CN110014982B - 用于为机动车提供电能的能量提供装置和其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为机动车提供电能的能量提供装置(1)，其具有用于将能量提供装置(1)联接到交变电网上的电网联接部(3)、至少一个用于建立电网联接部(3)和机动车之间的有线电连接的第一联接装置(4)和至少一个用于建立电网联接部(3)和机动车之间的无线电连接的第二联接装置(5)。在此设置成，第一联接装置(4)和第二联接装置(5)通过共同的整流器装置(12)联接到电网联接部(3)上。此外，本发明涉及一种用于运行能量提供装置(1)的方法。

Description

用于为机动车提供电能的能量提供装置和其运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于为机动车提供电能的能量提供装置，其具有用于将能量提供装置联接到交变电网上的电网联接部、至少一个用于建立电网联接部和机动车之间的有线电连接的第一联接装置和至少一个用于建立电网联接部和机动车之间的无线电连接的第二联接装置。此外，本发明涉及一种用于运行能量提供装置的方法。
背景技术
能量提供装置用于为机动车提供电能。为此，能量提供装置通过其电网联接部与交变电网、优选地公共交变电网相连接或者至少可连接。能量提供装置可通过电网联接部从交变电网中提取电能并且将电能提供给机动车、或者说传输到机动车处。
被传输到机动车处的能量例如用于为机动车的蓄能器、优选地机动车的牵引电池充电。牵引电池理解成用于使机动车的牵引驱动装置运行的蓄能器，即电机，借助于该电机可将暂存在牵引电池中的电能转换成用于驱动机动车的机械能。
能量提供装置可将通过电网联接部输入/供应的电能一方面有线地并且另一方面无线地传输给机动车。为此，能量提供装置可选择性地用于建立有线的电连接和/或无线的电连接。为了建立有线的电连接，能量提供装置具有第一联接装置，而为了建立无线的电连接，能量提供装置具有第二联接装置。不仅第一联接装置而且第二联接装置分别相应地设计成用于建立相应的电连接。
从现有技术中例如已知公开文献DE 10 2010 022 727 A1。其涉及一种用于为电驱动的机动车的牵引电池充电的充电***，其包括第一整流器，第一整流器可在输入侧与交变电压电源网络或交变电流电源网络电流连接，并且在输出侧通过被设置用于稳定所产生的直流电压的中间回路与在输出侧与牵引电池相连接的充电调节电路的输入端相连接。在此设置成，中间回路与第二整流器的输出端相连接，第二整流器在输入侧与车辆侧的电绕组相连接，通过该电绕组可将电能从联接到交变电压电源网络或交变电流电源网络上的充电站感应地传输到机动车上，该充电站具有可附接到机动车上的、包括静态的电绕组的耦联装置。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于为机动车提供电能的能量提供装置，其相对于已知的能量提供装置具有优点，特别是同时在结构空间中可极其灵活地应用。
根据本发明，这通过具有权利要求1所述的特征的能量提供装置实现。在此设置成，第一联接装置和第二联接装置通过共同的整流器装置联接到电网联接部上。
通过电网联接部从交变电网中为能量提供装置提供交变电流。然而，第一联接装置和第二联接装置需要直流电流，以便能够为机动车提供电能。出于这一原因，设置整流器装置，通过整流器装置将两个联接装置、即不仅第一联接装置而且第二联接装置联接到能量提供装置的电网联接部上。整流器装置用于将交变电流转换成直流电流，其中，直流电流可供第一联接装置和第二联接装置使用。
现在，可借助于第一联接装置或第二联接装置或同时借助于两个联接装置为机动车提供电能。即，可设置成，仅仅借助于第一联接装置或仅仅借助于第二联接装置为机动车提供电能。然而也可设置成，不仅借助于第一联接装置而且借助于第二联接装置、即并联地为机动车提供电能。同样也可设置成，借助于第一联接装置为机动车提供电能，并且借助于第二联接装置为另一机动车提供电能。
然而在每种情况下，借助于共同的整流器装置、特别是仅仅借助于该共同的整流器装置以直流电流供给第一联接装置和第二联接装置。由于为第一联接装置和第二联接装置使用共同的整流器装置，可实现能量提供装置的节省空间的设计方案，然而同时可实现在使用能量提供装置时高的灵活性，因为不仅可有线地而且可无线地为一辆或多辆机动车提供电能。
整流器装置可设计成单向的或双向的。在第一种情况中，可借助于整流器装置从交变电网中提取电能并且输送给联接装置。未设置反过来的方向。而如果实现整流器装置的双向的设计方案，则整流器装置不仅可用于从交变电网中提取电能并且将其输送给联接装置而且也可用于在相反的方向上的能量传输。这意味着，例如能量从机动车借助于第一联接装置和/或第二联接装置传输给能量提供装置并且通过整流器装置从能量提供装置输入交变电网。
由于第一联接装置和第二联接装置集成到能量提供装置中，此外可设置成，借助于联接装置中的一个从机动车中提取电能并且借助于联接装置中的相应另一个将电能输送给另一机动车。就此而言，实现了或至少可实现能量提供装置的极其灵活的运行。
本发明的另一优选的设计方案设置成，整流器装置具有刚好一个整流器，其一方面联接到电网联接部上，并且另一方面并联地电连结到第一联接装置和第二联接装置上。整流器用于将从交变电网中提取的交变电流整流成直流电流，该直流电流紧接着被提供给第一联接装置和第二联接装置。为此，整流器在输入侧联接到电网联接部上并且在输出侧并联地与第一联接装置和第二联接装置连接。
即，通过整流器引导总共输送给第一联接装置和第二联接装置的电功率。优选地，就此相应地匹配能量提供装置。例如，如此设计整流器，使得其不仅可为第一联接装置而且可为第二联接装置供给电功率，该电功率相应于两个联接装置的额定功率的和。
如果情况并非如此，即，整流器的额定功率小于两个联接装置的额定功率的和，则优选地如此设计能量提供装置，使得或者分别使两个联接装置中的仅仅一个可运行，或者如此调整两个联接装置中的至少一个的实际功率，使得其小于相应的额定功率。
因此，在第一种情况中，例如当借助于第一联接装置将电能输送给机动车时，关上第二联接装置。相反地，当借助于第二联接装置将电能输送给机动车时，关上第一联接装置。代替关上，也可设置分别减小相应的联接装置的实际功率，即，优选地如此减小，使得两个联接装置的实际功率的和相当于整流器或者说整流器装置的额定功率。
在本发明的另一实施形式的范围中可设置成，整流器装置具有第一整流器和第二整流器，它们一方面并联地电联接到电网联接部上，其中，第一整流器另一方面电连结到第一联接装置上并且第二整流器另一方面电连结到第二联接装置上。即，与以上描述的设计方案不同地，不是设置一个整流器，而是设置多个整流器、即第一整流器和第二整流器。两个整流器一方面、即在输入侧并联地电联接到电网联接部上。另一方面，即在输出侧，第一整流器至少电联接到第一联接装置上并且第二整流器至少电联接到第二联接装置上。
优选地，如此设计两个整流器，使得其能实现相应的联接装置在其额定功率下运行。就此而言，优选地，第一整流器的额定功率相应于第一联接装置的额定功率，并且第二整流器的额定功率相应于第二联接装置的额定功率。然而，显然在此也可设置成，减小联接装置中的至少一个的或两个联接装置的实际功率，如果需要这种情况时，例如如果由交变电网提供的功率或通过电网联接部可从交变电网中提取的功率不足够用于使两个联接装置分别以其额定功率运行时。
在特别优选的设计方案中设置成，整流器装置具有开关装置，两个整流器可借助于开关装置在输出侧相互耦联。即，在开关装置的第一开关位置中，第一整流器联接到第一联接装置上并且与第二联接装置电分离，而第二整流器联接到第二联接装置上并且与第一联接装置电分离。与之相比，在开关装置的第二开关位置中，第一整流器和第二整流器分别不仅与第一联接装置而且与第二联接装置电连接。
