电路布置、能电驱动的车辆和用于这种车辆的充电站的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于借助磁交变场进行能量技术上的无线耦合的电路布置，其具有带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部线圈电路的能量技术上的无线耦合；带有至少一个无源电子蓄能器的补偿电路；和能连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于为线圈电路供给电源的电能或者用于向电能汇点输出线圈电路的电能，其中线圈电路通过补偿电路连接到变流器上。此外，本实用新型涉及一种能电驱动的车辆，其具有包括电机的驱动装置，用于在车辆行驶时为电机供给电能的蓄电器和用于向蓄电器输送电能的充电装置，为此充电装置具有用于借助磁交变场进行能量技术上的无线耦合的电路布置，其具有带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部线圈电路的能量技术上的无线耦合；具有带有至少一个无源电子蓄能器的补偿电路和连接到电子蓄能器的变流器，其用于向电子蓄能器输出线圈电路的电能，其中线圈电路通过补偿电路连接到变流器上。最后本实用新型也涉及一种用于能电驱动的车辆的充电站，其具有电源的接口以及用于借助磁交变场进行能量技术的无线耦合的电路布置，其中电路布置具有带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部线圈电路的能量技术上的无线耦合；具有带有至少一个无源电子蓄能器的补偿电路和可连接到电源的变流器，其用于为线圈电路供给电源的电能，其中线圈电路通过补偿电路连接到变流器处。
【背景技术】
[0002]用于在能量技术上无线耦合能量源的充电装置在原理上是已知的，因此这里无需特别的文献证明。能电驱动的车辆具有充电装置，从而可以为能电驱动的车辆输送能量，能量优选地存储在车辆的蓄能器内以用于执行车辆的常规运行。通常借助充电站提供能量，充电站在其自身一侧连接到电源、例如公共能量供应网、发电机、蓄电池和/或类似物上。
[0003]一种从充电站向车辆的充电装置输送能量的可能性为，借助在车辆与充电站之间的电缆实现电器连接以作为能量耦合。此外已知，根据其他可能性建立能量技术上的无线耦合，该可能性避免了借助电缆的高成本的机械式连接。为此目的，通常在充电站侧和车辆侧分别设置一个线圈电路，其彼此相对地布置并且通过磁交变场实现能量技术上的耦合。这种布置例如由文献KR 10 2012 O 016 521 A公知。
[0004]在借助磁交变场传输能量的、也称为感应式能量传输的系统中，通过距离的变化和/或偏移明显改变了部分所参与的线圈电路的电感。在已知的系统中，这导致了工作频率、即磁交变场的频率的明显改变。如果线圈电路的参数改变得超过了基准值，如此引起了效率的降低，因此不能再传输预定的额定功率。
[0005]一种可以对工作频率进行调节的可能性，其以使用电容式二极管为基础，以便可以实现频率调谐。在用于感应式能量传输的系统中这种频率调谐的应用，例如为了给能电驱动的车辆的蓄能器充电，表现为高成本的。而且仅可以实现很小的调谐区域。此外，由于常规运行中下出现的电压和待传输的功率，需要高成本的电容式二极管的串联和并联。为了能抵消在常规运性中出现的工作频率的变化，需要相应的更高的电路耗费。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的从上述得出，提供如下类型的电路布置以及一种能电驱动的车辆和一种充电站，通过这些能够以简单的方式抵消工作频率的变化。
[0007]作为解决方案，本实用新型提出一种能量技术上的无线耦合的线圈电路。在车辆方面提出一种能电驱动的车辆。最后在充电站方面提出一种用于能电驱动的车辆的充电站。
[0008]本实用新型的用于借助磁交变场进行能量技术上的无线耦合的电路布置，具有带有至少一个电子线圈的线圈电路，用于提供与外部线圈电路的能量技术上的无线耦合；带有至少一个无源电子蓄能器的补偿电路；和能连接到电源和/或电能汇点上的变流器，用于为线圈电路供给电源的电能或者用于向电能汇点输出线圈电路的电能，其中线圈电路通过补偿电路连接到变流器上。其中，线圈电路和/或所述补偿电路设计成能根据能量技术上的无线的所述耦合的耦合度来调整。
[0009]在本实用新型的意义上，能量技术上的耦合是用于能量传输的耦合，其实现了至少单向地从能量源向能量汇点传输能量。能量源可以为例如公共的能量供给网，发电机，太阳能电池，燃料电池，蓄电池，以上的组合和/或类似物。能量汇点例如可以是能电驱动的车辆的驱动器、特别是驱动装置的电机和/或驱动装置的蓄电器、例如蓄电池或类似物。但是，也可以设置双向的能量传输，即能量传输在两个方向上交替。此外，充电站还用于从能量源处吸收其应当传输到能电驱动的车辆上的能量，充电站事电连接到所述能量源上的。
[0010]在本实用新型的意义上，能量技术的无线親合意味着，在充电站与能电驱动的车辆之间无需设置机械式连接以建立电耦合。特别是，可以避免借助电缆建立电连接。替代于此的，能量技术上的耦合主要单独通过能量场、优选地为磁交变场来实现。
[0011]因此，充电站设置用于，制造相应的能量场、特别是磁交变场。在车辆侧相应地设置成，可以捕捉这种能量场或磁交变场并且从中获得用于能电驱动的车辆的常规运行的能量。借助车辆的充电装置将借助能量场、特别是磁交变场所输送的能量转换为电能，然后电能优选地存储在车辆的蓄能器内以用于车辆的常规运行。此外，能量还可以直接地输送给车辆的驱动装置的电机。因此，能量技术上的耦合主要用于能量传输而不是信息传输。因此，用于执行本实用新型的装置设计具有不同于无线通信连接的高功率流量。
[0012]能量技术上的无线耦合的、特别是借助磁交变场的耦合的主要元件是线圈电路，其包括至少一个线圈，也可能是多个线圈，在车辆侧的由能量场、特别是磁交变场作为能量场时的磁通量穿流过该线圈并且在其相应的端子处提供电能。相应地，在充电站侧向线圈电路电施加交变电流，从而线圈电路借助其线圈或其多个线圈来提供磁交变场，借助该磁交变场可以传输能量。充电站的线圈电路通过磁交变场与能电驱动的车辆的线圈电路耦入口 O
[0013]通常，线圈具有带有多线匝电导线的绕组，其中绕组通常包括或包围一般由铁氧体构成的铁磁体。借助铁磁体能够以期望的方式引导磁通量，从而由于充电站的线圈电路与能电驱动的车辆的线圈电路之间的磁交变场可以增强能量技术上的耦合的效果。
[0014]线圈的形成线匝的电导线通常设计为所谓的高频绞合线，即由多个彼此电绝缘的单股导线或电线汇集形成，相应地，其形成了导线。由此实现了，在如本实用新型中的频率应用时减少了或基本上避免了趋肤效应。为了能够改进在高频绞合线的单股电线上尽可能均匀的电流分布，通常还设置单股导线的绞合。绞合还可以包括，由确定数量的自身绞合的单股导线构成了线束，并且其中这些形成了导体的线束同样也是绞合的。
[0015]本实用新型的一个重要方面的目的在于，在此类的电路布置中，线圈电路和/或补偿电路设计为能够根据能量技术上的无线耦合的耦合度来调整。这种情况例如可以借助控制单元来实现，其优选地可以由该电路布置包括。为此目的，线圈电路的至少一个电子线圈又或者补偿电路的至少一个无源电子蓄能器设计为可调整的。例如，电子线圈由多个电子线圈的串联电路形成，根据需要可以激活这些电子线圈。同样，对于补偿电路的无源电子蓄能器可以设置成，即其是可变化地调整的、例如是可机械式调整的无源电子蓄能器。无源电子蓄能器的特征在于，即其基本上不产生和/或消耗电能。优选地，其是电子构件如电感、例如线圈、电容器或类似的。无源电子蓄能器用于以期望的可预定的方式来影响线圈布置的属性，以便能够实现尽可能良好的耦合和/或在能量耦合时的尽可能高的效率。因此，无源电子蓄能器特别地不是电池单元，即非电池或蓄电池。在这点上，无源电子蓄能器在这点上区别于蓄电器，该蓄电器可以由蓄电池、电池或类似物构成并且主要用作电能供给的一部分、例如作为能量源和/或能量汇点。
[0016]利用这种措施实现了，能够实现根据工作频率精细地调谐频率。在本实用新型的应用中在能电驱动的车辆或充电站中，对用于感应式能量传输的系统的初级侧和次级侧的振荡回路，可以实现精细的频率调谐。本实用新型允许，在间距或气隙或二者的改变很大时和/或在相应的偏移公差中，引起相应的调整。由此可以使工作频率的改变最小化，从而可以减少开头所述的缺点。
[0017]本实用新型证明了，在作