DE102022203490A1 - Stationary induction charging device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladeeinrichtung (1) für ein induktives Fahrzeugladesystem. Die Induktionsladeeinrichtung (1) umfasst im Einzelnen eine aktive elektrische Leistungsanpassungseinheit (2) zum Einstellen der von einer externen 3-phasigen elektrischen Wechselspannungsquelle (50) aufzunehmenden elektrischen Leistung und zum Gleichrichten der von der Spannungsquelle (50) bereitgestellten drei Phasen (U, V, W) in eine gleichgerichtete elektrische Spannung (VGR). Ferner umfasst die Induktionsladeeinrichtung (1) einen elektrisch mit der elektrischen Leistungsanpassungseinheit (2) verbundenen Halbbrückeninverter (20) zum Umwandeln der von der elektrischen Leistungsanpassungseinheit (2) erzeugten gleichgerichteten elektrischen Spannung (VGR) in eine elektrische Ausgangs-Rechteckspannung (VA). Außerdem umfasst die Induktionsladeeinrichtung (1) einen elektrisch mit dem Halbbrückeninverter (20) verbundenen und wenigstens eine Induktionsspule (31) aufweisenden elektrischen Resonator (30). Der Resonator (30) ist zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes mittels der vom Halbbrückeninverter (20) erzeugten elektrischen Ausgangs-Rechteckspannung (VA) ausgebildet.The invention relates to a stationary induction charging device (1) for an inductive vehicle charging system. The induction charging device (1) specifically comprises an active electrical power adjustment unit (2) for adjusting the electrical power to be absorbed by an external three-phase electrical alternating voltage source (50) and for rectifying the three phases (U, V,) provided by the voltage source (50). W) into a rectified electrical voltage (VGR). The induction charging device (1) further comprises a half-bridge inverter (20) electrically connected to the electrical power adjustment unit (2) for converting the rectified electrical voltage (VGR) generated by the electrical power adjustment unit (2) into an electrical output square-wave voltage (VA). The induction charging device (1) also comprises an electrical resonator (30) which is electrically connected to the half-bridge inverter (20) and has at least one induction coil (31). The resonator (30) is designed to generate an alternating magnetic field using the electrical output square-wave voltage (VA) generated by the half-bridge inverter (20).
Description
Die Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem sowie ein Fahrzeugladesystem mit einer solchen stationären Induktionsladeeinrichtung.The invention relates to a stationary induction charging device for a vehicle charging system and a vehicle charging system with such a stationary induction charging device.
Herkömmliche Fahrzeugladesysteme zum elektrischen Aufladen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs umfassen typischerweise eine stationäre Induktionsladeeinrichtung, die auch als Bodenbaugruppe oder Ground Assembly bezeichnet werden kann und die in der Regel ortsfest, beispielsweise an einem Fahrzeugstellplatz, angeordnet und an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen ist, und eine mobile Induktionsladeeinrichtung, die auch als Fahrzeugbaugruppe oder Vehicle Assembly bezeichnet werden kann und die am jeweiligen Fahrzeug angeordnet ist, insbesondere am Fahrzeugboden. Die mobile Induktionsladeeinrichtung ist dabei mit der Batterie des Fahrzeugs auf geeignete Weise gekoppelt, z.B. über ein entsprechendes fahrzeugseitiges Ladegerät. Zum Aufladen der Batterie wird das Fahrzeug mit seiner mobilen Induktionsladeeinrichtung bezüglich der stationären Induktionsladeeinrichtung so positioniert, dass mittels Induktion, also über ein elektromagnetisches Wechselfeld, elektrische Energie von einem Resonator der stationären Induktionsladeeinrichtung bzw. von einer Induktionsspule dieses Resonators auf die mobile Induktionsladeeinrichtung übertragen werden kann. Beim induktiven Fahrzeugladesystem kann also auf drahtgebundene elektrische Verbindungen und, damit einhergehend, auf elektrische Stecker verzichtet werden, die mit fahrzeugseitigen Ladebuchsen gesteckt werden müssen.Conventional vehicle charging systems for electrically charging a battery of a motor vehicle typically include a stationary induction charging device, which can also be referred to as a floor assembly or ground assembly and which is usually arranged in a stationary manner, for example at a vehicle parking space, and connected to an electrical power network, and a mobile induction charging device , which can also be referred to as a vehicle assembly and which is arranged on the respective vehicle, in particular on the vehicle floor. The mobile induction charging device is coupled to the battery of the vehicle in a suitable manner, for example via a corresponding charger on the vehicle. To charge the battery, the vehicle with its mobile induction charging device is positioned with respect to the stationary induction charging device in such a way that electrical energy can be transferred from a resonator of the stationary induction charging device or from an induction coil of this resonator to the mobile induction charging device by means of induction, i.e. via an alternating electromagnetic field . With the inductive vehicle charging system, there is no need for wired electrical connections and, as a result, electrical plugs that have to be plugged into vehicle-side charging sockets.
Herkömmliche stationäre Induktionsladeeinrichtungen müssen, sobald die von ihnen verarbeitete elektrischen Leistung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, aufgrund gesetzlicher Vorgaben von einer 3-phasigen elektrischen Wechselspannungsquelle mit elektrischer Energie versorgt werden. Ebenso verlangen gesetzliche Anforderungen oftmals, dass der eigentlichen Induktionsladeeinrichtung eine sogenannte aktive Leistungsfaktor-Korrektur - im Folgenden auch als „Leistungsanpassungseinheit“ bezeichnet - elektrisch vorgeschaltet wird, um unerwünschte bzw. unerlaubte Rückkopplungen in die elektrische Wechselspannungsquelle - in der Praxis typischerweise ein öffentliches elektrisches Stromnetz - zu reduzieren.Conventional stationary induction charging devices must be supplied with electrical energy from a 3-phase electrical alternating voltage source as soon as the electrical power they process exceeds a predetermined threshold value due to legal requirements. Likewise, legal requirements often require that a so-called active power factor correction - hereinafter also referred to as a "power adjustment unit" - be connected electrically upstream of the actual induction charging device in order to prevent unwanted or unauthorized feedback into the electrical alternating voltage source - in practice typically a public electrical power grid. to reduce.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von stationären Induktionsladeeinrichtung neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll eine verbesserte Ausführungsform einer solchen stationären Induktionsladeeinrichtung geschaffen werden, in welcher vorangehend genannte Problematik adressiert ist.It is therefore an object of the present invention to show new ways in the development of stationary induction charging devices. In particular, an improved embodiment of such a stationary induction charging device is to be created, in which the aforementioned problem is addressed.
Grundidee der Erfindung ist demnach, in einer stationären Induktionsladeeinrichtung als zentrale Bestandteile eine 3-phasigen Leistungsanpassungseinheit mit einem elektrischen Halbbrückeninverter zu kombinieren. Die 3-phasigen Leistungsanpassungseinheit dient dazu, die drei Phasen der externen bereitgestellten Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln. Hierzu kann die Leistungsanpassungseinheit mit einem Pulsgleichrichter ausgestattet sein, der eine Hochsetzsteller-Charakteristik aufweist. Dies bedeutet, dass die vom Pulsgleichrichter erzeugte, gleichgerichtete Ausgangsspannung so groß ist, dass die elektrische Übertragung dieser Ausgangsspannung zum Resonator der Induktionsladeeinrichtung bzw. zur Induktionsspule des Resonators mithilfe eines Halbbrückeninverter erfolgen kann, der technisch wesentlich einfacher aufgebaut ist als ein aus herkömmlichen Induktionsladeeinrichtungen bekannter Vollbrückeninverter. Dadurch wird eine sehr kostengünstig herstellbare, gleichwohl leistungsfähige und - aufgrund ihres einfachen technischen Aufbaus - relativ auch wenig Bauraum benötigende Induktionsladeeinrichtung zum Verarbeiten einer dreiphasigen Wechselspannung geschaffen.The basic idea of the invention is therefore to combine a 3-phase power adjustment unit with an electrical half-bridge inverter as the central components of a stationary induction charging device. The 3-phase power adjustment unit is used to convert the three phases of the external AC voltage into a DC voltage. For this purpose, the power adjustment unit can be equipped with a pulse rectifier that has a step-up converter characteristic. This means that the rectified output voltage generated by the pulse rectifier is so large that the electrical transmission of this output voltage to the resonator of the induction charging device or to the induction coil of the resonator can take place using a half-bridge inverter, which is technically much simpler than a full-bridge inverter known from conventional induction charging devices . This creates an induction charging device for processing a three-phase alternating voltage that is very inexpensive to produce, yet powerful and - due to its simple technical structure - requires relatively little installation space.
Die hier vorgeschlagene, erfindungsgemäße stationäre Induktionsladeeinrichtung umfasst im Einzelnen eine aktive elektrische Leistungsanpassungseinheit zum Gleichrichten der von einer Spannungsquelle bereitgestellten drei Phasen in eine gleichgerichtete, einstellbare elektrische Spannung, vorzugsweise unter Reduzierung von Rückwirkungen auf die externe Spannungsquelle. Ferner umfasst die Induktionsladeeinrichtung einen elektrisch mit der elektrischen Leistungsanpassungseinheit verbundenen Halbbrückeninverter zum Umwandeln der von der elektrischen Leistungsanpassungseinheit erzeugten gleichgerichteten elektrischen Spannung in eine elektrische Ausgangs-Rechteckspannung. Außerdem umfasst die Induktionsladeeinrichtung einen elektrisch mit dem Halbbrückeninverter verbundenen und wenigstens eine Induktionsspule aufweisenden elektrischen Resonator. Der Resonator ist zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes mittels der vom Halbbrückeninverter erzeugten elektrischen Ausgangs-Rechteckspannung ausgebildet.The stationary induction charging device according to the invention proposed here specifically comprises an active electrical power adjustment unit for rectifying the three phases provided by a voltage source into a rectified, adjustable electrical voltage, preferably while reducing repercussions on the external voltage source. Furthermore, the induction charging device comprises a half-bridge inverter electrically connected to the electrical power adjustment unit for converting the rectified electrical voltage generated by the electrical power adjustment unit into an electrical output square-wave voltage. The induction charging device also includes an electrical resonator that is electrically connected to the half-bridge inverter and has at least one induction coil. The resonator is designed to generate an alternating magnetic field using the electrical output square-wave voltage generated by the half-bridge inverter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektrische Leistungsanpassungseinheit einen Dreiphasen-Dreipunkt-Pulsgleichrichter - im Folgenden auch vereinfacht als „Pulsgleichrichter“ bezeichnet - zum Gleichrichten der von der 3-phasigen elektrischen Wechselspannungsquelle bereitgestellt drei Phasen in die gleichgerichtete elektrische Spannung. Der Dreiphasen-Dreipunkt-Pulsgleichrichter besitzt auf seiner Wechselspannungsseite einen relativ geringen Oberschwingungsanteil. Außerdem kann er im Vergleich zu anderen Gleichrichtertypen besonders hohe elektrische Gleichspannungen erzeugen, so dass er in Verbindung mit einem im Vergleich technisch einfach aufgebauten Halbbrückeninverter betrieben werden kann, welcher die vom Pulsgleichrichter gleichgerichtete Spannung erneut in eine elektrische Wechselspannung - dann in eine Rechteckspannung - umwandelt. Außerdem kann mittels des Pulsrichters die von der Leistungsanpassungseinheit an den Halbbrückeninverter weitergegebene elektrische Leistung bzw. Spannung mithilfe von Pulsweitenmodulation (PWM) eingestellt werden. Besonders bevorzugt ist die elektrische Leistungsanpassungseinheit mit dem Pulsgleichrichter als Hochsetzsteller ausgebildet.In a preferred embodiment, the electrical power adjustment unit comprises a three-phase three-point pulse rectifier - hereinafter also referred to simply as a "pulse rectifier" - for rectifying the three phases provided by the three-phase electrical alternating voltage source into the rectified electrical voltage. The three-phase three-point pulse equal Richter has a relatively low harmonic component on its AC voltage side. In addition, compared to other types of rectifiers, it can generate particularly high electrical direct voltages, so that it can be operated in conjunction with a technically simple half-bridge inverter, which converts the voltage rectified by the pulse rectifier into an electrical alternating voltage - then into a square-wave voltage. In addition, the electrical power or voltage passed on from the power adjustment unit to the half-bridge inverter can be adjusted using pulse width modulation (PWM) using the pulse converter. The electrical power adjustment unit with the pulse rectifier is particularly preferably designed as a step-up converter.