在无接触的能量传输中提高磁回路的相位公差的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置的感应式能量传输系统，所述初级侧的线圈装置和所述次级侧的线圈装置分别与电容一起构成振荡回路。
【背景技术】
[0002]在无接触的能量传输中，在初级侧的和次级侧的线圈装置之间的良好的耦合对于能量传输的效率而言是重要的。如果在车辆和充电站之间要传输能量，那么充电站通常安置在地面上，然而次级侧的拾取部安装在车辆下方。通常，线圈装置由平面的线圈构成，由此充电站和拾取部可以板状地构成。在此，磁耦合决定性地由线圈装置沿竖直方向的间距及其水平错位来确定。在此，竖直的间距决定性地由车辆类型预给定，而线圈装置彼此间的水平错位与车辆相对于充电站的停靠位置有关。
[0003]用于次级侧的拾取部的吸引式线圈配置是由线圈Lsi和Ls2构成的双绕组，如其示例地在图1a中与相应的等效电路图一起示出那样。初级侧的充电站通常具有类似的线圈装置并且在图1a中仅通过具有穿流其的电流Ip的导体LP1示出。在图1a中初级侧的线圈和次级侧的线圈最优地布置，也就是说，彼此间没有水平错位，使得形成最优的耦合并且在差模运行时电流151和I S2流入次级侧的线圈Lsi和Ls2中。在此出现，线圈Lsi和Ls2如在图2中示出那样串联连接，因为两个电流151和I 52同相并且等大。
[0004]当初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置水平于根据图1a的最优的定向错位时，如在图1b中所示出那样，磁耦合明显地变化。在此情况下，穿过两个线圈Lsi和Ls2的通量份额相对于彼此未相移180°，使得线圈Lsi和Ls2如在图2中示出那样不再能够串联连接。
[0005]为了使线圈电流151和I S2去耦，线圈L 51和L 52能够如图3中所示的那样连接。线圈电流151和I S2可以在所述电路中具有不同的相位和幅度并且经由整流器电路GL整流并且使平滑电容器0^平滑。然而，在所述电路中形成在初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置水平错位方面的敏感度，因为由于线圈Lsi和Ls2的耦合造成总振荡回路的失谐。图4示出用于根据图3的电路的等效电路图。只要相对于初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置的最优的定向不存在水平错位，那么磁回路在差模运行中工作并且电流I1等于负12。线圈如其在串联连接中那样作用并且具有正反馈，其中总电感大于两个子电感Lsi和Ls2之和。
[0006]然而，一旦初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置的水平位置偏离于最优的位置，那么电流具有共模份额，由此总电感减小，因为线圈在共模运行模式中具有负反馈。在极端情况I1= I 2下，在主电感中的两个电流相互抵消，由此I h= I !-12= O0由此，总电感随着次级电路相对于初级电路的定位而变化，由此造成谐振回路的失谐并进而造成传输特性劣化。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是，提供一种用于上文所描述的问题的解决方案。
[0008]根据本发明，所述目的通过下述方式实现:初级侧的线圈系统具有两个串联连接的线圈，其连接点经由初级侧的阻抗与为初级侧的振荡回路供电的尤其呈受控的逆变器形式的电路的中间电路的正极或负极或分压器的中点/中间抽头连接，和/或次级侧的线圈系统具有两个串联连接的线圈，其连接点经由次级侧的阻抗与连接在次级侧的振荡回路下游的尤其呈整流器形式的电路的正极或负极或分压器的中点/中间抽头连接。
[0009]附加的阻抗的根据本发明的设置使得在相对于最优的水平定向错位时提高串联连接的初级和/或次级侧的线圈的串联振荡回路中的电感，由此实现振荡回路的谐振频率与系统频率匹配。
[0010]在此优选地，为初级侧的振荡回路供电的电路是受控的桥式接逆变器，其中每个初级侧的线圈与电容串联连接并且与所述电容构成串联振荡回路，并且串联振荡回路的串联电路连接于受控的桥式逆变器的交流电压端子。在此，阻抗在初级侧的线圈之间构成中间抽头并且用于使初级侧的振荡回路的谐振频率与系统频率匹配。
[0011 ] 连接在次级侧的振荡回路下游的电路优选是整流器、尤其桥式整流器，其中在桥式整流器的情况下每个次级侧的线圈与电容串联连接并且与所述电容构成串联振荡回路，并且串联振荡回路的串联电路连接于桥式整流器的交流电压端子。在此，附加的阻抗在次级侧的线圈之间构成中间抽头并且用于使次级侧的振荡回路的谐振频率与系统频率匹配。
[0012]不言而喻可能的是，不仅在初级侧上而且在次级侧上分别可以设有附加的阻抗。同样可能的是，仅在次级侧上或在初级侧上设有附加的阻抗。通常，附加的阻抗可以等同于彼此耦合的线圈的互感系数。
【附图说明】
[0013]在下文中根据附图详细阐述本发明。
[0014]附图示出:
[0015]图1a和图1b示出根据现有技术的具有两个次级侧的线圈的感应式能量传输系统连同等效电路图；
[0016]图2示出根据图1a的次级侧的线圈的可能的布线；
[0017]图3示出在水平错位的情况下根据图1b的线圈装置的去耦电路；
[0018]图4示出根据图3的电路的等效电路图；
[0019]图5示出具有用于感应式能量传输系统的次级侧的附加的阻抗的根据本发明的电路；
[0020]图6示出具有用于感应式能量传输系统的初级侧的附加的阻抗的根据本发明的电路；
[0021]图7和图8示出根据图5和图6的电路，其中附加的阻抗连接于电容性分配器的中间抽头；
[0022]图9和图10示出具有用于感应式能量传输系统的次级侧的附加的能变化的阻抗的电路；
[0023]图11示出具有两个次级侧的平面线圈的根据现有技术的感应式能量传输系统，所述线圈设置在铁氧体板上；
[0024]图12示出次级侧的U形拾取部的根据现有技术的感应式能量传输系统；
[0025]图13示出用于说明有创造性的构思的等效电路图。
【具体实施方式】
[0026]图5示出具有用于感应式能量传输系统的次级侧的附加的阻抗Lsm的根据本发明的电路，其中次级侧的线圈1^与电容器C 一起构成串联振荡回路RES s。串联振荡回路RESs的串联电路连接于整流器GL的交流电压端子。附加的阻抗Lsm借助于其一个极L SM1与连接点Vs连接并且借助于其另一个极Lsm2与在下游连接的整流器GL的正极或负极(4)连接。
[0027]图6示出具有用于感应式能量传输系统的初级侧的附加的阻抗Lpm的根据本发明的电路，其中初级侧的线圈Lp与电容器C 一起构成串联振荡回路RES P。串联振荡回路RESp的串联电路连接于逆变器I的交流电压端子。附加的阻抗Lpm借助于其一个极Lpmi与振荡回路RESp的连接点V