运行感应电力传输系统的方法及感应电力传输系统

摘要

本发明涉及一种运行感应电力传输系统(1)以向车辆传输功率的方法，其中，所述感应电力传输系统(1)包括用于产生交变电磁场的初级绕组结构和用于接收所述交变电磁场并产生交流输出电压的次级绕组结构，并且，对所述交流输出电压进行整流并提供给至少一个能量储存元件(12)，并通过改变所述初级绕组结构与所述次级绕组结构之间的间隙的间隙尺寸来调节经整流的输出电压(U

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行感应电力传输系统以向车辆传输功率的方法以及一种感应电力传输系统。

背景技术

车辆、尤其电动车辆、更特别地是有轨车辆和/或道路汽车可以通过借助感应功率传输系统所传输的电能来运行。这种车辆可包括电路布置结构，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变电流的接收装置。此外，这种车辆可包括适于将交变电流(AC)转换成直流电流(DC)的整流器。DC可以用来对牵引电池充电或用于运行电气机器。在用于运行电气机器的情况下，DC可以借助逆变器转换成AC。

感应功率传输利用两组例如三相绕组来实施。第一组安装在大地上(初级绕组结构)并可以由路侧功率转换器(WPC)馈电。第二组绕组(次级绕组结构)安装在车辆上。例如，第二组绕组可以附接在车辆下，在电车的情况下附接在它的一些车厢下。对于汽车，它可以附接至车辆底盘。第二组绕组或通常而言次级侧通常被称作拾取布置结构或接收装置。第一组绕组和第二组绕组形成高频变压器以向车辆传输电能。这可以以静态(车辆没有移动时)或动态(车辆移动时)进行。

已知的是包括可移动的初级元件的感应电力传输系统。US 5,654,621A公开了一种感应传送器，所述感应传送器具有初级元件和附接至车辆的次级元件，其中，初级元件是功率驱动的以在三个空间坐标上以预设的空间区域移动。

DE 102010042395A1公开了一种用于对车辆的电池进行感应充电的系统，其中，初级线圈可自动定位。

DE 102007033654A1公开了一种基底单元，所述基底单元具有驱动装置以减小初级导体与次级线圈之间的距离。

US 2010/0235006A1公开了一种可移动的自动化充电设备，其包括基底、剪叉式升降装置、踏板、联接部和充电装置。所述充电装置配置成与车辆接收部物理地配合或借助靠近来配合。

GB 1403547.1(尚未公开)公开了一种感应功率传输垫，所述感应功率传输垫包括静止部和可移动部，其中，可移动部包括初级绕组结构，并且可移动部可以在收回状态与伸出状态之间移动。

PCT/EP2013/067414公开了一种将安装在电动车辆上的感应式拾取布置结构，所述电动车辆利用由布置结构借助磁感应所产生的电能来运行，其中：

-该布置结构包括拾取部，所述拾取部包括至少一个用于接收磁场并与产生电能的电感部，

-该布置结构包括将安装在车辆上的安装部，

-该布置结构包括一个致动器或由至少两个致动器组成的致动器组，所述致动器或致动器组用于对拾取部相对于安装的移动进行致动，

-安装部和拾取部通过至少一个连接部可移动地彼此连接，

-致动器或致动器组可以以下述方式致动：使得拾取部在竖直方向上移动，

-致动器或致动器组可以以下述方式致动：使得拾取部附加地或替代地在横向上移动。

此外还公开了根据安装在拾取部上的电感部的输出电压来控制拾取部的运动。

图1示出根据现有技术的感应电力传输系统1的第一布置。路侧WS和车辆侧VS被示出。直流电流(DC)源提供DC输出电压、通常是位于500V至900V的范围内的DC输出电压。DC电压源向输入电压产生装置3提供输出电压，所述输入电压产生装置3可以产生高于它的输入电压的输出电压。输入电压产生装置3的输出电压提供给路侧功率转换器，路侧功率转换器包括逆变器5和输出滤波器6。

输入电压产生装置3在图2中示出。输入电压产生装置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产生大于它的输入电压、例如大于DC电压源2(参见图1)的输出电压的电压。降压转换器9产生可变的DC输出电压，所述可变的DC输出电压继而提供WPC 4的输入电压。由此，输入电压产生装置3由两阶电压转换器提供。

返回至图1，WPC 4产生高频变压器10的输入电压，高频变压器10包括初级绕组结构和次级绕组结构(未示出)。高频变压器10的次级绕组结构提供交流(AC)输出电压，所述交流(AC)输出电压通过整流器11来整流，其中，整流器11的经整流的输出电压提供给能量储存元件12(例如电池或蓄能器，车辆的网，尤其是牵引网)，例如提供给所述网的DC电压链。

图3示出根据现有技术的另一感应电力传输系统1的布置。该感应电力传输系统1包括AC电压源13，AC电压源13向输入电压产生装置3(参见图2)提供AC电压。所述输入电压产生装置3的输出电压向WPC 4提供输入电压。其余元件(即高频变压器10、整流器11和能量储存元件12)连接至WPC 4，如参考图1所说明的那样。

