用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置和系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置和系统，所述装置包括至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)，其适用于，将能量无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)；和逆变器(121，195)，其交流电压频率能被调节，其中所述逆变器(121，195)适用于，向至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)提供具有交流电压频率的交流电压；和调节装置，其适用于，调节逆变器(121，195)的交流电压频率；和测量装置(120)，其适用于，确定将能量从至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)时的测量值并且将其传输到调节装置，其特征在于，测量装置(120)适用于，测量功率输出值作为测量值，并且调节装置适用于，从上边界值向下调节逆变器(121，195)的交流电压频率，直至在能量传输中产生事先规定的功率输出值为止，并且第一感应元件与用于轨道交通的铁轨相关联。

A device and system for the induction of energy for charging at least one energy memory of a rail vehicle.

The utility model relates to an induction transmission for rail vehicles at least one energy storage charging energy device and system, wherein the device comprises at least a first sensing element (92, 94, L01, L02), which are suitable, will transmit energy wirelessly to at least a second sensing element (93, 95, L03, L04); and the inverter (121195), the frequency of the alternating voltage can be adjusted, wherein the inverter (121195) applies to at least a first sensing element (92, 94, L01, L02) to provide AC voltage with the AC voltage frequency; and the adjusting device. Applicable to the regulation of the inverter (121195), the frequency of the alternating voltage; and a measuring device (120), which are suitable, will determine the energy from at least one of the first sensing element (92, 94, L01, L02) wireless transmission to at least a second sensing element (93, 95, L03, L04) when the measured value and transmits it to the control device, which is characterized in that the measuring device (120) for measuring power output value as the measurement value, and the adjusting device is suitable for, down regulate the inverter from the boundary value (121195) the frequency of the alternating voltage, until the energy transmission power output generated in the predetermined value so far, and the first sensing element and associated rail for rail traffic.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置和系统
本技术涉及一种用于感应地传输用于对轨道车辆的能量存储器充电的能量的装置以及系统。
技术介绍
公知的是，借助嵌入车道或轨道中的能量传输装置，对电驱动车辆(诸如电动汽车、电动公交车或适用于无高架线行驶的有轨电车)的能量存储器感应地充电。在网站www.wampfler.com(领域“Energy&Datatransmission/InductivePowerTransferIPT，能量和数据传输/感应电能传输IPT”)可以看到在停车时通过充电区充电的车辆。这通过利用机械装置将能量吸收装置从车辆放到能量传输装置上来实现，从而始终可以在能量传输装置和能量吸收装置之间设置预定的气隙。如果要避免使用这样的用于在能量吸收装置和能量传输装置之间匹配气隙的机械装置，则必须根据距离来匹配能量传输的参数，以便特别是形成谐振。这例如可以通过在进行能量传输时匹配交流电压频率来实现。由EP2415627A2公知一种用于感应地传输用于对车辆的能量存储器充电的能量的这类的装置，其中在车辆侧测量能量传输的效率并且将其传输到车道侧的调节装置，其借助匹配交流电压频率能够实现有效的能量传输。在此，在车辆和车道侧的调节装置之间的数据传输必须极快速且可靠地进行，以便能够始终对例如由于在人员上下车辆时弹簧距离变化而改变的距离作出反应。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种这类的装置，其适用于在能量传输装置和能量吸收装置之间的距离可变的情况下，能够相对简单、快速且可靠地实现能量传输。本技术通过用于感应地传输用于对轨道车辆的能量存储器充电的能量的装置来解决上述技术问题，该装置包括至少一个第一感应元件，其适用于，无线地将能量传输到至少一个第二感应元件；和其交流电压频率可被调节的逆变器，其中，逆变器适用于，向至少一个第一感应元件提供具有交流电压频率的交流电压；和调节装置，其适用于，调节逆变器的交流电压频率；和测量装置，其适用于，在将能量从至少一个第一感应元件无线地传输到至少一个第二感应元件时确定测量值并且将其传输到调节装置，其特征在于，测量装置适用于，测量功率输出值作为测量值，并且调节装置适用于，从上边界值向下调节逆变器的交流电压频率，直至在能量传输中产生事先规定的功率输出值为止，并且第一感应元件与用于轨道交通的铁轨相关联。在此设置为，采用该装置的第一感应元件作为电能的变送器，并且可以将该电能通过可变的气隙传输到第二感应元件，其优选与车辆相关联。然后例如通过车辆的离地间隙预先给定可变的距离。在本技术的范围内，进行传输的部分被称为初级侧，并且进行接收的部分被称为次级侧。在此例如可以直接由直流电网，例如直流轨道牵引供电向初级侧供应电力。按照本技术的装置的优点是，其可以在没有气隙大小的机械匹配的条件下对轨道车辆的能量存储器充电，这易化了车辆在不同负荷状态下在轨道交通中的可用性。在此，相对于已知的装置特别的优点是，可以快速且可靠地进行能量传输的调节。按照本技术的装置的另外的优点是，可以在简单且紧凑的机械结构的情况下确保高的传输功率。例如不需要降低车辆以在感应元件之间形成预定的距离。该装置可以在如例如在车辆运行中由于车辆的车轮磨损和弹簧压缩造成的不同的气隙的情况下，最优地(也就是在谐振点在最大传输效率下)工作，并且同时确保在行驶时所需的离地间隔，特别是也在具有有限的安装空间的低底盘车辆中。通过初级部分和次级部分之间的可变的距离，所谓的变送器电路中的、也就是按照本技术的装置中的磁性参数、特别是漏电感和主电感改变，由此改变能量传输的谐振点。可以通过按照本技术的重新调节原理(Nachregelprinzip)快速且可靠地达到该新的谐振点，以便保证有效的能量传输。为了确保最优的功率传输，在谐振点进行初级部分的馈电。为此使用调节装置，其自动找到谐振点，并且在磁路发生变化时自动进行跟踪。调节装置如下调节谐振点：与几何结构(气隙)无关地规定打算在初级部分在哪个功率输出值下进行能量传输(一般这是在能量传输的最大效率下的谐振点)。交流电压频率在开始时被设置到上边界值；例如通过预定的初级电压和由此得出的初级电流之间的过零点的偏移来测量功率输出值。然后一直降低交流电压频率，直至呈现期望的功率输出值为止。然后在该频率下(例如在谐振点)进行能量传输。不设置频率的进一步下降，因为在谐振频率以下功率传输的效率又降低。为了调节频率，使用高频逆变器，其总归必须存在，以进行能量传输。当谐振点在充电过程期间例如由于乘客的上/下车而变化时，必须进行谐振点的重新调节。气隙的变化导致装置的电感变化。因为补偿电容器具有固定的值，因此谐振点发生改变。由于谐振点改变，相位同样发生改变。相位由调节装置自动进行识别和重新调节。如果要改变待传输的功率，例如因为车辆侧的能量存储器是满的并且仅辅助操作还需要功率，则可以将这通过来自于车辆的信号(商业上通用的无线电/数据传输系统或光学系统是可以的)通知装置。装置因此提高频率。由此脱离谐振点，初级电流中的有功分量减小，无功分量上升。有功分量的减小导致所传输的功率减少。调节装置一直提高频率，直至达到期望的功率为止。按照本技术的装置的另外的优点是，提供针对过电流的保护。如果例如由于错误而出现不容许的高的电流，则调节装置可以立即设置相对高的频率，使得在远离谐振点处存在极高的阻抗。由此，所传输的电流被限制到容许的值。调节装置可以保持运行并且在排除(可能的短时的)故障的情况下无需其它措施地继续工作。因为运行优选以初级部分和次级部分之间的1:1的转换比进行，并且在初级侧可能附加地流过无功电流，所以在次级侧电流不能大于初级侧。由此自动针对过电流保护次级侧。此外，可以与相位有关地可变地预先给定电流边界值，从而必要时对可能导致在次级侧不容许的参量的运行点进行控制。另外的优点是，当在次级侧设置逆变器时，可以在两个方向上进行能量传输。因此，例如也可以在特定情况下从车辆电池向固定的能量存储器回馈能量。在按照本技术的装置的优选的实施方式中，上边界值处于15kHz和20kHz之间。这具有优点，因为在这些频率下可以实现特别有效的能量传输，并且频率高于人的听觉频谱。在按照本技术的装置的另外的优选的实施方式中，测量装置和调节装置适用于，使用功率因数作为功率输出值。功率因数定义为有功功率与无功功率的比率。这是具有优势的，因为借助功率因数可以简单地测量能量传输的效率。在按照本技术的装置的另外的优选的实施方式中，测量装置被构造为，借助电压和电流之间的相位差来确定功率因数。该方法是具有优势的，因为其能够简单地应用。在按照本技术的装置的另外的优选的实施方式中，调节装置被构造为，作为标准在进行能量传输时将功率因数设置为1。这是具有优势的，因为在功率因数为1的情况下确保了最优的能量传输。在按照本技术的装置的另外的优选的实施方式中，设置通信装置，其适用于，接收关于待传输的功率和/或当前待设置的功率因数的信号，并且将其传输到调节装置。这是具有优势的，因为因此可以在发送方侧(也就是初级侧)控制接收方侧(也就是次级侧)的期望的能量吸收(Energieaufnahme)。