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Dreiphasen-Dreipunkt-Pulsgleichrichter einen ersten, zweiten und dritten AC-Phasenanschluss zum Anschließen jeweils einer der drei Phasen auf. Die drei Phaseneingänge sind elektrisch mittels einer elektrischen Gleichrichterschaltung mit zwei elektrischen Gleichrichter-Ausgängen zum Bereitstellen einer mittels der Gleichrichterschaltung gleichgerichteten elektrischen Spannung verbunden.According to an advantageous development, the three-phase three-point pulse rectifier has a first, second and third AC phase connection for connecting one of the three phases. The three phase inputs are electrically connected by means of an electrical rectifier circuit to two electrical rectifier outputs for providing an electrical voltage rectified by means of the rectifier circuit.
Bevorzugt weist elektrische Gleichrichterschaltung dabei einen ersten, zweiten und dritten elektrischen Gleichrichter-Leitungspfad auf. Die drei Gleichrichter-Leitungspfade erstrecken sich jeweils von einem der drei elektrischen AC-Phaseneingänge zu einem gemeinsamen elektrischen Gleichrichter-Knotenpunkt. In diesem Gleichrichter-Knotenpunkt sind die drei Gleichrichter-Leitungspfade elektrisch miteinander verbunden. Bei dieser Weiterbildung sind in jedem der drei Leitungspfade jeweils eine Induktivität und ein steuerbarer Gleichrichter-Halbleiterschalter angeordnet.The electrical rectifier circuit preferably has a first, second and third electrical rectifier line path. The three rectifier line paths each extend from one of the three AC electrical phase inputs to a common electrical rectifier node. In this rectifier node, the three rectifier line paths are electrically connected to one another. In this development, an inductance and a controllable rectifier semiconductor switch are arranged in each of the three line paths.
Unter „Gleichrichter“-Halbleiterschalter ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterschalter zu verstehen, der einen Teil der voranstehend erläuterten Gleichrichterschaltung und somit des vorangehend ebenfalls erläuterten Dreiphasen-Dreipunkt-Pulsgleichrichter bildet. Ein solcher Halbleiterschalter kann ein geeigneter Leistungstransistor sein, der insbesondere zwischen einem Sperrzustand und einem Leitungszustand umschaltbar ist, wobei der Sperrzustand einem offenen Schalter und der Leitungszustand einem geschlossenen Schalter entspricht. Besonders eignet sich als Halbleiterschalter ein MOSFET, welcher sich durch eine hohe Arbeitsfrequenz bei fast leistungsloser Ansteuerung auszeichnet. In the context of the present invention, a “rectifier” semiconductor switch is to be understood as meaning a semiconductor switch which forms part of the rectifier circuit explained above and thus of the three-phase three-point pulse rectifier also explained above. Such a semiconductor switch can be a suitable power transistor, which can be switched in particular between a blocking state and a conduction state, the blocking state corresponding to an open switch and the conduction state corresponding to a closed switch. A MOSFET, which is characterized by a high operating frequency with almost no power control, is particularly suitable as a semiconductor switch.
Bevorzugt sind die Induktivität und der Gleichrichter-Halbleiterschalter jeweils elektrisch in Reihe zueinander angeordnet. Jeder der drei Gleichrichter-Leitungspfade ist bei dieser Weiterbildung jeweils mittels einer ersten Halbleiterdiode mit einem Ersten der beiden elektrischen Gleichrichter-Ausgänge verbunden. Außerdem ist jeder der drei Gleichrichter-Leitungspfade jeweils mittels einer zweiten Halbleiterdiode mit einem Zweiten der beiden elektrischen Gleichrichter-Ausgänge verbunden. Weiterhin ist der Gleichrichter-Knotenpunkt über eine erste Gleichrichter-Kapazität kapazitiv mit dem ersten Gleichrichter-Ausgang gekoppelt. Ebenso ist der Gleichrichter-Knotenpunkt über eine zweite Gleichrichter-Kapazität mit dem zweiten Gleichrichter-Ausgang gekoppelt.The inductance and the rectifier semiconductor switch are preferably each arranged electrically in series with one another. In this development, each of the three rectifier line paths is connected to a first of the two electrical rectifier outputs by means of a first semiconductor diode. In addition, each of the three rectifier line paths is connected to a second of the two electrical rectifier outputs by means of a second semiconductor diode. Furthermore, the rectifier node is capacitively coupled to the first rectifier output via a first rectifier capacitance. Likewise, the rectifier node is coupled to the second rectifier output via a second rectifier capacitance.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Gleichrichter-Kapazität mittels einer elektrischen Gleichrichter-Verbindungsleitung elektrisch miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der elektrische Knotenpunkt, vorzugsweise niederohmig, mit der elektrischen Gleichrichter-Verbindungsleitung verbunden.In a preferred embodiment, the first and second rectifier capacitances are electrically connected to one another by means of an electrical rectifier connecting line. In this embodiment, the electrical node is connected, preferably with a low resistance, to the electrical rectifier connecting line.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die drei ersten Halbleiterdioden jeweils in Durchlassrichtung zwischen dem jeweiligen elektrischen Gleichrichter-Leitungspfad und dem ersten Gleichrichter-Ausgang angeordnet. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform die drei zweiten Halbleiterdioden jeweils in Sperrrichtung zwischen dem jeweiligen elektrischen Gleichrichter-Leitungspfad und dem zweiten Gleichrichter-Ausgang angeordnet.In another preferred embodiment, the three first semiconductor diodes are each arranged in the forward direction between the respective electrical rectifier line path and the first rectifier output. In addition, in this embodiment, the three second semiconductor diodes are each arranged in the reverse direction between the respective electrical rectifier line path and the second rectifier output.
Besonders zweckmäßig umfasst der Halbbrückeninverter eine elektrische Halbbrückenschaltung mit zwei steuerbaren Halbleiterschaltern zum Erzeugen der elektrischen Ausgangs-Rechteckspannung.The half-bridge inverter particularly expediently comprises an electrical half-bridge circuit with two controllable semiconductor switches for generating the electrical output square-wave voltage.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Halbbrückeninverter einen ersten und zweiten Inverter-Eingang sowie einen ersten und zweiten Inverter-Ausgang auf. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Inverter-Eingang mittels eines ersten Inverter-Halbleiterschalters und der zweite Inverter-Eingang mittels eines zweiten Inverter-Halbleiterschalters elektrisch mit einem gemeinsamen Inverter-Knotenpunkt verbunden. Unter „Inverter“-Halbleiterschalter ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterschalter zu verstehen, der einen Teil der voranstehend erläuterten Halbbrückeninverters bildet. Ein solcher Halbleiterschalter kann ein geeigneter Leistungstransistor sein, der insbesondere zwischen einem Sperrzustand und einem Leitungszustand umschaltbar ist, wobei der Sperrzustand einem offenen Schalter und der Leitungszustand einem geschlossenen Schalter entspricht. Besonders eignet sich als Halbleiterschalter ein MOSFET, welcher sich durch eine hohe Arbeitsfrequenz bei fast leistungsloser Ansteuerung auszeichnet.In another preferred embodiment, the half-bridge inverter has first and second inverter inputs and first and second inverter outputs. In this embodiment, the first inverter input is electrically connected to a common inverter node via a first inverter semiconductor switch and the second inverter input is electrically connected to a common inverter node via a second inverter semiconductor switch. In the context of the present invention, an “inverter” semiconductor switch is to be understood as meaning a semiconductor switch which forms part of the half-bridge inverter explained above. Such a semiconductor switch can be a suitable power transistor, which can be switched in particular between a blocking state and a conduction state, the blocking state corresponding to an open switch and the conduction state corresponding to a closed switch. A MOSFET, which is characterized by a high operating frequency with almost no power control, is particularly suitable as a semiconductor switch.
