1、Mai 2017DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 29.2
2、40.99; 33.160.01; 35.240.99!%b Drahtlos-Energiequelle, die Energie an eine bestimmte Anzahl von WPMS-Gerten (WPMS-D) oder Nebensendern (WPMS-R) bertragen kann 2.1.8 Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: wireless power management system) Drahtlos-Energieempfnger, der Energie von den WPMS-Quellen (WPM
3、S-Ss) oder Nebensendern (WPMS-Rs) empfangen kann 2.1.9 Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: wireless power management system) Drahtlos-Energienebensender, der elektrische Energie von einer oder mehreren Quellen an ein oder mehrere Gerte bertragen kann Anmerkung 1 zum Begriff: Um elektrische Energie
4、 drahtlos weiterleiten zu knnen, verhlt es sich gleichzeitig als Quelle (WPMS-S) und als Gert (WPMS-D). 2.2 Abkrzungen WPT drahtlose Energiebertragung (en: Wireless Power Transfer) WDCZ Drahtlos-Datenkommunikationszone (en: Wireless Data Communication Zone) WPTZ Drahtlos-Energiebertragungszone (en:
5、Wireless Power Transfer Zone) WPTN Drahtlos-Energiebertragungsnetz (en: Wireless Power Transfer Network) 5 DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 WPMS Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: Wireless Power Management System) WPMS-S Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: Wireless Power Management System
6、 ) WPMS-R Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: Wireless Power Management System ) WPMS-D Drahtlos-Energiemanagementsystem (en: Wireless Power Management System ) 3 berblick WPMS ist das Managementsystem fr WPT von mehreren WPMS-Ss und WPMS-Ds. Herkmmliches Laden mit einem Kabel ist fr die Nutzer un
7、bequem. WPT ist eine Technologie, bei der kein herkmmliches Lade-verfahren ber ein verdrahtetes Kabel erforderlich ist. Sie nutzt die Eigenschaften der elektromagnetischen Kopplung, um Energie an entfernte Empfnger zu liefern. Das Ziel eines WPMS besteht darin, den Ver-brauchern verschiedener mobile
8、r Gerte die Mglichkeit zu geben, die WPT, die drahtlos Energie liefert, in vollem Umfang nutzen zu knnen. Um sich von dem Verhltnis der herkmmlichen zur drahtlosen Ladung von 1:1 (1:1-WPT) zu lsen, verwaltet ein WPMS die Energiebertragung fr mehrere WPMS-Ss und WPMS-Ds gleichzeitig (M:N-WPT). Bild 1
9、 Konzept eines Drahtlos-Energiemanagementsystems In Bild 1 sind drei Quellen dargestellt, die in ihrer eigenen WPTZ ber Repeater oder mehrere Gerte verfgen, wie z. B. ber einen Fernseher, eine Fernbedienung, einen Tablet-PC, ein Smartphone, ein Notebook und drahtlose Lautsprecher. Die WPMS-Technolog
10、ie kann in den verschiedenen Bereichen einschlielich der folgenden angewendet werden. Mobile Endgerte: Ladedienste knnen fr mobile Endgerte jederzeit und berall bereitgestellt werden. Haushaltsgerte: Die Anwendung der WPMS-Technologie kann den Vorteil einer minimalen Verdrahtung und der freien Wahl
