电路装置和操作电路装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动车辆的电路装置，具体地涉及一种系统的用于到车辆的感应功率传送的车辆侧电路装置。此外，本发明涉及一种操作所命名的电路装置的方法。此外，本发明涉及一种制造电动车辆的电路装置的方法，并且涉及一种电动车辆。
【背景技术】
[0002]电动车辆(具体地是有轨车辆和/或公路汽车)可由借助于感应功率传送而传送的电能来操作。该车辆可包括电路装置(其可以是车辆的牵引系统或车辆的牵引系统的一部分)，所述电路装置包括适合于接收交变电磁场并且通过电磁感应产生交变电流的接收装置。此外，该车辆可包括适合于将交流电(AC)转换为直流电(DC)的整流器。所述DC可用于对牵引电池充电或用于操作电机。在后一种情况下，可借助于逆变器将DC转换为AC。
[0003]例如，使用两组例如三相绕组执行感应功率传送。第一组安装在地上(初级绕组)并且可由道路侧的功率转换器(WPC)馈电。第二组绕组安装在车辆上。例如，第二组绕组可附接在车辆下面，在有轨电车的情况下，在其车厢中的一些车厢下方。第二组绕组或通常次级侧经常被称为拾取装置或接收器。第一组绕组和第二组绕组形成用以将电能变换到车辆的高频变压器。这可在静态状态中(当车辆不存在移动时)和在动态状态中(当车辆移动时)完成。
[0004]由于在初级绕组与次级绕组之间存在大的间隙，因此此变压器的操作行为与包含具有可忽略气隙或小气隙的封闭磁芯的常规变压器的行为不同。大气隙导致较小互感耦合和较大漏电感。
[0005]漏电感通常用作与初级绕组中的和次级绕组中的每一个绕组的串联电感。为了能够传送高功率电平，使用适当的电容以便补偿在例如20kHz的操作频率下的电感器的电抗是必要的。(漏)电感和(补偿)电容的组合形成谐振电路。如果电感和电容的阻抗值被选择为使得谐振电路的固有谐振频率等于操作频率，则发生完美的阻抗消除。对该谐振电路进行调谐。
[0006]经受温度改变和/或老化，补偿电容的容限(tolerance)可增加。这可导致谐振电路的解谐，其中，所改变的谐振频率不与操作频率相对应。该解谐使感应功率传送系统的整体性能和功率传送能力发生偏离。同样，反映到变压器的初级侧的次级侧的阻抗可变为电容性的。这可导致关于WPC中的电压的超前电流，这是非常不受欢迎的，因为超前电流消除半导体开关的软开关条件并且相当大地增加其功率损耗。在该操作条件下，WPC可过热并且关闭，继而中断所需要的功率传送。
[0007]US 7, 554,316 B2公开了一种包括初级单元的感应功率传送系统，所述初级单元具有初级线圈和连接到初级线圈的电气驱动电路，所述电气驱动电路向初级线圈施加电气驱动信号以便生成电磁场。所述系统还包括至少一个次级装置。所述次级装置可与初级单元分离并且具有当次级装置接近于初级单元时适合于与所述磁场进行耦合的次级线圈。以此方式，功率可在初级单元与该次级装置之间无直接导电接触部的情况下感应地从初级单元传送到次级装置。初级单元还包括控制单元，控制单元可操作地导致包括所述初级线圈的电路在测量周期期间、在无驱动谐振条件下(其中，暂停由所述电气驱动电路将所述驱动信号施加到所述初级线圈，使得存储在所述电路中的能量在所述周期的过程中衰减)操作。进一步地，初级单元包括衰减测量单元，所述衰减测量单元可操作地在所述周期期间对该能量衰减进行一次或多次测量，其中，根据所述一次或多次能量衰减测量，所述控制单元进一步可操作地控制电气驱动电路，以便限制或停止来自初级单元的感应功率传送。在次级侧上，所述系统包括假负载开关，所述假负载开关可由次级控制单元选择性地控制。