在根据图3的布置中，输入电压产生装置3对AC输入电压进行整流，其中，升压转换器7产生输出电压并(与图1示出的布置不同)提供功率因子的校正。

输入电压产生装置3的降压转换器9的输出电压的调整范围必须覆盖能量储存元件的整个充电电压区间以从最小电压U_min至最大电压U_max对能量储存元件12进行充电，或者必须覆盖车辆的前述网的整个运行电压区间。然而，这仅仅可以通过额外地利用前述双阶式布置中的升压转换器7来提供，这是因为升压转换器7能够改变降压转换器9的输入电压。

此外，能量储存元件12的输入电流可以例如根据所述能量储存元件12的充电状态而被限制。降压转换器9根据能量储存元件12的实际输入电流控制它的输出电压以使得不超过最大输入电流。

图2所示的并用在图1和图3的布置中的输入电压产生装置3的这种双阶式布置具有下述缺点：每一步、即通过升压转换器7的升压转换和通过降压转换器9的降压转换都会产生功率损失。这种损失在下述情况下会增大：升压转换器7的DC输入电压的电压水平和升压转换器7的DC输出电压的电压水平是不同的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运行感应电力传输系统以向车辆传输功率的方法以及这种感应电力传输系统，其中，能量传输过程中的功率损失、感应电力传输系统的布置结构的复杂性以及成本被减小。

本发明的基本思想在于根据至少一个车辆侧能量储存元件的充电特性来调节感应电力传输系统的初级绕组结构与次级绕组结构之间的间隙尺寸，以准备进行能量传输过程备、或者激活或控制能量传输过程。

一种运行感应电力传输系统以传输功率、例如从初级侧系统向次级侧系统、尤其向车辆传输功率的方法被建议。

本发明尤其可以适用于向任何陆地车辆传输能量的领域，所述陆地车辆例如是有轨车辆、比如轨道车辆(例如电车)，尤其是公路汽车、比如私家(个人)轿车或公共运输车辆(例如公交车)。能量传输可以在车辆静止、即没有移动时(静态充电)或车辆移动时(动态充电)实施。

感应电力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。此外，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变输出电流。由初级绕组结构提供的交变电磁场、或由初级绕组结构产生的电磁场和次级绕组结构在接收由初级绕组结构产生的电磁场的过程中所产生的电磁场的叠加所提供的交变电磁场可以被称作功率传输场。

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被整流器整流。整流后的输出电压提供给至少一个能量储存元件，所述能量储存元件也可以被称作能量储存模块。经整流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，次级绕组结构的交变输出电流也可以被整流并提供给能量储存元件。根据次级绕组结构的设计，次级绕组结构可以提供电压源或电流源。

能量储存元件可以是车辆的电网中的电气元件，尤其是电容元件。特别地，能量储存元件可以是车辆侧电网的DC部的元件。

能量储存元件例如可以是电池或蓄能器，尤其是车辆的牵引电池。替代地或附加地，能量储存元件可以是车辆侧电网(例如中间电路)的电容元件，尤其是中间电路电容器。中间电路可以是车辆侧牵引网中的一部分。经整流的电压或中间电路电压例如可以提供给车辆侧转换器，其中，车辆侧转换器产生用于运行车辆侧电气机器和/或任何其它的车辆侧器具的AC电压。由此，经整流的输出电压可以用来将电功率传输给车辆侧电网，例如传输给车辆的电池，尤其传输给牵引电池以对所述电池充电。替代地或替代地，经整流的输出电压可以用来借助中间电路电容器将电功率传输给电气机器以运行所述电气机器。这可以被称作动态能量传输。

当然，能够将牵引电池电连接至中间电路电容器。

经整流的、次级绕组结构的输出电压可以被称为传输电压、整流后的电压或DC链电压。经整流的、次级绕组结构的输出电流可以被称作传输电流或整流后的电流。

经整流的输出电压和/或输出电流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。这意味着可以通过改变间隙尺寸而将传输电压或传输电流或者两者调节成期待的值。所述间隙包括具有所述初级绕组结构的初级单元与具有所述次级绕组结构的次级单元(即接收装置)之间的空气间隙。所述空气间隙例如可以是初级单元的表面(例如上表面)、例如初级单元的壳体的上表面与接收装置的表面(例如底表面)、例如接收装置的壳体的底表面之间的间隙。所述接收装置可以附接至车辆，例如附接至车辆的底侧。然而，还能够将接收装置附接至车辆的任何部分，例如附接至车辆的顶棚部。

根据本发明，间隙尺寸可以被调节以准备进行能量传输过程(尤其是从初级侧向次级侧电网的能量传输过程)。准备进行传输过程可以意味着在传输过程开始之前调节间隙尺寸。所述传输过程可以指将能量传输给前述车辆侧电网，例如电池，例如牵引电池，和/或传输给前述电容元件，例如中间电路电容器的过程。如果传输过程被用来对能量储存元件充电，那么传输过程也可以被称作充电过程。在这种情况下，传输电压也可以被称作充电电压并且传输电流也可以被称作充电电流。

准备进行能量传输过程还可以意味着调节间隙尺寸以提供期待的经整流的输出电压和/或输出电流，而且还没有执行从初级侧向次级侧的能量传输。特别地，间隙尺寸可以被调节成使得期待的经整流的输出电压小于或等于能量储存元件的实际输出电压。在这种情况下，没有传输电流提供给能量储存元件。

