具有振荡回路的感应式功率传递装置和运行该装置的方法与流程

文档序号:25543218发布日期:2021-06-18 20:40
具有振荡回路的感应式功率传递装置和运行该装置的方法与流程

本发明涉及感应式充电技术领域。尤其地,本发明涉及一种振荡回路装置和一种用于运行振荡回路装置的方法。



背景技术:

为了对纯电动车辆(ev,electricvehicle)或用推进燃料和电能的组合来运行的混合动力车辆(phev,plug-inhybrid-electricvehicle)进行电性充电,当充电应当以无接触方式进行时,可以使用针对感应式能量传递的系统。在这种系统中,产生25...150khz频率范围内的磁性交变场。在此必须注意的是,在该频率带之外通过国际有效标准来确定针对排放电磁波的边界值。因为虽然原则上将磁场用于能量传递,但是基于磁场发生变化的事实固有地涉及到电磁波。但是,因为场强的缓慢改变,在感应式充电时使用的电磁波自然具有几公里的波长。

为了遵守针对排放的边界值所要注意的是,用于能量传递的交变磁场以处在25...150khz范围内的基础振荡进行工作并仅包含非常少量的高次谐波。因此可以使用尽可能去除了干扰的高次谐波的滤波器。此外,为了遵守国际有效标准和准则必须要关心的是,仅当通过相对彼此例如通过如文献ep3103674a1中所描述的定位系统进行了对耦接元件的确定取向而实现了相对彼此耦接的确定品质时,才进行能量传递。

作为针对能量传递的耦接元件,在工站侧上使用具有初级线圈的gpm(地面垫模块)并在交通工具侧上使用具有次级线圈的cpm(车辆垫模块)。gpm和cpm针对耦接和能量传递形成一变换器。耦接元件相对彼此的物理性取向通过定位信号例如wlan(无线局域网,英文:wirelesslocalareanetwork)来测量和调整。针对能量传递和定位信号的传递可使用不同的传递路径和不同的传递技术。

本发明的任务可以被视为能够实现能量和定位信号的有效传递。



技术实现要素:

与之相应地,提出一种振荡回路装置、一种交通工具和一种用于运行振荡回路装置的方法。

本发明的主题由独立权利要求的特征来给出。本发明的实施例和另外的方面由从属权利要求和随后的描述来给出。

根据本发明的一方面提供了一种振荡回路装置。该振荡回路装置具有发送/接收线圈或发送和接收线圈,用于发送和/或接收磁能;耦接电容器;调谐电容器;以及切换装置。在该振荡回路装置中,使切换装置与耦接电容器和调谐电容器串联。此外,切换装置被设置用于接通和/或断开信号发生器以及用于使振荡回路装置的优度系数失谐。

根据本发明的另一个方面提出了一种变换器,其具有初级线圈和带发送/接收线圈的振荡回路装置。发送/接收线圈作为次级线圈与初级线圈磁性耦接。

根据本发明的又一方面描述了交通工具,其具有振荡回路装置和/或变换器。

根据本发明的另一方面提出一种用于运行振荡回路装置的方法。该方法具有:确保借助于切换装置接通信号发生器;以及使信号发生器运行。

发送/接收线圈被设置用于磁能的双向传递。该磁能可以利用电磁波来传递,电磁波具有例如几公里的非常大的波长。借助于切换装置可以在定位振荡回路中实现能量传递振荡回路的失谐。换句话说意味着:借助于能量传递振荡回路的失谐可以实现,该能量传递振荡回路可以被用作定位振荡回路。

能量以基本上恒定的振幅被传递,而定位信号可以作为经振幅调制的信号被传递,其中,关于定位的信息被编码成振幅。不仅在能量传递时,而且在定位信号传递时可以使用磁场。但是,针对定位信号得出的电磁波的波长短于针对能量传递得出的电磁信号的波长。与之相应地,定位信号可以处在与能量传递信号不同的频带中。基于不同的频带,这两个信号也可以激励不同的谐振。附加于例如可以使用无钥匙协议的定位信号,可以使用另外的电磁信号,该电磁信号处在又一另外的频带中,例如wlan信号。

