreis in einen Sekundärkreis einsetzen. Eine besonders vorteilhafte Nutzung betrifft die induktive Energieübertragung zum Laden eines Elektrofahrzeuges. Bei dieser Anwendung, wie sie in 1 beispielhaft schematisch dargestellt ist, ist eine Primärspule 1 bspw. im Boden eines Stellplatzes und eine Sekundärspule 2 am Unterboden des Fahrzeuges 3 angebracht. Um das Fahrzeug 3 während der Energieübertragung, bspw. bei Erkennung einer starken Temperaturerhöhung oder bei einer Fehlermeldung eines Steuergerätes, in einen eigensicheren Zustand zu bringen, muss die Energieaufnahme über die Sekundärspule in kürzest möglicher Zeit unterbrochen werden. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der dabei eingesetzten Empfangseinrichtung am Fahrzeug wird dies durch Kurzschluss der Sekundärspule erreicht. Dadurch wird vermieden, dass beim induktiven Laden auf der Sekundärseite unzulässig hohe Ströme fließen oder Spannungen anliegen und damit Funkwellen ins Fahrzeug gestrahlt werden, die die Grenzwerte überschreiten. Ein eher naheliegendes Abklemmen des Sekundärkreises von der Batterie des Fahrzeugs kann dazu führen, dass sich die Sekundärseite aufschwingt. Dieser Effekt kann zu einer erheblichen Beschädigung der Steuergeräte führen und auch eine Gefahr für Personen in der Fahrerkabine darstellen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung im Grundzustand (linke Teilabbildung) sowie im Failsafe-Zustand (rechte Teilabbildung). Die Empfangseinrichtung weist eine typische Gleichrichterschaltung für eine kontaktlose, beidseitig seriell kompensierte Energieübertragungsstrecke auf. Es handelt sich hierbei um einen passiven Gleichrichter mit vier Gleichrichterdioden D1 bis D4. Bei einer Energieübertragung von der nicht dargestellten Primärspule wird in der Sekundärspule L2 ein Wechselstrom I2 induziert, der über den in Serie zur Sekundärspule L2 angeordneten Kondensator CK,s und die vier Dioden D1 bis D4 gleichgerichtet wird, so dass am Ausgang der Gleichrichterschaltung eine Gleichspannung UBatt anliegt. Während des normalen induktiven Ladebetriebs fließt der Strom I2 über die in der linken Teilabbildung gestrichelt angedeuteten Pfade, wobei der Stromfluss hier für beide Polungen in einem Bild dargestellt ist. Die vorgeschlagene Empfangseinrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass jeweils parallel zu den beiden Lowside-Dioden D3, D4 ein Schalter S1 bzw. S2 verschaltet ist, der im aktivierten (geschlossenen) Zustand die jeweilige Diode D3 bzw. D4 elektrisch überbrückt. Soll ein Failsafe-Zustand hergestellt werden, so werden die beiden Schalter S1 und S2 aktiviert bzw. geschlossen und damit leitend. Spule L2 und Kondensator CK,s werden dadurch kurzgeschlossen. Der resultierende Stromfluss ist in der rechten Teilabbildung wiederum gestrichelt angedeutet. Bei primärseitiger Anregung wird auf die Sekundärseite dadurch keine Energie mehr übertragen. Für das Fahrzeug wurde also ein Failsafe-Zustand hergestellt. In der linken Teilabbildung der 2 ist hierbei der Grundzustand beim induktiven Laden, in der rechten Teilabbildung der Figur der Failsafe-Zustand dargestellt.
  • Dieser Failsafe-Zustand auf der Sekundärseite hat den prinzipbedingten Vorteil, dass er ohne zusätzliche Datenübertragung auf der Primärseite erkannt werden kann. Dies wird anhand der 3 ersichtlich, die das Betriebsverhalten einer serienkompensierten induktiven Energieübertragungsstrecke beispielhaft aufzeigt. Der übliche Betriebsbereich bewegt sich dabei auf der x-Achse zwischen 0,8 und 1,6. RL und RL,ch stellen dabei äquivalente Ersatzwiderstände der Batteriespannung bei einer bestimmten Ladeleistung dar und entsprechen dem jeweiligen Betriebspunkt. RL,ch („ch“ für charakteristisch) wird durch die Auslegung der Übertragungsstrecke bestimmt. Der Betrag von Ua/Ue stellt die Spannungsübertragungsfunktion der doppelseitig serienkompensierten Übertragungsstrecke dar.