在按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，包括至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)，其适用于，将能量无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)；和逆变器(121，195)，其交流电压频率能被调节，其中，所述逆变器(121，195)适用于，向至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)提供具有交流电压频率的交流电压；和调节装置，其适用于，调节所述逆变器(121，195)的交流电压频率；和测量装置(120)，其适用于，确定将能量从至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)时的测量值并且将其传输到所述调节装置，其特征在于，所述测量装置(120)适用于，测量功率输出值作为测量值，并且所述调节装置适用于，从上边界值向下调节所述逆变器(121，195)的交流电压频率，直至在能量传输中产生事先规定的功率输出值为止，并且第一感应元件与用于轨道交通的铁轨相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.20 DE 102014209501.81.一种用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，包括至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)，其适用于，将能量无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)；和逆变器(121，195)，其交流电压频率能被调节，其中，所述逆变器(121，195)适用于，向至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)提供具有交流电压频率的交流电压；和调节装置，其适用于，调节所述逆变器(121，195)的交流电压频率；和测量装置(120)，其适用于，确定将能量从至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)无线地传输到至少一个第二感应元件(93，95，L03，L04)时的测量值并且将其传输到所述调节装置，其特征在于，所述测量装置(120)适用于，测量功率输出值作为测量值，并且所述调节装置适用于，从上边界值向下调节所述逆变器(121，195)的交流电压频率，直至在能量传输中产生事先规定的功率输出值为止，并且第一感应元件与用于轨道交通的铁轨相关联。2.根据权利要求1所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述上边界值处于15kHz和20kHz之间。3.根据权利要求1所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述测量装置(120)和所述调节装置适用于，使用功率因数作为功率输出值。4.根据权利要求3所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述测量装置(120)被构造为，借助电压和电流之间的相位差来确定功率因数。5.根据权利要求3所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述调节装置被构造为，在进行能量传输时作为标准将功率因数设置为1。6.根据权利要求3所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，设置通信装置，其适用于，接收关于待传输的功率和/或当前待设置的功率因数的信号并且将其传输到调节装置。7.根据权利要求6所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述调节装置被构造为，根据所述信号通过提高交流电压频率将功率因数设置为小于1。8.根据权利要求1所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述调节装置适用于，在故障情况下，通过提高交流电压频率来限制电流。9.根据权利要求1所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述测量装置(120)与至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)相关联。10.根据权利要求8或9所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，所述调节装置适用于，在几个交流电压周期的持续时间内调节交流电压频率，并且设置事先规定的功率输出值。11.根据上述权利要求1-9中任一项所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器充电的能量的装置(190)，其特征在于，设置至少一个第一补偿电容器(81，82，83，84，C02，C03，C04，C05)，用于对第一漏电感进行补偿，其中，至少一个第一补偿电容器(81，82，83，84，C02，C03，C04，C05)与至少一个第一感应元件(92，94，L01，L02)串联连接。12.根据上述权利要求1-9中任一项所述的用于感应地传输用于对轨道车辆的至少一个能量存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R菲施佩雷尔，M迈纳特，J舒茨，J赫尔弗里希，J马斯特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE