WO2020007615A1 - Vorrichtung und verfahren zur übertragung von elektrischer energie von einem netzanschluss auf ein kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur übertragung von elektrischer energie von einem netzanschluss auf ein kraftfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting electrical energy at least from a network connection to a motor vehicle.
  • the invention further relates to a method for transmitting electrical energy at least from a network connection to a motor vehicle, in particular by means of the device described.
  • a docking system for electrical energy transmission is known from DE 10 2009 023 409 A1.
  • the docking system comprises two half-transformer units, one of which is stationary and the other is arranged in a motor vehicle.
  • the stationary half transformer unit is connected to a mains connection.
  • the object of the present invention is to carry out the transmission of electrical energy from a network connection to a motor vehicle as efficiently as possible, ie. H. in particular to transfer the greatest possible amount of energy in the shortest possible time. Furthermore, a device that can be used as flexibly as possible should be proposed.
  • a device with the features according to claim 1, a motor vehicle according to claim 7 and / or a method according to claim 8 contributes to the solution of these tasks.
  • Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.
  • the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically sensible manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and / or details from the figures, further embodiment variants of the invention being shown.
  • a device for transmitting electrical energy from at least one network connection to a motor vehicle is proposed.
  • the motor vehicle (which does not have to be a component of the device) has a first transformer part and an accumulator and an AC / DC converter connected to the first transformer part and the accumulator.
  • the device Separately from the motor vehicle, the device has a first transformer matorteil to a transformer connectable second transformer part and an AC / AC converter for connecting the second transformer part with a mains connection.
  • the transformer is split or divisible, the first transformer part being installed in the motor vehicle.
  • a cover can be provided that shields the first transformer part from environmental influences.
  • the second transformer part can be arranged fixedly or movably on or belonging to the device.
  • the second transformer part is preferably freely movable and is designed as a plug that can be positioned (exclusively) manually (ie not by a device).
  • the second transformer part is connected to the AC / AC converter via a flexible line.
  • a transformer suitable for mains current can be formed with the first transformer part and the second transformer part (alone).
  • the first transformer part (formed, for example, by a first group of transformer components) and the second transformer part (formed, for example, by a second group of transformer components) are matched to one another in such a way that they can be coupled to one another (at times) to form a functioning transformer which can convert an input AC voltage which is applied to one of the (second) windings into an output AC voltage which can be tapped at the other (first) winding.
  • an electrical current provided by the mains connection (with a mains voltage [Volt], a mains current strength [Ampere], with mains phases, with a mains frequency [Hertz], mains amplitude, mains signal form, etc.) can be converted into a for the energy transmission via the transformer can be converted as suitable as possible first electrical current (with a first voltage [volt], a first current strength [amperes], phases, first frequency [hertz], first amplitude, first signal form, etc.).
  • the first current is thus generated by the AC / AC converter and fed to the second transformer part.
  • these parameters of the first electrical current provided for the second transformer part can be further adapted via the ratio of the windings between the first transformer part and the second transformer part.
  • the device starts from the AC / AC converter or from the mains connection
  • the transformer is particularly suitable for operating the transformer with an alternating current with a (first) frequency of at least 500 Hz [Hertz], preferably of at least 1,000 Hz preferably of at least 10,000 Hz.
  • the (first frequency) can alternatively be at least 20,000 Hz or at least 50,000 Hz, preferably up to a maximum of 250,000 Hz.
  • the device is designed for operating the transformer with at least 400 V [volts] (as the first voltage).
  • the first voltage is at least 800 V, preferably at least 1,000 V and preferably up to 10,000 volts.
  • the first voltage is preferably an AC voltage.
  • the first voltage is converted via the transformer, so that a (second) voltage generated on the first transformer part (in the motor vehicle) is lower than the first voltage.
  • the second voltage is at most 1,500 volts, preferably at most 1,000 volts.
  • the second voltage is preferably an AC voltage.
  • the mains connection provides a mains voltage of at least 400 volts, preferably of at least 1,000 volts and in particular up to 10,000 volts.
  • the current provided by the mains connection is preferably provided as a three-phase alternating current.
  • first transformer part and the second transformer part can be connected to the transformer (almost) without an air gap.
  • an at least non-positive connection of the first transformer part and the second transformer part can be realized at least by means of a magnetic force (or, if the transformer parts are joined together, realized).
  • the first transformer part (in the motor vehicle) has a primary winding (with a plurality of windings) and the second transformer part (of the device) has a secondary winding (with a plurality of windings), the number of windings of the primary winding and the secondary winding being different.
  • the transformer comprises a (divided or (also multiply) divisible) transformer core on which a primary winding (on the first transformer part) and a secondary winding (on the second transformer part) are arranged.
  • the current flow in one (secondary) winding excites a magnetic flux that crosses the other (primary) winding over the transformer core. If the magnetic flux changes over time, an electrical (second) voltage is induced in the other (primary) winding in accordance with the law of induction.
  • the two transformer parts are connected via one (or more) separation point (s).
  • the at least one separation point is in particular designed in such a way that it closes the magnetic circuit with as little loss as possible (apart from losses in the iron core and due to stray fluxes) (for example without an air gap if possible).
  • the electrical current provided in particular as alternating current via the transformer can be converted into an electrical current suitable for charging the battery.
  • Suitable electrical parameters for the battery can be generated via the AC / DC converter.
  • This electrical current is in particular a direct current, preferably with an electrical (direct voltage of at most 1,500 volts.
  • a motor vehicle can also contribute to absorbing electrical energy from at least one mains connection of a device, where the motor vehicle has a first transformer part and an accumulator and an AC / DC converter connected to the first transformer part and the accumulator and further the motor vehicle is set up in such a way that it can interact with a device for transmitting electrical energy, which has a second transformer part which can be connected to the first transformer part to form a transformer, and an AC / AC converter for connecting the second transformer part to the mains connection.
  • the device and the motor vehicle can be set up to match one another.
  • the comments on the suitability of the motor vehicle for the device can (separately) also be used to characterize the motor vehicle itself.
  • a method for transmitting electrical energy from at least one network connection to a motor vehicle is also proposed.
  • the motor vehicle has a first transformer part and an accumulator and an AC / DC converter connected to the first transformer part and the accumulator.
  • a second transformer part Separately from the motor vehicle, a second transformer part, which can be connected to the first transformer part and is connected to a mains connection (in particular via an AC / AC converter), is arranged (the device).
  • the method comprises at least the following step:
  • the transformer Transmission of electrical energy from the mains connection to the accumulator via the transformer, the transformer being operated with an alternating voltage (first voltage) with a (first) frequency of at least 400 Hz.
  • the statements relating to the device and the motor vehicle apply in particular equally to the method and vice versa.
  • the method with the described device (at least comprising the second transformer part and an AC / AC converter for connecting the second transformer part to a mains connection; if necessary additionally comprising the motor vehicle and / or the first transformer part, an accumulator and one with the first transformer part and the accumulator connected AC / DC converter) performed.
  • the transformer is operated with an alternating current with a (first) frequency of at least 500 Hz [Hertz], preferably of at least 1,000 Hz, particularly preferably of at least 10,000 Hz.
  • the (first frequency) can also be at least 20,000 Hz or at least 50,000 Hz, preferably up to a maximum of 250,000 Hz.
  • a (second) voltage of at least 400 V [volts] is present at least temporarily between the AC / DC converter and the first transformer part.
  • an AC / AC converter is arranged between the second transformer part and the mains connection, a (first) voltage of at least 400 V [volts] being present at least temporarily on the second transformer part.
  • the first voltage is converted via the transformer, so that a (second) voltage generated on the first transformer part (in the motor vehicle) is lower than the first voltage.
  • the second voltage is at most 1,500 volts, preferably at most 1,000 volts.
  • the second voltage is preferably an AC voltage.
  • first serves primarily (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, in particular, no dependency and / or order of these objects, sizes or dictate processes to each other. If a dependency and / or sequence is necessary, this is explicitly stated here or it obviously results for the person skilled in the art when studying the specifically described configuration.
  • 1 a motor vehicle and a device
  • 2 a transformer in a split arrangement
  • FIG. 5 shows a block diagram of the device and a motor vehicle
  • Fig. 6 the transformer of Fig. 3 in operation.
  • the motor vehicle 3 has a first transformer part 4 and an accumulator 5 and an AC / DC converter 6 connected to the first transformer part 4 and the accumulator 5.
  • the device 1 has a second transformer part 8, which can be connected to the first transformer part 4 to form a transformer 7, and an AC / AC converter 9 for connecting the second transformer part 8 to a mains connection 2 (see also FIG. 5).
  • Fig. 2 shows a transformer 7 in a split arrangement.
  • the transformer 7 is designed to be divisible, the first transformer part 4 being installed in the motor vehicle 3.
  • a cover 14 is provided here, which shields the first transformer part 4 from environmental influences.
  • the second transformer part 8 is freely movable and is designed as an (exclusively) manually positionable plug.
  • the second transformer part 8 is connected to the AC / AC converter 9 via a flexible line 15.
  • FIG. 3 shows a further transformer 7 in a split arrangement.
  • Fig. 4 shows another transformer 7 in a connected arrangement. 3 and 4 are described together below.
  • the transformer 7 comprises a (divided or (also multiply) divisible) transformer core 11, on which a primary winding 12 (on the first transformer part 4, with a plurality of windings lungs) and a secondary winding 13 (on the second transformer part 8, with several windings) are arranged.
  • Fig. 4 shows the possible divisions of the transformer 7 (division along the lines marked in).
  • Each transformer part 4, 8 or the transformer core 11 can also be made recognizable with an even higher pitch.
  • the transformer parts 4, 8 are connected to one another via a non-positive connection 10 (for example by magnetic force).
  • Fig. 5 shows a block diagram of the device 1 and the motor vehicle 3. Reference is made to the conditions for Fig. 1.
  • the motor vehicle 3 has a first transformer part 4 and an accumulator 5 and an AC / DC converter 6 connected to the first transformer part 4 and the accumulator 5 (arranged in the motor vehicle 3).
  • the device 1 Separately from the motor vehicle 3, the device 1 has a second transformer part 8 which can be connected to the first transformer part 4 to form a transformer 7, and an AC / AC converter 9 for connecting the second transformer part 8 to a mains connection 2.
  • FIG. 6 shows the transformer 7 according to FIG. 3 in operation.
  • the second transformer part 8 is connected to the AC / AC converter 9.
  • the first transformer part 4 is arranged in the motor vehicle 3.
  • the AC / AC converter 9 provides on the second transformer part 8 with the secondary winding 13 a first voltage 16 available (AC voltage).
  • the current flow in the primary winding 12 excites a magnetic flux 18 which crosses the secondary winding 13 via the transformer core 11. If the magnetic flux 18 changes over time, a second electrical voltage 17 is induced in the secondary winding 13 in accordance with the law of induction.
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Abstract

Vorrichtung (1) zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss (2) auf ein Kraftfahrzeug (3), wobei das Kraftfahrzeug (3) einen ersten Transformatorteil (4) und einen Akkumulator (5) sowie einen mit dem ersten Transformatorteil (4) und dem Akkumulator (5) verbundenen AC/DC-Wandler (6) aufweist; wobei die Vorrichtung (1) getrennt vom Kraftfahrzeug (3) einen mit dem ersten Transformatorteil (4) zu einem Transformator (7) verbindbaren zweiten Transformatorteil (8) sowie einen AC/AC-Wandler (9) zur Verbindung des zweiten Transformatorteils (8) mit dem Netzanschluss (2) aufweist. Weiter wird ein Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss (2) auf ein Kraftfahrzeug (3) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere mittels der beschriebenen Vorrichtung.
Aus der DE 10 2009 023 409 A1 ist ein Andock-System zur elektrischen Energieübertragung bekannt. Das Andock-System umfasst zwei Halbtrafoeinheiten, von denen eine stationär und die andere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Die stationäre Halbtrafoeinheit ist an einen Netzanschluss angeschlossen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Übertragung von elektrischer Energie von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug möglichst effizient durchzuführen, d. h. insbesondere in möglichst kurzer Zeit eine möglichst große Menge an Energie zu übertragen. Weiter soll eine möglichst flexibel einsetzbare Vorrichtung vorgeschlagen werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 7 und/oder ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug (das kein Bestandteil der Vorrichtung sein muss aber sein kann) weist einen ersten Transformatorteil und einen Akkumulator sowie einen mit dem ersten Transformatorteil und dem Akkumulator verbundenen AC/DC- Wandler auf. Getrennt vom Kraftfahrzeug weist die Vorrichtung einen mit dem ersten Transfor- matorteil zu einem Transformator verbindbaren zweiten Transformatorteil sowie einen AC/AC- Wandler zur Verbindung des zweiten Transformatorteils mit einem Netzanschluss auf.
Der Transformator ist geteilt bzw. teilbar ausgeführt, wobei der erste Transformatorteil in dem Kraftfahrzeug verbaut ist. Insbesondere kann eine Abdeckung vorgesehen sein, die den ersten Transformatorteil gegenüber Umwelteinflüssen abschirmt.
Der zweite Transformatorteil kann fest oder beweglich an bzw. der Vorrichtung zugehörig angeordnet sein. Bevorzugt ist der zweite Transformatorteil frei beweglich und als (ausschließlich) manuell (also nicht durch eine Vorrichtung) positionierbarer Stecker ausgeführt. Insbesondere ist der zweite Transformatorteil über eine flexible Leitung mit dem AC/AC-Wandler verbunden.
Mit dem ersten Transformatorteil und dem zweiten Transformatorteil (allein) kann ein für Netzstrom geeigneter Transformator gebildet werden. Der erste Transformatorteil (gebildet z. B. durch eine erste Gruppe von Transformatorbauteilen) und der zweite Transformatorteil (gebildet z. B. durch eine zweite Gruppe von Transformatorbauteilen) sind so aufeinander abgestimmt, dass diese miteinander so gekoppelt werden können, (zeitweise) einen funktionierenden T rans- formator zu bilden, der eine Eingangswechselspannung, die an einer der (zweiten) Wicklung angelegt ist, in eine Ausgangswechselspannung umwandeln kann, die an der anderen (ersten) Wicklung abgegriffen werden kann.
Insbesondere kann über den AC/AC-Wandler ein von dem Netzanschluss bereitgestellter elektrischer Strom (mit einer Netzspannung [Volt], einer Netzstromstärke [Ampere], mit Netzphasen, mit einer Netzfrequenz [Hertz], Netzamplitude, Netzsignalform, etc.) in einen für die Energieübertragung über den Transformator möglichst geeigneten ersten elektrischen Strom umgewandelt werden (mit einer ersten Spannung [Volt], einer ersten Stromstärke [Ampere], Phasen, erste Frequenz [Hertz], erste Amplitude, erste Signalform, etc.). Der erste Strom wird also von dem AC/AC-Wandler erzeugt und dem zweiten Transformatorteil zugeführt.
Insbesondere können diese Parameter des für den zweiten Transformatorteil bereitgestellten ersten elektrischen Stroms über das Verhältnis der Wicklungen zwischen dem ersten Transformatorteil und dem zweiten Transformatorteil weiter angepasst werden. Insbesondere ist die Vorrichtung (ausgehend von dem AC/AC-Wandler bzw. von dem Netzanschluss) für einen Betrieb des Transformators mit einem Wechselstrom mit einer (ersten) Frequenz von mindestens 500 Hz [Hertz], bevorzugt von mindestens 1 .000 Hz, besonders bevorzugt von mindestens 10.000 Hz, ausgelegt. Die (erste Frequenz) kann alternativ mindestens 20.000 Hz oder mindestens 50.000 Hz betragen, bevorzugt bis höchstens 250.000 Hz betragen.
Insbesondere ist die Vorrichtung für einen Betrieb des Transformators mit mindestens 400 V [Volt] (als erste Spannung) ausgelegt.
Insbesondere beträgt die erste Spannung mindestens 800 V, bevorzugt mindestens 1.000 V und bevorzugt bis zu 10.000 Volt. Die erste Spannung ist bevorzugt eine Wechselspannung.
Insbesondere wird die erste Spannung über den Transformator umgewandelt, so dass eine an dem ersten Transformatorteil (im Kraftfahrzeug) erzeugte (zweite) Spannung geringer ist als die erste Spannung. Insbesondere beträgt die zweite Spannung höchstens 1.500 Volt, bevorzugt höchstens 1.000 Volt. Die zweite Spannung ist bevorzugt eine Wechselspannung.
Insbesondere stellt der Netzanschluss eine Netzspannung von mindestens 400 Volt, bevorzugt von mindestens 1.000 Volt und insbesondere bis zu 10.000 Volt bereit. Bevorzugt wird der von dem Netzanschluss bereitgestellte Strom als dreiphasiger Wechselstrom bereitgestellt.
Insbesondere sind der erste Transformatorteil und der zweite Transformatorteil (nahezu) luftspaltfrei zum Transformator verbindbar.
Bevorzugt ist eine zumindest kraftschlüssige Verbindung von erstem Transformatorteil und zweitem Transformatorteil zumindest über eine Magnetkraft realisierbar (bzw., wenn die Transformatorteile zusammengefügt sind, realisiert).
Insbesondere weist der erste Transformatorteil (im Kraftfahrzeug) eine Primärwicklung (mit einer Mehrzahl von Wicklungen) und der zweite Transformatorteil (der Vorrichtung) eine Sekundärwicklung (mit einer Mehrzahl von Wicklungen) auf, wobei die Anzahl der Wicklungen von Primärwicklung und Sekundärwicklung unterschiedlich ist. Der Transformator umfasst einen (geteilten bzw. (auch mehrfach) teilbaren) Transformatorkern, auf dem eine Primärwicklung (am ersten Transformatorteil) und eine Sekundärwicklung (am zweiten Transformatorteil) angeordnet sind. Der Stromfluss in einer (Sekundär-)Wicklung erregt einen magnetischen Fluss, der über den Transformatorkern die andere (Primär-)Wicklung durchquert. Bei einem zeitlich veränderlichen magnetischen Fluss wird in der anderen (Primär- )Wicklung gemäß Induktionsgesetz eine elektrische (zweite) Spannung induziert.
Für den Aufbau des Transformators bzw. des Transformatorkerns (insbesondere hinsichtlich der Teilung) gibt es verschiedene Ausführungsformen. Die Verbindung der beiden Transforma torteile erfolgt über eine (oder mehrere) Trennstelle(-n).
Die mindestens eine Trennstelle ist insbesondere so ausgeführt, dass durch sie der magneti sche Kreis möglichst verlustfrei (abgesehen von Verlusten im Eisenkern und durch Streuflüsse) geschlossen wird (z. B. möglichst ohne Luftspalt).
Über den im Kraftfahrzeug angeordneten AC/DC-Wandler kann der über den Transformator insbesondere als Wechselstrom bereitgestellte elektrische Strom in einen zum Laden des Ak kumulators geeigneten elektrischen Strom umgewandelt werden. Dabei können über den AC/DC-Wandler für den Akkumulator geeignete elektrische Parameter erzeugt werden. Dieser elektrische Strom ist insbesondere ein Gleichstrom, bevorzugt mit einer elektrischen (Gleich spannung von höchstens 1.500 Volt.
Zur Lösung der eingangs genannten Probleme kann auch ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme von elektrischer Energie von zumindest von einem Netzanschluss einer Vorrichtung beitragen, wo bei das Kraftfahrzeug einen ersten Transformatorteil und einen Akkumulator sowie einen mit dem ersten Transformatorteil und dem Akkumulator verbundenen AC/DC-Wandler aufweist und weiter das Kraftfahrzeug derart eingerichtet ist, dass es mit einer Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zusammenzuwirken kann, die ein mit dem ersten Transformatorteil zu einem Transformator verbindbaren zweiten Transformatorteil sowie einen AC/AC-Wandler zur Verbindung des zweiten Transformatorteils mit dem Netzanschluss aufweist.
Insbesondere können Vorrichtung und Kraftfahrzeug aufeinander abgestimmt eingerichtet sein. Die Ausführungen zu der Geeignetheit des Kraftfahrzeugs für die Vorrichtung können (separat) auch zur Charakterisierung des Kraftfahrzeugs selbst herangezogen werden.
Es wird weiter ein Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss auf ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug weist einen ersten Transformatorteil und einen Akkumulator sowie einen mit dem ersten Transformatorteil und dem Akkumulator verbundenen AC/DC-Wandler auf. Getrennt vom Kraftfahrzeug ist ein mit dem ersten Transformatorteil zu einem Transformator verbindbarer zweiter Transformatorteil angeordnet, der mit einem Netzanschluss (insbesondere über einen AC/AC-Wandler) verbun den ist (die Vorrichtung). Das Verfahren umfasst zumindest den folgenden Schritt:
Übertragen von elektrischer Energie von dem Netzanschluss zum Akkumulator über den Transformator, wobei der Transformator mit einer Wechselspannung (erste Spannung) mit einer (ersten) Frequenz von mindestens 400 Hz betrieben wird.
Die Ausführungen zu der Vorrichtung bzw. zu dem Kraftfahrzeug gelten insbesondere gleich ermaßen für das Verfahren und umgekehrt. Insbesondere wird das Verfahren mit der beschrie benen Vorrichtung (zumindest umfassend den zweiten Transformatorteil sowie einen AC/AC- Wandler zur Verbindung des zweiten Transformatorteils mit einem Netzanschluss; ggf. zusätz lich umfassend das Kraftfahrzeug und/oder den ersten Transformatorteil, einen Akkumulator sowie einen mit dem ersten Transformatorteil und dem Akkumulator verbundenen AC/DC- Wandler) durchgeführt.
Insbesondere wird der Transformator mit einem Wechselstrom mit einer (ersten) Frequenz von mindestens 500 Hz [Hertz], bevorzugt von mindestens 1.000 Hz, besonders bevorzugt von mindestens 10.000 Hz betrieben. Die (erste Frequenz) kann auch mindestens 20.000 Hz oder mindestens 50.000 Hz betragen, bevorzugt bis höchstens 250.000 Hz betragen.
Insbesondere liegt zwischen dem AC/DC-Wandler und dem ersten Transformatorteil zumindest zeitweise eine (zweite) Spannung von mindestens 400 V [Volt] an.
Insbesondere liegt zwischen dem AC/DC-Wandler und dem Akkumulator eine Spannung von höchstens 1.500 Volt an. Insbesondere ist zwischen dem zweiten Transformatoranteil und dem Netzanschluss ein AC/AC-Wandler angeordnet, wobei an dem zweiten Transformatorteil zumindest zeitweise eine (erste) Spannung von mindestens 400 V [Volt] anliegt.
Insbesondere wird die erste Spannung über den Transformator umgewandelt, so dass eine an dem ersten Transformatorteil (im Kraftfahrzeug) erzeugte (zweite) Spannung geringer ist als die erste Spannung.
Insbesondere beträgt die zweite Spannung höchstens 1.500 Volt, bevorzugt höchstens 1.000 Volt. Die zweite Spannung ist bevorzugt eine Wechselspannung.
Neben der Übertragung elektrischer Energie über den Transformator können, insbesondere über eine drahtlose Kommunikation, wie z.B. WLAN, Bluetooth, o.a., Informationen, Steuer- und Regelgrößen zwischen Kraftfahrzeug und einer getrennt vom Kraftfahrzeug angeordneten Infrastruktur bzw. einer Ladestation, die den zweiten Transformatorteil und den AC/AC-Wandler (also die Vorrichtung) umfasst, ausgetauscht werden.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“,„zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug und eine Vorrichtung; Fig. 2: einen Transformator in geteilter Anordnung;
Fig. 3: einen weiteren Transformator in geteilter Anordnung;
Fig. 4: einen anderen Transformator in verbundener Anordnung;
Fig. 5: ein Blockschaltbild der Vorrichtung und eines Kraftfahrzeugs; und
Fig. 6: den Transformator nach Fig. 3 im Betrieb.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 3 und eine Vorrichtung 1. Das Kraftfahrzeug 3 weist einen ersten Transformatorteil 4 und einen Akkumulator 5 sowie einen mit dem ersten Transformatorteil 4 und dem Akkumulator 5 verbundenen AC/DC-Wandler 6 auf. Getrennt vom Kraftfahrzeug 3 weist die Vorrichtung 1 einen mit dem ersten Transformatorteil 4 zu einem Transformator 7 verbindbaren zweiten Transformatorteil 8 sowie einen AC/AC-Wandler 9 zur Verbindung des zweiten Transformatorteils 8 mit einem Netzanschluss 2 auf (sieh auch Fig. 5).
Fig. 2 zeigt einen Transformator 7 in geteilter Anordnung. Der Transformator 7 ist teilbar ausgeführt, wobei der erste Transformatorteil 4 in dem Kraftfahrzeug 3 verbaut ist. Hier ist eine Abdeckung 14 vorgesehen, die den ersten Transformatorteil 4 gegenüber Umwelteinflüssen abschirmt.
Der zweite Transformatorteil 8 ist frei beweglich und als (ausschließlich) manuell positionierbarer Stecker ausgeführt. Der zweite Transformatorteil 8 ist über eine flexible Leitung 15 mit dem AC/AC-Wandler 9 verbunden.
Fig. 3 zeigt einen weiteren Transformator 7 in geteilter Anordnung. Fig. 4 zeigt einen anderen Transformator 7 in verbundener Anordnung. Die Fig. 3 und 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
Der Transformator 7 umfasst einen (geteilten bzw. (auch mehrfach) teilbaren) Transformatorkern 1 1 , auf dem eine Primärwicklung 12 (am ersten Transformatorteil 4, mit mehreren Wick- lungen) und eine Sekundärwicklung 13 (am zweiten Transformatorteil 8, mit mehreren Wicklun gen) angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt die möglichen Teilungen des Transformators 7 (Teilung entlang der eingezeichne ten Linien). Erkennbar kann auch jeder Transformatorteil 4, 8 bzw. der Transformatorkern 1 1 mit einer noch höheren Teilung ausgeführt sein.
Die Transformatorteile 4, 8 sind über eine kraftschlüssige Verbindung 10 (z. B. durch magneti sche Kraft) miteinander verbunden.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung 1 und des Kraftfahrzeugs 3. Auf die Ausführun gen zu Fig. 1 wird verwiesen.
Das Kraftfahrzeug 3 weist einen ersten Transformatorteil 4 und einen Akkumulator 5 sowie ei nen mit dem ersten Transformatorteil 4 und dem Akkumulator 5 verbundenen AC/DC-Wandler 6 auf (im Kraftfahrzeug 3 angeordnet). Getrennt vom Kraftfahrzeug 3 weist die Vorrichtung 1 ei nen mit dem ersten Transformatorteil 4 zu einem Transformator 7 verbindbaren zweiten Trans formatorteil 8 sowie einen AC/AC-Wandler 9 zur Verbindung des zweiten Transformatorteils 8 mit einem Netzanschluss 2 auf.
Fig. 6 zeigt den Transformator 7 nach Fig. 3 im Betrieb. Der zweite Transformatorteil 8 ist mit dem AC/AC-Wandler 9 verbunden. Der erste Transformatorteil 4 ist in dem Kraftfahrzeug 3 an geordnet. Der AC/AC-Wandler 9 stellt an dem zweiten Transformatorteil 8 mit der Sekun därwicklung 13 eine erste Spannung 16 zur Verfügung (Wechselspannung).
Der Stromfluss in der Primärwicklung 12 erregt einen magnetischen Fluss 18, der über den Transformatorkern 1 1 die Sekundärwicklung 13 durchquert. Bei einem zeitlich veränderlichen magnetischen Fluss 18 wird in der Sekundärwicklung 13 gemäß Induktionsgesetz eine zweite elektrische Spannung 17 induziert. Bezugszeichenliste Vorrichtung
Netzanschluss
Kraftfahrzeug
erster T ransformatorteil
Akkumulator
AC/DC-Wandler
T ransformator
zweiter Transformatorteil
AC/AC-Wandler
Verbindung
Transformatorkern
Primärwicklung
Sekundärwicklung
Abdeckung
Leitung
erste Spannung
zweite Spannung
Fluss

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zur Übertragung elektrischer Energie von zumindest von einem Netzanschluss (2) der Vorrichtung (1 ) auf ein Kraftfahrzeug (3), das einen ersten Transformatorteil (4) und einen Akkumulator (5) sowie einen mit dem ersten Transformatorteil (4) und dem Akkumulator (5) verbundenen AC/DC-Wandler (6) aufweist; wobei die Vorrichtung (1 ) einen mit dem ersten Transformatorteil (4) zu einem Transformator (7) verbindbaren zweiten Transformatorteil (8) sowie einen AC/AC-Wandler (9) zur Verbindung des zweiten Transformatorteils (8) mit dem Netzanschluss (2) aufweist.
2. Vorrichtung (1 ) nach Patentanspruch 1 , wobei die Vorrichtung (1 ) für einen Betrieb des Transformators (7) mit einem Wechselstrom mit einer Frequenz von mindestens 500 Hz ausgelegt oder eingerichtet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) für einen Betrieb des Transformators (7) mit mindestens 400 V ausgelegt oder eingerichtet ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Transformatorteil (4) und der zweite Transformatorteil (8) luftspaltfrei zum Transformator (7) verbindbar sind.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine kraftschlüssige Verbindung (10) von erstem Transformatorteil (4) und zweitem Transformatorteil (8) zumindest über eine Magnetkraft realisierbar ist.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste T rans- formatorteil (4) eine Primärwicklung (12) und der zweite Transformatorteil (8) eine Sekundärwicklung (13) aufweist, wobei die Anzahl der Wicklungen von Primärwicklung (12) und Sekundärwicklung (13) unterschiedlich ist.
7. Kraftfahrzeug (3) zur Aufnahme von elektrischer Energie von zumindest von einem Netzanschluss (2) einer Vorrichtung (1 ), wobei das Kraftfahrzeug (3) einen ersten Transforma- torteil (4) und einen Akkumulator (5) sowie einen mit dem ersten Transformatorteil (4) und dem Akkumulator (5) verbundenen AC/DC-Wandler (6) aufweist und eingerichtet ist, mit einer Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie zusammenzuwirken, die einen mit dem ersten Transformatorteil (4) zu einem Transformator (7) verbindbaren zweiten Transformatorteil (8) sowie einen AC/AC-Wandler (9) zur Verbindung des zweiten Transformatorteils (8) mit dem Netzanschluss (2) aufweist.
8. Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie zumindest von einem Netzanschluss (2) auf ein Kraftfahrzeug (3), wobei das Kraftfahrzeug (3) einen ersten Transformatorteil (4) und einen Akkumulator (5) sowie einen mit dem ersten Transformatorteil (4) und dem Akkumulator (5) verbundenen AC/DC-Wandler (6) aufweist; wobei getrennt vom Kraftfahrzeug (3) ein mit dem ersten Transformatorteil (4) zu einem Transformator (7) verbindbarer zweiter Transformatorteil (8) vorgesehen ist, der mit einem Netzanschluss (2) verbunden ist; wobei das Verfahren zumindest das Übertragen von elektrischer Energie von dem Netzanschluss (2) zum Akkumulator (5) über den Transformator (7) umfasst, wobei der Transformator (7) mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 500 Hz betrieben wird.
9. Verfahren (1 ) nach Patentanspruch 8, wobei zwischen dem zweiten Transformatoranteil (8) und dem Netzanschluss (2) ein AC/AC-Wandler (9) vorgesehen ist und an dem zweiten Transformatorteil (8) zumindest zeitweise eine Spannung von mindestens 400 V anliegt.
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