替代地或附加地，间隙尺寸可以被调节以激活能量传输过程。在这种情况下，间隙尺寸可以被调节成使得期待的经整流的输出电压大于能量储存元件的实际输出电压。在这种情况下，传输电流提供给能量储存元件。传输电流可表示流入能量储存元件的电流。

替代地或附加地，间隙尺寸可以被调节以控制能量传输过程。在这种情况下，间隙尺寸可以在能量传输过程中被调节。特别地，间隙尺寸可以被调节以提供至少一个期待的传输参数，例如次级绕组结构的期待的输出功率、输出电压和/或输出电流。例如，能够调节间隙尺寸以使得期待的输出功率、输出电流和/或输出电压被保持或对应于传输参数的期待的时间曲线。

根据至少一个能量储存元件的充电特性来调节间隙尺寸。特别地，间隙尺寸可以根据能量储存元件的充电状态(SOC)来调节。根据SOC，可以确定能量储存元件的储存元件实际总电压、例如开路电压，其中，期待的经整流的输出电压可以被确定从而为能量传输过程做准备、或者激活或控制能量传输过程，间隙尺寸可以被调节以提供期待的经整流的输出电压。

调节间隙尺寸会改变高频变压器的电压比。由此，经整流的输出电压将通过改变由初级绕组结构和次级绕组结构提供的高频变压器的电压比来调节。因此，可变的间隙尺寸提供第一操纵变量从而提供期待的经整流的输出电压。

简言之，根据至少一个能量储存元件的充电特性来调节间隙尺寸从而为能量传输过程做准备或者从而激活或控制能量传输过程有利地实现了：使得能够使用提供给路侧功率转换器(WPC)的输入电压的较小的电压调整范围，其中，所述路侧功率转换器(WPC)向初级绕组结构提供AC输入电压。

这继而有利地允许仅使用一个输入电压产生元件，例如仅使用升压转换器或仅使用降压转换器，并且根据现有技术的双阶式输入电压产生装置被降为一阶式输入电压产生装置。这有利地减小了感应电力传输过程中的功率损失，降低了感应电力传输系统的复杂性以及成本和构建空间要求。

在一有利的实施例中，经整流的输出电压和/或经整流的输出电流通过调节功率传输场的至少一个场特性而被附加地调节。特别地，至少一个场特性例如可以是场强度。

优选地，所述至少一个场特性可以通过调节初级侧电路元件的至少一个运行参数、尤其是WPC和/或输入电压产生元件的至少一个运行参数来调节。WPC的至少一个运行参数例如可以是WPC的占空比、WPC的运行频率和/或由WPC产生的电压之间的相移。

这意味着经整流的输出电压和/或输出电流(传输电压，传输电流)通过至少两个操纵变量来控制，其中，第一操纵变量是可变的间隙尺寸，第二操纵变量是功率传输场的至少一个场特性。

在一优选的实施例中，通过调节路侧功率转换器的输入电压而附加地调节经整流的输出电压。在这种情况下，感应电力传输系统可包括WPC，其中，WPC的输入电压通过前述输入电压产生装置的输出电压来提供并且WPC的输出电压提供给初级绕组结构。

这意味着经整流的输出电压和/或输出电流(传输电压，传输电流)通过至少两个操纵变量来控制，其中，第一操纵变量是可变的间隙尺寸，第二操纵变量是WPC的输入电压，所述WPC的输入电压例如可以通过输入电压产生装置来改变。

例如，还能够通过改变间隙尺寸、尤其在WPC输入电压恒定的情况下通过改变间隙尺寸来提供对经整流的输出电压的粗调。粗调例如可以通过下述方式来实施：调节经整流的输出电压以使得经整流的输出电压与期待的经整流的输出电压的差别不大于预设的第一阈值。在所述粗调后，可以通过调节WPC的输入电压、例如通过调节输入电压产生装置的输出电压来提供精细调节。精细调节例如意味着经整流的输出电压与期待的经整流的输出电压的差别不大于第二阈值，其中，第二阈值小于第一阈值。

特别地，通过改变间隙尺寸所实现的粗调可以被提供成使得经整流的输出电压位于绕着期待的经整流的输出电压的第一电压区间内，而通过调节WPC的输入电压所实现的精细调节可以被提供成使得经整流的输出电压位于绕着期待的经整流的输出电压的第二电压区间内，其中，第二电压区间小于第一电压区间。

这有利地允许根据至少一个能量储存元件的充电特性来精确地调节经整流的输出电压，其中，如上所述，WPC输入电压的与输入电压产生装置的输出电压调整范围成比例的电压调整范围可以是较小的。

WPC的输入电压被限制成具有预设的最小输入电压和预设的最大输入电压的预设电压区间内的电压。所述电压区间例如可以与所选择的输入电压产生装置的特性有关。

在另一实施例中，间隙尺寸被调节以提供期待的经整流的输出电压和/或经整流的输出电流，尤其针对WPC的一输入电压、例如一恒定的输入电压来调节间隙尺寸以提供期待的经整流的输出电压和/或经整流的输出电流。在调节完间隙尺寸后，只要通过调节WPC的输入电压就能够提供期待的(变化的)经整流的输出电压，那么就可以使间隙尺寸保持恒定，其中，WPC的输入电压仅仅可以在给定的电压极限之间调节。

例如，能够调节间隙尺寸以准备进行能量传输过程。在这种情况下，间隙尺寸被调节，以使得对于给出的、尤其恒定的WPC输入电压，经整流的输出电压等于能量储存元件的储存元件实际总电压，或者小于能量储存元件的实际输出电压，但是小的程度没有超过一预设量。在这种情况下，如上所述，没有执行充电。能量储存元件的储存元件总电压可以指由储存元件、尤其由储存元件的开路电压提供的电压。

替代地，间隙尺寸可以被调节以激活能量传输过程。在这种情况下，间隙尺寸被调节以使得经整流的输出电压比能量储存元件的储存元件实际总电压大，尤其没有大过一预设量。

在间隙尺寸的调节之后，间隙尺寸被保持恒定，而WPC的输入电压是变化的，例如被增加，从而根据充电特性来执行能量储存元件的充电。

间隙尺寸例如可以保持恒定直至达到WPC的输入电压的最大电压极限。

因此，能量传输过程可包括一个或多个阶段。如果WPC输入电压的调整范围、例如给定的电压极限之间的范围提供了用于实现期待的充电过程所需要的电压区间、例如达到期待的充电状态(例如最大充电状态)所需要的电压区间，那么可以对间隙尺寸仅仅做一次调整，例如为了对能量传输过程做准备或为了激活能量传输过程。在这种情况下，能量传输过程包括仅仅一个阶段。

如果WPC输入电压的电压调整范围没有提供实施期待的充电过程所需要的电压区间，那么可以在能量传输过程中附加地调节间隙尺寸，尤其在WPC输入电压达到最大电压极限的情况下附加地调节间隙尺寸。在这种情况下，能量传输过程由至少两个阶段组成，其中，间隙尺寸可以对于每个阶段保持恒定但是可以在阶段之间变化，例如在从一个阶段向另一个阶段的过渡处变化。

这有利地实现了：能够根据能量储存元件的给出的充电特性来简单地控制经整流的输出电压。

然而，还能够连续地调节间隙尺寸。

在一有利的实施例中，间隙尺寸被调节成使得WPC的最小输入电压被转换成期待的经整流的输出电压、或者使得期待的经整流的输出电压与由WPC的最小输入电压所产生的经整流的输出电压之间的差小于预设的阈值。

间隙尺寸可以如上所述被调节以激活能量传输过程或准备进行能量传输过程。这意味着在能量传输过程开始时或在多阶段充电过程中的一个阶段开始时提供了整个电压调整范围。这继而降低了调节间隙尺寸的需求。

在另一实施例中，如果WPC的输入电压达到最大电压极限，那么可以调节间隙尺寸，尤其可以再次调节间隙尺寸。最大电压极限可以对应于WPC的输入电压的电压调整范围的电压极限。所述最大电压极限还可以小于所述电压极限。

如果WPC的输入电压达到最大电压极限，那么能够调节间隙尺寸以使得WPC的实际输入电压得到的经整流的输出电压等于能量储存元件的储存元件实际总电压或与所述输出电压的差别不大于一预设量。同时或依次可能是，例如能够将WPC的输入电压改变成、例如减小至最小电压，其中，间隙尺寸被调节成使得WPC的所述最小输入电压得到的经整流的输出电压等于能量储存元件的储存元件实际总电压或者与所述储存元件总电压的差别不大于一预设量。特别地，间隙尺寸可以被调节从而准备进行能量传输过程中的接下来的阶段或激活能量传输过程中的接下来的阶段。

当然，能够替代地将WPC输入电压保持恒定或将WPC输入电压调节成预设值，或者能够针对实际WPC输入电压调节间隙尺寸以实施期待的充电过程，尤其在充电过程中的一个阶段内实施期待的充电过程。

在一优选的实施例中，间隙尺寸可以调节成使得经整流的输出电压等于至少一个能量储存元件的储存元件实际总电压，尤其例如在WPC输入电压恒定的情况下以这种方式调节间隙尺寸。储存元件总电压例如可以是元件的开路电压。这种调节例如可以在能量传输过程之前或在能量传输过程中接下来的阶段之前被提供，尤其为了准备进行能量传输过程的接下来的阶段。在这种情况下，间隙尺寸可以被调节成使得没有传输电流提供给所述至少一个能量储存元件。

由于通过调节间隙尺寸对经整流的输出电压的调节仅仅可能属于粗调并由此可能不满足期待的充电过程需求，因此可以通过调节间隙尺寸来为能量传输过程有利地做准备并通过对WPC输入电压的精细调节来控制实际充电过程。这有利地实现了：所述至少一个能量储存元件被可靠地充电。

在另一实施例中，间隙尺寸可以连续或逐步地变化。在间隙尺寸被连续地变化的情况下，间隙尺寸可以调节至预设尺寸区间中的每个尺寸。在间隙尺寸被逐步地调节的情况下，间隙尺寸仅仅可以调节至成所述尺寸区间中所有可能的尺寸所组成的子集，例如调节成两个预设的间隙尺寸。

逐步地改变间隙尺寸有利地简化了对应的定位装置的设计，所述定位装置将在下文予以解释。连续地改变间隙尺寸有利地实现了：能够提供期待的经整流的输出电压的更大的区间。

在另一实施例中，WPC的输入电压由升压转换器提供。升压转换器可以在WPC与电压供应装置之间的电连接中提供单一电压转换元件。在这种情况下，只有升压转换器电气地布置在路侧功率供应装置与WPC之间。特别地，WPC的输入电压可以仅仅通过升压转换器来调节。

替代地，路侧功率转换器的输入电压由降压转换器提供。降压转换器可以在WPC与电压供应装置之间的电连接中提供单一电压转换元件。如参考升压转换器所描述的，只有降压转换器电气地布置在电压供应装置与WPC之间。特别地，WPC的输入电压可以只通过降压转换器来调节。

此外，路侧功率转换器的输入电压可以由升压转换器和降压转换器的组合来提供，例如通过这两个转换器的串联连接来提供。

简言之，用于WPC的一阶式输入功率产生装置可以被提供。这有利地利用了感应功率传输过程中的功率损失。

在另一实施例中，间隙尺寸通过次级侧定位装置来改变。次级侧定位装置例如可以允许次级绕组结构或包括次级绕组结构的接收装置(或接收装置的一部分)定位。替代地或附加地，间隙尺寸可以通过初级侧定位装置来改变。初级侧定位装置例如可以允许初级绕组结构或包括初级绕组结构的初级单元(或初级单元的一部分)定位。

次级侧定位装置和/或初级侧定位装置例如可以被提供以使得次级绕组结构和/或初级绕组结构的位置可以在第一方向上变化，其中，第一方向可以对应于初级绕组结构在功率传输过程中所产生的交变电磁场的传播的主方向。第一方向例如是竖直方向，其中，竖直方向例如可以与道路面正交地定向。竖直方向例如可以平行于车辆的偏航(yaw)轴线地定向。

附加地，初级侧定位装置可以允许初级绕组结构在第二方向和/或第三方向上定位。第二方向例如可以平行于初级绕组结构的延伸方向。第二方向例如是纵向。第三方向可以正交于第一方向和/或第二方向地定向。第三方向例如可以是横向。此外，初级侧定位装置还可以使对应的绕组结构旋转。例如可能的是，初级定位装置可以允许初级绕组结构绕着第一方向和/或第二方向和/或第三方向旋转。

由此，次级侧定位装置可以允许次级绕组结构在第二方向和/或第三方向上定位。第二方向可以例如平行于次级绕组结构的延伸方向。第二方向例如可以是纵向，尤其是承载次级绕组结构的车辆的纵向。所述纵向例如可以平行于车辆的横滚轴线。第三方向可以正交于第一方向和/或第二方向地定向。第三方向例如可以是横向，尤其是承载次级绕组结构的车辆的横向。横向可以平行于车辆的俯仰轴线。此外，次级侧定位装置还可以允许对应的绕组结构旋转。例如，可能的是，初级定位装置可以允许初级绕组结构绕着前述第一方向和/或第二方向和/或第三方向旋转。

在初级绕组结构与次级绕组结构对准的状态下，初级侧和次级侧上的相应的方向可以平行地定向。

由此，初级侧定位装置和/或次级侧定位装置可以使对应的绕组结构竖直定位和/或纵向定位和/或横向定位，如果需要的话，还可以使对应的绕组结构绕着对应的轴线旋转。

总而言之，定位装置可以被控制成能够提供期待的间隙尺寸并由此提供期待的经整流的输出电压。

初级侧定位装置例如在文件GB 1403547.1中描述，该文件以参考方式并入本文。特别地，感应式功率传输垫可包括静止部和可移动部，其中，可移动部包括初级绕组结构，可移动部可以在收回状态与伸出状态之间移动。此外，功率传输垫可以被设计和/或控制成使得可移动部仅仅可以移动至预设的位置集合中的位置，其中，预设的位置集合是收回状态与伸出状态之间的全部位置所形成的集合的子集。此外，可移动部仅仅可以移动至收回状态或伸出状态。然而，还可能的是，可移动部可以移动至收回状态与伸出状态之间的每个位置。

次级侧定位装置例如描述在文件PCT/EP 2013/067414中，该文件以参考方式并入本文。特别地，将安装在电动车辆上的感应式拾取布置结构应当利用由所述布置结构通过磁感应产生的电能来运行，所述感应式拾取布置结构可包括拾取部，所述拾取部包括用于接收磁场并用于生成电能的至少一个电感部、例如次级绕组结构。此外，布置结构可包括将安装在车辆上的安装部和用于对拾取部相对于安装部的移动进行致动的至少一个致动器或者至少两个致动器所形成的致动器组，其中，安装部和拾取部通过至少一个连接部可移动地彼此连接。致动器或致动器组中的致动器可以以下述方式致动：使得拾取部在竖直方向上移动。替代地或附加地，致动器或致动器组可以以下述方式致动：使得拾取部附加地或替代地在纵向和/或横向上移动。

此外，第一致动器可包括可延长区段，所述可延长区段可以通过操作第一致动器而延长和缩短，其中，可延长区段在第一移动方向上延长或缩短。并且，所述布置结构可包括第二致动器，其中，第二致动器包括可以通过操作第二致动器而延长和缩短的可延长区段，其中，该可延长区段在第二移动方向上延长或缩短，其中，第一移动方向和第二移动方向中的至少一个移动方向包含有横向分量。