  • Sollte die Primärseite mit Festfrequenz angerecht werden, so steigt die Eingangsimpedanz |Ze| und der Failsafe-Zustand der Sekundärseite ist über die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auf der Primärseite unmittelbar detektierbar. Sollte die Primärseite autoresonant betrieben werden, so sinkt die Eingangsimpedanz |Ze| und der Failsafe-Zustand kann über einen Stromanstieg auf der Primärseite detektiert werden. Die Primärseite bekommt über dieses absolut sichere Failsafe-Signal von der Sekundärseite (Fahrzeug) mitgeteilt, dass der Ladevorgang beendet ist und kann die Energiezufuhr zur Primärspule abschalten.
  • Zur Ermittlung des zeitlichen Verhaltens beim vorgeschlagenen Verfahren wurde ein Versuch mit einer Übertragungsstrecke durchgeführt, deren Parameter in der nachfolgenden Tabelle angeführt sind.
    Parameter Wert
    Grenzen des Koppelfaktors k 0 19925 ≤ k ≤ 0 22615
    Spulen, Breite x Länge 400 x 500 mm
    Spulenabstand 12 cm
    Induktivität Primärspule L1 41,6 µH
    Induktivität Sekundärspule L2 33,8 µH
    Kompensationskapazität Primärspule CK,P 83,9 nF
    Kompensationskapazität Sekundärspule CK,s 103,3 nF
    Übertragene Leistung 3 kW
  • Der primärseitige Wechselrichter wurde bei diesem Versuch mit der Resonanzfrequenz der Strecke betrieben, so dass ωWR = ωR. Da in diesem Fall die Eingangsimpedanz bei der Failsafe-Abschaltung ansteigt, wird kein erhöhter Strom auf der Primärseite erwartet. 4 zeigt hierzu die gemessenen Zeitverläufe der Gate-Source-Spannung UGS eines als Schaltelement eingesetzten MOSFET, des Stromes I1 durch die Primärspule und die Zwischenkreisspannung UZK am Ausgang des Gleichrichters des Sekundärkreises. Bei der Aktivierung des Failsafe-Zustandes auf der Sekundärseite, also dem gewollten Kurzschluss der Sekundärspule, entsteht eine Phasendifferenz zwischen der Spannung am Ausgang des Wechselrichters und dem Primärspulenstrom, da das System nun eine von der Betriebsresonanzfrequenz abweichende Resonanzfrequenz besitzt. Da der Wechselrichter aber weiterhin mit der Betriebsresonanzfrequenz ωR anregt, sind Strom und Spannung auf der Primärseite nicht mehr in Phase. Dieser Phasenfehler kann primärseitig sehr schnell nach der Aktivierung der Schalter S1 , S2 zur Erzeugung des Failsafe-Zustandes erkannt und die notwendige Abschaltung im Primärkreis durchgeführt werden. Nach dem Überschreiten eines Phasenfehlerschwellwertes wird primärseitig die Freigabe entzogen. In Folge dessen ist der Primärspulenstrom, wie in 4 erkennbar, nach nur acht Perioden (80 µs) ab dem Aktivieren der Failsafe-Funktion fast vollständig abgeklungen. Bereits nach weniger als 20 µs ist die Sekundärspule im Fahrzeug kurzgeschlossen und der Failsafe-Zustand im Fahrzeug hergestellt. Die Primärseite ist nach 80 µs abgeschaltet. Die Übertragung und Wirkung des Failsafe-Signals erfolgt also in diesem Beispiel innerhalb von 60 µs.