能量传递和定位信号的传递可以在不同的时间点进行。因此,用于磁场或得出的电磁波的传递通道可以排他地针对能量传递或定位信号传递使用。能量传递和定位信号传递的方向可以是相反的。

因为定位信号的信息被编码在磁场的振幅中,所以针对信号解码可以希望的是,重新获得原始信号。因此可以希望的是,先前的信号份额不干扰后续的信号份额。如果已经发送的信号被减弱,使得它们不进入到另外的信号中,那么可以阻止这种干扰。在谐振频率中的谐振超高情况下,信号可能被积累(aufschaukeln)并相互干扰。因此,针对信号传递可以希望的是,减弱所发出的信号。因为借助于失谐的振荡回路可以实现高的减弱,所以可以希望的是,使振荡回路在信号传递期间失谐或使振荡回路的优度q在信号传递期间减少。在能量传递时与之相反可能希望高的优度。替换于使用振幅调制,定位信号也可以使用相位调制用于信息传递。

通过检查仅当确保了信号发生器借助于切换装置被接通时才进行信号发生器针对定位信号的运行,可以确保磁性通道或磁性传递路径的排他性。

根据本发明的另一方面,切换装置具有电阻,该电阻被设置用于使振荡回路装置的优度系数失谐。

在一示例中可以使振荡回路装置的优度系数或优度q这样地可调整,使得当信号发生器被接通时其处在8至16的范围内或处在[8...16]的范围内。在当信号发生器被脱耦时的能量传递中,调整出更高的优度,例如大于100的优度。所需的优度可以与信号频率并且也与信号结构相关,即是否使用了经振幅调制的信号或经相位调制的信号。

根据本发明的另一方面,切换装置具有电流隔离装置。

该电流隔离装置可以在一示例中被布置在切换装置和信号发生器之间。由此,切换装置具有用于信号发生器的电流隔离装置。该电流隔离装置可以确保,没有能量从振荡回路到达信号发生器并对其进行破坏。

根据本发明的另一方面,切换装置此外具有控制装置,其中,所述控制装置被设置用于确保,仅当信号发生器被接通和/或没有其他能量被传递时所述信号发生器才运行。控制装置可以借助于程序元件来运行并与切换装置连接。控制装置也可以具有传感器,以识别调整出的状态。借助于切换装置可以将控制装置在至少两个运行状态之间来回切换。

通过确保,要么能量被传递,要么由信号发生器产生的信号、例如定位信号被传递,可以通过国际标准或准则来满足预设。控制装置也可以被设置为,使得其识别具有初级线圈的发送/接收线圈的足够耦接并仅当确保该足够耦接时才开始能量传递。足够的耦接可以通过测量磁性耦接系数k是可识别的。这种检查行为也可以通过国际标准来预设。

根据本发明的又一另外的方面,并联于调谐电容器和切换装置的串联电路联接一桥式整流器。

桥式整流器或桥式回路可以造成,在能量传递时传递的能量被继续给出到hvdc(高电压直流)切换回路或中间回路上。hvdc切换回路的电压在一示例中被选择为,使得在定位信号产生期间,该电压施加在桥式整流器上并大于所产生的定位信号。hvdc电压通过hv(高电压)电池或交通工具的牵引电池来限定。hvdc电压例如处在170-440v之间的范围内。该电压基本上不能通过感应式充电系统被改变,而是通过电池的充电状态被限定。换句话说,所使用的hv电池由此具有对振荡回路装置的参数设置的影响。但是,因为hvdc电压一般明显大于针对定位信号所使用的电压,因此可以满足如下条件,即在定位信号产生期间施加在桥式整流器上的hvdc电压大于所产生的定位信号。hv电池电压的波动也处在对于定位信号基本上不造成影响的范围内。

通过选择桥式回路输出端上的比所产生的定位信号的电压更大的电压,可以阻止通过桥式整流器到联接在hvdc切换回路输出端上的电池中的能量流。控制装置可以引起在产生定位信号期间存在hvdc电压。

根据本发明的另一方面,调谐电容器的电容被参数设置为,使得振荡回路装置具有可预设谐振频率,尤其是如果切换装置被打开的话。该谐振频率可以例如相应于定位信号的发送频率。

在一示例中,定位信号的频率通过无钥匙进入技术来预设,例如通过keylessgotm并处在125khz或135khz上。定位信号可以基本上具有三个信号区段并尤其是时间区段。例如,定位信号可以具有125khz正弦形的时间区段,通过该时间区段,信号接收器可以确定与信号发送器的距离。进一步地,定位信号可以具有唤醒时间区段,在唤醒时间区段之内传递唤醒信号方案,该唤醒信号方案将接收器置于接收模式中,以例如发动距离测量。此外,定位信号可以具有例如可以是10ms长的突发(burst)。

根据本发明的另一方面,振荡回路装置被设计为车辆垫模块(cpm)和/或地面垫模块(gpm)。例如,将振荡回路装置的部件安置在塑料壳体中,该塑料壳体可以被靠置在交通工具的下侧面上。该塑料壳体可以具有标准化的大小。

根据本发明的又一另外的方面提供了一种计算机可读存储介质,在该计算机可读存储介质上存储有程序编码,该程序编码当其由处理器所实施时实施用于运行振荡回路装置的方法。控制装置可以使用这种处理器。

可以将软盘、硬盘、usb(通用串行总线)存储设备、ram(随机存取存储器),rom(只读存储器)或eprom(可擦除可编程只读存储器)用作计算机可读存储介质。作为存储介质也可以使用asic(专用集成电路)或fpga(现场可编程门阵列)以及ssd(固态硬盘)或基于闪存的存储介质。同样地可以使用网络服务器或云端来作为存储介质。也可以将通信网络看作计算机可读存储介质,例如互联网,该互联网可以允许下载程序编码。可以使用基于无线电的网络技术和/或与缆线连接的网络技术。

根据本发明的又一另外的方面提供了一种程序元件,该程序元件当其由处理器所实施时实施用于运行振荡回路装置的方法。

附图说明

下面参考附图来描述本发明的另外的示例性实施例。

图1为了更好理解本发明示出了针对感应式充电的传递路径。

图2示出了根据本发明一示例性实施例的cpm的振荡回路装置。

图3示出了根据本发明一示例性实施例的具有经电流隔离的耦入电路的cpm的振荡回路装置。

图4示出了根据本发明一示例性实施例的针对用于运行振荡回路装置的方法的流程图。

图5示出了根据本发明一示例性实施例的用于将定位信号耦入到主线圈l1中的示意性方块图。

图6示出了根据本发明一示例性实施例的针对感应式充电的传递路径的方块接线图。

具体实施方式

附图中的图示是示意性且非按比例尺的。在图1至图4的下列描述中,相同的附图标记被用于相同或相应的元件。

在本文中,术语“电容器”和“电容”以及“线圈”或“扼流圈”和“电感”可以被相同意义地进行使用并且只要没有另外的说明不应被受限地进行解释。

图1为了更好理解本发明示出了针对感应式充电的传递路径。该传递路径基本上具有经由空中接口所耦接的固定不动的地面垫模块(gpm)101和移动式车辆垫模块(cpm)102。主供给经由接头103以电压形式输送。作为主供给(电源)可以使用具有50或60hz的ac电网电压。但是也可行的是,作为电源使用来自中央dc源的dc电压,并局部地仅将变流器以85khz运行用于感应式能量传递。

