[发明专利]电感式快速充电器

说明书

本发明涉及功率电子转换器(700)，功率电子转换器(700)包括多个转换器单元(300)；其中，每个转换器单元(300)包括：电感式功率传输级(106)，电感式功率传输级(106)包括耦合电感器(301)，耦合电感器将转换器单元(300)的第一侧耦合到转换器单元(300)的第二侧，其中耦合电感器(301)包括围绕第一磁芯(312)的第一绕组(314)以及围绕第二磁芯(322)的第二绕组(324)，第一绕组(314)被连接到转换器单元(300)的第一侧，第二绕组(324)被连接到转换器单元(300)的第二侧；其中第一绕组(314)和第一磁芯(312)通过平坦电绝缘层(302)与第二绕组(324)和第二磁芯(322)分离，平坦电绝缘层在转换器单元(300)的第一侧和第二侧之间提供电绝缘；其中耦合电感器(301)中的至少两个被布置为使得其绝缘层(302)形成单个连续绝缘层(302)。

技术领域

本发明涉及功率电子转换器、转换器单元、功率电子转换器的使用、包括功率电子转换器的充电器以及无线车辆充电站。

背景技术

对于与中压(MV)电网连接的电动车辆充电基础设施，特别是快速汽车充电器，使用中频变压器(MFT)的固态变压器(SST)取代50或60Hz变压器是很有吸引力的。然而，特别是在低功率MFT的情况下，MV电网的绝缘要求对MFT构成了挑战，基于中频或高频变压器的转换器的体积、重量和成本在低压(LV)应用中、特别是在电子设备(诸如电脑和笔记本电脑)的电源中非常成功。在MV应用中，电绝缘对MFT的吸引力提出了挑战。虽然变压器芯部随着频率的增加而收缩，但绝缘距离却不是这样。对于高频低功率的变压器，变压器的尺寸由LV与高压(HV)绕组之间以及HV绕组与芯部之间的绝缘距离来决定。

发明内容

常规的解决方案价格昂贵、体积庞大而且很重，并且因此可能需要提供固态变压器来节省体积、重量和成本。

问题通过独立权利要求的主题来解决。实施例由从属权利要求、以下描述和附图来提供。

所述实施例同样涉及功率电子转换器、转换器单元、功率电子转换器的使用、充电器和无线车辆充电站。协同效应可以由实施例的不同组合产生，但是它们可能未被详细描述。

此外，应注意，本发明关于方法的所有实施例可以按照所述步骤的顺序执行，然而，这并不是方法步骤的唯一和基本顺序。除非在下文中明确提到相反的情况，否则本文中提出的方法可以在不脱离相应方法实施例的情况下，利用所公开的步骤的另一顺序来执行。

技术术语是根据他们的常识来使用。如果某些术语要表达特定的含义，则将在使用术语的上下文中给出术语的定义。

根据第一方面，提供了包括多个转换器单元的功率电子转换器。每个转换器单元包括电感式功率传输级，电感式功率传输级包括电感器，电感器将转换器单元的第一侧耦合到转换器单元的第二侧，其中电感器包括围绕第一磁芯的第一绕组以及围绕第二磁芯的第二绕组，第一绕组被连接到转换器单元的第一侧，第二绕组被连接到转换器单元的第二侧。第一绕组和第一磁芯通过平坦电绝缘层与第二绕组和第二磁芯分离，平坦电绝缘层在转换器单元的第一和第二侧之间提供电绝缘。耦合电感器中的至少两个被布置为使得其绝缘层形成单个连续绝缘层。

即，提供了功率电子转换器，功率电子转换器可以包括多个电感器。每个电感器由两个半部组成。这两个半部被绝缘体分离，彼此面对面。然而，绝缘体的尺寸不受限于彼此面对的两个半部的表面所覆盖的面积。相反，绝缘体的尺寸被扩展，使得一个或多个其他电感器可以使用同一绝缘体区段。两个电感器半部是可以包括其他器件的转换器单元的一部分。即，一个电感器半部与转换器单元的一侧相关联并连接，并且另一半部与转换器单元的第二侧相关联并连接。

术语“耦合电感器”涉及电感器的两个半部，两个半部在本公开中也被指定为“电感器对”。此外，“磁芯”被指定为“芯部”。