致动器或致动器组可以以下述方式致动：使得拾取部能根据安装在拾取部上的电感部的输出电压、例如次级绕组结构的输出电压、尤其是经整流的输出电压在竖直方向和/或横向和/或纵向上移动。移动可以设置成能提供期待的输出电压。

由此，三种构造是可能的。在第一种构造中，间隙尺寸仅仅可以通过次级侧定位装置来改变。在第二种构造中，间隙尺寸仅仅可以通过初级侧定位装置来改变。在第三种构造中，间隙尺寸可以通过次级侧定位装置和初级侧定位装置这两者来改变。

在另一实施例中，根据期待的传输电流与实际传输电流之间的偏差来控制WPC的输入电压。

实际传输电流例如可以借助次级侧上的电流感测装置、例如电流传感器来确定。关于实际传输电流的信息例如可以借助至少一个通信装置传送给初级侧，例如从次级侧控制单元传送给初级侧控制单元。例如，可能的是，期待的传输电流通过电池或车辆管理系统来确定。车辆侧电流控制单元或路侧控制单元可以确定实际输入电流与期待的输入电流之间的偏差、例如差。根据所述偏差，用于WPC输入电压产生装置的路侧控制单元的设定点可以被确定出。

所述设定点可以从车辆侧发送给初级侧。在这种情况下，充电控制单元位于车辆侧上。根据所传送的设定点，WPC输入电压控制单元可以控制输入电压产生装置，例如控制输入电压产生装置的输出电压。

然而，这仅仅是一个示例。如上所述，例如还可能的是，为WPC的运行参数确定设定点以调节传输电压，所述WPC的运行参数例如是WPC的占空比、WPC的运行频率和/或由WPC生成的电压之间的相移。

通常而言，所述设定点可以指用于控制在次级绕组结构内感生出的电压的参数。设定点例如可以作为电压值、电流值或功率值被提供。

设定点或关于期待的传输电流与实际传输电流之间的偏差的信息可以借助单向通信从车辆侧发送给初级侧。

在另一优选的实施例中，WPC的期待的输入功率与WPC的实际输入功率之间的偏差可以被确定出。WPC的期待的输入功率是根据能量储存元件的期待的输入功率与能量储存元件的实际输入功率之间的偏差被确定出的。能量储存元件的期待的输入功率与实际输入功率之间的这种偏差也可以在路侧上、例如通过路侧分析评估单元或路侧控制单元、或者在车辆侧上被确定。

WPC的期待的输入电流是根据WPC的期待的输入功率与实际输入功率之间的偏差被确定出的。所述期待的输入电流也可以在路侧上或者车辆侧上被确定出。WPC的输入电压是根据WPC的期待的输入电流来控制的。控制输入电压也可以在路侧上、例如通过前述的路侧控制单元或另外的路侧控制单元来确定。

因此，感应电力传输系统在路侧上可包括三个控制单元。第一控制单元基于能量储存元件的期待的输入功率与实际输入功率之间的偏差来确定WPC的期待的输入功率。第二控制单元(也可以被称之为内控制单元)基于WPC的期待的输入功率与实际输入功率之间的偏差来确定WPC的期待的输入电流。第三控制单元然后根据WPC的期待的输入电流控制输入电压产生装置(例如升压转换器)的运行(例如输出电压)。

第一控制单元(也可以称之为外控制单元)可以是功率控制器，所述功率控制器减小能量储存元件的期待的输入功率与实际输入功率之间的偏差。由第一控制单元确定的这种偏差与感应电力传输系统中的功率损失成比例。第二内控制单元提供功率限制装置，所述功率限制装置能够快速且迅速地改变输入电压产生装置的输出电压以保持输入电压产生装置的输出功率恒定，例如在路侧向车辆侧的功率传输路径改变的情况下，尤其在前文说明的高频变压器的电压比改变的情况下能够使输入电压产生装置的输出功率保持恒定。第二内控制单元为输入电压产生装置的控制单元提供设定点。输入电压产生装置的控制单元还可以称之为第三控制单元。

还能够将实际输入功率和期待的输入功率或者关于实际输入功率和期待的输入功率的信息从车辆侧发送给路侧，例如发送给第一控制单元。所述功率例如可以利用感测装置或通过车辆的能量管理系统来确定。例如，能够感测所述至少一个能量储存元件的实际输入电流和实际输入电压并且能将这些值从车辆侧发送给路侧。并且，期待的电流、电压值可以从车辆侧发送给路侧。在路侧上，例如借助第一控制单元，对应的期待的和实际输入功率以及对应的偏差可以被确定。基于所述偏差，输入电压产生装置的期待的输出功率可以被确定出。

输入电压产生装置的实际输出电流也可以例如通过电流传感器被感测，并且馈送给第二、第三控制单元。并且，输入电压产生装置的对应于WPC的输入电压的输出电压可以例如通过电压传感器被感测并馈送给第二和/或第三控制单元。输入电压产生装置的实际输出电流和实际输出电压能够确定出输入电压产生装置的实际输出功率。

基于外控制单元和内控制单元，有利地确保了能量储存元件的输入功率和输入电流没有被超出，这是因为功率在路侧上被限制或控制。

这有利地避免了在路侧与车辆侧之间实施双向通信，这是因为路侧控制器提供了前述限制。

在一优选的实施例中，实际传输电流、期待的传输电流和实际传输电压借助单向通信从次级侧传送给初级侧。这有利地提供了非常快速的通信，这继而确保了对安全要求的满足。此外，如果通信被中断、尤其中断较短的时间段的话，初级侧安全手段可以被激活。例如，可以对初级侧元件提供功率限制。在这种情况下，即使通信中断，由于系统是自限制的，因此也不用要求断开能量传输。传输电流和传输电压可以对应于所述至少一个能量储存元件、或者包括能量储存元件的车辆侧电网的前述输入电流和输入电压。

此外建议的是一种用于向车辆传输能量的感应电力传输系统，其中，感应电力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并产生交流输出电压的次级绕组结构。此外，交流输出电压是可以可整流的，例如可以通过感应电力传输系统的整流器整流，可以提供给至少一个能量储存元件。

此外，感应电力传输系统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装置，其中，经整流的输出电压可以通过改变间隙尺寸来调节。

根据本发明，间隙尺寸可以根据所述至少一个能量储存元件的充电特性被在前调节，以准备进行能量传输过程、和/或激活和/或控制能量传输过程。

所建议的感应电力传输系统可包括一个或多个控制单元，所述控制单元尤其用于控制间隙尺寸、WPC的输入电压、和前述的其它操纵变量。

所建议的感应电力传输系统有利地允许实施所建议的、用于运行根据上文说明的实施例之一的感应电力传输系统的方法。

在另一实施例中，感应电力传输系统包括用于提供WPC的可调的输入电压的至少一个输入电压产生装置，其中，WPC借助用于调节输入电压的至少一个装置连接至电压供应装置。电压供应装置例如可以由DC电压供应装置或AC供应装置、例如外部电网或电池提供。

这有利地实现了：通过调节WPC的输入电压来附加地对所述至少一个能量储存元件的输入电压进行调节。

在另一实施例中，至少一个输入电压产生装置由升压转换器或降压转换器或其组合提供。这有利地实现了输入电压供应装置的简单的设计。

在另一实施例中，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装置由次级侧定位装置和/或初级侧定位装置提供。在这种情况下，感应电力传输系统可包括这两种定位装置中的一个或两个。如上所述，定位装置可以被操作以平移和/或旋转初级绕组结构和/或次级绕组结构。

如上所述，次级侧定位装置可以通过升降装置来提供和/或初级侧定位装置可以通过致动装置来提供。

在另一实施例中，感应电力传输系统包括用于次级侧与初级侧之间的单向通信的至少一个装置。借助于所述单向通信，实际与期待的传输电流和/或传输电压可以从车辆发送给路侧。

附图说明

本发明将参考附图来说明。附图示出：

图1是根据现有技术的感应电力传输系统的示意性布置图；

图2是根据现有技术的输入电压产生装置的示意性框图；

图3是根据现有技术另一实施例的感应电力传输系统的示意性框图；

图4是根据本发明的感应电力传输系统的示意性框图；

图5是示意性控制图；并且

图6是根据另一实施例的示意性控制图。

具体实施方式

图4示出根据本发明的感应电力传输系统1的示意性框图。示出的是路侧WS和车辆侧VS。

感应电力传输系统1包括电压供应装置2、13，所述电压供应装置2、13可以设计成DC电压供应装置或AC电压供应装置。此外，感应电力传输系统1包括升压转换器7。升压转换器7可以具有预设的输出电压调整范围，其中，所述输出电压调整范围例如是最小电压U_min至最大电压U_max。

由升压转换器7提供的最小电压U_min可以大于升压转换器7的最大输入电压，例如大于电压供应装置2、13的最大输出电压。可能的是，例如，最小输出电压U_min比升压转换器7的最大输入电压大的量是所述升压转换器7的内电压降。总的来说，升压转换器7可以在从U_min至U_max的区间内调节输出电压。

此外，升压转换器7可以设计成使得升压转换器7的最小输出电压U_min大于能量储存元件12的最小输入电压。能量储存元件12例如可以由车辆的电池提供。此外，升压转换器7可以设计成使得升压转换器7的最大输出电压U_max小于能量储存元件12的最大输入电压。

此外，感应电力传输系统1包括路侧功率转换器(WPC)4，其中，WPC 4包括转换器5和输出滤波器6。

提供输入电压产生手段的升压转换器7的输出电压等于WPC 4的输入电压(WPC 4输入电压)。

WPC 4的输出电压提供给高频变压器10的初级绕组结构，高频变压器10还包括次级绕组结构，所述次级绕组结构用于接收初级绕组结构由于所施加的WPC 4输出电压而产生的交变电磁场。此外，感应电力传输系统1包括用于对次级绕组结构的AC输出电压整流的整流器11。整流后的输出电压U_C提供能量储存元件12的输入电压。整流后的输出电流I_C提供能量储存元件12的输入电流。输入电流I_C也可以称之为传输电流，输入电压U_C也可以称之为传输电压。