Besagter Inverter-Knotenpunkt ist, vorzugsweise niederohmig, elektrisch mit dem ersten Inverter-Ausgang verbunden. Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform der zweite Eingang zusätzlich, vorzugsweise niederohmig, elektrisch mit dem zweiten Inverter-Ausgang verbunden ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Resonator einen ersten und zweiten Resonator-Eingang auf, die mittels einem elektrischen Resonator-Leitungspfad miteinander verbunden sind. In diesem Resonator-Leitungspfad ist die wenigstens eine Induktionsspule angeordnet. Der erste Resonator-Eingang ist bei dieser Weiterbildung elektrisch mit dem ersten Inverter-Ausgang verbunden. Entsprechend ist der zweite Resonator-Eingang elektrisch mit dem zweiten Inverter-Ausgang verbunden. Ferner sind im Resonator-Leitungspfad zur Ausbildung eines passiven Impedanzanpassungsnetzwerks wenigstens eine Resonator-Kapazität und wenigstens eine Resonator-Induktivität angeordnet. Die wenigstens eine Resonator-Kapazität und die wenigstens eine Resonator-Induktivität bilden zusammen mit der wenigstens einen Induktionsspule einen elektrischen Schwingkreis aus.Said inverter node is electrically connected to the first inverter output, preferably with a low resistance. Particularly preferred in this embodiment is that the second input is additionally electrically connected to the second inverter output, preferably with a low resistance. According to an advantageous development, the resonator has a first and second resonator input, which are connected to one another by means of an electrical resonator line path. The at least one induction coil is arranged in this resonator line path. In this development, the first resonator input is electrically connected to the first inverter output. Accordingly, the second resonator input is electrically connected to the second inverter output. Furthermore, at least one resonator capacitance and at least one resonator inductance are arranged in the resonator line path to form a passive impedance matching network. The at least one resonator capacitance and the at least one resonator inductance together with the at least one induction coil form an electrical resonant circuit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann im Resonator-Leitungspfad zur aktiven Impedanzanpassung eine variable Kapazität angeordnet sein, die dann ebenfalls Teil besagten Schwingkreises sein kann.According to a further advantageous development, a variable capacitance can be arranged in the resonator line path for active impedance matching, which can then also be part of said resonant circuit.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeugladesystem mit einer voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen stationären Induktionsladeeinrichtung, so dass sich die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen stationären Induktionsladeeinrichtung auf das erfindungsgemäße Fahrzeugladesystem übertragen. Das erfindungsgemäße Fahrzeugladesystem umfasst außerdem eine induktiv mit der stationären Induktionsladeeinrichtung induktiv koppelbare oder gekoppelte mobile Induktionsladeeinrichtung, die zum Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet ist.The invention further relates to a vehicle charging system with a stationary induction charging device according to the invention presented above, so that the advantages of the stationary induction charging device according to the invention explained above are transferred to the vehicle charging system according to the invention. The vehicle charging system according to the invention also comprises a mobile induction charging device which can be inductively coupled or coupled to the stationary induction charging device and which is designed for installation in a vehicle.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures based on the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components.
Die einzige
Der Pulsgleichrichter 3 umfasst einen ersten, zweiten und dritten AC-Phaseneingang 4a, 4b, 4c zum Anschließen jeweils einer der drei Phasen U, V, W auf. Die drei Phaseneingänge 4a, 4b, 4c sind elektrisch mittels einer elektrischen Gleichrichterschaltung 5 mit zwei elektrischen Gleichrichter-Ausgängen 6a, 6b verbunden. Die Gleichrichterschaltung 5 dient zum Bereitstellen einer mittels der Gleichrichterschaltung 5 gleichgerichteten elektrischen Spannung VGR.The pulse rectifier 3 includes a first, second and third
Gemäß
Wie
Gemäß
Der Halbbrückeninverter 20 bzw. die Halbbrückenschaltung 21 weist einen ersten und zweiten Inverter-Eingang 23a, 23b sowie einen ersten und zweiten Inverter-Ausgang 24a, 24b auf. Der erste Inverter-Eingang 23a ist mittels eines ersten Inverter-Halbleiterschalters 22a und der zweite Inverter-Eingang 23b mittels eines zweiten Inverter-Halbleiterschalters 22b elektrisch mit einem gemeinsamen Inverter-Knotenpunkt 26 elektrisch verbunden. Der Inverter-Knotenpunkt 26 ist niederohmig, also direkt mit dem ersten Inverter-Ausgang 24a verbunden. Zusätzlich ist der zweite Eingang 23b, auch niederohmig, über einen elektrischen Leitungspfad 15 elektrisch mit dem zweiten Inverter-Ausgang 24b verbunden. Die Halbbrückenschaltung 21 kann zwischen dem zweiten Inverter-Eingang 23b und dem zweiten Inverter-Ausgang 24b elektrisch geerdet und hierzu mit elektrisch niederohmig mit einem elektrischen Massepotential 38 verbunden sein.The half-
Gemäß
Der Resonator 30 besitzt einen ersten und zweiten Resonator-Eingang 32a, 32b, die mittels einem elektrischen Resonator-Leitungspfad 33 elektrisch miteinander verbunden sind. Außerdem ist der erste Resonator-Eingang 32a niederohmig elektrisch mit dem ersten Inverter-Ausgang 24a verbunden. Entsprechend ist der zweite Resonator-Eingang 32b niederohmig elektrisch mit dem zweiten Inverter-Ausgang 24b verbunden.The
Im Resonator-Leitungspfad 33 ist eine Induktionsspule 31 zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes angeordnet. Mittels des magnetischen Wechselfeldes kann Energie drahtlos an die in
Im Beispielszenario der
Die voranstehend beispielhaft erläuterte stationäre Induktionsladeeinrichtung 1 kann Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugladesystems (nicht gezeigt) sein. Dieses Fahrzeugladesystem umfasst außerdem eine induktiv mit der stationären Induktionsladeeinrichtung 1 induktiv koppelbare oder gekoppelte mobile Induktionsladeeinrichtung, die zum Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet ist oder in einem solchen Fahrzeug eingebaut ist.The stationary
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| DE (1) | DE102022203490A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130038135A1 (en) | 2009-12-25 | 2013-02-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non contact-power receiving/transmitting device and manufacturing method therefor |
| DE102013219527A1 (en) | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Wireless energy technology coupling by means of an alternating magnetic field |
| US20150130294A1 (en) | 2011-09-21 | 2015-05-14 | Pioneer Corporation | Wireless power transmitting apparatus, wireless power receiving apparatus, and wireless power feeding system |
| CN112994269A (en) | 2021-05-19 | 2021-06-18 | 南京航空航天大学 | Wireless power transmission device for improving system interoperability and control method |
-
2022
- 2022-04-07 DE DE102022203490.2A patent/DE102022203490A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130038135A1 (en) | 2009-12-25 | 2013-02-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non contact-power receiving/transmitting device and manufacturing method therefor |
| US20150130294A1 (en) | 2011-09-21 | 2015-05-14 | Pioneer Corporation | Wireless power transmitting apparatus, wireless power receiving apparatus, and wireless power feeding system |
| DE102013219527A1 (en) | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Wireless energy technology coupling by means of an alternating magnetic field |
| CN112994269A (en) | 2021-05-19 | 2021-06-18 | 南京航空航天大学 | Wireless power transmission device for improving system interoperability and control method |
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