静止车辆的供电、连接于低压车载电网的车辆侧感应线圈的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括车辆和车辆外部的感应单元的系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术(例如US 5617003A)中描述了具有用于带有电气化传动系的车辆的初级线圈的感应充电系统。车辆或者车辆的牵引电池借助处于车辆外部的感应单元充电。能量传输通过感应单元的初级线圈和车辆的次级线圈之间的电磁親合实现。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于，描述一种包括车辆和车辆外部的感应单元的改善的系统。
[0004]该任务通过根据权利要求1的系统得以解决。本发明的有利的实施形式和进一步扩展方案由从属权利要求得出。
[0005]根据本发明，所述感应单元包括初级线圈，所述初级线圈构成为初级感应线圈，并且所述车辆包括具有次级线圈的低压车载电网，所述次级线圈构成为次级感应线圈，其中，通过次级线圈与初级线圈的电磁耦合在低压车载电网的至少一部分中感应交流电压，并且低压车载电网的至少一个部件馈以感应的交流电压或者通过整流器馈以直流电压。
[0006]这意味着，低压车载电网中的部件可以直接供以在次级线圈中感应的电压，亦即，无需感应的电压水平的转化或者匹配。必要时整流所感应的电压。
[0007]此外有利的是，次级线圈处于车辆的底部区域中，接近地面地实施初级线圈，能通过在初级线圈和次级线圈之间的气隙在车辆静止时产生电磁耦合，在产生电磁耦合时，电功率可以从感应单元传输至车辆。
[0008]接近地面地实施意味着，初级线圈集成或者可放置在车道或者停车位的表面的区域中。也可以是固定地集成在如下位置上的初级线圈，所述位置适合并且设置用于给电动车辆充电。备选地，也能实施可运动的初级线圈，该初级线圈可放置在车辆下方在次级线圈的区域中，并且因此当放置在那里时部分占据(ausfilllen)车辆底部。
[0009]此外特别有利的是，调谐电容器与次级线圈并联连接，在该调谐电容器上能量取感应的交流电压。
[0010]也可能的是用于量取感应的交流电压的备选的去耦合方式。调谐电容器承担谐振电容器的功能。例如在特殊EMV要求的情况下可以使用较复杂的LC网络。
[0011]当调谐电容与次级线圈串联连接并且电气负载连接在该电路下游时，给出一种备选方案。
[0012]该连接在下游的电气负载可以通过小的电气消耗器给出。
[0013]此外，感应单元能由交流电网供应电功率并且通过感应元件能调整在初级线圈上的高频电磁振荡。
[0014]有利地，感应单元的功率调节在车辆的低压车载电网中利用对感应电功率的功率需求作为调节参量而进行。
[0015]例如，作为功率需求相对低的电消耗器(小消耗器)，功率为50W至100W的座椅加热器集成到低压车载电网中。功率需求相对高的消耗器例如是用于停车采暖装置的功率在高于一千瓦数量级的加热元件。
[0016]在车辆静止并且在产生电磁耦合时，根据加热元件的功率需求调节感应单元。为了这个目的，在感应装置和车辆之间可以建立无线数据连接。无线数据连接例如实施为WLAN连接或者蓝牙连接。感应单元的调节和控制符合目的地在车辆外部借助于根据车辆的所传输的功率需求作为调节参量进行，以便尽可能简单地保持车辆中的电气/电子范围。
[0017]例如，加热元件可以用作停车采暖装置的中央加热元件。通过这样的加热元件能直接利用所感应的交流电压，亦即，无需进行变压、转换、整流等等。
[0018]可以实现另一种实施例，即车辆除了次级线圈之外包含至少另一个与次级线圈类似的副线圈。
[0019]所述副线圈可以分别相互独立地给不同的应用供应感应电压。
[0020]根据本发明的另一种变型，所述至少一个能馈以感应的交流电压的部件是具有变压器初级线圈和变压器次级线圈的变压器，其中，变压器初级线圈配置给感应的交流电压，并且在变压器次级线圈下游连接整流器。
[0021]通过这个变型，感应的交流电压可以转换成经整流的电压，所述电压具有通过变压器可预定地决定的电压水平。该变型的优点通过在给低压车载电网中的不同部件供电时的较高的变化性给出。
[0022]特别有利的是，所述次级线圈和所述至少一个副线圈具有一个共同的铁氧体磁芯。
[0023]由此，在车辆中次级单元的结构空间需求最小的同时可以达到高的系统能效。
[0024]当在所述至少一个副线圈下游连接电压调节器时，可以独立于具有相对大功率需求的消耗器(如停车采暖装置加热元件)的调节而实现另一个调节，所述另一个调节用于低压车载电网中的小消耗器的电压供应。
[0025]符合目的地，车辆的低压车载电网具有12-16V的额定电压水平。必要时，未来的备选的车载电网备选地或者附加地也使用48V的电压水平。
[0026]此外有利的是，车辆构成为车载电网在单一(einfach)电压水平(例如12-16V车载电网)的内燃机式车辆，其中，车辆外部的感应单元附加地适用于给该车辆感应式地供应能量并且车辆外部的感应单元附加地适用于给具有电气化传动系的车辆的牵引电池充电。
[0027]因此包括，不同车辆类型的外部的感应单元可以用于感应式地传输能量。具有纯内燃机式驱动装置的传统车辆可以将能感应式地传输的能量用于给低压车载电网供电。具有电气化传动系并具有牵引电池的车辆可以将能感应式地传输的能量用于给在车辆的高压车载电网中的牵引电池充电并且必要时也用于给在车辆低压车载电网中的部件供电。
[0028]本发明基于以下描述的考虑:
[0029]当代车辆发展致力于基于感应式能量传输的用于BEV和PHEV车辆(BEV =电池电动车辆，PHEV =插电式混合动力电动车辆)的无线充电系统。该系统通常设计成在车辆的高压车载电网中的高压蓄电池可以被充电。
[0030]附加地，存在如下可能性，S卩，利用电网中的能量实施预空气调节、例如内部空间空气调节。同样地，静止时低压车载电网的部件、如舒适系统或者12V电池的续电(Nachladen)可以经由直流调节器由电网供电。
[0031]用于BEV和PHEV车辆的充电方法是很大程度完全自动化的充电方法。在每次将车辆停放在对于感应充电系统的初级单元适合的位置中时，自动进行与电网的连接。因此，可以给静止车辆提供足够的电能。
[0032]感应的充电系统包括车辆外部的初级单元和车辆侧的次级单元。如果任意车辆可以经由其次级单元通过任意的车辆外部的初级单元充电，则能够广泛推广感应式充电基础设施。
[0033]当今感应的充电系统的缺点是，该系统主要仅预定用于BEV和PHEV车辆。初级单元仅能用于BEV和PHEV车辆。由于高成本和系统复杂性，与没有电气化传动系的传统车辆相联系的使用实际上几乎不可能或者仅以高的技术耗费才可能实现。
[0034]提出一种传统的没有用于电气牵引的高压车载电网的内燃机式车辆，该车辆配备有用于感应的充电系统的次级单元。所述次级单元涉及BEV和PHEV车辆的修改的次级系统。该系统能实现静止车辆由外部能量源供应能量。按照这种方法，预空气调节、(例如用于时间上不受限制的在线功能和停车功能(Standfunkt1n)的)12V消耗器的供电以及12V车载电网电池的支持或者续电是可能的。该系统可以匹配于具有任何电压水平(如12V、36V或48V)的低压车载电网的车辆。
[0035]本发明的特征在于，在车辆中可以直接地、亦即无转换地利用所感应的电压。通过可以包括整流器的精明的系统设计而省去电压转换。此外，在感应的传输系统中存在的调节可以直接用于调节车辆中所连接的消耗器。
[0036]这样的系统可以用于不同的应用。除了直接运行消耗器以外，小的功率部分在车辆中可以用于给低压车载电网中的小消耗器供电。备选地，为了给低压消耗器供电，感应式传输系统的交流电压可以直接地在变压器中被转换。这点基于所利用的高频可以是非常高效的并且用于电流解耦，所述电流解耦有助于高压安全性。此外，能实现在次级线圈上不同电压的交流电压的单独的量取，以用于在低压范围供电时减少系统耗费。利用引入在交通信号灯处和在行驶期间活跃的感应的充电系统，该系统也可以考虑用于附加地为在传统车辆中的副消耗器供应能量。在使用感应传输系统的可调节性的情况下利用整流器，也能实现对低压车载电网的简单供电。
[0037]能通过所述系统电驱动的可能的低压范围例如可以通过如下方式给出，S卩，在没有直接产生排放的情况下停车加热车辆内部空间、在同时一同利用感应充电系统的通信接口的情况下支持用于停车功能的车载电网(例如车辆的数据更新)或者通过给存在的小的蓄能器、例如12V车载电网电池续电。
[0038]这导致传统车辆由于车载电网电池的续电而减少消耗或者基于通过停车消耗器而没有高的电池负荷而减少电池保修情况。
【附图说明】