用于电驱动车辆的感应式充电的传输系统和方法和车辆设备与流程

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用于电驱动车辆的感应式充电的传输系统和方法和车辆设备与流程

本发明涉及一种用于能量的无接触式传输的传输系统。此外,本发明涉及一种相应的方法和车辆设备。



背景技术:

当今,在许多应用中使用电能量存储装置。尤其在移动应用中使用例如电池作为能量存储装置。

例如,在电动车辆或者混合动力车辆中使用电池作为能量存储装置,以便为电动车辆的或者混合动力车辆的电驱动发动机提供能量。

为了能够将电池作为能量存储装置使用在车辆中,必须附加地提供用于电池的充电的可能性。

当今普遍的是,例如通过到公共电网的电连接对车辆中的高伏特电池充电。为此,例如可以在房屋的车库中安装充电适配器,相应车辆可以通过线缆连接到该充电适配器上。替代地,充电适配器位于车辆侧并且可以连接到常规的插座上。

EP2623363示出一种用于能量存储装置的常规充电装置。

此外,当今已知感应式充电设备,在感应式充电设备的情况下,能量由充电适配器无线缆地通过两个线圈的感应式耦合传输到车辆上。

在电动车辆的所谓感应式充电中,对于车辆电池充电所需的能量不通过充电线缆传输至车辆(传导式充电),而是通过具有大的空气隙的变压器无接触式传输。在此典型地,变压器的初级线圈或者嵌入在地板中或者作为被置于地板上的充电板成型并且借助合适的电子设备与电网连接。变压器的次级线圈典型地固定地装配在车辆的底部中并且在其侧借助合适的电子设备与车辆电池连接。为了进行能量传输,初级线圈产生高频的交变磁场,所述交变磁场穿过次级线圈并且在那里感生相应的电流。

因为一方面可传输的功率线性地随开关频率缩放,另一方面开关频率受控制电子设备、传输路径中的损耗和关于磁场的合法边界值限制,所以产生典型的10-150kHz的频率范围。

在图10中示出常规的感应式充电设备。将初级线圈与电网连接的电子设备的核心件是以高的开关频率运行的逆变器。通常通过激励由初级线圈和相应的补偿电容构成的振荡电路产生通过电流。具有附加的谐振元件的不同谐振设备在此理论上是可以的。

谐振负载在此可以被充分利用,以便以所谓的Zero Voltage Switching Mode (ZVS:零电压开关模式)和/或Zero Current Switching Mode(ZCS:零电流开关模式)运行逆变器。在该全谐振的运行中,在用于切换的半导体器件中仅仅产生低的开关损耗。包括逆变器和整流器的两个振荡电路的组合可以被设计用于以确定的电压范围和相应充电功率给电池充电。

如果作为谐振设备示例性地使用具有在初级侧和次级侧上的串联振荡电路的所谓串联-串联-补偿,则得出,初级线圈电流与电池电压相关、但与充电电流无关。因为在线圈中和在逆变器中的功率损耗对系统的总损耗做出重要贡献,所以变得明显的是,所述设备在部分负载运行中、也即减少的充电电流的情况下,具有相对于传输功率显著增加的损耗和因此能量传输的显著更小的总效率。该问题可以通过系统的(在所描述的构造中通过电池预给定的)次级电压的减小来消除。通常的方案是,在次级侧利用附加的DC/DC-转换器或者阻抗转换器(有源的或无源的)。然而,在次级侧上的、也即在车辆中的这样的转换器基于重量与结构空间限制以及基于开关元件中的和/或无源器件中的损耗是不利的。



技术实现要素:

本发明公开一种具有权利要求1的特征的传输系统、具有权利要求6的特征的方法和具有权利要求10的特征的车辆设备。

相应地规定:

一种用于向用电器无接触式传输能量的传输系统,其具有:用于无接触式传输电能量的传输装置;逆变器装置,所述逆变器装置布置在提供供电功率的能量源和所述传输装置之间并且被构造用于向所述传输装置传输来自所述能量源的电能量;整流器装置,所述整流器装置布置在所述传输装置和所述用电器之间并且被构造用于从所述传输装置向所述用电器传输所述电能量;其中所述逆变器装置被构造用于通过所述逆变器装置的控制信号的脉冲模式调制来调节所传输的电功率和/或所述整流器装置被构造用于通过所述整流器装置的控制信号的合适的脉冲模式调制来调节所传输的电功率。

此外规定:

一种用于向用电器无接触式传输能量的方法,其具有以下步骤:周期地开关能量源到传输装置上的供电功率,所述传输装置被构造用于无接触式传输电能量;在传输装置中无接触式传输所述电能量;周期地开关由所述传输装置提供的到所述用电器上的电功率;其中在所述周期开关的步骤的至少一个步骤中通过脉冲模式调制来调节相应的功率。

最后规定:

具有根据本发明的传输系统的车辆设备,所述车辆设备具有车辆,其中所述整流器装置布置在所述车辆中;以及其中所述逆变器装置布置在所述车辆之外;以及其中所述传输装置至少部分地布置在所述车辆中并且部分地布置在所述车辆之外。

本发明的优点

本发明所基于的认识在于,附加阻抗转换器的应用意味着附加耗费并且减小总效率。

本发明所基于的思想在于,考虑该认识并且设置一种传输系统,其中阻抗转换器、例如现有技术的DC/DC-转换器通过逆变器装置中和/或整流器装置中的合适的开关策略来取代。

因此,本发明设置一种传输系统,其中逆变器装置和/或整流器装置在保持所希望的ZVS-和/或ZCS-运行模式(零电压开关或者零电流开关,软开关运行)的情况下也能够调节在设计重要的所有运行点上的功率。在此,脉冲模式调制理解为,控制逆变器装置和/或整流器装置,使得以正的和负的脉冲式信号,例如方波信号控制传输装置。脉冲模式调制在于,控制所述脉冲式信号的频率、数目和顺序。这在逆变器装置的情况下可以意味着,替代以单频率方波信号地,以具有所排除的半波或全波的基本频率的方波信号控制传输系统。在整流器装置的情况下,这意味着并非由传输装置传输的电流信号的所有半波或全波被整流并且因此转发至用电器,而是通过整流器输入端的受控制的短接来排除一些半波或全波并且在传输装置的次级振荡电路中再循环。

在软开关拓扑——所述软开关拓扑尤其也可以应用在更高的传输功率和更高的传输频率中——中,仅仅在很小的电流的情况下、在周期性电流信号接近过零时,或者在很小的电压的情况下,在并联空转二极管引导电流期间,操作半导体开关。

如果在功率调制中仅仅屏蔽掉完整的正弦-半波,则所谓的软开关与其他调制类型不同地在部分负载的情况下此外也是可能的。通过排除半波,在时间上平均施加较小的电压在传输装置上,而不必例如通过DC/DC-转换器调节电压。

因此,本发明提供一种系统设计,其一方面示出最小的硬件耗费,因为不需要附加的无源和有源元件,并且另一方面在高功率、满负载运行和部分负载运行的情况下也实现最优的效率。此外,在高频率的情况下可以使用拓扑和开关策略,这通过软开关运行来实现。

有利的实施方式和扩展方案由从属权利要求以及由参考附图的描述得出。

在一种实施方式中,所述脉冲模式调制的基本频率或者基本频率的整数倍相应于所述传输装置的谐振频率。

在一种实施方式中,不仅所述逆变器装置而且所述整流器装置被构造用于在设计重要的所有运行点中调节功率,其中保持所期望的ZVS-和/或ZCS-运行模式(借助软开关运行的零电压开关或者零电流开关)。如果不仅逆变器装置而且整流器装置被运行成,使得它们两者有助于功率调节,则工作点可以通过合适的两侧调节策略来最优地设定。

在另一种实施方式中,所述传输系统具有控制装置,所述控制装置与所述逆变器装置和所述整流器装置耦合并且针对所述传输系统的多个工作点对于所述逆变器装置和/或对于所述整流器装置分别具有预给定长度的或者可变长度的开关模式,其中所述开关模式的每个位表示相应电压的或者相应电流的半波或者全波,其中所述控制装置被构造用于分别根据所述开关模式之一控制所述逆变器装置和/或所述整流器装置。

在另一种实施方式中,所述控制装置被构造用于同步所述逆变器装置的开关和所述整流器装置的开关。如果逆变器装置的和整流器装置的开关过程被同步,则可以优化开关策略并且改善效率并且由此降低系统中的无功电流。

在一种实施方式中,控制装置执行一种运行策略,在所述运行策略中,车辆中的整流器装置和充电站中的逆变器装置调节它们的、功率调制的相应程度,使得在考虑给定的边界条件、如线圈的耦合因子和电池电压以及所期望的传输功率的情况下实现总系统的在器件的负荷、散射磁场、排热和传输损耗方面最优的运行点。

为此,在一种实施方式中,控制装置可以在初级侧和次级侧上使用相同的脉冲模式。与传统单侧调节相比,对于该运行策略不需要附加的测量技术(例如用于确定耦合电感M)。唯一的前提条件是在初级侧和次级侧之间存在的通信。在任何情况下必须测量调节参量(例如电池充电电流)。

第二运行策略旨在,通过在初级侧和次级侧上的合适的脉冲模式来调节在初级侧上的电流和次级侧上的电流之间的恒定的电流关系。产生与在先前的运行策略中相同的优点。此外,实际的电池电压通过次级侧从系统退耦,使得不仅在初级侧上而且在次级侧上与在额定点处的电流相同的电流流动,系统针对该额定点被优化。因此,通过有源次级侧实现阻抗匹配,而不需要附加的DC/DC-转换器。

第三运行策略设置自适应工作点匹配。在边界条件——应在给定的耦合因子和给定的电池电压的情况下传输所要求的功率——下,现在可以自适应地调节最优工作点。这能够通过附加的自由度实现,两侧调节提供所述自由度。在一种实施方式中,例如能够实现实际效率的测量和最有效的工作点的自适应调节。该过程可以从调节技术角度很缓慢地运行,因为在充电过程中工作点仅仅缓慢地发生变化。其他优化参量也是可以的,例如利用空气隙中的最小B场的充电过程。

最后,可以使用第四运行策略,所述第四运行策略设置用于扩大总系统的工作区的有源次级侧。仅仅当初级电流例如由于差的耦合因子超出确定的最大值的时候,次级侧才被有效用于阻抗匹配,以便能够进一步运行系统,而不超出最大初级电流。

在另一种实施方式中,通过测量一个或多个电参量、例如电流进行逆变器装置的和整流器装置的脉冲模式调制的同步。因此,用于逆变器装置和整流器装置的同步的快速的通信或者甚至通信是不需要的。

在一种实施方式中,控制装置被构造用于控制逆变器装置和整流器装置,使得在传输装置的两侧上的电流幅度和损耗大致恒定地被匹配或者匹配于谐振电路的欧姆电阻。

在另一种实施方式中,在逆变器装置和整流器装置中的接通或关断的时间段被选择成,使得在能量传输中的相对损耗最小化。

在一种实施方式中,控制装置被分配到逆变器装置和整流器装置上。用于同步的数据传输可以在两个部分之间例如通过无线电连接、有线连接或类似的来实现。替代地,逆变器装置和整流器装置分别具有控制装置,所述控制装置分别借助电流测量和/或电压测量来实施同步。

在一种实施方式中,逆变器装置具有桥电路。在此,桥电路可以具有半桥或全桥。附加地或替代地,整流器装置具有两个负的整流器支路和两个正的整流器支路,所述两个负的整流器支路分别具有第二开关元件和与相应的第二开关元件反向并联连接的第二二极管,所述两个正的整流器支路分别具有第三二极管。由此可以的是,在合适控制开关元件的情况下不仅将传输装置的输入侧上的振荡电路而且将传输装置的输出侧上的振荡电路闭合并且从其他部件退耦。由此可以禁止或者控制到相应的振荡电路中的能量输入或从相应的振荡电路中的能量提取。

替代地,整流器装置也可以构造为逆变器装置,其尤其与根据本发明的逆变器装置相似。由此能够实现双向的能量传输。

上述构型和扩展方案只要有意义就可以任意地相互组合。本发明的其他可能的构型、扩展方案和实现方案也包括本发明的先前或者接下来参考实施例描述的特征的未明确提到的组合。在此,对于本领域技术人员而言,尤其也将单个方面作为改善或补充添加至本发明的相应基本形式。

附图说明

下面根据附图的示意图中说明的实施例详细阐述本发明。在此:

图1示出根据本发明的传输系统的一种实施方式的电路框图;

图2示出根据本发明的方法的一种实施方式的流程图;

图3示出根据本发明的车辆设备的一种实施方式的电路框图;

图4示出根据本发明的传输系统的一种实施方式的电路图;

图5示出根据本发明的传输系统的一种实施方式中的用于示出电压和电流的图形;

图6示出根据本发明的传输系统的一种实施方式中的用于示出电压和电流的另一图形;

图7示出根据本发明的传输系统的一种实施方式中的用于示出电压和电流的另一图形;

图8示出根据本发明的传输系统的一种实施方式中的用于示出电压和电流的另一图形;

图9示出根据本发明的传输系统的一种实施方式中的用于示出电压和电流的另一图形;以及

图10示出常规充电设备的电路框图。

在所有图中,相同的或者功能相同的元件和设备配备有相同的附图标记,除非另有说明。

具体实施方式

图1示出根据本发明的充电系统1的一种实施方式的电路框图。

图1的传输系统具有能量源6,所述能量源与逆变器装置4耦合。逆变器装置4与传输装置3耦合并且传输装置3与整流器装置5耦合,所述整流器装置又与用电器2耦合。用电器2在一种实施方式中例如可以构造为能量存储装置2,例如电池2。但用电器也可以构造为任何其他类型的用电器。

能量源提供供电功率7,逆变器装置4将所述能量源提供的供电功率7转换成用于传输装置3的供电功率7。用于传输装置3的供电功率7可以具有例如交变电压或者交变电流。

传输装置3可以无接触式传输电能量或者功率,这仅仅示例性地在图1中示为两个线圈,所述两个线圈相对置地布置。如果传输装置3通过线圈3-1、3-2实现,则每个线圈具有附加的电容器(未示出),所述电容器与相应的线圈3-1、3-2一起构成振荡电路。

为了逆变器装置4中的功率调节,在逆变器装置4中排除半波或全波。由此产生初级侧振荡电路的有效较低的激励幅度。在振荡间歇中调节逆变器装置4,使得产生空转状态,所述空转状态允许振荡电路的继续振荡。这结合图5详细阐述。

根据本发明,通过整流器装置5的功率调节通过在整流器装置5中引入可开关的空转状态来实施。在此也规定,排除或者屏蔽掉一个或者多个半波或全波。因此,根据本发明的开关策略在此也规定,通过电流信号的至少一个半波来激活空转状态以便短接次级侧的振荡电路。因此,在次级侧的振荡电路的短接期间,无电流流到电池中。作为结果,在整流器装置前的电路“看见”有效地较低的电池电压,这导致在能量源侧上的线圈中的明显较小的通过电流并且因此导致减小的损耗。

通过逆变器装置4和整流器装置5中的功率的脉冲模式调制的组合可以因此调节用于传输系统1的每个任意工作点。

借助本发明不仅仅可以节省传输系统1中的部件。更确切地说,传输系统1在部分负载运行中也可以以高的效率运行。

图2示出根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。

所述方法在第一步骤S1中规定:周期地开关能量源6到传输装置3上的供电功率7,所述传输装置被构造用于无接触式传输电能量。

在第二步骤中,无接触式地传输电能量,例如从传输装置3的发送线圈或者初级线圈3-1到传输装置3的安装在车辆中的接收线圈或者次级线圈3-2上。

在第三步骤S3中将由传输装置3提供的功率8周期地开关或者转发到用电器2上。

在此,在周期开关的步骤S1、S3的至少一个中以脉冲模式调制开关过程。替代地,也可以在周期开关的步骤S1和S3的两个步骤中实施脉冲模式调制。

附加地,可以在一种实施方式中对周期开关的步骤进行同步。

最后,可以在一种实施方式中对于传输方法的多个工作点分别预给定用于周期开关过程的预给定的或可变的长度的开关模式11。

在此,可以对于在逆变器装置4中的和在整流器装置5中的开关过程分别预给定各自的开关模式。

开关模式11的位分别表示相应电压的或者相应电流的半波或者全波,基于所述相应电流进行开关。

随后,基于开关模式11可以开关在逆变器装置4中的和在整流器装置5中的功率,以便调节充电时的所期望的工作点。

根据本发明的方法可以实现不同的策略。在一种实施方式中利用一种运行策略,在所述运行策略中,整流器装置和逆变器装置调节它们的、功率调制的相应程度,使得在考虑给定的边界条件、如线圈的耦合因子和电池电压和所期望的传输功率的情况下实现总系统的在器件的负荷、散射磁场、排热和传输损耗方面最优的运行点。

为此,在一种实施方式中,可以在初级侧和次级侧上使用相同的脉冲模式。与传统单侧调节相比,对于该运行策略不需要附加的测量技术(例如用于确定耦合电感M)。唯一的前提条件是在初级侧和次级侧之间的存在的通信。在任何情况下必须测量调节参量(例如电池充电电流)。

第二运行策略旨在,通过在初级侧和次级侧上的合适的脉冲模式来调节在初级侧上的电流和次级侧上的电流之间的恒定的电流关系。产生与在先前的运行策略中相同的优点。此外,实际的电池电压通过次级侧从系统退耦,使得不仅在初级侧上而且在次级侧上与在额定点处的电流相同的电流流动,系统针对该额定点被优化。因此,通过有源次级侧实现阻抗匹配,而不需要附加的DC/DC-转换器。

第三运行策略设置自适应工作点匹配。在边界条件——应在给定的耦合因子和给定的电池电压的情况下传输所要求的功率——下,现在可以自适应地调节最优工作点。这能够通过附加的自由度实现,两侧调节提供所述自由度。在一种实施方式中,例如能够实现实际效率的测量和最有效的工作点的自适应调节。该过程可以从调节技术角度很缓慢地运行,因为在充电过程中工作点仅仅缓慢地发生变化。其他优化参量也是可以的,例如利用空气隙中的最小B场的充电过程。

最后,可以使用第四运行策略,所述第四运行策略设置用于扩大总系统的工作区的有源次级侧。仅仅当初级电流例如基于差的耦合因子超出确定的最大值的时候,次级侧才被有效用于阻抗匹配,以便能够进一步运行系统,而不超出最大初级电流。

图3示出根据本发明的车辆设备20的一种实施方式的电路框图。

在车辆设备20中示出车辆25,其中在车辆25内布置有传输装置3的接收线圈3-2、整流器装置5和构造为能量存储装置2的用电器2,例如车辆电池2。

在车辆25之外布置有能量源6、逆变器装置4和传输装置3的初级线圈3-1。

最后设置有控制装置10,所述控制装置与逆变器装置4和整流器装置5耦合,以便控制所述逆变器装置和整流器装置。

控制装置10可以被构造用于执行根据图2的方法。控制装置10在此可以构造为单个控制设备10。替代地,控制装置10也可以构造为分布式控制系统10,所述控制系统可以部分地布置在逆变器装置4中并且部分地布置在整流器装置5中。在此,控制装置10的部分可以例如通过无线电交换数据用于同步。替代地,控制装置10的部分也可以基于电流或者电压测量来实施同步。

图4示出根据本发明的传输系统1的一种示例性实施方式的电路图。

图4中的传输系统具有能量源6,所述能量源提供供电电压U0。逆变器装置4具有4个支路,其中两个支路与能量源6的正极耦合,并且两个支路与能量源6的负极耦合。与正极耦合的一个支路以及与负极耦合的一个支路分别与传输装置3的发送线圈3-1的第一极耦合,该发送线圈具有电感L1。剩余的支路与传输装置3的发送线圈3-1的第二极耦合。每个支路具有第一开关装置15-1 - 15-4和与相应的第一开关装置15-1 - 15-4反向并联连接的第一二极管16-1 - 16-4。在逆变器装置4与发送线圈3-1之间还布置有电容器C1,所述电容器与线圈3-1构成振荡电路。

传输装置3的接收线圈3-2与整流器装置5耦合。整流器装置5具有两个支路,所述两个支路分别将接收线圈3-2的极之一与能量存储装置2的负极耦合。所述支路中的每个具有第二开关设备17-1 - 17-2,所述第二开关设备分别具有反向并联布置的第二二极管18-1、18-2。整流器装置5还具有两个支路,所述两个支路分别将接收线圈3-2的极之一与能量存储装置2的正极耦合。所述支路中的每个具有第三二极管19-1、19-2。在整流器装置5和接收线圈3-2之间还布置有电容器C2,所述电容器与线圈3-2构成振荡电路。

在图4中,能量源提供电压U0。在发送线圈3-1的振荡电路上存在电压U1。在发送线圈3-1的振荡电路中电流I1流动。在接收线圈3-2的振荡电路上存在电压U2。在接收线圈3-2的振荡电路中电流I2流动。能量存储装置2具有电压Ubat

感应式传输系统的基本运行特性能够借助基波分析来确定,在基波分析中忽略矩形电压信号的高次谐波。在根据图4的示例性的实施方式中,根据基波分析根据以下公式算出在谐振频率ω=ω0的情况下所传输的功率:

可以看出,该功率可以受三个因素影响。一方面,可以改变次级侧电压U2。此外,可以改变初级侧电压U1。最后,可以改变初级线圈3-1和次级线圈3-2之间的耦合因子并且因此耦合电感M。在此,耦合因子和电池电压通常通过传输系统中的情况,例如通过车辆来预给定或者不能够明确地调节。

通过第一和第二开关元件15-1 - 15-4和17-1 - 17-2的周期控制可以有针对性地影响电压U1和U2。由此能够实现:调节传输系统1中的每个任意的工作点。

在图4中通过加粗示出的连接线路示出电流路径,借助所述电流路径可以将初级线圈3-1的振荡电路和次级线圈3-2的振荡电路分别闭合或者从能量源6或者能量存储装置2分离。

初级线圈3-1的振荡电路的路径从初级线圈3-1的第一极经过电容器C1至开关元件15-1、通过正的供电线路至开关元件15-2并且从该开关元件15-2至初级线圈3-1的第二极地延伸。如果通过软开关从初级线圈3-1的振荡电路的供电电压移除或屏蔽掉半波或全波,则产生初级线圈3-1的振荡电路的有效地较低的激励幅度。

次级线圈3-2的振荡电路的路径从次级线圈3-2的第一极经过电容器C2至开关元件17-1、通过负的供电线路至开关元件17-2并且从该开关元件17-2至次级线圈3-2的第二极地延伸。在此也规定,对半波或全波的数目进行调制。因此,根据本发明的开关策略在此也规定,通过电流信号的至少一个半波激活空转状态用于短接次级侧的振荡电路。因此在次级侧的振荡电路的短接期间,无电流流入能量存储装置中。作为结果,在整流器前的电路“看见”有效地较低的电压U2,这导致在初级电路中的较小的通过电流。

在图4中,能量源6作为直流电压能量源6示出。在其他实施方式中,能量源6也可以构造为具有附加整流器等等的交流电压能量源。例如,能量源6也可以是公共能量供应商的供电网络。

在图5-9的图形中,示出根据图4的根据本发明的传输系统1的一种实施方式中的电压和电流。所述图形分别具有六个上下相叠地示出的曲线。第一曲线表示传输系统1的输出功率的变化过程。第二曲线表示图4中的电压U1。第三曲线表示初级线圈3-1中的电流,第四曲线表示次级线圈3-2中的电流。第五曲线表示整流器装置5的开关位置。

最后,第六曲线表示能量存储装置2上的充电电流的变化过程。

在图5中,在第一和第二曲线之间还示出开关模式11,所述开关模式说明何时逆变器装置执行其功能并且对能量源6的电压进行逆变并且何时逆变器装置不执行其功能并且不对能量源6的电压进行逆变。在此,开关模式11具有用于第二曲线的经逆变的电压的每个半波的值。图5的开关模式11具有8位并且重复三次。开关模式11内容是“11000000”。因此将电压U1的一个全波或一个周期传输到传输装置3上并且排除其他三个周期。这相应于1/4的占空比。

在第三曲线中可以看出,初级线圈3-1中的电流随着每个所传输的全波执行一个起振过程,所述起振过程直至第四周期几乎隐灭。接着重新传输电压U1的一个全波或一个周期到传输装置3上并且起振过程重新开始。电流的幅度在此在该示例中在最大值方面是约100A。

在初级线圈3-1的侧上通过排除所述周期能够实现功率调节。在此控制平均输送给初级线圈3-1的电流。

在第四曲线中可以看出,次级线圈3-2中的电流遵循第二曲线中的电流的电流变化过程。然而,所述电流的最大幅度略微更低,约50A。在次级线圈中的电流的幅度通过在两个线圈3-1、3-2之间的耦合因子来确定。

在第五曲线中可以看出,在图5的设备中在次级侧上没有发生排除或消隐(Austastung)。这在第六曲线中也变得明显,在所述第六曲线中可以看出,哪个电流输送给能量存储装置2。该电流准确地相应于第四曲线的经整流的电流。

在图6中,第一和第二曲线的变化过程相应于图5的第一和第二曲线的变化过程,然而,第一曲线表明6.38kW的平均功率并且第二曲线的开关模式内容是“110000”。整流器对于其时间的约30%被接通到空转状态中。逆变器装置在图6中因此不是如在图5中的那样1/4全波而是现在在图6中1/3全波传输到传输装置2上,以便大致达到如在前一个例子中的相同的总功率。

第三曲线中的电流的变化过程从变化过程方面与图5的电流的变化过程类似,然而其最大幅度为约75A。第四曲线中的电流的变化过程再次遵循第三曲线的电流的变化过程。

在第五曲线中可以看出,大致对于电压U1的一个周期的持续时间直至电压U1的一个周期的中心分别发生在次级侧上的消隐。因此,在次级侧上的振荡电路闭合并且不提取能量。这在以下方面可以看出,即在次级振荡电路中的电流的幅度相比于在图5中较弱地下降。用于次级振荡电路的相应开关模式11内容是“001”。

第六曲线示出,在消隐期间不发生电流到能量存储装置2上的传输。

通过图6的开关模式11,次级线圈3-1中的电流几乎保持不变,而初级线圈电流减小20%。这相应于初级线圈损耗减小35%。

图7示出开关模式11,其中传输电压U1的每个全波。因此,该开关模式例如内容可以是“11”并且持续重复。在图7的第五曲线中还可以看出,在次级侧上不发生消隐。图7示出在最大耦合和最大充电功率的情况下传输系统1的特性。

因为在初级侧上不发生消隐,所以初级线圈3-1中的电流以正弦形周期性变化过程伸展。基于最大耦合,次级线圈3-2中的电流同样以正弦形周期性变化过程伸展。两个电流具有约100A的幅度。第六曲线示出,第四曲线的经整流的电流到能量存储装置2上的的连续传输。

图8现在示出一种开关策略,其中在传输系统1中大致可以传输如在图7中一样的功率。然而,耦合因子在此仅仅为图7的最大耦合因子的约50%。

在一半耦合系数的情况下,为了达到完全功率,必须减半经逆变的电压U1的电压幅度并且使初级线圈3-1中的电流倍增。为此,排除在逆变器中的每个第二全波。相应的开关模式11内容例如可以是“0011”。

相应地,第二曲线示出,仅仅传输电压U1的每个第二全波到传输装置2上。这导致初级线圈3-1中的电流倍增到约200A。但次级线圈3-2中的电流的幅度如在图7中那样保持在100A。因此,在次级侧上大约实现如在图7中那样相同的充电功率。

图9示出图8的开关策略的一种替代开关策略,借助该替代开关策略在相同的框架条件下可以传输大致相同的功率。

与根据图8的开关策略近似相同的充电功率也可以通过以下方式实现,即在无空转的情况下开关逆变器装置4,但为此在整流器装置5中对于时间的50%发生消隐。与此相应地产生:初级线圈电流减小到在最大耦合的情况下达到的值上,而次级线圈电流增加到增倍的值上,因为次级线圈电流仅仅对于时间的一半对于电池有效。

与此相应地,图9的开关策略示出,不发生消隐,即开关模式11例如内容是“11”。与此相对,对于次级线圈3-2设置开关模式11,使得每个第二全波被消隐。开关模式11内容例如可以是“0011”。

可以看出,在次级线圈3-2中的电流的每个第二全波被传输到能量存储装置2上。

在图5-9中,示出预给定的工作点的开关策略。在其他实施方式中,其他开关策略例如可以由上述开关策略的组合组成。例如,可以任意相互组合电压U1的半波或者全波的消隐和次级线圈3-2中的电流的半波或者全波的消隐或者排除。

在上面所示的实施方式中,在开关模式11中对于初级侧而言“1”表示,电压U1的半波被传送到传输装置上。对于次级侧而言“1”在开关模式11中表示,相应的半波不被传输到能量存储装置2上。在其他实施方式中,该逻辑可以不同地被执行。例如可以选择高态激活或者低态激活的逻辑。此外,开关模式的长度可以发生变化。在一种实施方式中,开关模式11具有100位。由此可以非常简单地以百分比步骤调节所述功率,其中每个位代表1%。在开关模式11中的位的其他数目同样是可以的。此外,在上面示出的实施方式中,始终开关或者屏蔽掉整个全波(“11”或者“00”)。一个同样根据本发明的实施方式设置所分离的半波的开关或者屏蔽掉,例如“1001001100”。

尽管先前已经根据优选的实施例描述了本发明,但本发明不限于此,而是可以通过多种方式来修改。本发明尤其可以以多种多样的方式来改变或修改,而不偏离本发明的核心。

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