11、der Mbelanordnung erbringen, womit die beim herkmmlichen Laden ber ein Kabel entstehende Unordnung und Unbequemlichkeit beseitigt wird. 6 DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 4 Referenzmodelle 4.1 Allgemeines Dieser Abschnitt beschreibt die Referenzmodelle, wobei mgliche Konfigurationen von WPMS-S
12、(s), WPMS-R(s) und WPMS-D(s) vorgeschlagen werden. 4.2 WPT einer Quelle zu einem Gert (1:1) Bei einem 1:1-WPT-Modell besteht ein WPTN aus einem einzigen WPMS-S und einem einzigen WPMS-D, wie in Bild 2 dargestellt. Bild 2 Aufbau eines 1:1-Drahtlos-Energiebertragungsnetzes Das WPMS-S empfngt die Ladez
13、ustandsdaten des WPMS-D in der WDCZ und bildet auf der Grundlage dieser Informationen das WPTN. Dann bertrgt das WPMS-S drahtlos Energie an das WPMS-D im WPTN. Ein WPMS-S kann lediglich ein WPMS-D in der WPTZ verwalten und Elektroenergie an das entfernte WPMS-D bertragen. Das bedeutet, dass ein WPMS
14、-D nur zu einer WPTZ gehrt. 4.3 WPT einer Quelle zu mehreren Gerten (1:N) Bei einem 1 : N-WPT-Modell besteht ein WPTN aus einem einzigen WPMS-S und mehreren WPMS-Ds, wie in Bild 3 dargestellt. 7 DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 Bild 3 Aufbau eines 1:N-Drahtlos-Energiebertragungsnetzes Das WPMS
15、-S sammelt die Ladezustandsdaten mehrerer WPMS-Ds in der WDCZ und bildet auf der Grund-lage dieser Informationen das WPTN. Dann bertrgt das WPMS-S drahtlos Energie zu den WPMS-Ds im WPTN. Ein WPMS-D, das sich auerhalb einer WPTZ befindet, ist nicht in dem WPTN enthalten. Ein WPMS-S verwaltet mehrere
16、 WPMS-Ds in der WDCZ und bertrgt Elektroenergie zu entfernten WPMS-Ds in der WPTZ. WPMS-Ds knnen gleichzeitig nur zu einer WPTZ gehren. 4.4 WPT mehrerer Quellen zu mehreren Gerten (M:N) Bei einem M:N-WPT-Modell besteht ein WPTN aus mehreren WPMS-Ss und mehreren WPMS-Ds, wie in Bild 4 dargestellt. 8
17、DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 Bild 4 Aufbau eines M:N-Drahtlos-Energiebertragungsnetzes Bild 4 zeigt, dass ein WPMS-D zu mehreren WPTZs gehren kann, die von mehreren WPMS-Ss gleichzeitig verwaltet werden. Bei diesem Szenario kann eine WPTZ ein Zusammenschluss mehrerer WPTZs sein. WPMS-Ss er
18、fassen die Ladezustandsdaten und die Lage von WPMS-Ds in ihren WDCZs. Auf der Grundlage dieser Informationen bildet jedes WPMS-S ein WPTN, das das WPMS-S enthlt, und baut schlielich ein WPTN auf, das ein Zusammenschluss der einzelnen WPTNs ist. Dann kommunizieren die WPMS-Ss mitein-ander, um Elektro
19、energie zu den WPMS-Ds in ihren WPTZs zu bertragen, einschlielich des bergangs-bereichs der WPTZs. Jedes WPMS-D kann drahtlos Energie von den WPMS-Ss im WPTN empfangen. Dieses M:N-WPT-Referenzmodell deckt das M:1-Drahtlos-Energiebertragungssystem ab, das aus mehreren WMPS-Ss und einem WPMS-D besteht
20、. Das WPMS-D befindet sich im WPTN, das von nur einem WPMS-S verwaltet wird, oder am bergang der WPTNs, die von mehreren WPMS-Ss verwaltet werden. Wenn das WPMS-D zu anderen WPTNs bewegt wird, wird das Energiemanagement entsprechend aktualisiert. 4.5 WPMS mit WPMS-Rs Ein WPMS kann WPMS-Rs enthalten.