  • Die beiden bei der vorgeschlagenen Empfangseinrichtung eingesetzten Schalter S1 , S2 können neben der Herstellung des Failsafe-Zustandes auch für eine weitere Funktion verwendet werden. Mit diesen Schaltern können Schwingungen und damit Strompulse auf der Sekundärseite erzeugt werden, um Informationssignale zur Primärseite zu senden, bspw. die Bereitschaft der Sekundärseite für den Empfang der Energieübertragung von der Primärseite. Wenn in der Praxis auch WLAN für die Kommunikation verwendet wird, kann aus Sicherheitsgründen das WLAN auch mit einem Strompulssignal logisch verknüpft werden, um die Sicherheitsanforderungen zu erhöhen. Die Übertragung der Impulse erfolgt von der Sekundär- zur Primärseite. Es werden kleine Mengen Energie von der Sekundärseite auf die Primärseite gesendet, welche dann in Form eines Spannungsimpulses ausgewertet werden kann. Dafür muss die Primärseite vom Wechselrichter getrennt werden, da ansonsten die Dämpfung des Wechselrichters kein Aufschwingen der Primärseite zulassen würde.
  • Zur Übertragung von Informationssignalen werden zusätzlich vier weitere Widerstände R1 bis R4, jeweils parallel zu den vier Dioden D1 bis D4, in die Schaltung integriert. 5 zeigt hierzu ein um die Widerstände R1 bis R4 ergänztes Schaltbild des Brückengleichrichters der vorliegenden Empfangseinrichtung. Die Widerstände R1 bis R4 sind hochohmig gewählt, um Verluste während des Ladebetriebs zu minimieren. Es entsteht ein Spannungsteiler über die Dioden, der sich bei R1 = R2 = R3 = R4 auf Ubat/2 an jedem Widerstand einstellt.
  • Wird einer der beiden Schalter S1 , S2 geschlossen, entsteht ein Spannungsabfall über der Kompensationskapazität CK,S, so dass diese aufgeladen wird. Dies ist in 6 dargestellt, in der der Schalter S1 geschlossen wurde. Nach einer Zeit von 5τ ist die Kompensationskapazität CK,s ausreichend geladen und die Spannung entspricht etwa Ubat/2.
  • Wird zu einem Zeitpunkt t = 0 der zweite Schalter S2 geschlossen, entsteht ein Kurzschluss der Kompensationskapazität CK,s über die Spule L2 und die beiden Schalter S1 , S2 , wie dies in 7 veranschaulicht ist. Die Widerstände R3 und R4 können dabei vernachlässigt werden, da sie parallel zum Kurzschluss liegen. Die Kapazität CK,s und die Spule L2 bilden einen Schwingkreis. Die Energie, die zum Zeitpunkt t = 0 in der Kapazität CK,s geladen war, beginnt nun zwischen Kondensator (Kapazität CK,S) und Spule L2 hin und her zu schwingen. Diese Schwingung wird auf die Primärspule übertragen und kann dort gemessen und ausgewertet werden. Der erste Ausschlag der erzeugten Schwingung (erster Strompuls) ist in diesem Fall positiv, in der vorliegenden Patentanmeldung daher auch als positiver Impuls bezeichnet.
  • Wird erst der Schalter S2 und danach der Schalter S1 geschlossen, entsteht ebenfalls ein Signal auf der Primärseite. In diesem Fall ist der erste Ausschlag der erzeugten Schwingung (erster Strompuls) negativ, in der vorliegenden Patentanmeldung daher auch als negativer Impuls bezeichnet.
  • Die Begriffe positiv und negativ sind hier willkürlich festgelegt und deuten nur die entgegengesetzte Stromrichtung an. Diese Eigenschaft wird verwendet, um längere Sequenzen aus Pulsfolgen zu definieren und somit auch komplexere Informationen über das Spulensystem zu übertragen. Durch die Definition von negativen und positiven (Strom-)Pulsen, die entgegengesetzten Stromrichtungen entsprechen, kann eine 0 und eine 1 definiert und darüber ein sicherer Datenkanal zur Primärseite aufgebaut werden.
  • Die Widerstände R1 bis R4 liegen vorzugsweise zwischen 100kOhm und 1MOhm.
  • Diese Widerstände sind vorzugsweise identisch, können aber alternativ auch unterschiedlich gewählt werden. So kann beispielsweise mit einem Verhältnis R1/R3 = 1/10 die Kompensationskapazität auf Ubat*9/10 aufgeladen werden. Der Teiler R2/R4 kann gleich wie R1/R3 gewählt werden. Insbesondere können R1 = R2 und R3 = R4 sein. Es kann aber mit Absicht auch ein unterschiedliches Verhältnis gewählt werden, um verschiedene Pulsmuster zu erzeugen. Dabei muss beachtet werden, dass die Energieübertragung durch die Widerstände nicht beeinträchtigt werden darf. Je höher die Spannung an der Kompensationskapazität ist, desto höher ist der Ausschlag.
  • Für die Überprüfung der Signalübertragung mit diesem Verfahren wurde eine Messung auf der Primärseite einer Übertragungsstrecke durchgeführt. Für die Messung der Pulserzeugung wurde das System hierzu in ein Fahrzeug integriert. Die Batterie dient als Spannungsquelle. Die beiden Spulen wurden ausgerichtet und mit dem Nennabstand von 12cm betrieben. Das Ergebnis ist in den 8A (Reihenfolge der Aktivierung der Schalter: S1 --> S2 ) und 8B (Reihenfolge der Aktivierung der Schalter S2 --> S1 ) dargestellt. Der positive Impuls ist leicht an dem positiven Spannungsanstieg am Beginn der Übertragung in 8A erkennen. Der negative Impuls, der auf der Primärseite gemessen wurde, hat ein ähnliches Verhalten, wie der positive Impuls. Der erste Ausschlag ist hier negativ (vgl. 8B).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Primärspule
    2
    Sekundärspule
    3
    Fahrzeug
    D1 - D4
    Dioden
    L2
    Sekundärspule
    CK,s
    Sekundärseitige Kompensationskapazität
    S1, S2
    Schalter
    UBatt/Ubat
    Ausgangsspannung der Sekundärseite
    I2
    Strom der Sekundärseite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014009934 A1 [0005]
    • DE 102004013177 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Empfangseinrichtung zur induktiven Energieaufnahme aus einem Primärkreis, insbesondere für induktive Ladevorgänge, die wenigstens eine Sekundärspule (2, L2) und eine Gleichrichterschaltung mit wenigstens vier als Dioden wirkenden Bauelementen (D1-D4) zur Gleichrichtung eines in der Sekundärspule (2, L2) induzierten Stroms aufweist, von denen ein erstes und ein zweites als Diode wirkendes Bauelement (D3, D4) mit einem ersten elektrischen Potential und ein drittes und ein viertes als Diode wirkendes Bauelement (D1, D2) mit einem zweiten elektrischen Potential verbunden ist, das höher als das erste elektrische Potential liegt, wobei parallel zu dem ersten und parallel zu dem zweiten als Diode wirkenden Bauelement (D3, D4) jeweils ein ansteuerbares elektrisches Schaltelement (S1, S2) verschaltet ist, das in einem aktivierten Zustand das parallele als Diode wirkende Bauelement (D3, D4) elektrisch überbrückt.
  2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Schaltelemente (S1, S2) mit einer Ansteuereinrichtung verbunden sind, durch die sie durch ein Ansteuersignal gleichzeitig aktiviert werden können und damit die Sekundärspule (2, L2) kurzschließen.
  3. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Schaltelemente (S1, S2) MOSFETs sind.
  4. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule seriell kompensiert ist.
  5. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem ersten, parallel zu dem zweiten, parallel zu dem dritten und parallel zu dem vierten als Diode wirkenden Bauelement (D3, D4) jeweils wenigstens ein hochohmiger elektrischer Widerstand verschaltet ist.