[0008]US 2011/0254379 Al示出了感应功率传送系统的拾取装置，其中，所述拾取装置包括用于检测初级导电路径中的电压的相的相检测器，在使用中，拾取装置与初级导电路径感应地耦合。此外，拾取装置包括容许可调节相的转换器和适合于通过至少控制转换器的相角(相对于初级导电路径电压的相角)来控制初级导电路径和与拾取装置相关联的负载之间的功率传送的控制器。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种电动车辆的电路装置，具体地是一种系统的用于到所述车辆的感应功率传送的车辆侧电路装置，以及一种操作所述电路装置的方法，通过所述电路装置，即使在所述电路装置的元件的电气属性改变的情况下，也可对到所述车辆的感应功率传送进行优化。本发明的进一步的目的是提供一种制造电路装置的方法和提供一种包括所述电路装置的电动车辆系统构架。
[0010]本发明的基本思想是主动控制车辆侧电路装置的交流部分内的电流流动，其中，所述电路装置或所述电路装置的元件适合于接收电磁场并且适合于由电磁感应产生交变电流。具体来说，可以控制通过所述电路装置的阻抗的电流流动，其中，所述阻抗或所述阻抗的一部分由漏电感和补偿电容来提供。通过对所述电流流动的适当控制，补偿由于改变所述补偿电容的电气属性(解谐)而引起的功率下降并且将所述系统性能保持在与经完美调谐的系统相同的水平是可能的。
[0011]本发明可应用到任何陆地车辆(包括(但不是优选地)仅仅临时在陆地上的任何车辆)，具体地是有轨车辆，诸如轨道车辆(例如，有轨电车)，并且还应用到公路汽车，例如个人(私人)乘用车或公共交通车辆(例如，公共汽车，包括也是有轨车辆电车)。
[0012]提出了一种电路装置，具体地是电动车辆的用于到所述车辆的感应功率传送的电路装置。所述电路装置可以是所述电动车辆的牵引系统的一部分。所述电路装置包括用以接收磁场并且生成感应电输出电压的至少一个电力元件(源元件)，例如线圈。所述电路装置可包括变压器的前述的次级绕组，其中，所述变压器用于将能量从初级绕组(其可安装在为所述车辆提供驱动表面的地面中)传送到所述车辆。所述电路装置或所述电路装置的元件可以是所述车辆的拾取装置的部分，其可例如安装在所述车辆的底部侧处。
[0013]所述电路装置和/或所述电路装置的元件提供阻抗。此外，所述电路装置包括用于对由所述磁场感应的感应AC电压进行整流的至少一个整流器。
[0014]所述电路装置包括交流部分(AC部分)和直流部分(DC部分)。在下文中，AC指代交流电，以及DC指代直流电。所述AC部分包括或提供所述阻抗和前述的源元件。所述整流器将所述AC部分连接到所述电路装置的所述DC部分。例如，所述整流器的输入端子可连接到所述AC部分，并且所述整流器的输出端子可连接到所提出的电路装置的所述DC部分。
[0015]所述阻抗可由电感(具体地是漏电感)来提供，所述漏电感至少部分取决于前述变压器的初级侧(初级绕组)与次级侧(次级绕组)之间的所述气隙的大小。此外，所述阻抗的另一部分可由电容(具体地是补偿电容)来提供，所述补偿电容用于对所述电路装置进行调谐。所述补偿电容可例如由一个或多个补偿电容器来提供。因此，所述阻抗可以是由前述电感和电容提供的谐振电路的阻抗。所述电路装置可以是经调谐的电路装置。在这种情况下，前述谐振电路的谐振频率(或固有频率)等于所述感应功率传送的预定的操作频率，所述预定的操作频率可以例如是20kHz。然而，所述电路装置是的经解谐的电路装置是可能的，其中，所述谐振频率与所述操作频率不同。稍后将对此进行解释。
[0016]根据本发明，所述电路装置还包括用于控制所述AC部分中的电流流动的至少一个电流控制构件。具体来说，所述电流控制构件控制通过前述阻抗或通过提供所述阻抗的一部分的元件的电流流动。所述电流控制构件可控制RMS值(路线均方值)或在所述AC部分中流动的所述电流的有效值。所述AC部分中的所述电流还可被称为相电流。
[0017]控制所提出的电路装置的所述AC部分中的所述电流有利地容许控制传送到所述车辆的功率的量。例如，如果例如由于所述补偿电容器的温度影响和/或老化而使经调谐的电路装置解谐，则从所述初级侧传送到所述车辆侧次级侧的所述功率下降。通过控制所述电流，可以例如通过增加或减少流过所述阻抗的电流来补偿此功率下降。所提出的电路装置还容许由于所述初级侧与所述次级侧之间的所述气隙的变化而引起的(例如，由于公路干扰或机械原因而引起的)所传送功率的补偿变化。
[0018]用于到车辆的感应能量传送的系统的