感应电能传输系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于向车辆传输电能的感应电能传输系统(1)，其中，感应电能传输系统(1)包括用于产生交变电磁场的初级绕组结构和用于接收交变电磁场并产生交流输出电压的次级绕组结构，其中，交流输出电压能够被整流且被供送至至少一个能量储存元件(12)，其中，整流后的输出电压(UC)能够通过改变初级绕组结构与次级绕组结构之间的间隙的间隙尺寸来调节，其中，间隙尺寸被调节，以便根据所述至少一个能量储存元件(12)的充电特性来准备和/或开始和/或控制电能传输过程。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于向车辆传输电能的感应电能传输系统。
技术介绍
车辆、尤其是电动车辆、更特别是轨道车辆和/或道路汽车可通过借助于感应电能传输而传输的电能来操作。这种车辆可包括电路布置结构，所述电路布置结构可以是车辆的牵引系统或牵引系统的一部分，包括适于接收交变电磁场并通过电磁感应产生交流电的接收装置。另外，这种车辆可包括适于将交流电(AC)转换为直流电(DC)的整流器。DC可用于对牵引电池进行充电或操作电机。在后一情况下，DC可借助于逆变器被转换成AC。感应电能传输例如使用两组例如三相的绕组来实施。第一组安装在地面上(初级绕组结构)，且可通过路侧功率转换器(WPC)来馈送。第二组绕组(次级绕组结构)安装在车辆上。例如，第二组绕组可附连至车辆下面，在有轨电车的情况下是在它的一些车厢下面。对于汽车而言，第二组绕组可附连至车辆底盘。第二组绕组或通常而言的次级侧一般被称为吸收布置结构或接收装置。第一组绕组和第二组绕组形成了用于将电能传输至车辆的高频变换器。这可在静态(当车辆不移动时)下和动态(当车辆移动时)下进行。包括可移动初级元件的感应电能传输系统是已知的。US 5654621 A公开了一种感应变送器，其具有初级元件和附连至车辆的次级元件，其中，初级元件是电能驱动的，以便在具有预定空间区域的全部三个空间坐标中移动。DE 102010042395 A1公开了一种对车辆电池进行感应充电的系统，其中，初级线圈能够自动地放置。DE 102007033654 A1公开了一种具有驱动装置的基础单元，以减小初级导体和次级线圈之间的距离。US 2010/0235006 A1公开了一种可移动自动化充电设备，包括基底、剪式升降机、基架、联接部和充电器。充电器被构造成能物理地或通过接近来适配于车辆插座。GB 1403547.1 (尚未公开)公开了一种包括静止部分和可移动部分的感应电能传输垫，其中，可移动部分包括初级绕组结构，其中，可移动部分能够在缩回状态和延伸状态之间移动。PCT/EP2013/067414公开了一种待安装在电动车辆上的感应式吸收布置结构，该电动车辆要通过电能操作，所述电能通过电磁感应由所述布置结构来产生，其中:-该布置结构包括吸收部分，该吸收部分包括用于接收磁场和用于产生电能的至少一个电感器，-该布置结构包括待安装在车辆上的安装部分，-该布置结构包括一个致动器或一组至少两个致动器，以用于致动吸收部分相对于安装部分的移动，-安装部分和吸收部分通过至少一个连接部分可移动地彼此连接，-致动器或致动器组可被致动，以使吸收部分沿竖直方向移动，-致动器或致动器组可被致动，以使吸收部分附加地或替代性地沿横向方向移动。还公开了，吸收部分的移动与安装在吸收部分上的电感器的输出电压无关地受控。图1不出了根据现有技术的感应电能传输系统1的第一布局。表不出了路侧WS和车辆侧VS。直流电(DC)源提供DC输出电压，通常范围为500V-900V。DC电压源将输出电压提供至输入电压产生器件3，所述输入电压产生器件3能够产生大于其输入电压的输出电压。输入电压产生器件3的输出电压被提供至路侧功率转换器(WPC)4，所述路侧功率转换器4包括逆变器5和输出滤波器6。在图2中示出了输入电压产生器件3。输入电压产生器件3包括串联连接的升压转换器7、中间电路电容器8和降压转换器9。升压转换器7产生大于其输入电压(例如DC电压源2(见图1)的输出电压)的电压。降压转换器9产生可变DC输出电压，该可变DC输出电压进而可提供WPC 4的输入电压。因此，输入电压产生器件3由两级电压转换器提供。返回至图1，WPC 4产生用于高频变换器10的输入电压，所述高频变换器10包括初级绕组结构和次级绕组结构(未示出)。高频变换器10的次级绕组结构提供交流电(AC)输出电压，该交流电输出电压由整流器11进行整流，其中，整流器11的被整流的输出电压被提供至能量储存元件12，例如电池或蓄电池，或提供至车辆网络，尤其是牵引网络，例如提供至网络的DC电压链路。