高频变压器10的电压比r可以表达成：

r＝U_WPC/U_C＝I_C/I_WPC公式1，

其中，I_WPC是WPC>WPC是WPC>

未示出的是定位装置，所述定位装置用于改变高频变压器10的初级绕组结构和/或次级绕组结构的位置、尤其是竖直位置。

为了对能量储存元件12的充电进行准备，可以确定能量储存元件12的充电状态(SOC)。根据给定或预设的SOC电压曲线，期待的输入电压U_C,des可以作为能量储存元件12的储存元件总电压被确定。能量储存元件12的储存元件总电压例如可以是能量储存元件12的内电压与能量储存元件12的内电阻上的电压降的和。然而，优选地，期待的输入电流I_C,des(参见例如图5)可以被确定以提供期待的输入电压U_C,des，尤其使得对于能量储存元件12的串联连接的任何电池单元没有超过所允许的电池单元电压。

此外，升压转换器7可以被控制成将最小输出电压U_min提供给WPC>

然后，高频变压器10的初级绕组结构与次级绕组结构之间的间隙尺寸可以调整成使得在WPC>WPC的情况下经整流的输出电压U_C等于期待的输入电压U_C,des。

例如，如果期待的输入电压U_C,des等于600V并且WPC>WPC等于650V，那么可以将高频变压器10的初级绕组结构与次级绕组结构之间的间隙尺寸调节成使得电压比r等于1/1.083(600V/650V)。如果这种电压比通过调整间隙尺寸被精确地提供，那么没有传输电流I_C提供给能量储存元件12，这是因为期待的输入电压U_C,des等于经整流的输出电压U_C。

由此，通过调整间隙尺寸准备进行能量传输过程。然后，可以通过相应地控制升压转换器7来增加升压转换器7的输出电压(并由此增加WPC4的输入电压U_WPC')。例如，能够增加升压转换器7的输出电压直至将能够提供期待的充电过程的期待的传输电流I_C,des提供给能量储存元件12。

间隙尺寸可以在升压转换器7的输出电压的增加过程中保持恒定。然而，如果升压转换器7的输出电压达到最大输出电压U_max并且充电没有终止，那么可以再次调整间隙尺寸。在这种情况下，可以将升压转换器7的输出电压减小至最小输出电压U_min并然后将间隙尺寸调节成：使得由WPC4的最小输入电压U_WPC得到的将经整流的、等于能量储存元件12的实际总储存电压的输出电压U_C提供给能量储存元件12。

如果升压转换器7的电压调整范围例如为650V至750V且能量储存元件12具有600V至750V的输入电压范围并且完全充电是被期待的，那么必须在整个充电过程中使间隙尺寸改变至少一次。

也能够在能量传输过程中连续地改变间隙尺寸，其中，电压比r被连续地提供以使得感应电力传输系统1以最优运行状况运行。最优运行状况例如在下述情况下提供：损失、流过初级或次级绕组结构的线圈的电流和/或功率传输场的磁杂散场被最小化。此外，最优运行状况可以在下述情况下提供：初级侧与次级侧之间的损失以期待的比、例如1：1的比例展开。此外，最优运行状况还可以在下述情况下提供：功率传输效率被最大化。

当然，能够利用降压转换器来替代升压转换器7。

在图5中，根据本发明的第一控制示意图被示出。期待的传输电流I_C,des可以被确定，例如通过车辆的能量储存元件管理系统来确定。此外，实际传输电流I_C例如可以通过感测实际传输电流I_C来确定。车辆侧控制单元14根据期待的传输电流I_c,des与实际传输电流I_c之间的差产生用于路侧控制单元15的一设定点，其中，路侧控制单元15控制升压转换器7(参见图4)的运行。车辆可包括发送器16，其中，所述设定点可以通过发送器16、尤其通过单向通信传送给路侧接收器17。

所述设定点例如是升压转换器7的等于WPC>WPC,des的期待的输出电压。路侧控制单元15控制升压转换器7的运行以使得WPC>WPC等于WPC>WPC,des。

在图6中，另一控制示意图被示出。再次，期待的传输电流I_C,des被确定，例如通过车辆侧能量储存元件管理系统来确定。

期待的传输电流I_C,des通过车辆侧发送器16、尤其借助单向通信传送给路侧接收器17。还传送的是例如通过对应的感测装置、例如电流传感器和电压传感器(未示出)所测量的实际传输电流I_C和实际输入电压U_C。利用期待的传输电流I_C,des、实际传输电流I_C和实际输入电压U_C，分析评估单元20可以确定出、例如通过期待的传输电流I_C,des和实际输入电压U_C的乘积确定出能量储存元件12的期待的输入功率。此外，实际输入功率、例如实际输入电压U_C和实际传输电流I_C的乘积可以被确定出、例如也通过分析评估单元20来确定出。能量储存元件12的期待的输入功率与实际输入功率之间的偏差为布置在路侧上的第一外控制单元18提供一输入。第一外控制单元18确定WPC>WPC,des。WPC>WPC和实际输入电压U_WPC、例如通过另外的分析评估单元21被确定出。WPC>WPC,des与实际输入功率之间的偏差为第二内控制单元19提供一输入。第二内控制单元19根据这一偏差确定出WPC>WPC,des。所述输入电压U_WPC,des为控制升压转换器7的运行的控制单元15提供一设定点。

此外还示出的是WPC>WPC与WPC>WPC可以反馈给第二内控制单元19和控制单元15。