具有紧急切断的无线电池充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于给电动车辆的行驶电池充电的无线的、例如基于感应的电池充电系统的技术领域，该电池充电系统具有用于发射电磁能量的静止的充电设备和因此共同作用的、车辆侧的电子电路设备，该电路设备用于接收、转换能量并且将能量馈送到行驶电池中，并且在此特别是用于紧急切断充电过程的车辆侧的系统。
【背景技术】
[0002]用于给可充电的用于给电动车辆14的电动行驶马达16供应电能的行驶电池20充电的常规的无线的电池充电系统10在图1中示意性地示出。系统10包括静止的充电系统装置220和车辆侧的电子充电系统装置26。静止的充电系统装置220用于通过无线的、例如基于感应的连接12将能量传输到车辆侧的充电系统装置26并且通过该充电系统装置26传输到电动车辆14的行驶电池20中。车辆侧的充电系统装置26在此用于接收、转换能量并且将能量馈送到行驶电池20中。
[0003]车辆侧的充电系统装置26包括:第一 LC谐振电路28，其被构造用于从充电装置220接收能量；和具有整流器96 (参见图2)的整流器装置86，该整流器被构造用于将该整流器的交流电压输入端98和100 (参见图2)上所施加的交流电压转换成在其直流电压输出端102和104上所提供的用于给行驶电池20充电的直流电压。
[0004]静止的充电系统装置220包括电网供应端子244、控制装置242和一个或多个第二LC谐振电路222。通过电网供应端子244，静止的充电系统装置220被连接到公共电网上并且可以吸收电能。通过控制装置242或由该控制装置控制地，作为交流电能量的电能被输送给第二 LC谐振电路222之一，该LC谐振电路被构造用于将电能转换成电磁能量并且辐射电磁能量，使得所辐射的电磁能量的一部分通过无线连接12由用作接收器的第一 LC谐振电路28接收、被转换成交流电压能量并且作为这样的交流电压能量被输送给整流器96，该整流器将能量转换成用于给行驶电池20充电的直流电能量。直流电压能量被车辆侧的充电系统装置26通过整流器装置86馈送到行驶电池20中。
[0005]为了行驶电池20可以由静止的充电装置220来无线充电，电动车辆14寻找停车位置，针对充电的持续时间该停车位置被辐射，使得可以构建从静止的充电系统装置220的第二 LC谐振电路222之一到车辆侧的充电系统装置26的第一 LC谐振电路28的无线连接12。电动车辆14通过同样无线的无线电连接在静止的充电系统装置220处登记，并且与该充电系统装置交换关于充电的多样的信息，包括电动车辆的行驶电池20的充电状态、充电时间、可用功率、功率需用量、电压、能量量和价格。此外，在两个通信方向上交换诊断数据和安全重要的数据，包括过压、过热和其他可能的系统错误状态。
[0006]电池充电系统10的两个相互无线连接的单元、静止的充电系统装置220和电动车辆14可以在充电进程中占据以下状态，所述状态必须通知分别另外的单元，以便该另外的单元可以相应地反应。作为示例是在电动车辆14侧达到充电的末尾，因为行驶电池20的最大电压被达到(“电池满了”)或者是充电例如由于强冷必须被中断的通知，或因为电动车辆14中的组件面临被破坏。
[0007]对于以下情况:无线电连接例如由于从外部作用的干扰而被中断或由两个无线电参与方之一所传递的通知被另外的无线电参与方错误地解释或车辆侧或充电装置侧的无线电装置本身具有错误，还不存在完全安全的方法用于干扰处理。例如由电动车辆向静止的充电系统装置传递的中断要求将由该静止的充电系统装置不正确或根本不接收或者错误地解释。在此，在车辆侧形成以下风险，即电池充电系统的系统部分(参见图1)可能不可逆地被破坏或占据甚至更危险的状态、诸如着火或爆炸。
[0008]为了减少这些风险可设想的是，设置第二、冗余的传输路径。然而，该解决方案引起附加的花费和成本并且尽管如此不提供完全的安全，特别是对于车辆侧的系统部分。
[0009]用于降低关于无线电连接的功能的风险的已知的方案在于，车辆侧或充电站侧的无线电装置以规律的时间间隔交换所谓的存在信号、与所谓的看门狗方法可比较，使得可以规律地检查无线电连接的功能和/或稳定性。在确定的时间间隔中期待的存在信号消失的情况下，期待信号的系统可以转变到安全状态中，例如可以在静止的充电系统装置220侧切断到无线连接中的功率传输或在电动车辆14侧切断所接收的功率通过整流器96到行驶电池20中的转运(参见图2)。
[0010]另一已知的用于风险降低的方案基于以下考虑，两个无线电参与方通过无线连接相互耦合并且一个无线电参与方至少大概已知分别另外的无线电参与方的电状态，例如包括所输出的或所吸收的电功率。如果当前的状态由于问题或干扰突然急剧地变化，那么可以在没有现存的通信连接的情况下也将无线电参与方转变到安全状态或“截止状态”中，例如包括初始的功率限制。
[0011]另外已知的用于风险降低或用于引起安全状态的方案一方面在于接通电流转运的纵向方向上的放电电阻以用于在电流方面释放从用作接收器的第一 LC谐振电路28经过整流器96到行驶电池20中的通过电流方向、即电流转运的纵向方向上分别跟随的组件，并且另一方面在于在电流转运的纵向方向上接通有效连接的断电器、例如接触器。这样的附加连接的断电器、特别是接触器具有以下缺点:所述断电器是相对大的、重的和昂贵的并且在实施开关过程时、即在其纵向方向上中断电流转运时能够在第一 LC谐振电路28中出现尚压尖锋。
【发明内容】
[0012]本发明所基于的任务是，提供一种无线的电池充电系统，该电池充电系统具有静止的充电系统装置(充电站)和开头所述类型的电池充电系统的车辆侧的电子充电系统装置，该电子充电系统装置用于接收、转换能量并且将能量馈送到行驶电池中，其中系统的特别值得保护的车辆侧的组件借助紧急切断系统来保护，该紧急切断系统安全地并且以完全的电流中断起作用，引起制造中的少的附加花费并且能够在紧急切断之后实现快速并且成本适宜的修复。
[0013]该任务通过独立专利权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。
[0014]根据本发明的第一方面并且如要求的，提供无线电池充电系统的车辆侧的电子充电系统装置，其中充电系统装置用于接收、转换能量并且将能量馈送到用于给电动车辆的电动行驶马达供应电能的可充电的行驶电池中。在无线电池充电系统中，用于给行驶电池充电的电能从外部的充电系统装置经由无线的、特别是基于感应的连接和车辆侧的充电系统装置被输送给行驶电池。所要求的车辆侧的充电系统装置具有第一 LC谐振电路和整流器。第一 LC谐振电路包括被构造为接收线圈的第一线圈，该第一线圈被布置和/或被构造用于接收电磁能量，并且该第一 LC谐振电路具有第一和第二端子、第一电容器、第一输出端口和第二输出端口。第一输出端口通过以串联电路的第一电容器和第一线圈或以并联电路的第一电容器和第一线圈与第二输出端口导电连接。整流器在输入侧具有第一和第二交流电压输入端并且在输出侧具有第一和第二直流电压输出端，并且被构造用于将可施加在第一和第二交流电压输入端之间的交流电压转换成可在第一和第二直流电压输出端之间提供的直流电压。第一交流电压输入端能够通过第一输出端口与第一电容器分别直接或间接地导电连接并且第二交流电压输入端能够通过第二输出端口与第一线圈分别直接或间接地导电连接。第一直流电压输出端能够与行驶电池的第一端口分别直接或间接地导电连接并且第二直流电压输出端能够与行驶电池的第二端口分别直接或间接地导电连接。
[0015]根据本发明:在第一实施方式(i)中整流器的第一和第二直流电压输出端，或在第二实施方式(ii)中整流器的第一和第二交流电压输入端，或在第三实施方式(iii)中第一 LC谐振电路的第一和第二输出端口，或在第四实施方式(iv)中第一线圈的第一和第二端子，可以通过终止开关(Killswitch)的可控的开关相互可开关地导电连接。
[0016]以该方式，第一线圈、第一 LC谐振电路、整流器的直流电压输出侧和/或整流器的交流电压输入侧、因此车辆侧的电路装置的相比较来说昂贵的组件(LC谐振电路和整流器)拥有单独的自保护，也就是说终止开关、即可控的紧急切断装置形式的自保护，该紧急切断装置引起安全的并且完全的电流中断、在制造中是价格适宜的并且包括可替换的并且成本适宜的过流保险装置，使得在紧急切断之后可以简单并且成本适宜地修复紧急切断装置。
[0017]终止开关可以具有第三过流保险装置和可控的第三开关。在实施方式(iii)中，其中第一 LC谐振电路的第一和第二输出端口通过终止开关的第三可控开关相互可开关地导电连接，第三过流保险装置可以在从第一线圈的第一端子到第一输出端口的连接上或在从第一线圈的第二端子到第一 LC谐振电路的第二输出端口的连接上串联连接。
[0018]替代或附加于此，终止开关可以具有第四过流保险装置和可控的第四开关。在实施方式(iv)中，其中第一线圈的第一和第二端子通过终止开关的第四可控开关相互可开关地导电连接，第四过流保险装置可以在从第一线圈的第一端子到第一输出端口的连接上或在从第一线圈的第二端子到第一 LC谐振电路的第二输出端口的连接上串联连接。
[0019]根据本发明的第二方面并且如所要求的，提供用于用在无线电池充电系统的车辆侧的充电系统装置中的电整流器装置。在此，车辆侧的充电系统装置被构造用于接收、转换能量并且将能量馈送到用于给电动车辆的电动行驶马达供应电能的可充电的行驶电池中。用于给行驶电池充电的电能能够由外部的充电系统装置通过无线的、特别是基于感应的连接和具有整流器装置的车辆侧的充电系统装置被输送给行驶电池。
[0020]整流器装置在输入侧具有第一和第二交流电压输入端口并且在输出侧具有第一和第二直流电压输出端口并且具有整流器。整流器在输入侧具有第一和第二交流电压输入端并且在输出侧具有第一和第二直流电压输出端。整流器被构造用于将可施加在第一和第二交流电压输入端之间的交流电压转换成可在第一和第二直流电压输出端之间提供的直流电压。第一交流电压输入端口与整流器的第一交流电压输入端导电连接并且第二交流电压输入端口与整流器的第二交流电压输入端导电连接。此外，第一直流电压输出端口与整流器的第一直流电压输出端导电连接并且第二直流电压输出端口与整流器的第二直流电压输出端导电连接。
[0021]根据本发明:在第一实施方式(i)中整流器的第一和第二直流电压输出端，或在第二实施方式(ii)中整流器的第一和第二交流电压输入端，能够通过终止开关的可控的开关相