主供给经由逆变器104被转换成交流电压。以实现针对感应式传递的85khz。经由可以具有地面控制装置的地面发送/接收装置105进行能量传递107和信号传递106的分离。信号传递用于传递定位信号并经由定位信号通道106、106a进行。针对传递定位信号的频率可以为125khz或135khz或来自[125khz;135khz]范围的任意值。地面发送/接收装置105可以具有控制装置和/或用于使信号在通道106、107上分离和/或合并的若干部件。到能量传递107和定位信号106的不同通道中的分离应表明的是,在此情况下涉及逻辑上分离的功能性单元。但是,为了节省成本和材料,适宜地可以将尽可能多的部件一起使用。因此可以至少在次级侧102上将接收线圈l2不仅用于在充电过程期间接收能量,而且用作针对定位信号的发送线圈。但是可以是可行的是,针对该架构的该一起使用进行适配。因此可以要考虑的是,针对定位信号的接收架构被设计用于大致125khz的谐振频率,不同于针对能量传递的架构的大致85khz的谐振频率。也可以充分利用的是,充电和定位不同时进行并由此使信号不交叉重叠。通过x、y、z坐标表示的针对位姿在空间中的位置确定的接收架构可以与充电架构不同。但是,在能量传递被切断并且执行定位期间,初级线圈l1可以接收定位信号。在初级线圈l1中接收的定位信号可以在充分利用如下部件的情况下被用于gpm101与cpm102的距离测量和/或用于测量gpm101和cpm102之间的耦接系数k,这些部件针对能量传递已经存在,例如是针对线圈l1的电流/电压测量装置。

基本上由联接到接头103上的能量源馈给的能量传递经由能量传递通道107、107a进行。以交流电压的形式提供的能量经由初级线圈l1或地面发送/接收线圈被转换成磁场。用于能量传递的磁场的频率例如可以从[25khz;150khz]的范围中选择。该频率范围可以通过国际标准或准则来预设。因此,能量传递信号和定位信号处在不同的频带内。通过定位信号的时间上的接通和切断也可以实现信号的时间上的分离,从而可以良好地避免两个信号干扰。

由交流电压(ac)产生的磁场贯穿cpm102的次级线圈l2。时间上可变的磁场具有非常大的波长并在次级线圈l2中或交通工具发送/接收线圈l2中又被转换为交流电压,该交流电压被输送给交通工具发送/接收装置104。定位信号可以经由定位信号通道106、106b来传递。定位信号经由定位信号通道106的传递也无线地进行。例如,定位信号的传递可以使用无钥匙进入技术并尤其是由无钥匙协议或无钥匙启动协议预设的框架结构。定位信号可以基本上能够实使接收器实现获知其与发送器的间距。在发出定位信号期间,也可以发出wlan信号,其使用wlan技术。wlan信号可以在接通定位信号之前就已经被接通,并在切断定位信号之后才被切断。因此可以同时存在两个信号,即wlan信号和定位信号。wlan信号和定位信号的共存可以是可行的,因为两个信号使用不同的频带。wlan信号可以用于发送器102和接收器101之间的双向通信,而定位信号被单向地从发送器送至接收器,例如从cpm至gpm。

与经由作为基本上纯磁场进行的能量传递通道107的能量传递相反,定位信号可以在定位信号通道106中要么作为纯磁场和/或作为电磁场进行。两个通道106、107或传递路径106、107可以是分开的通道106、107。

但是为了节省例如成本和/或重量,也可以将能量传递通道107和定位信号通道进行组合,使得能量传递和信号传递经由相同通道进行。在这一点上,相同通道的使用可以转述如下的事实,其中进行经由相同部件的能量传递、例如信号传递,基本上经由相同的发送/接收装置l1、l2。尤其地,经由能量传递通道107可以在能量传递期间构建通信通道,该通信通道能够实现从cpm至gpm的快速反馈,例如如果基于负载下降操纵了撬棒或端子切换装置且gpm必须被快速切断的话。

图2示出了根据本发明一示例性实施例的cpm102’的振荡回路装置200。振荡回路装置200具有用于发送和/或接收磁能的发送/接收线圈l2。该发送/接收线圈l2或发送/接收装置l2不仅作为信号传递通道106b’用于信号传递,而且可以作为能量传递通道107b’用于能量传递。由次级线圈l2发出的定位信号在gpm中由主线圈l1或初级线圈l1测量,以便确定初级线圈l1和次级线圈l2之间的耦接和尤其是耦接系数k。由此,借助于定位信号间接也确定了发送器l2和接收器l1之间的距离。针对更准确的定位确定还可以在gpm101中设置另外的传感器线圈(未在图1中示出),这些另外的传感器线圈附加于初级线圈l1也接收和评估定位信号。例如可以在初级线圈l1的区域中沿不同的取向相对彼此布置附加的六个传感器线圈,以便可以确定gpm101相对于cpm102的准确位置。这六个传感器线圈可以被理解为定位通道106、106a、106b。附加地,在相对置的主线圈中感应出的电压的测量也可以用于协调或距离确定。在图2和图3中描述的定位信号到线圈l2中的耦入仅在次级侧上实施。但是也可以考虑,从gpm101出来,主线圈l1也经由gpm发出这种定位信号。

振荡回路装置200具有耦接电容器c2.1、c2.2。该耦接电容器在图2中被实施为两个电容器,即上部耦接电容器c2.1和下部耦接电容器c2.2。但是足够的是,设置两个电容器中的唯一一个,例如c2.1。将耦接电容器构造为两个电容器是形成良好绝缘强度的设计变型方案。在这一点上,该绝缘强度不一定必须满足电流隔离的标准。所使用的电容也不是必须被设计为绝缘。与耦接电容器c2.1、c2.2串联地联接屏蔽电容器c4和切换装置s1或开关s1。切换装置s1被设置用于接通和/或断开信号发生器201’并由此间接也被设置用于接入和关断定位信号。

通过接通和/或断开信号发生器201’可以将由信号发生器201’产生的信号耦入到振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4中。信号发生器201’与电阻r1串联并且与开关s1并联。通过电容器c4串联于切换装置s1和耦入电路202’的并联电路的布置方案来造成,c4在开关s1的两个切换状态中具有对所形成的振荡回路的谐振频率的影响。借助于切换装置s1可以使谐振频率变化,而不必切换线圈。可以更便宜的是,替代可切换线圈使用可切换电容器,以对谐振频率进行适配。

如果开关s1被打开,则电阻r1和信号发生器201’与调谐电容器c4串联。在该打开的开关状态中,使振荡回路装置200的现在由l2、c2.1、c2.2、c4和r1所形成的振荡回路失谐。在失谐情况下,相对于在闭合的开关状态下的振荡回路,振荡回路装置200的优度系数q被改变。

在闭合的开关状态中,使信号发生器201’和电阻r1短路并且振荡回路装置的振荡回路由l2、c2.1、c2.2、c4形成。

换句话说,通过打开开关s1来使能量传递振荡回路失谐到定位振荡回路中。由此,通过打开开关s1来将能量传递振荡回路转换成定位振荡回路中,其中,两个振荡回路具有不同的谐振特性。能量传递振荡回路是这样的振荡回路,其谐振频率被调整到适合于能量传递的谐振频率上。定位振荡回路是这样的振荡回路,其谐振频率被调整到适合于信号传递的谐振频率上,其中,该信号是定位信号。

开关s1的转切可以实现定位信号或定位化信号耦入到能量传递切换回路中。为了耦入,使用次级振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4的谐振频率失谐和减弱。通过将电阻r1接入到振荡回路装置200中来进行减弱。减弱和/或谐振失谐用于改善信号品质并提高接收品质。但是,如果对接收品质没有提出高要求,那么减弱和/或谐振失谐也可以被取消。减弱可以阻止先前的信号份额由于叠加或反射而干扰后续的信号份额。如果已经被发送的信号被减弱,使得它们不进入到另外的信号中,那么可以阻止干扰。

耦入电路202’具有开关s1、电阻r1和信号发生器201’。耦入电路202’直接耦入到振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4中。借助于耦入电路202’可以将定位信号206b耦入到主线圈l2中或交通工具发送/接收线圈l2中到信号传递通道106’中并向gpm(未在图2中示出)传递。耦入可以通过如下方式进行,即,振荡回路装置200的谐振频率被改变。为了改变谐振频率而使用电容器c4,利用其帮助来改变振荡回路装置200的振荡回路优度并由此使振荡回路装置200失谐。通过打开开关s1来进行失谐,由此基本上将电阻r1作为减弱元件接通。

交通工具的牵引回路110被联接到接头110上并在图2中未示出。在牵引回路110或中间回路110上施加hvdc电压。该hvdc电压通过交通工具的电池和其接触器来限定。在交通工具中也可以设置保险。交通工具可以决定断开hv电池。在交通工具将hv电池从hvdc接头110断开或分离的情况下,借助于振荡回路装置200不能产生定位信号并且带有gpm101和cpm102的ics系统不能定位。当开关s1打开时,耦入电路202’不被跨接并由此是起作用的。当同时在整流器203的输出端上施加中间切换回路110或牵引回路的hvdc电压时,整流器203的和/或牵引回路110上的另外的部件对于主振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4和r1的谐振频率和/或减弱的影响可以被忽略。于是,利用电容器c4特别针对定位而对主振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4和r1的谐振频率和优度进行适配。电容c4在能量路径107、107a、107b的设计中并针对能量传递是一必要元件。虽然可以考虑没有c4的能量传递系统,但是根据图1-3的设计方案针对能量传递的特别使用设置了c4。由此,c4通过根据图1的系统的能量传递份额的设计来设置,与定位系统201’、202’无关。换句话说,这可以意味着,在没有设置定位的功能性的情况下,c4在这一点上是电容,以能够实现能量传递。此外,c4减少了能量传递的emv。尤其地,主振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4和r1的谐振频率和优度对由信号发生器201’所提供的信号的频率和要求进行适配,例如无钥匙进入信号。在此,调谐电容器c4的电容被参数设置为,使得振荡回路装置200具有可预设谐振频率fr.sig,其相应于例如定位信号206b的125khz的发送频率。

整流器203由各两个串联的二极管的并联电路来形成。这些二极管被布置为,使得串联的二极管分别形成并联电路的一分支。分别在一串联联接点108a、108b中,二极管的阳极与另外的参与串联电路的二极管的阴极连接。分别在一并联联接点109a、109b中,并联分支彼此连接。在第一并联联接点109a中,二极管的两个阳极并且在第一并联联接点109b中,二极管的两个阴极彼此连接。主振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4与串联联接点108a、108b连接,使得整流器203并联于电容器c4和s1。hvdc切换回路110与并联联接点109a、109b连接,使得整流器203并联于hvdc切换回路110的输出端。

当电压hvdc在耦入期间施加在整流器上时,即当开关s1打开时,可以阻止整流器203和/或牵引回路110上的另外的部件影响振荡回路的谐振频率fr.sig和减弱。当电压hvdc施加并大于由信号发生器201’所产生的定位信号206b时,可以阻止通过桥式整流器203到hv电池中的能量流。

针对定位化信号206b所使用的频率例如通过无钥匙进入技术来预设并可以处在fr.sig=125khz或fr.sig=135khz。

电容器c2.1、c2.2的和次级线圈l2的电容通过能量传递来预设并在闭合的开关s1的情况下造成谐振频率fr.en或工作频率fr.en=85khz。调谐电容器c4的电容被选择为,使得通过打开开关s1将能量传递的谐振频率fr.en=85khz朝用于定位的谐振频率fr.sig=125khz进行适配。

用于能量传递的频率fr.en也确定了用于磁性交变场的频率并可以从25khz至150khz的范围或从[25khz;150khz]的范围中选择。该频率范围也可以通过国际准则来预设。

与谐振频率在传递定位信号期间与定位信号相关联不同,耦接电容器c2.1、c2.2的大小和发送/接收线圈l2的电感通过具有85khz工作频率的能量传递来预设。调谐电容器c4的电容被选择为,使得针对定位信号传递的和能量传递的振荡回路频率彼此适配。

控制装置(在图1中未示出)被设置为,使得其可以区分两个状态。第一状态是定位状态,当cpm和gpm相互进行了取向时,该定位状态是激活的。在该状态下,控制装置必须确保没有进行能量传递并且开关s1是打开的。由此,通道106b’可以排他被用于传递定位信号。第二状态是能量传递状态或储能状态。在该状态下,控制装置必须确保没有进行定位信号传递并且开关s1是闭合的。由此,通道107b’可以排他地被用于传递能量。开关s1的闭合保护耦入电路202’不受所传递的能量的影响。

在定位状态中的定位过程期间,将开关s1打开。在振荡回路l2、c2.1、c2.2、c4上并尤其是在线圈l2上,在打开开关s1之后施加较小的替代谐振电容器cp,其可以从电容器c2.1、c2.2、c4的串联电路尤其是其电容c2.1、c2.2、c4的串联电路中如下地计算:

在能量传递期间通过如下方式来确定谐振频率,即,经由l2接收的能量流利用hvdc电压被导引到牵引回路110中。因为将l2中接收的能量导入到牵引回路110中,因此谐振频率与hvdc电压和充电功率相关。因此构成另一等效接线图,其附加地是非线性的,因为通过整流器203强制了c4钳位(clamping),电容c4通过其保留在固定电压上,该固定电压通过牵引回路110来预设。

电容器c4的电容可以被选择为,使得在该定位状态中得出替代谐振电容器cp的电容,从而得出了针对定位信号的希望的谐振频率fr.sig。该谐振频率在定位状态中根据如下公式得出:

在具有fr.sig=125khz的该示例中,c4被选择为21nf。其余部件选择为c2.1=c2.2=62nf且l2=129uh。

为了对cpm102进行参数设置,首先预设次级线圈l2的电感,其通过机械结构得出,例如cpm102的大小。根据进一步复杂分析,c2.1、c2.2通过所追求的能量传递来限定。之后,针对定位这样优化c4,使得得出希望的谐振频率fr.sig。

在图2中示出的直接耦入可以通过选出减弱电阻r1来设定出振荡回路的希望的优度并由此能够实现定位信号中的信息传递。

在一示例中得出r1为3.3ω。优度q可以从8至16的值范围中选择。针对优度的该值可以通过定位模块的要求,例如通过信号发生器201来预设。如果c4满足了能量传递和定位的要求,那么在部位r1上也可以安装复阻抗z1。

通过使开关s1闭合,在定位过程之后又能够切换到能量传递状态中并能够实现能量传递。

图3示出了根据本发明一示例性实施例的具有经电流隔离的耦入电路202”的cpm102”的振荡回路装置200”。与图1中所示的电路200相比,耦入电路202”具有经电流隔离的接口t1,通过该接口将定位信号206b”从信号发生器201耦接到振荡回路中。经电流隔离的接口t1由变换器t1形成。产生定位信号的信号发生器201与变换器t1的初级线圈经由电阻r2连接。

由此,经电流隔离的耦入电路具有电阻r1和r2并在定位状态中必须为了计算主振荡回路的优度而考虑减弱电阻r1和r2的总和。

在能量传递状态中,耦入电路202”借助于闭合的开关s1被跨接并且所得出的谐振频率fr.en相应于具有直接耦接的耦入电路202的振荡回路装置200的谐振频率。

如果作为变换器t1没有使用杂散场变换器,那么基本上可以确保,其电感没有对信号产生影响且没有影响谐振频率和/或优度。当信号发生器201’处在lv(低电压,英文:lowvoltage)电势上时,例如当信号发生器201’由交通工具电池的12v电压驱动时,可以设置具有变换器t1的电流隔离装置。可以考虑这样的实施方案,在这些实施方案中,信号发生器被安装在牵引回路110中的hv侧上且不需要电流隔离装置。

图4示出了根据本发明一示例性实施例的针对用于运行振荡回路装置200、200”的方法的流程图。该方法在初始状态s400中开始。在状态s401中确保,信号发生器201借助于切换装置s1被接通,其方式是,开关s1被打开。在信号发生器201激活期间,打开的开关s1通过振荡回路200、200”的由此实现的失谐来阻止能量传递。如果确保了开关是打开的,那么在状态s402中进行信号发生器的驱动。在状态s403中结束该方法。

图5示出了根据本发明一示例性实施例的用于将定位信号耦入到主线圈l1中的示意性方块图。在cpm102相对于gpm110的定位或取向期间,次级线圈l2和初极线圈l1或主线圈l1相对彼此运动。定位信号502或定位化信号502由次级线圈l2发出并根据耦接系数k例如经由逻辑定位通道106贯穿初级线圈l1。在定位信号502耦入到主线圈l1中时,该定位信号经由相同的机械耦接或相同的线圈l2被发送,经由其也发生能量传递,并由此经由能量传递通道107,该能量传递通道与定位通道106重合。区别仅在于能量传递的传播方向和定位信号502的传播方向。定位信号502被耦入到次级线圈l2中并由l1接收,以及也由特殊的另外的但未在图5中示出的定位传感器接收。

为了在能量传递时进行功率调节,在初级线圈上已经存在电流和/或电压测量装置503。主振荡回路内部的该电流和/或电压测量装置503和/或在主振荡回路上存在的滤波元件可以通过控制装置被驱动,使得它们不仅可以用于功率测量,而且可以直接用于确定能量传递的磁性耦接k。由此可行的是,在用定位信号502定位期间已经同时也确定了针对线圈l1、l2的磁性耦接k,这些线圈被用于能量传递。附加地,在主线圈l1中通过定位信号502感应出的电压的测量也可以用于gpm相对cpm的坐标确定和/或用于gpm相对cpm的距离确定,如果为此设置了相应的控制装置的话。

图6示出了根据本发明一示例性实施例的针对感应式充电的传递路径的方块接线图。cpm102”从次级线圈l2传递定位信号502至gpm101”的初级线圈l1。在该传递期间,cpm102”和gpm101”经由磁场利用如同稍后的能量传递那样的相同耦接系数k被松散耦接。次级线圈l2与电容器c2.1、c2.2和c4一起形成次级振荡回路,其谐振频率通过电容器c4被适配,使得其匹配图6中未示出的定位信号传感器,例如125khz。即使由初级线圈l1和电容器c1.2和c2.2所形成的并例如处在85khz的主振荡回路的或初级振荡回路的谐振频率与次级振荡回路的谐振频率偏离,定位信号502在初级振荡回路中激励出振荡。该振荡可以借助于电流和/或电压测量装置503和与之相连的信号测量来评估,以执行gpm101”相对于cpm102”的坐标确定和/或gpm101”相对cpm102”的距离确定。针对能量传递所需的适配网络601虽然影响了初级振荡回路的谐振频率,但是同样如针对能量传递而存在的驱动级602那样不被用于位置确定,因为在定位期间,能量传递不是激活的。

附加电容器c4或调谐电容器c4具有减少emv(电磁兼容)的用处,因为其减少了能量传递的高次谐波并由此也是针对能量传递可用的元件。或换句话说,调谐电容器c4被设置用于,使得调谐电容器不仅在当开关s1打开时传递定位信号502期间引起谐振频率与特殊定位传感器(未在图6中示出)的适配,而且当在借助于开关s1的能力传递期间调谐电容器被集成到次级振荡回路中时,其引起emv减少。

补充要指出的是,“包括”和“具有”不排除另外的元件或步骤并且“一”或“一个”不排除复数。此外要指出的是,参考上面实施例之一所述的特征或步骤也可以与另外的上面所描述的实施例的另外的特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不被看作是限制。

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