  6. Anordnung mit wenigstens einer Primärspule in einem Primärkreis und einer Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Sekundärkreis, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis eine Detektionseinrichtung aufweist, durch die eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im Primärkreis und/oder ein Stromanstieg im Primärkreis detektierbar sind.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis eine Abschalteinrichtung aufweist, durch die eine Energiezufuhr zur Primärspule unterbunden wird, falls die Detektionseinrichtung eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, die oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes für eine Phasenverschiebung liegt, und/oder einen Stromanstieg detektiert, der oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes für einen Stromanstieg liegt.
  8. Verfahren zur Übertragung eines Fehlersignals von einem Sekundärkreis in einen Primärkreis bei der induktiven Energieübertragung zwischen wenigstens einer Primärspule im Primärkreis und wenigstens einer Sekundärspule (2, L2) im Sekundärkreis, insbesondere mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem der Sekundärkreis eine Gleichrichterschaltung mit wenigstens vier als Dioden wirkenden Bauelementen (D1-D4) zur Gleichrichtung eines in der Sekundärspule (2, L2) induzierten Stroms aufweist, von denen ein erstes und ein zweites als Diode wirkendes Bauelement (D3, D4) mit einem ersten elektrischen Potential und ein drittes und ein viertes als Diode wirkendes Bauelement (D1, D2) mit einem zweiten elektrischen Potential verbunden ist, das höher als das erste elektrische Potential liegt, und bei dem zur Übertragung des Fehlersignals die Sekundärspule (2, L2) durch gleichzeitige elektrische Überbrückung des ersten und zweiten als Diode wirkenden Bauelementes (D3, D4) kurzgeschlossen wird und im Primärkreis eine durch den Kurzschluss der Sekundärspule (2, L2) verursachte Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung oder ein durch den Kurzschluss der Sekundärspule (2, L2) verursachter Stromanstieg als Fehlersignal detektiert wird.
  9. Verfahren zur Übertragung von Signalen von einem Sekundärkreis in einen Primärkreis bei einer Anordnung zur induktiven Energieübertragung zwischen wenigstens einer Primärspule im Primärkreis und wenigstens einer Sekundärspule (2, L2) im Sekundärkreis, insbesondere bei einer Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem durch Aktivieren eines der elektrischen Schaltelemente (S1, S2) eine in Reihe zur Sekundärspule (2, L2) verschaltete Kompensationskapazität (CK,S) geladen und anschließend durch Aktivieren des anderen elektrischen Schaltelementes (S1, S2) über die Sekundärspule (2, L2) kurzgeschlossen wird, um eine Schwingung im Sekundärkreis zu erzeugen, die im Primärkreis detektiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 zur Übertragung eines Fehlersignals bei induktiven Ladevorgängen oder von Signalen vor oder nach induktiven Ladevorgängen.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004013177A1 (de) 2004-03-17 2005-10-20 Infineon Technologies Ag Datenübertragungseinheit mit einer Datenübertragungsschnittstelle und ein Verfahren zum Betreiben der Datenübertragungseinheit
DE102014009934A1 (de) 2014-07-04 2016-01-07 Hochschule Reutlingen Energieübertrager, Gate-Treiber und Verfahren
US20160043562A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Texas Instruments Incorporated Adaptive Rectifier And Method Of Operation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004013177A1 (de) 2004-03-17 2005-10-20 Infineon Technologies Ag Datenübertragungseinheit mit einer Datenübertragungsschnittstelle und ein Verfahren zum Betreiben der Datenübertragungseinheit
DE102014009934A1 (de) 2014-07-04 2016-01-07 Hochschule Reutlingen Energieübertrager, Gate-Treiber und Verfahren
US20160043562A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Texas Instruments Incorporated Adaptive Rectifier And Method Of Operation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Philipp Schuhmann; Oliver Blum; Jürgen Eckhardt; Achim HenkelHigh efficient, compact vehicle power electronics for 22kW inductive charging 2014 4th International Electric Drives Production Conference (EDPC)Year: 2014 | Conference Paper | Publisher: IEEE *

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