21、 Wenn ein WPMS-R sowohl WPMS-S- als auch WPMS-D-Funktionen hat, wird das WPMS-R einer Zeitmultiplexverarbeitung unterzogen und das Referenzmodell ist eine Kombina-tion aus 4.3 und 4.4. Wie in Bild 5 und Bild 6 dargestellt werden die WPMS-S- und WPMS-D-Funktionen regelmig getauscht oder ersetzt. Bild
22、 5 zeigt, dass das WPMS-R als Energieempfnger wie das WPMS-D arbeitet. Jedes WPMS-D kann drahtlos Energie von den WPMS-Ss oder WPMS-Rs im WPTN empfangen. Bild 5 beruht auf dem gleichen Modell wie Bild 3. Bild 6 zeigt, dass das WPMS-R als Energieempfnger wie ein WMPS-S arbeitet. Bild 6 beruht auf dem
23、 gleichen Modell wie Bild 4. WPMS-Rs, die von WPMS-Ss verwaltet werden, knnen das WPTN erweitern. Daher ist das Referenzmodell einer WPT mit Repeatern ein Sonderfall und eine Kombination weiterer Modelle, nmlich Bild 3 und Bild 4. 9 DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 Bild 5 WPMS-R als Energieemp
24、fnger Bild 6 WPMS-R als Energiesender 10 DIN EN 62827-1:2017-05 EN 62827-1:2016 11 5 Komponenten in einem WPMS-S und einem WPMS-D Bild 7 Komponenten eines WPMS-S und eines WPMS-D in einem WPMS Bild 7 zeigt ein Beispiel fr das WPMS, das aus einem WPMS-S und einem WPMS-D besteht. Das WPMS-S enthlt ein
25、en DC/AC-Wandler, einen Leistungsverstrker, einen Steuerblock fr die gesendete Energie, einen Datenkommunikationsblock sowie eine drahtlos Energie bertragende Resonanzantenne. Der DC/AC-Wandler wandelt das Gleichstromsignal in ein Wechselstromsignal um. Der Leistungsverstrker ist eine Art HF-Leistun
26、gsverstrker, der zur Umwandlung eines Wechselstromsignals geringer Leistung in ein strkeres Signal mit hherer Leistung dient. Der Leistungsverstrker ist an die Resonanzantenne mit einem Impedanz-anpassungsblock angeschlossen. Der wichtigste Grund, weshalb ein Impedanzanpassungsblock im WPMS vorhande
27、n ist, ist die Maximierung des Wirkungsgrads der Energiebertragung vom WPMS-S zum WPMS-D. Die berwachung der Informationen zur Energiebertragung vom WPMS-S zum WPMS-D ist einer der wichtigsten Schritte im Ladevorgang. Der Datenkommunikationsblock ermglicht einen Austausch der Echtzeit-Energieinforma
28、tionen zwischen dem WPMS-S und dem WPMS-D. Dieser Block dient der Steuerung der Sendeenergie. Das WPMS-D enthlt eine drahtlos Energie bertragende Resonanzantenne, einen Gleichrichter, einen Gleichspannungswandler, einen Lade-/Energiemanagementblock, einen Erfassungs-/ Steuerblock fr die empfangene E
29、nergie und den Datenkommunikationsblock. Der Gleichrichter bezieht Energie aus dem HF-Wechselstromsignal und liefert die geforderte Energie an das Gesamtsystem. Der Gleichrichter wandelt das HF-Wechselstromsignal vom WPMS-S in eine Gleichspannung um. Da der ankommende HF-Wechselstrom schwankt, schwa
30、nkt auch die erzeugte Gleichspannung. Der Gleich-spannungswandler wird angewendet, um eine stabile Energieversorgung fr die Energiemanagementblcke wie z. B. den Lade-/Energiemanagementblock bereitzustellen. Der Block zur Erfassung der empfangenen Energie erkennt die Hhe der empfangenen Leistung eine
31、s Gleichrichters. Der Datenkommunikationsblock bertrgt die Echtzeit-Leistungsberwachungsdaten an das WPMS-S. 6 Funktionalitten Zur Ausfhrung eines Managementprotokolls, das zuverlssige und wirksame WPMSs fr mehrere Quellen und Empfnger aufbauen kann, wird dieses in zwei Vorgnge unterteilt. Die beide
32、n Vorgnge sind zum einen die Verwaltung der Steuerung mehrerer WPMS-Ds (1:N-WPT) nach IEC 62827-2 und des Weiteren die Ver-waltung der Steuerung mehrerer WPMS-Ss (M:N-WPT) nach IEC 62827-3. Die Ablufe bei der Steuerungs-verwaltung werden auerdem in fnf verschiedene Funktionen eingeteilt. Das sind die Initialisierung, die Authentisierung und Assoziierung, die allgemeine Verwaltung des Ladevorgangs, die Beendigung sowie die Verwaltung von anormalen Ladezustnden.
