[发明专利]双向并且无接触地传输功率以便对电动车辆充电

说明书

技术领域

本发明涉及双向并且无接触地传输功率以便对电动车辆充电。

背景技术

通常将电动车辆通过插拔连接器连接到电网或固定的充电整流器。如果要在15分钟之内对20kWh的电池充电(所谓的6C充电)，则预计要大约87kW的充电功率，这在400伏电网中相应于125A的电流。这相当于最大的、商业上可供使用的具有126mm直径和282mm长度的插头。为插入或拔出所需的手工力量为数百牛顿，这使得难以操作。更高的充电功率利用目前可用的插头系统是不可能传输的。此外，插头系统容易脏污，由于腐蚀使接触电阻升高而有相应的过热危险。一种回避该问题的替换方案在于无接触地将能量传输到车辆。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于无接触地传输能量以便对电动车辆充电的装置，该装置具有简单的结构。另一个要解决的技术问题是提供一种改进的充电方法，用于电运行的车辆的能量存储装置。

本发明通过一种具有权利要求1的特征的装置解决上述技术问题。另一个解决方案在于具有权利要求7的特征的方法。从属权利要求涉及本发明的优选实施方式。

按照本发明的运行装置用于在电运行的车辆中使用，该车辆具有至少一个电驱动(Elektroantrieb)和至少一个用于利用电能对电驱动馈电的能量存储装置，所述运行装置包括：

-变流器，其在输入侧可与能量存储装置连接，构造为用于将输入侧的直流电压转换为输出侧的单相或多相的交流电压并且用于将输出侧的单相或多相的交流电压转换为输入侧的直流电压，

-线圈装置，用于电感性地传输电能，

-与线圈装置串联设置的用于谐振调谐的电容。

优选地，在变流器输出端设置第一开关装置，用于连接变流器和电驱动，并且在变流器输出端设置第二开关装置，用于连接变流器和线圈装置。

在此，有利地将在电运行的车辆中本来就存在的变流器用于电感性地传输电能和对电池充电。此外合适的是，如果要进行电感性传输，则借助第一开关装置将变流器与车辆发动机分离，并且利用第二开关装置将变流器与用于电感性地传输电能的传输器相连。在其他时候将变流器借助第一开关装置与车辆发动机相连并且利用第二开关装置与传输器分离。

合适地，将用于控制电机的变流器构造为硬连接的变流器电路，其将在两个半导体开关(例如IGBT)或对应的续流二极管之间的半桥内的发动机电流进行换向(kommutieren)。为了降低开关损耗，将这些驱动变流器的开关频率确定在kHz范围内，特别地为大约8至10kHz。由此开关损耗大约为通过电流导线在半导体中导致的损耗。因为电感性的能量传输的可传输的功率在传导电流的组件(铁心磁路、铁氧体等)给定的横截面的情况下与频率成比例，所以应该选择尽可能高的传输频率。优选对于电感性的电能传输使用在20和30kHz之间的频率，其中为了传输电流采用铁氧体。当变流器在与电动机的运行相比大约3倍开关频率的情况下要硬切换大约相同的电流时，则总共发生大约双倍的损耗，这导致功率半导体的热过载。

因此，优选地对于电感性的能量传输给出一个谐振电路，方法是，将线圈装置的漏电感通过串联布置的电容来调谐。由此可以有利地总是在过零切换负载电流。仅必须对线圈装置的磁化电流进行硬换向。合适地，由漏电感和谐振电容器形成的谐振电路通过变流器利用相应于谐振频率的频率的矩形波电压来激励。

谐振电容器可以选择性地设置在传输器的两侧或者仅设置在传输器的一侧上。如果仅使用一个谐振电容器，则可以将该谐振电容器布置在车辆方面或者布置在充电站方面。

进行能量的无接触传输并且包括线圈装置的传输器可以构造为单相的或三相的传输器。

优选地，变流器具有三个半桥，其中的两个在输出侧与第二开关装置相连，而第三个可通过DC-DC转换器与能量存储装置相连。作为替换，变流器具有四个半桥，其中三个在输出侧与第二开关装置相连，而第四个可通过DC-DC转换器与能量存储装置相连。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明的优选的但是绝非限制性的实施例。在此示意性地示出了其特征，并且相应的特征用相同的附图标记表示。在此各个附图示出：

图1示出了具有单相的传输器的第一实施变形，

图2示出了具有单相的传输器和单相的变流器的第二实施变形，

图3示出了具有单相的传输器和在电池和变流器之间的DC-DC转换器的第三实施变形，

图4示出了具有三相的传输器和在电池和变流器之间的DC-DC转换器的第四实施变形。

具体实施方式