本发明的另一优选的实施形式设置成，在能量提供装置的第一运行模式中，第一整流器与第一联接装置电连接并且与第二联接装置分离，并且第二逆变器与第二联接装置电连接并且与第一联接装置电分离，其中，在能量提供装置的第二运行模式中，第一整流器和第二整流器电并联并且分别与第一联接装置和第二联接装置电连接。以上已经指出了这种情况。例如可借助于所述开关装置实现这两种运行模式，其中，在第一运行模式中在开关装置上调整出第一开关位置并且在第二运行模式中在开关装置上调整出第二开关位置。
本发明的一改进方案设置成，第一联接装置具有用于联接设置成用于建立与机动车的有线连接的电导线的联接部和/或联接到联接部上的电导线。通过第一联接装置建立或可建立与机动车的有线连接。为此，为能量提供装置至少配设有用于联接电导线的联接部，通过该联接部最终存在与机动车的电连接。联接部例如是提供插接连接的插接联接部，电导线可通过该插接连接与第一整流器电连接。
显然，附加地，电导线可为第一联接装置的组成部分。同样可设置成，电导线持久地且不可拆分地、即以至少不能无破坏地拆分的方式与第一整流器电连接。在这种情况中，例如仅仅存在电导线，然而不存在联接部或插接联接部。插接联接部例如如此布置在能量提供装置的壳体处，使得能以简单的方式建立与电导线的插接连接。这实现了极其灵活地使用能量提供装置。
本发明的另一优选的设计方案设置成，第二联接装置具有逆变器和通过逆变器电联接到整流器装置上的无线充电装置。逆变器用于将由整流器装置提供的直流电流转换成交变电流。交变电流继而又被输送给无线充电装置。无线充电装置例如以一个或多个线圈的形式存在。
即，为了无线地为机动车提供电能，借助于能量提供装置首先借助于整流器装置将从交变电网中提取的交变电流转换成直流电流。紧接着，再次将该直流电流转换成交变电流，即，借助于逆变器。在此，根据无线充电装置的要求转换交变电流的频率。特别是，借助于逆变器提供的交变电流的频率显著高于通过电网联接部从交变电网中提取的交变电流的频率。就此而言，以有利的方式实现能量提供装置的灵活运行。
本发明的另一优选的设计方案设置成，整流器装置和第一联接装置的联接部布置在能量提供装置的共同的壳体中。例如，共同的壳体为壁安装做好准备，然而也可布置在其它合适的部位处。通过(共同的)整流器装置和联接部在壳体中的布置，实现了能量提供装置的尤其紧凑的实施形式。
本发明的另一实施形式设置成，逆变器布置在壳体中并且通过至少部分地在壳体之外伸延的电连接部与无线充电装置电连接。逆变器和无线充电装置亦即彼此分开地布置，即逆变器布置在壳体中而无线充电装置布置在壳体之外。通过特别是除了整流器装置和第一联接装置的联接部外还将逆变器布置在壳体中，实现了能量提供装置的特别高的集成度，其中，仅仅能量提供装置的很少的部分、即无线充电装置位于壳体之外。因此，在空间情况有限时能量提供装置也可毫无困难地使用。
最终，在本发明的另一优选的实施形式的范围中，可设置成，逆变器和无线充电装置被构造成布置在壳体之外的共同的结构单元，其中，逆变器通过至少部分地在壳体之外伸延的电连接部与整流器装置电连接。与以上描述的、其中逆变器布置在壳体中的设计方案不同地，现在逆变器和无线充电装置两者都应位于壳体之外。在此，它们形成共同的结构单元。
现在，逆变器通过电连接部与布置在壳体中的整流器装置电连接。这具有的优点是，逆变器和无线充电装置可共同地与能量提供装置的其它元件无关地进行更换。例如，当将机动车换成另一机动车，另一机动车需要与所述机动车不同的另一无线充电装置和/或另一逆变器(例如具有不同的频率)时，可需要这种更换。电连接部(逆变器通过该电连接部与整流器装置相连接或联接到该处)至少部分地、优选地完全在壳体之外伸延。
此外，本发明涉及一种用于使用于为机动车提供电能的能量提供装置、特别是根据以上实施方案的能量提供装置运行的方法，其中，能量提供装置具有用于将能量提供装置联接到交变电网上的电网联接部、至少一个用于建立电网联接部和机动车之间的有线电连接的第一联接装置和至少一个用于建立电网联接部和机动车之间的无线电连接的第二联接装置。在此设置成，第一联接装置和第二联接装置通过共同的整流器装置联接到电网联接部上。
已经指出了能量提供装置的这种设计方案和这种做法的优点。不仅能量提供装置而且用于其运行的方法都可根据以上实施方案改进，从而进行参考。
根据本发明，例如设置成，从以上所述的运行模式、即第一运行模式和第二运行模式中选出合适的运行模式，并且在整流器装置处设定。为此，特别是设置成，相应地调整同样已经阐述过的开关装置。这实现了能量提供装置的特别灵活的运行。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细解释本发明，但本发明并不局限于此。其中：
图1示出了第一实施形式的能量提供装置的示意图，
图2示出了第二实施形式的能量提供装置的示意图，以及
图3示出了第三实施形式的能量提供装置的示意图。
具体实施方式
图1示出了能量提供装置1的示意图，能量提供装置1设置并构造成用于为未详细示出的机动车提供电能。能量提供装置1具有壳体2，重要的组件布置在其中。此外，能量提供装置1具有用于将能量提供装置1联接到交变电网、优选地公共交变电网上的电网联接部3。在此处示出的实施例中，电网联接部3实施成三相的。
此外，能量提供装置1具有第一联接装置4和第二联接装置5。第一联接装置4设置和构造成用于建立在电网联接部3和机动车之间的有线的电连接，而第二联接装置5设置和构造成用于建立在电网联接部3和机动车之间的无线的电连接。第一联接装置4具有第一联接部6并且第二联接装置5具有第二联接部7。第一联接部6和(可选地还有)第二联接部7优选地分别构造成插接联接部。
电导线8可联接到联接部6上，通过电导线最终可建立与机动车的电连接。第二联接装置5具有联接到第二联接部7上的结构单元9，逆变器10和无线充电装置11存在于结构单元9中。无线充电装置11例如构造成线圈并且通过逆变器10联接到第二联接部7上。
第一联接装置4和第二联接装置5通过共同的整流器装置12联接到电网联接部3上。在此处示出的实施例中，整流器装置12具有第一整流器13和第二整流器14。两个整流器13和14一方面联接到电网联接部3上。另一方面，第一整流器13至少联接到第一联接装置4上，并且第二整流器14至少联接到第二联接装置5上，或者说第一整流器13和第二整流器14分别联接到相应的联接部6或7上。
此外，存在开关装置15，其具有至少一个开关16、在此处示出的实施例中具有两个开关16。借助于开关装置15，整流器13和14可在输出侧相互电连接。这意味着，整流器13和14分别联接到两个联接装置4和5上、或者说相应的联接部6和7上。
在此设置成，在开关装置15的第一开关位置中，第一整流器13联接到第一联接装置4上并且与第二联接装置5电分离。此外，第二整流器14与第二联接装置5电连接并且与第一联接装置4电分离。而在开关装置15的第二开关位置中，两个整流器13和14在输出侧相互耦联并且由此分别既与第一联接装置4也与第二联接装置5电连接。
图2示出了第二实施形式的能量提供装置1。该能量提供装置原则上与第一实施形式相似地设计，从而参考以上实施方案并且以下仅仅阐述不同之处。不同之处在于，整流器装置12仅仅具有整流器13，而不具有第二整流器14。也省去了具有开关16的开关装置15。代替地，联接装置4和5、或者说联接部6和7始终并联地联接到整流器装置12或者说整流器13上。
图3示出了能量提供装置1的第三实施形式。该能量提供装置基本上与第二实施形式相似地设计，从而参考相应的实施方案并且以下仅仅阐述不同之处别。不同之处在于，现在逆变器10也布置在壳体2中，其中，无线充电装置11继续位于壳体2之外。例如，无线充电装置11通过第二联接部7与逆变器10电连接或至少可电连接。
所描述的能量提供装置1的设计方案具有的优点是，通过使联接装置4和5通过共同的整流器装置12被供给电流，实现了能量提供装置1的高度集成。此外，能量提供装置的重要组件布置在共同的壳体2中。

Claims (6)

1.一种用于为机动车提供电能的能量提供装置(1)，其具有用于将所述能量提供装置(1)联接到交变电网上的电网联接部(3)、至少一个用于建立所述电网联接部(3)与所述机动车之间的有线电连接的第一联接装置(4)和至少一个用于建立所述电网联接部(3)与所述机动车之间的无线电连接的第二联接装置(5)，其中，所述第一联接装置(4)和所述第二联接装置(5)通过共同的整流器装置(12)联接到所述电网联接部(3)上，
其特征在于，
所述第一联接装置(4)具有被设置用于建立与所述机动车的有线连接的电导线(8)和用于与电导线(8)相联接的联接部(6)，所述第二联接装置(5)具有逆变器(10)和通过所述逆变器(10)电联接到所述整流器装置(12)上的无线充电装置(11)，
所述整流器装置(12)具有第一整流器(13)和第二整流器(14)，所述第一整流器和第二整流器在一端并联地电联接到所述电网联接部(3)上，其中，所述第一整流器(13)在另一端电连接到所述第一联接装置(4)上并且所述第二整流器(14)在另一端电连接到所述第二联接装置(5)上，
借助于开关装置(15)，在所述能量提供装置(1)的第一运行模式中，所述第一整流器(13)与所述第一联接装置(4)电连接并且与所述第二联接装置(5)电分离，所述第二整流器(14)与所述第二联接装置(5)电连接并且与所述第一联接装置(4)电分离，而在所述能量提供装置(1)的第二运行模式中，所述第一整流器(13)和所述第二整流器(14)电并联并且分别不仅与所述第一联接装置(4)而且与所述第二联接装置(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的能量提供装置，其特征在于，所述整流器装置(12)和所述第一联接装置(4)的联接部(6)布置在所述能量提供装置(1)的共同的壳体(2)中。
3.根据权利要求2所述的能量提供装置，其特征在于，所述逆变器(10)布置在所述壳体(2)中并且通过至少部分地在所述壳体(2)之外伸延的电连接部与所述无线充电装置(11)电连接。
4.根据权利要求2所述的能量提供装置，其特征在于，所述逆变器(10)和所述无线充电装置(11)被构造成布置在所述壳体(2)之外的共同的结构单元(9)，其中，所述逆变器(10)通过至少部分地在所述壳体(2)之外伸延的电连接部与所述整流器装置(12)电连接。
5.一种用于运行用于为机动车提供电能的能量提供装置(1)的方法，其中，所述能量提供装置(1)具有用于将所述能量提供装置(1)联接到交变电网上的电网联接部(3)、至少一个用于建立所述电网联接部(3)与所述机动车之间的有线电连接的第一联接装置(4)和至少一个用于建立所述电网联接部(3)与所述机动车之间的无线电连接的第二联接装置(5)，其中，所述第一联接装置(4)和所述第二联接装置(5)通过共同的整流器装置(12)联接到所述电网联接部(3)上，
其特征在于，
所述第一联接装置(4)具有被设置用于建立与所述机动车的有线连接的电导线(8)和用于与电导线(8)相联接的联接部(6)，所述第二联接装置(5)具有逆变器(10)和通过所述逆变器(10)电联接到所述整流器装置(12)上的无线充电装置(11)，
所述整流器装置(12)具有第一整流器(13)和第二整流器(14)，所述第一整流器和第二整流器在一端并联地电联接到所述电网联接部(3)上，其中，所述第一整流器(13)在另一端电连接到所述第一联接装置(4)上并且所述第二整流器(14)在另一端电连接到所述第二联接装置(5)上，
借助于开关装置(15)，在所述能量提供装置(1)的第一运行模式中，所述第一整流器(13)与所述第一联接装置(4)电连接并且与所述第二联接装置(5)电分离，所述第二整流器(14)与所述第二联接装置(5)电连接并且与所述第一联接装置(4)电分离，而在所述能量提供装置(1)的第二运行模式中，所述第一整流器(13)和所述第二整流器(14)电并联并且分别不仅与所述第一联接装置(4)而且与所述第二联接装置(5)电连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法被设计用于运行根据权利要求2至4中任一项所述的能量提供装置(1)。
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