图3示出了根据现有技术的另一感应电能传输系统1的布局。感应电能传输系统1包括AC电压源13，所述AC电压源13将AC电压提供至输入电压产生器件3 (见图2)。所述输入电压产生器件3的输出电压提供用于WPC 4的输入电压。其余的元件，也就是高频变换器10、整流器11和能量储存元件12连接至WPC 4，如参照图1所述。 在根据图3的布局中，输入电压产生器件3对AC输入电压进行整流，其中，升压转换器7产生输出电压且(不同于图1所示的布局)提供功率因数的修正。输入电压产生器件3的降压转换器9的输出电压的调节范围必须覆盖能量储存元件的完整充电电压范围(以便将能量储存元件12从最小电压1]_充电成最大电压1]_)，或上述车辆网络的完整操作电压范围。然而，这仅可通过在上述两级布局中附加地使用升压转换器7来提供，因为升压转换器7允许降压转换器9的输入电压的改变。另外，能量储存元件12的输入电流可被限制，例如根据所述能量储存元件12的充电状态。降压转换器9根据能量储存元件12的实际输入电流来控制降压转换器9的输出电压，从而使得最大输入电流不被超过。图2所示的和在图1和图3所示的布局中使用的输入电压产生器件3的两级布局的缺点是，每级(也就是由升压转换器7进行的升压转换和由降压转换器9进行的降压转换)都产生能量损失。在升压转换器7的DC输入电压的与升压转换器7的DC输出电压的电压水平不同的情况下，这种损失会增加。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种用于向车辆传输电能的感应电能传输系统，其中，电能传输过程中的能量损失、感应电能传输系统的布局复杂度和成本被降低。本技术的一个基本思想是调节感应电能传输系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的间隙尺寸，以便根据至少一个车辆侧能量储存元件的充电特性来准备或开始或控制电能传输过程。—种操作用于例如从初级侧系统向次级侧系统、尤其向车辆传输电能的感应电能传输系统的方法可通过所提出的感应电能传输系统来实施。本技术尤其可应用于向任何陆上车辆(例如轨道车辆，比如铁路车辆(例如有轨电车))、但是尤其是向道路汽车(比如个人(私人的)乘用车或者公共交通车辆(例如公共汽车))进行电能传输的领域。电能传输可在车辆驻停、即不移动时进行(静态充电)或在车辆移动时进行(动态充电)。感应电能传输系统包括用于产生交变电磁场的初级绕组结构和用于接收交变电磁场的次级绕组结构。另外，次级绕组结构在接收由初级绕组结构产生的交变电磁场时产生交流输出电压。并且，次级绕组结构在接收交变电磁场时产生交流输出电流。由初级绕组结构提供的交变电磁场、或从由初级绕组结构产生的电磁场和由次级绕组结构在接收由初级绕组结构产生的电磁场期间产生的电磁场的叠加而生成的交变电磁场可被称为电能传输场。初级绕组结构可以是路侧或路径侧初级绕组结构，而次级绕组结构可以是车辆侧绕组结构。 次级绕组结构的交流输出电压例如通过整流器被整流。整流后的输出电压被供送到至少一个能量储存元件，所述能量储存元件也可被称作能量储存模块。整流后的输出电压表示由整流器提供的输出电压，其中，整流器是车辆侧元件。此外，次级绕组结构的交流输出电流也可被整流和被供送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向车辆传输电能的感应电能传输系统，其中，该感应电能传输系统(1)包括用于产生交变电磁场的初级绕组结构和用于接收交变电磁场并产生交流输出电压的次级绕组结构，其中，所述交流输出电压适于被整流且被供送到至少一个能量储存元件(12)，其中，所述感应电能传输系统(1)包括用于调节初级绕组结构与次级绕组结构之间的间隙的间隙尺寸的至少一个器件，其中，整流后的输出电压(UC)适于通过改变所述间隙尺寸来调节，其特征在于，所述间隙尺寸适于被调节，从而根据所述至少一个能量储存元件(12)的充电特性来准备和/或开始和/或控制电能传输过程，其中，所述间隙尺寸适于根据能量储存元件(12)的充电状态(SOC)来调节。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉努瓦耶，D·安德斯，R·查因斯基，J·克特，M·德歇特，C·阿佩尔特，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE