EP4285461A1 - Installation for the inductive transfer of electric power and method for operating an installation - Google Patents

Installation for the inductive transfer of electric power and method for operating an installation

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Publication number
EP4285461A1
EP4285461A1 EP21835219.3A EP21835219A EP4285461A1 EP 4285461 A1 EP4285461 A1 EP 4285461A1 EP 21835219 A EP21835219 A EP 21835219A EP 4285461 A1 EP4285461 A1 EP 4285461A1
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EP
European Patent Office
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secondary winding
handset
control
sensors
value
Prior art date
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Pending
Application number
EP21835219.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Uhl
Valentin Kuhfuss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4285461A1 publication Critical patent/EP4285461A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors

Definitions

  • the invention relates to a system for the inductive transmission of electrical power and a method for operating a system.
  • a vehicle-mounted charging module is known from DE 10 2013 215 785 A1.
  • a system for inductive charging is known from WO 2020/002 240 A1.
  • the object of the invention is therefore to improve the operational reliability of systems.
  • the object is achieved in the system for inductive transmission of electrical power according to the features specified in claim 1 and in the method for operating a system according to the features specified in claim 15.
  • Important features of the invention in the system for the inductive transmission of electrical power from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system are that the secondary winding is connected to capacitances to form an oscillating circuit, wherein the handset has a controllable switch, by means of which the oscillating circuit can be detuned and/or by means of which at least a partial area of the oscillating circuit can be short-circuited.
  • the advantage here is that the inductive transmission can be terminated after a risk has been detected, in particular after a threshold value has been exceeded, in particular at a voltage, a current or a temperature.
  • the capacitances are connected in series with the secondary winding, thus in particular forming a series circuit, with an AC/DC converter being supplied from the series circuit, in particular with the series circuit being arranged on the AC voltage-side connection of the AC/DC converter and/or or applied, a load being able to be fed from the DC voltage-side connection of the AC/DC converter, in particular a load being connected in parallel with it.
  • the advantage here is that a high level of efficiency can be achieved even with weak inductive coupling between the primary conductor system and the secondary winding.
  • the partial area has a series connection made up of the secondary winding and a first capacitance, the resonant circuit being a series connection made up of a second capacitance and the partial area.
  • the switch is less stressed when switching, in particular short-circuiting or opening, since a lower current strength or voltage strength occurs in the partial area.
  • the partial area can be fixed or fixed by a connecting element. The advantage here is that, depending on the respective system, a different partial area can be short-circuited.
  • the connecting element is a bridge that can be fitted in a variety of ways, a changeover switch or a bridge fitted on a printed circuit board.
  • the advantage here is that a simple, cost-effective implementation of a flexibly selectable connection can be achieved.
  • controllable switch is fed a control signal from a control of the handset, the control being connected to one or more sensors, in particular the control signal being generated by the control as a function of the values of physical variables of the handset detected by the sensor or sensors becomes.
  • the or one of the sensors detects the value of the temperature of the secondary winding and/or is suitably arranged on the handset, in particular designed as an infrared temperature sensor for non-contact detection of the temperature of the secondary winding.
  • the advantage here is that the transmission of electrical power can be switched off in the event of excess temperature, and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
  • the or one of the sensors detects the value of the temperature of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, secondary winding and/or is suitably arranged on the handset, in particular is designed as an infrared temperature sensor for non-contact detection of the temperature of the AC/DC converter.
  • the advantage here is that the transmission of electrical power can be switched off in the event of excess temperature, and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
  • the or one of the sensors detects the value of the voltage present at the DC or AC connection of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, and/or is suitably arranged on the handset.
  • the advantage here is that in the event of an overvoltage, the transmission of electrical power can be switched off and the operational reliability can thus be increased. In particular, the voltage breakdown and thus the risk of fire can be reduced.
  • the or one of the sensors detects the value of the current flowing through the secondary winding and/or is suitably arranged on the mobile part.
  • the advantage here is that in the event of an overcurrent, it is possible to switch off the transmission of electrical power and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
  • the or one of the sensors detects the value of the current entering or exiting the DC-side connection of the AC/DC converter and/or is suitably arranged on the mobile part.
  • the advantage here is that in the event of an overcurrent, it is possible to switch off the transmission of electrical power and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
  • control has a comparison means which compares the values of the respective physical variable or variables of the mobile part detected by the sensor or sensors with a respective threshold value, the control generating the control signal for the controllable switch depending on the output signal of the comparison means and/or or depending on the result of the comparison.
  • control monitors the values of the respective physical variable or variables of the handset detected by the sensor or sensors for exceeding an impermissible degree of deviation from a setpoint value, the control generating the control signal for the controllable switch depending on the output signal of the monitoring and/or or generated depending on the result of the monitoring.
  • control is suitably designed in such a way that monitoring for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from a proportionality, of the values detected by two of the sensors is carried out, in particular by the control and the control generates the control signal for the controllable switch depending on the result of the monitoring.
  • Important features of the method for operating a system are that electrical power is transmitted from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system, with capacitances being connected to the secondary winding to form an oscillating circuit from which a rectifier is fed , the output voltage of which is made available to a consumer, with values of physical variables of the handset being recorded and monitored for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from proportionality, with the resonant circuit being detuned or at least a partial area depending on the result of the monitoring of the resonant circuit is short-circuited.
  • the advantage here is that an abnormal operating state can be recognized immediately and damage can be avoided by switching off the power transmission; in particular, the risk of fire is reduced and operational safety is thus increased.
  • a first of the physical variables of the handset is the temperature of the resonant circuit and a second of the physical variables of the handset is the temperature of the rectifier, with the quotient of the detected values of the both physical variables is formed and is monitored for an impermissibly high degree of deviation from a setpoint.
  • FIG. 1 shows the secondary part of a system for the inductive transmission of electrical power.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of the system is shown in FIG. 2, a triac being used as the controllable switch 2 .
  • the system has a primary conductor system, which preferably has an elongated line conductor laid in the system.
  • a mobile part arranged to be movable along the primary conductor system has a secondary winding 1 which is provided inductively coupled to the primary conductor system.
  • An alternating current is applied to the primary conductor system, with the frequency of the alternating current preferably being a medium frequency.
  • the frequency of the alternating current preferably being a medium frequency.
  • a frequency between 10 kHz and 1 MHz is used as the frequency of the alternating current.
  • capacitors (6, 7), in particular a first capacitor 6 and a second capacitor 7, are connected in series to the secondary winding 1 in resonant operation, with these being dimensioned in such a way that the capacitors (6, 7 ) and the resonant circuit formed by the secondary winding 1 has a resonant frequency which is equal to the frequency of the alternating current impressed on the primary conductor system.
  • capacitors (6, 7 ) and the resonant circuit formed by the secondary winding 1 has a resonant frequency which is equal to the frequency of the alternating current impressed on the primary conductor system.
  • a rectifier 4 which is preferably designed to be controlled, is fed from the resonant circuit, the output voltage of which feeds a load 8 and a smoothing capacitor 9 arranged in parallel therewith.
  • the output voltage is detected by a sensor and monitored for exceeding a first threshold value by an electronic controller connected to the sensor, which also acts as a driver 5 for a controllable switch 2, in particular a controllable semiconductor switch.
  • controllable switch 2 detunes the oscillating circuit by bridging part of the oscillating circuit.
  • Which part is bridged can be determined by a connecting element 3, in particular by a bridge that can be fitted variably, by a changeover switch or by a bridge that can be fitted on a printed circuit board.
  • a connecting element 3 the secondary winding itself is short-circuited.
  • a part of the oscillating circuit containing the secondary winding 1 and a first capacitance 6 is short-circuited, a second capacitance 7 of the oscillating circuit not belonging to this short-circuited part.
  • the entire resonant circuit is short-circuited, i.e. the input of rectifier 4.
  • the resonant circuit is detuned or short-circuited in such a way that practically no voltage is available at the input of the rectifier 4, even if a voltage is induced at the secondary winding 1.
  • the oscillating circuit When the switch 2 is open, the oscillating circuit remains untuned, so that the full voltage generated by the oscillating circuit is present at the input of the rectifier 4 .
  • the switch 2 When the first threshold value is exceeded, the switch 2 is closed and the connecting element 3 is thus effective in such a way that no voltage is made available at the input of the rectifier 4 .
  • the switch 2 When the value falls below the first threshold value, the switch 2 is opened and the full voltage that can be generated by the resonant circuit is thus made available at the input of the rectifier 4 .
  • a sensor for detecting the temperature of the rectifier 4 and/or the oscillating circuit 1 can also be provided.
  • the switch 2 can be closed even if a respective further threshold value is exceeded, and a protective effect can thus be achieved for the arrangement. Because if the temperature is too high, there is a risk of fire.
  • a sensor for detecting a current in particular the current of the secondary winding 1 or the output current at the rectifier 4, can be provided if a third threshold value is exceeded.
  • the switch 2 is thus closed when a current threshold value is exceeded.
  • the switch 2 is already closed when a single one of all the threshold values is exceeded. The switch 2 is therefore only opened if none of the threshold values is exceeded.
  • At least one energy store of the handset can also be provided as a consumer 8, from which the drive of the handset is supplied.
  • the energy store is preferably a capacitor, in particular an ultracap.
  • a hysteresis is provided around the respective threshold value.
  • a sensor for detecting the temperature of the secondary winding and a sensor for detecting the temperature of the rectifier 4 are provided. It is monitored whether the two recorded temperatures change in a predicted way or not.
  • the switch 2 if there is an impermissibly large deviation from the proportionality of the two temperatures, the switch 2 is activated in such a way that the switch closes. Otherwise the switch 2 remains open, in particular if the value of a respective physical quantity detected by one or more other sensors does not exceed a respective threshold value.
  • the quotient of the two detected temperatures can be formed in a simple manner, with the quotient then being monitored for an impermissibly large degree of absolute deviation from a target value. Mathematically equivalent is the monitoring of falling below and exceeding corresponding threshold values.
  • a functional relationship in particular the deviation from the proportionality, of the values detected by two of the sensors is also monitored and depending on the result of the monitoring, i.e. in particular when an impermissibly high degree of absolute deviation from a setpoint is exceeded, switch 2 is closed.
  • controllable switch can be implemented as a triac, which can be controlled electrically isolated from the control 5 via an optocoupler.
  • the TRIAC is triggered by a control current in the control terminal and conducts equally in both directions. If the control signal were lost, the TRIAC would go out at the next current zero crossing if it were operated at a low frequency, in particular with a mains frequency of 50 Hz or 60 Hz.
  • the triac since it is operated according to the invention with a medium-frequency alternating current, in particular with an alternating current whose frequency is between 10 kHz and 1 MHz, in particular between 20 kHz and 100 kHz, the triac conducts after ignition until the effective value of the alternating current becomes zero. This is because the frequency of the alternating current is so high that the component cannot switch to the blocking state when the current passes through zero. The conductive state of the component thus only stops when the secondary winding 1 is no longer magnetically flooded by the primary conductor system of the system.
  • the controllable switch 2 designed as a triac is arranged as an SMD component on a printed circuit board.
  • This printed circuit board has a metal carrier 30, in particular made of aluminum or copper, with an insulation layer 31 being arranged on the metal carrier 30 for electrical insulation.
  • conductor track sections (32, 33) are arranged, which are used for electrical contacting and for holding the triac.
  • a connecting plate 34 of the triac 35 is soldered to one of the conductor track sections (32, 33) and a metallic outer surface of the triac 35 rests against another conductor track section (32, 33) and is soldered to it.
  • the insulation layer is electrically insulating, but has a very good thermal conductivity. The heat loss of the triac is thus efficiently spread out via the conductor track sections (32, 33) and the insulating layer 31 and the metal carrier 30.
  • the triac can thus also be exposed to currents of more than 10 amperes, in particular more than 30 or even 100 amperes.
  • controllable switches in particular controllable semiconductor switches
  • connecting element in particular bridge that can be fitted in a variety of ways, changeover switch or bridge that can be fitted on a printed circuit board
  • metal carrier in particular made of aluminum or copper

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Rectifiers (AREA)

Abstract

An installation for the inductive transfer of electric power from a primary conductor system of the installation to a secondary winding of a mobile part of the installation, said mobile part being movable relative to the primary conductor system, and a method for operating an installation, wherein the secondary winding is connected to capacitors so as to form an oscillating circuit, wherein the mobile part has a controllable switch by means of which the oscillating circuit can be detuned and/or by means of which at least one sub-region of the oscillating circuit can be short-circuited.

Description

Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung und Verfahren zum Betreiben einerSystem for the inductive transmission of electrical power and method for operating one
Anlage attachment
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung und ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage. The invention relates to a system for the inductive transmission of electrical power and a method for operating a system.
Es ist allgemein bekannt, dass elektrische Leistung bei Transformatoren induktiv übertragen wird. It is well known that electrical power is transmitted inductively in transformers.
Aus der DE 10 2006 022 223 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Energie bekannt, wobei ein Anteil der Sekundärinduktivität kurzschließbar ist. From DE 10 2006 022 223 A1, a system for the inductive transmission of electrical energy is known as the closest prior art, with a portion of the secondary inductance being short-circuitable.
Aus der DE 10 2013 215 785 A1 ist ein Fahrzeugseitiges Lademodul bekannt. A vehicle-mounted charging module is known from DE 10 2013 215 785 A1.
Aus der WO 2020 / 002 240 A1 ist ein System zum induktiven Laden bekannt. A system for inductive charging is known from WO 2020/002 240 A1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit bei Anlagen zu verbessern. The object of the invention is therefore to improve the operational reliability of systems.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst. According to the invention, the object is achieved in the system for inductive transmission of electrical power according to the features specified in claim 1 and in the method for operating a system according to the features specified in claim 15.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung von einem Primärleitersystem der Anlage an eine Sekundärwicklung eines relativ zum Primärleitersystem bewegbaren Mobilteils der Anlage sind, dass der Sekundärwicklung Kapazitäten zugeschaltet sind zur Bildung eines Schwingkreises, wobei das Mobilteil einen steuerbaren Schalter aufweist, mittels dessen der Schwingkreis verstimmbar und/oder mittels dessen zumindest ein Teilbereich des Schwingkreises kurzschließbar ist. Important features of the invention in the system for the inductive transmission of electrical power from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system are that the secondary winding is connected to capacitances to form an oscillating circuit, wherein the handset has a controllable switch, by means of which the oscillating circuit can be detuned and/or by means of which at least a partial area of the oscillating circuit can be short-circuited.
Von Vorteil ist dabei, dass die induktive Übertragung nach Detektion eines Risikos, insbesondere nach Überschreiten eines Schwellwertes, insbesondere an einer Spannung eines Stroms oder einer Temperatur, beendbar ist. The advantage here is that the inductive transmission can be terminated after a risk has been detected, in particular after a threshold value has been exceeded, in particular at a voltage, a current or a temperature.
Somit ist die Betriebssicherheit verbesserbar. Da beim Verstimmen des Schwingkreises nur der übersetzte Strom durch die Kurzschlussverbindung fließt, ist keine Überlastung der Kurzschlussverbindung zu erwarten. Thus, operational reliability can be improved. Since only the converted current flows through the short-circuit connection when the oscillating circuit is detuned, no overloading of the short-circuit connection is to be expected.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kapazitäten mit der Sekundärwicklung in Reihe geschaltet, insbesondere bilden also eine Reihenschaltung, wobei aus der Reihenschaltung ein AC/DC-Wandler versorgt ist, insbesondere wobei die Reihenschaltung am wechselspannungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers angeordnet ist und/oder anliegt, wobei aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers ein Verbraucher speisbar ist, insbesondere dem ein Glättungskondensator parallel zugeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad auch bei schwacher induktiver Kopplung zwischen Primärleitersystem und Sekundärwicklung erreichbar ist. In an advantageous embodiment, the capacitances are connected in series with the secondary winding, thus in particular forming a series circuit, with an AC/DC converter being supplied from the series circuit, in particular with the series circuit being arranged on the AC voltage-side connection of the AC/DC converter and/or or applied, a load being able to be fed from the DC voltage-side connection of the AC/DC converter, in particular a load being connected in parallel with it. The advantage here is that a high level of efficiency can be achieved even with weak inductive coupling between the primary conductor system and the secondary winding.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Teilbereich eine Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung und einer ersten Kapazität auf, wobei der Schwingkreis als Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität und dem Teilbereich besteht. Von Vorteil ist dabei, dass der Schalter beim Schalten, insbesondere Kurzschließen oder Öffnen weniger belastet ist, da am Teilbereich eine geringere Stromstärke oder Spannungsstärke auftritt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Teilbereich durch ein Verbindungselement festlegbar oder festgelegt. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von der jeweiligen Anlage ein jeweils unterschiedlicher Teilbereich kurzschließbar ist. In an advantageous embodiment, the partial area has a series connection made up of the secondary winding and a first capacitance, the resonant circuit being a series connection made up of a second capacitance and the partial area. The advantage here is that the switch is less stressed when switching, in particular short-circuiting or opening, since a lower current strength or voltage strength occurs in the partial area. In an advantageous embodiment, the partial area can be fixed or fixed by a connecting element. The advantage here is that, depending on the respective system, a different partial area can be short-circuited.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verbindungselement eine variabel bestückbare Brücke, ein Umschalter oder eine auf einer Leiterplatte bestückte Brücke. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Realisierung einer flexibel auswählbaren Verbindung erreichbar ist. In an advantageous embodiment, the connecting element is a bridge that can be fitted in a variety of ways, a changeover switch or a bridge fitted on a printed circuit board. The advantage here is that a simple, cost-effective implementation of a flexibly selectable connection can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird dem steuerbaren Schalter von einer Ansteuerung des Mobilteils ein Ansteuersignal zugeleitet, wobei die Ansteuerung mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist, insbesondere wobei das Ansteuersignal von der Ansteuerung abhängig von den von dem oder den Sensoren erfassten Werten physikalischer Größen des Mobilteils erzeugt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Übertragung elektrischer Leistung abhängig vom detektierten Zustand abschaltbar ist. In an advantageous embodiment, the controllable switch is fed a control signal from a control of the handset, the control being connected to one or more sensors, in particular the control signal being generated by the control as a function of the values of physical variables of the handset detected by the sensor or sensors becomes. The advantage here is that the transmission of electrical power can be switched off depending on the detected state.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der oder einer der Sensoren den Wert der Temperatur der Sekundärwicklung erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet, insbesondere als Infrarot-Temperatursensor ausgeführt ist zur berührungslosen Erfassung der Temperatur der Sekundärwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass bei Übertemperatur ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist die Brandgefahr verringerbar. In an advantageous embodiment, the or one of the sensors detects the value of the temperature of the secondary winding and/or is suitably arranged on the handset, in particular designed as an infrared temperature sensor for non-contact detection of the temperature of the secondary winding. The advantage here is that the transmission of electrical power can be switched off in the event of excess temperature, and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der oder einer der Sensoren den Wert der Temperatur des AC/DC-Wandlers, insbesondere Gleichrichters oder steuerbaren Gleichrichters, Sekundärwicklung erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet, insbesondere als Infrarot-Temperatursensor ausgeführt ist zur berührungslosen Erfassung der Temperatur des AC/DC-Wandlers. Von Vorteil ist dabei, dass bei Übertemperatur ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist die Brandgefahr verringerbar. In an advantageous embodiment, the or one of the sensors detects the value of the temperature of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, secondary winding and/or is suitably arranged on the handset, in particular is designed as an infrared temperature sensor for non-contact detection of the temperature of the AC/DC converter. The advantage here is that the transmission of electrical power can be switched off in the event of excess temperature, and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfasst der oder einer der Sensoren den Wert der am gleichspannungsseitigen oder wechselspannnungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers, insbesondere Gleichrichters oder steuerbaren Gleichrichters, anliegenden Spannung und/oder ist am Mobilteil geeignet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überspannung ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist der Spannungsdurchschlag und somit Brandgefahr verringerbar. In an advantageous embodiment, the or one of the sensors detects the value of the voltage present at the DC or AC connection of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, and/or is suitably arranged on the handset. The advantage here is that in the event of an overvoltage, the transmission of electrical power can be switched off and the operational reliability can thus be increased. In particular, the voltage breakdown and thus the risk of fire can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der oder einer der Sensoren den Wert des durch die Sekundärwicklung fließenden Stroms erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überstrom ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist die Brandgefahr verringerbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfasst der oder einer der Sensoren den Wert des am gleichstromseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers ein- oder austretenden Stroms und/oder ist am Mobilteil geeignet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überstrom ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist die Brandgefahr verringerbar. In an advantageous embodiment, the or one of the sensors detects the value of the current flowing through the secondary winding and/or is suitably arranged on the mobile part. The advantage here is that in the event of an overcurrent, it is possible to switch off the transmission of electrical power and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced. In an advantageous embodiment, the or one of the sensors detects the value of the current entering or exiting the DC-side connection of the AC/DC converter and/or is suitably arranged on the mobile part. The advantage here is that in the event of an overcurrent, it is possible to switch off the transmission of electrical power and the operational reliability can therefore be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ansteuerung ein Vergleichsmittel auf, welches die von dem oder den Sensoren erfassten Werte der jeweiligen physikalischen Größe oder Größen des Mobilteils mit einem jeweiligen Schwellwert vergleicht, wobei die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels und/oder abhängig vom Ergebnis des Vergleichs, erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überschreiten eines Schwellwertes ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. Insbesondere ist die Brandgefahr verringerbar. In an advantageous embodiment, the control has a comparison means which compares the values of the respective physical variable or variables of the mobile part detected by the sensor or sensors with a respective threshold value, the control generating the control signal for the controllable switch depending on the output signal of the comparison means and/or or depending on the result of the comparison. The advantage here is that when a threshold value is exceeded, the transmission of electrical power can be switched off and the operational reliability can thus be increased. In particular, the risk of fire can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überwacht die Ansteuerung die von dem oder den Sensoren erfassten Werte der jeweiligen physikalischen Größe oder Größen des Mobilteils auf Überschreiten eines unzulässigen Maßes an Abweichung von einem Sollwert, wobei die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ausgangssignal der Überwachung und/oder abhängig vom Ergebnis der Überwachung erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überschreiten eines zulässigen Maßes an Abweichung ein Abschalten der Übertragung elektrischer Leistung ermöglicht ist und somit die Betriebssicherheit erhöhbar ist. In an advantageous embodiment, the control monitors the values of the respective physical variable or variables of the handset detected by the sensor or sensors for exceeding an impermissible degree of deviation from a setpoint value, the control generating the control signal for the controllable switch depending on the output signal of the monitoring and/or or generated depending on the result of the monitoring. The advantage here is that when a permissible degree of deviation is exceeded, it is possible to switch off the transmission of electrical power and the operational reliability can therefore be increased.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ansteuerung derart geeignet ausgeführt, dass eine Überwachung auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem funktionalen Zusammenhang, insbesondere von einer Proportionalität, der von zwei der Sensoren erfassten Werte ausgeführt wird, insbesondere von der Ansteuerung ausgeführt wird und die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ergebnis der Überwachung erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass ein abnormaler Betriebszustand sofort erkennbar ist und durch Abschalten der Leistungsübertragung Schaden vermeidbar ist, insbesondere ist die Brandgefahr reduziert und somit die Betriebssicherheit erhöht ist. In an advantageous embodiment, the control is suitably designed in such a way that monitoring for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from a proportionality, of the values detected by two of the sensors is carried out, in particular by the control and the control generates the control signal for the controllable switch depending on the result of the monitoring. The advantage here is that an abnormal operating condition immediately is recognizable and damage can be avoided by switching off the power transmission, in particular the risk of fire is reduced and operational safety is thus increased.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Anlage sind, dass elektrische Leistung von einem Primärleitersystem der Anlage an eine Sekundärwicklung eines relativ zum Primärleitersystem bewegbaren Mobilteils der Anlage übertragen wird, wobei der Sekundärwicklung Kapazitäten zugeschaltet sind zur Bildung eines Schwingkreises, aus dem ein Gleichrichter gespeist wird, dessen Ausgangsspannung einem Verbraucher bereitgestellt wird, wobei Werte physikalischer Größen des Mobilteils erfasst und auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem funktionalen Zusammenhang, insbesondere von einer Proportionalität, überwacht werden, wobei abhängig vom Ergebnis der Überwachung der Schwingkreis verstimmt wird oder zumindest ein Teilbereich des Schwingkreises kurzgeschlossen wird. Important features of the method for operating a system are that electrical power is transmitted from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system, with capacitances being connected to the secondary winding to form an oscillating circuit from which a rectifier is fed , the output voltage of which is made available to a consumer, with values of physical variables of the handset being recorded and monitored for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from proportionality, with the resonant circuit being detuned or at least a partial area depending on the result of the monitoring of the resonant circuit is short-circuited.
Von Vorteil ist dabei, dass ein abnormaler Betriebszustand sofort erkennbar ist und durch Abschalten der Leistungsübertragung Schaden vermeidbar ist, insbesondere ist die Brandgefahr reduziert und somit die Betriebssicherheit erhöht ist. The advantage here is that an abnormal operating state can be recognized immediately and damage can be avoided by switching off the power transmission; in particular, the risk of fire is reduced and operational safety is thus increased.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste der physikalischen Größen des Mobilteils die Temperatur des Schwingkreises und eine zweite der physikalischen Größen des Mobilteils die Temperatur des Gleichrichters, wobei zur Überwachung auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von dem funktionalen Zusammenhang der Quotient aus den erfassten Werten der beiden physikalischen Größen gebildet wird und auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem Sollwert überwacht wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Brandgefahr vermeidbar ist, die aus einem abnormalen Betriebszustand resultiert. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. In an advantageous embodiment, a first of the physical variables of the handset is the temperature of the resonant circuit and a second of the physical variables of the handset is the temperature of the rectifier, with the quotient of the detected values of the both physical variables is formed and is monitored for an impermissibly high degree of deviation from a setpoint. The advantage here is that the risk of fire resulting from an abnormal operating state can be avoided. Further advantages result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task arising from comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert: The invention will now be explained in more detail using schematic illustrations:
In der Figur 1 ist der Sekundärteil einer Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung dargestellt. FIG. 1 shows the secondary part of a system for the inductive transmission of electrical power.
In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage dargestellt, wobei ein Triac als steuerbarer Schalter 2 verwendet wird. An exemplary embodiment of the system is shown in FIG. 2, a triac being used as the controllable switch 2 .
In der Figur 3 ist die spezielle Verbindungstechnik für den Triac schematisch dargestellt. In the figure 3, the special connection technology for the triac is shown schematically.
Wie in der Figur 1 dargestellt, weist die Anlage ein Primärleitersystem auf, das vorzugsweise einen langgestreckt in der Anlage verlegten Linienleiter aufweist. Ein entlang dem Primärleitersystem bewegbar angeordnetes Mobilteil weist eine Sekundärwicklung 1 auf, die an das Primärleitersystem induktiv gekoppelt vorgesehen ist. As shown in FIG. 1, the system has a primary conductor system, which preferably has an elongated line conductor laid in the system. A mobile part arranged to be movable along the primary conductor system has a secondary winding 1 which is provided inductively coupled to the primary conductor system.
Das Primärleitersystem ist mit einem Wechselstrom beaufschlagt, wobei die Frequenz des Wechselstroms vorzugsweise eine Mittelfrequenz ist. Insbesondere wird als Frequenz des Wechselstroms eine Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz verwendet. An alternating current is applied to the primary conductor system, with the frequency of the alternating current preferably being a medium frequency. In particular, a frequency between 10 kHz and 1 MHz is used as the frequency of the alternating current.
Wie in der Figur 1 gezeigt, sind der Sekundärwicklung 1 im Resonanzbetrieb Kapazitäten (6, 7), insbesondere eine erste Kapazität 6 und eine zweite Kapazität 7, in Reihe zugeschaltet, wobei diese so dimensioniert sind, dass der aus den Kapazitäten (6, 7) und der Sekundärwicklung 1 gebildete Schwingkreis eine Resonanzfrequenz aufweist, die der Frequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms gleicht. Somit ist auch bei nur schwacher induktiver Kopplung des Primärleiterkreises an die Sekundärwicklung 1 ein hoher Wirkungsgrad bei der Übertragung erreichbar. As shown in Figure 1, capacitors (6, 7), in particular a first capacitor 6 and a second capacitor 7, are connected in series to the secondary winding 1 in resonant operation, with these being dimensioned in such a way that the capacitors (6, 7 ) and the resonant circuit formed by the secondary winding 1 has a resonant frequency which is equal to the frequency of the alternating current impressed on the primary conductor system. Thus, even with only weak inductive coupling of the primary conductor circuit to the secondary winding 1, a high level of efficiency can be achieved during transmission.
Aus dem Schwingkreis wird ein Gleichrichter 4, der vorzugsweise gesteuert ausgeführt ist, gespeist, dessen Ausgangsspannung einen Verbraucher 8 und einen dazu parallel angeordneten Glättungskondensator 9 speist. Die Ausgangsspannung wird von einem Sensor erfasst und auf Überschreiten eines ersten Schwellwertes von einer mit dem Sensor verbundenen elektronischen Steuerung überwacht, die auch als Ansteuerung 5 für einen steuerbaren Schalter 2, insbesondere steuerbaren Halbleiterschalter, fungiert. A rectifier 4, which is preferably designed to be controlled, is fed from the resonant circuit, the output voltage of which feeds a load 8 and a smoothing capacitor 9 arranged in parallel therewith. The output voltage is detected by a sensor and monitored for exceeding a first threshold value by an electronic controller connected to the sensor, which also acts as a driver 5 for a controllable switch 2, in particular a controllable semiconductor switch.
Der steuerbare Schalter 2 bewirkt im geschlossenen Zustand eine Verstimmung des Schwingkreises, indem ein Teil des Schwingkreises überbrückt wird. In the closed state, the controllable switch 2 detunes the oscillating circuit by bridging part of the oscillating circuit.
Welcher Teil überbrückt wird, ist durch ein Verbindungselement 3, insbesondere durch eine variabel bestückbare Brücke, durch einen Umschalter oder durch eine auf einer Leiterplatte bestückbare Brücke, festlegbar. Beispielsweise ist in einer ersten Ausführung des Verbindungselements 3 ein Kurzschluss der Sekundärwicklung selbst erreicht. In einer anderen Ausführung des Verbindungselements 3 ist ein Teil des Schwingkreises kurzgeschlossen, welcher die Sekundärwicklung 1 und eine erste Kapazität 6 enthält, wobei eine zweite Kapazität 7 des Schwingkreises nicht zu diesem kurzgeschlossenen Teil gehört. In einer dritten Ausführung wird der gesamte Schwingkreis kurzgeschlossen, also der Eingang des Gleichrichters 4. Which part is bridged can be determined by a connecting element 3, in particular by a bridge that can be fitted variably, by a changeover switch or by a bridge that can be fitted on a printed circuit board. For example, in a first embodiment of the connecting element 3, the secondary winding itself is short-circuited. In another embodiment of the connecting element 3, a part of the oscillating circuit containing the secondary winding 1 and a first capacitance 6 is short-circuited, a second capacitance 7 of the oscillating circuit not belonging to this short-circuited part. In a third version, the entire resonant circuit is short-circuited, i.e. the input of rectifier 4.
Bei allen genannten Ausführungen des Verbindungselements 3 wird also der Schwingkreis derart verstimmt oder kurzgeschlossen, dass am Eingang des Gleichrichters 4 praktisch keine Spannung zur Verfügung steht, selbst wenn an der Sekundärwicklung 1 eine Spannung induziert wird. In all of the named versions of the connecting element 3, the resonant circuit is detuned or short-circuited in such a way that practically no voltage is available at the input of the rectifier 4, even if a voltage is induced at the secondary winding 1.
Im geöffneten Zustand des Schalters 2 bleibt der Schwingkreis unverstimmt, so dass die volle vom Schwingkreis erzeugte Spannung am Eingang des Gleichrichters 4 anliegt. When the switch 2 is open, the oscillating circuit remains untuned, so that the full voltage generated by the oscillating circuit is present at the input of the rectifier 4 .
Bei Überschreiten des ersten Schwellwertes wird der Schalter 2 geschlossen und somit das Verbindungselement 3 derart wirksam, dass am Eingang des Gleichrichters 4 keine Spannung zur Verfügung gestellt wird. Bei Unterschreiten des ersten Schwellwertes wird der Schalter 2 geöffnet und somit die volle vom Schwingkreis erzeugbare Spannung am Eingang des Gleichrichters 4 zur Verfügung gestellt. Statt des Sensors zur Erfassung der Ausgangsspannung oder zusätzlich ist auch ein Sensor zur Erfassung der Temperatur des Gleichrichters 4 und/oder des Schwingkreises 1 vorsehbar. Somit ist auch bei Überschreiten eines jeweiligen weiteren Schwellwertes der Schalter 2 schließbar und somit eine Schutzwirkung für die Anordnung erreichbar. Denn bei Übertemperatur tritt Brandgefahr ein. When the first threshold value is exceeded, the switch 2 is closed and the connecting element 3 is thus effective in such a way that no voltage is made available at the input of the rectifier 4 . When the value falls below the first threshold value, the switch 2 is opened and the full voltage that can be generated by the resonant circuit is thus made available at the input of the rectifier 4 . Instead of the sensor for detecting the output voltage or in addition, a sensor for detecting the temperature of the rectifier 4 and/or the oscillating circuit 1 can also be provided. Thus, the switch 2 can be closed even if a respective further threshold value is exceeded, and a protective effect can thus be achieved for the arrangement. Because if the temperature is too high, there is a risk of fire.
Statt der genannten Sensoren oder zusätzlich zu einem dieser Sensoren oder zu diesen Sensoren ist ein Sensor zur Erfassung eines Stroms, insbesondere des Stroms der Sekundärwicklung 1 oder des Ausgangsstroms am Gleichrichter 4, auf Überschreiten eines dritten Schwellwerts vorsehbar. Somit wird bei Überschreiten eines Stromschwellwerts der Schalter 2 geschlossen. Instead of the mentioned sensors or in addition to one of these sensors, a sensor for detecting a current, in particular the current of the secondary winding 1 or the output current at the rectifier 4, can be provided if a third threshold value is exceeded. The switch 2 is thus closed when a current threshold value is exceeded.
In denjenigen Ausführungsbeispielen, in welchen mehrere Sensoren vorhanden sind, wird der Schalter 2 schon bei Überschreiten eines einzigen von allen Schwellwerten geschlossen. Geöffnet wird der Schalter 2 also nur dann, wenn keiner der Schwellwerte überschritten ist. In those exemplary embodiments in which there are several sensors, the switch 2 is already closed when a single one of all the threshold values is exceeded. The switch 2 is therefore only opened if none of the threshold values is exceeded.
Als Verbraucher 8 ist zumindest auch ein Energiespeicher des Mobilteils vorsehbar, aus welchem der Antrieb des Mobilteils versorgt wird. Vorzugsweise ist der Energiespeicher ein Kondensator, insbesondere ein Ultracap. At least one energy store of the handset can also be provided as a consumer 8, from which the drive of the handset is supplied. The energy store is preferably a capacitor, in particular an ultracap.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird eine Hysterese um den jeweiligen Schwellwert herum vorgesehen. In further exemplary embodiments according to the invention, a hysteresis is provided around the respective threshold value.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ein Sensor zur Erfassung der Temperatur der Sekundärwicklung und ein Sensor zur Erfassung der Temperatur des Gleichrichters 4 vorgesehen. Dabei wird überwacht, ob die beiden erfassten Temperaturen in einer vorhergesehenen Weise sich verändern oder nicht. In further exemplary embodiments according to the invention, a sensor for detecting the temperature of the secondary winding and a sensor for detecting the temperature of the rectifier 4 are provided. It is monitored whether the two recorded temperatures change in a predicted way or not.
Beispielsweise wird in einer ersten Ausführung bei einer unzulässig großen Abweichung von der Proportionalität der beiden Temperaturen der Schalter 2 derart angesteuert, dass der Schalter schließt. Ansonsten bleibt der Schalter 2 geöffnet, insbesondere, wenn nicht der von einem oder mehreren anderen Sensoren erfasste Wert einer jeweiligen physikalischen Größe einen jeweiligen Schwellwert überschreitet. Zur Berechnung ist in einfacher Weise der Quotient aus den beiden erfassten Temperaturen bildbar, wobei der Quotient dann auf ein unzulässig großes Maß an betragsmäßiger Abweichung zu einem Sollwert überwacht wird. Mathematisch gleichwertig ist auch die Überwachung auf Unterschreiten und Überschreiten entsprechender Schwellwerte. For example, in a first embodiment, if there is an impermissibly large deviation from the proportionality of the two temperatures, the switch 2 is activated in such a way that the switch closes. Otherwise the switch 2 remains open, in particular if the value of a respective physical quantity detected by one or more other sensors does not exceed a respective threshold value. For the calculation, the quotient of the two detected temperatures can be formed in a simple manner, with the quotient then being monitored for an impermissibly large degree of absolute deviation from a target value. Mathematically equivalent is the monitoring of falling below and exceeding corresponding threshold values.
Statt der Proportionalität ist auch ein anderer funktionaler Zusammenhang verwendbar und eine entsprechende Abweichung überwachbar. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ebenfalls die Abweichung von einem funktionalen Zusammenhang, insbesondere die Abweichung von der Proportionalität, der von zwei der Sensoren erfassten Werte überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung, insbesondere also bei Überschreiten eines unzulässig hohen Maßes an betragsmäßiger Abweichung von einem Sollwert, wird der Schalter 2 geschlossen. Instead of proportionality, another functional relationship can also be used and a corresponding deviation can be monitored. In further exemplary embodiments according to the invention, the deviation from a functional relationship, in particular the deviation from the proportionality, of the values detected by two of the sensors is also monitored and depending on the result of the monitoring, i.e. in particular when an impermissibly high degree of absolute deviation from a setpoint is exceeded, switch 2 is closed.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist der steuerbare Schalter als Triac ausführbar, der galvanisch getrennt von der Ansteuerung 5 über einen Optokoppler ansteuerbar ist. As shown in FIG. 2, the controllable switch can be implemented as a triac, which can be controlled electrically isolated from the control 5 via an optocoupler.
Der TRIAC wird durch einen Steuerstrom in den Steueranschluss gezündet und leitet in beide Richtungen gleichermaßen. Bei Wegfall des Steuersignals würde der TRIAC im nächsten Stromnulldurchgang erlöschen, wenn er niederfrequent, insbesondere mit einer Netzfrequenz von 50 Hz oder 60Hz betrieben werden würde. The TRIAC is triggered by a control current in the control terminal and conducts equally in both directions. If the control signal were lost, the TRIAC would go out at the next current zero crossing if it were operated at a low frequency, in particular with a mains frequency of 50 Hz or 60 Hz.
Da er aber erfindungsgemäß mit einer mittelfrequenten Wechselstrom betrieben wird, insbesondere mit einem Wechselstrom, dessen Frequenz zwischen 10 kHz und 1 Mhz, insbesondere zwischen 20kHz und 100 kHz, leitet der Triac nach dem Zünden so lange, bis der Effektivwert des Wechselstroms zu Null wird. Denn die Frequenz des Wechselstroms ist derart hoch, dass das Bauteil in den Stromnulldurchgängen nicht in den sperrenden Zustand gelangen kann. Der leitende Zustand des Bauteils hört somit erst auf, wenn die Sekundärwicklung 1 nicht mehr von dem Primärleitersystem der Anlage magnetisch durchflutet wird. However, since it is operated according to the invention with a medium-frequency alternating current, in particular with an alternating current whose frequency is between 10 kHz and 1 MHz, in particular between 20 kHz and 100 kHz, the triac conducts after ignition until the effective value of the alternating current becomes zero. This is because the frequency of the alternating current is so high that the component cannot switch to the blocking state when the current passes through zero. The conductive state of the component thus only stops when the secondary winding 1 is no longer magnetically flooded by the primary conductor system of the system.
Wie in Figur 3 gezeigt, wird der als T riac ausgeführte steuerbare Schalter 2 als SMD-Bauteil auf einer Leiterplatte angeordnet. Diese Leiterplatte weist einen Metallträger 30, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer, auf, wobei auf dem Metallträger 30 eine Isolationsschicht 31 zur elektrischen Isolation angeordnet ist. As shown in FIG. 3, the controllable switch 2 designed as a triac is arranged as an SMD component on a printed circuit board. This printed circuit board has a metal carrier 30, in particular made of aluminum or copper, with an insulation layer 31 being arranged on the metal carrier 30 for electrical insulation.
Auf der Isolationsschicht 31 , insbesondere also auf der von dem Metallträger 30 abgewandten Seite der Isolationsschicht 31, sind Leiterbahnabschnitte (32, 33) angeordnet, welche zur elektrischen Kontaktierung und zum Halten des Triac dienen. Ein Anschlussblech34 des Triac 35 ist mit einem der Leiterbahnabschnitte (32, 33) lötverbunden und eine metallische Außenfläche des Triac 35 liegt an einem anderen Leiterbahnabschnitt (32, 33) an und ist mit diesem lötverbunden. Die Isolationsschicht ist elektrisch isolierend, aber sehr gut wärmeleitende ausgeführt. Somit wird die Verlustwärme des Triac über die Leiterbahnabschnitte (32, 33) sowie Isolationsschicht 31 und den Metallträger 30 effizient aufgespreizt. Somit ist der Triac auch Stromstärken von mehr als 10 Ampere, insbesondere von mehr als 30 oder gar 100 Ampere, aussetzbar. On the insulation layer 31, in particular on the side of the insulation layer 31 facing away from the metal carrier 30, conductor track sections (32, 33) are arranged, which are used for electrical contacting and for holding the triac. A connecting plate 34 of the triac 35 is soldered to one of the conductor track sections (32, 33) and a metallic outer surface of the triac 35 rests against another conductor track section (32, 33) and is soldered to it. The insulation layer is electrically insulating, but has a very good thermal conductivity. The heat loss of the triac is thus efficiently spread out via the conductor track sections (32, 33) and the insulating layer 31 and the metal carrier 30. The triac can thus also be exposed to currents of more than 10 amperes, in particular more than 30 or even 100 amperes.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Sekundärwicklung 1 secondary winding
2 steuerbarer Schalter, insbesondere steuerbarer Halbleiterschalter 2 controllable switches, in particular controllable semiconductor switches
3 Verbindungselement, insbesondere variabel bestückbare Brücke, Umschalter oder auf einer Leiterplatte bestückbare Brücke 3 connecting element, in particular bridge that can be fitted in a variety of ways, changeover switch or bridge that can be fitted on a printed circuit board
4 Gleichrichter, insbesondere gesteuerter Gleichrichter 4 rectifier, in particular controlled rectifier
5 Ansteuerung 5 control
6 erste Kapazität 6 first capacity
7 zweite Kapazität 7 second capacity
8 Verbraucher 8 consumers
9 Glättungskondensator 9 smoothing capacitor
30 Metallträger, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer 30 metal carrier, in particular made of aluminum or copper
31 Isolationsschicht 31 insulation layer
32 Leiterbahnabschnitt 32 track section
33 Leiterbahnabschnitt 33 track section
34 Anschlussblech 34 connecting plate
35 Triac, insbesondere als SMD-Bauteil ausgeführter Triac 35 triac, in particular a triac designed as an SMD component

Claims

Patentansprüche: Patent Claims:
1. Anlage zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung von einem Primärleitersystem der Anlage an eine Sekundärwicklung eines relativ zum Primärleitersystem bewegbaren Mobilteils der Anlage, insbesondere wobei in das Primärleitersystem ein Wechselstrom eingeprägt ist, dessen Frequenz zwischen 10 kHz und 1 Mhz, insbesondere zwischen 20kHz und 100 kHz, beträgt, wobei der Sekundärwicklung Kapazitäten zugeschaltet sind zur Bildung eines Schwingkreises, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil einen steuerbaren Schalter, insbesondere Triac, aufweist, mittels dessen der Schwingkreis verstimmbar und/oder mittels dessen zumindest ein Teilbereich des Schwingkreises kurzschließbar ist. 1. System for the inductive transmission of electrical power from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system, in particular with an alternating current being impressed into the primary conductor system, the frequency of which is between 10 kHz and 1 Mhz, in particular between 20 kHz and 100 kHz , amounts to, with the secondary winding having capacitances connected to form an oscillating circuit, characterized in that the handset has a controllable switch, in particular a triac, by means of which the oscillating circuit can be detuned and/or by means of which at least a partial area of the oscillating circuit can be short-circuited.
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten mit der Sekundärwicklung in Reihe geschaltet sind, insbesondere also eine Reihenschaltung bilden, wobei aus der Reihenschaltung ein AC/DC-Wandler versorgt ist, insbesondere wobei die Reihenschaltung am wechselspannungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers angeordnet ist und/oder anliegt, wobei aus dem gleichspannungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers ein Verbraucher speisbar ist, insbesondere dem ein Glättungskondensator parallel zugeschaltet ist. 2. System according to claim 1, characterized in that the capacitances are connected in series with the secondary winding, in particular thus forming a series circuit, with an AC/DC converter being supplied from the series circuit, in particular with the series circuit on the AC voltage-side connection of the AC/ DC converter is arranged and / or applied, from the DC voltage side connection of the AC / DC converter, a consumer can be fed, in particular a smoothing capacitor is connected in parallel.
3. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich eine Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung und einer ersten Kapazität aufweist, wobei der Schwingkreis als Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität und dem Teilbereich besteht, insbesondere wobei mittels des steuerbaren Schalters der Teilbereich kurzschließbar ist. 3. System according to one of the preceding claims, characterized in that the sub-area has a series connection of the secondary winding and a first capacitance, the resonant circuit as a series connection consisting of a second capacitance and the sub-area, in particular wherein the sub-area can be short-circuited by means of the controllable switch .
4. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich durch ein Verbindungselement festlegbar oder festgelegt ist, insbesondere das Verbindungselement eine variabel bestückbare Brücke, ein Umschalter oder eine auf einer Leiterplatte bestückte Brücke ist. - 17 - 4. System according to one of the preceding claims, characterized in that the sub-area can be fixed or is fixed by a connecting element, in particular the connecting element is a bridge that can be fitted variably, a changeover switch or a bridge fitted on a printed circuit board. - 17 -
5. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter als SMD-Bauelement auf einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Leiterplatte eine Metallträger aufweist, auf dem eine wärmeleitende Isolationsschicht angeordnet ist, auf welcher an ihrer vom Metallträger abgewandten Seite Leiterbahnen zur Kontaktierung des SMD-Bauteils angeordnet sind. 5. System according to one of the preceding claims, characterized in that the controllable switch is arranged as an SMD component on a printed circuit board, the printed circuit board having a metal carrier on which a thermally conductive insulating layer is arranged, on which conductor tracks are arranged on its side facing away from the metal carrier are arranged for contacting the SMD component.
6. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem steuerbaren Schalter von einer Ansteuerung des Mobilteils ein Ansteuersignal zugeleitet wird, insbesondere galvanisch getrennt und/oder über einen Optokoppler, wobei die Ansteuerung mit einem oder mehreren Sensoren verbunden ist, insbesondere wobei das Ansteuersignal von der Ansteuerung abhängig von den von dem oder den Sensoren erfassten Werten physikalischer Größen des Mobilteils erzeugt wird. 6. System according to one of the preceding claims, characterized in that a control signal is fed to the controllable switch from a control of the handset, in particular electrically isolated and/or via an optocoupler, the control being connected to one or more sensors, in particular the Activation signal is generated by the activation depending on the values of physical variables of the handset detected by the sensor or sensors.
7. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Sensoren den Wert der Temperatur der Sekundärwicklung erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet ist, insbesondere als Infrarot-Temperatursensor ausgeführt ist zur berührungslosen Erfassung der Temperatur der Sekundärwicklung. - 18 - 7. System according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the sensors detects the value of the temperature of the secondary winding and/or is suitably arranged on the handset, in particular is designed as an infrared temperature sensor for non-contact detection of the temperature of the secondary winding. - 18 -
8. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Sensoren den Wert der Temperatur des AC/DC-Wandlers, insbesondere Gleichrichters oder steuerbaren Gleichrichters, Sekundärwicklung erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet ist, insbesondere als Infrarot-Temperatursensor ausgeführt ist zur berührungslosen Erfassung der Temperatur des AC/DC-Wandlers. 8. System according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the sensors detects the value of the temperature of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, secondary winding and/or is suitably arranged on the mobile part, in particular as an infrared Temperature sensor is designed for non-contact detection of the temperature of the AC/DC converter.
9. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Sensoren den Wert der am gleichspannungsseitigen oder wechselspannnungsseitigen Anschluss des AC/DC-Wandlers, insbesondere Gleichrichters oder steuerbaren Gleichrichters, anliegenden Spannung erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet ist. 9. System according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the sensors detects the value of the voltage present at the DC voltage-side or AC voltage-side connection of the AC/DC converter, in particular the rectifier or controllable rectifier, and/or is suitably arranged on the mobile part .
10. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Sensoren den Wert des durch die Sekundärwicklung fließenden Stroms erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet ist. 10. System according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the sensors detects the value of the current flowing through the secondary winding and/or is suitably arranged on the mobile part.
11. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der Sensoren den Wert des am gleichstromseitigen Anschluss des AC/DC- Wandlers ein- oder austretenden Stroms erfasst und/oder am Mobilteil geeignet angeordnet ist. - 19 - 11. System according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the sensors detects the value of the current entering or exiting the DC-side connection of the AC/DC converter and/or is suitably arranged on the handset. - 19 -
12. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung ein Vergleichsmittel aufweist, welches die von dem oder den Sensoren erfassten Werte der jeweiligen physikalischen Größe oder Größen des Mobilteils mit einem jeweiligen Schwellwert vergleicht, wobei die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ausgangssignal des Vergleichsmittels und/oder abhängig vom Ergebnis des Vergleichs, erzeugt. 12. System according to one of the preceding claims, characterized in that the control has a comparison means which compares the values of the respective physical variable or variables of the handset detected by the sensor or sensors with a respective threshold value, the control using the control signal for the controllable Switch generated depending on the output signal of the comparison means and / or depending on the result of the comparison.
13. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung die von dem oder den Sensoren erfassten Werte der jeweiligen physikalischen Größe oder Größen des Mobilteils auf Überschreiten eines unzulässigen Maßes an Abweichung von einem Sollwert überwacht, wobei die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ausgangssignal der Überwachung und/oder abhängig vom Ergebnis der Überwachung erzeugt. 13. System according to one of the preceding claims, characterized in that the control monitors the values of the respective physical variable or variables of the handset detected by the sensor or sensors for exceeding an impermissible degree of deviation from a setpoint value, the control the control signal for the controllable switch generated depending on the output signal of the monitoring and / or depending on the result of the monitoring.
14. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung derart geeignet ausgeführt ist, dass eine Überwachung auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem funktionalen Zusammenhang, insbesondere von einer Proportionalität, der von zwei der Sensoren erfassten Werte ausgeführt wird, insbesondere von der Ansteuerung ausgeführt wird und dass die Ansteuerung das Ansteuersignal für den steuerbaren Schalter abhängig vom Ergebnis der Überwachung erzeugt. - 20 - 14. System according to one of the preceding claims, characterized in that the control is suitably designed in such a way that monitoring for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from a proportionality, of the values detected by two of the sensors is carried out, is carried out in particular by the control and that the control generates the control signal for the controllable switch depending on the result of the monitoring. - 20 -
15. Verfahren zum Betreiben einer Anlage, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei elektrische Leistung von einem Primärleitersystem der Anlage an eine Sekundärwicklung eines relativ zum Primärleitersystem bewegbaren Mobilteils der Anlage übertragen wird, wobei der Sekundärwicklung Kapazitäten zugeschaltet sind zur Bildung eines Schwingkreises, aus dem ein Gleichrichter gespeist wird, dessen Ausgangsspannung einem Verbraucher bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass 15. Method for operating a system, in particular according to one of the preceding claims, wherein electrical power is transmitted from a primary conductor system of the system to a secondary winding of a mobile part of the system that can be moved relative to the primary conductor system, with capacitances being connected to the secondary winding to form an oscillating circuit from which a rectifier is fed, the output voltage of which is provided to a consumer, characterized in that
Werte physikalischer Größen des Mobilteils erfasst und auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem funktionalen Zusammenhang, insbesondere von einer Proportionalität, überwacht werden, wobei abhängig vom Ergebnis der Überwachung der Schwingkreis verstimmt wird oder zumindest ein Teilbereich des Schwingkreises kurzgeschlossen wird, insbesondere indem einem Triac ein Zündpuls zugeführt wird, welcher den Triac in den leitenden Zustand versetzt und die Frequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Wechselstroms derart hoch ist, insbesondere eine Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz aufweist, dass der Triac erst nach Verschwinden des Effektivstromwerts des Wechselstroms in den sperrenden Zustand übergeht. Values of physical variables of the handset are recorded and monitored for an impermissibly high degree of deviation from a functional relationship, in particular from proportionality, with the oscillating circuit being detuned or at least part of the oscillating circuit being short-circuited, depending on the result of the monitoring, in particular by a triac an ignition pulse is supplied, which puts the triac into the conducting state and the frequency of the alternating current impressed into the primary conductor system is so high, in particular a frequency between 10 kHz and 1 MHz, that the triac only switches to the blocking state after the effective current value of the alternating current has disappeared state passes.
- 21 - - 21 -
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der physikalischen Größen des Mobilteils die Temperatur des Schwingkreises ist und eine zweite der physikalischen Größen des Mobilteils die Temperatur des Gleichrichters ist, und dass zur Überwachung auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von dem funktionalen Zusammenhang der Quotient aus den erfassten Werten der beiden physikalischen Größen gebildet wird und auf ein unzulässig hohes Maß an Abweichung von einem Sollwert überwacht wird. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a first of the physical variables of the handset is the temperature of the resonant circuit and a second of the physical variables of the handset is the temperature of the rectifier, and that for monitoring an impermissibly high degree of deviation the quotient of the recorded values of the two physical variables is formed from the functional relationship and is monitored for an impermissibly high degree of deviation from a target value.
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