用于非接触地传输能量的设备和系统的制作方法

本发明涉及一种用于将能量从至少一个能量馈入装置非接触地传输到至少一个耗电器/负载、尤其是移动式耗电器的设备，该设备包括多个转换器和多个初级线圈。本发明还涉及一种用于非接触地传输能量的系统，该系统包括至少一个能量馈入装置、至少一个根据本发明的用于非接触地传输能量的设备和至少一个移动式耗电器。

背景技术：

1、为了给移动式耗电器供给电能，已知一种感应充电系统。感应充电系统允许向移动式耗电器非接触地传输能量。移动式耗电器尤其是具有用于存储电能的可充电电池的自动驾驶车辆。

2、从de 10 2004 055 154 b4中已知一种用于非接触地传输能量的系统。该系统包括与细长的初级导体连接的电源。可沿初级导体运动的移动式耗电器具有传输头。传输头具有与初级导体感应耦合的绕组。通过该感应耦合，能量可被从初级导体传输到耗电器的传输头。

3、de 10 2010 050 935 b4公开了一种用于向车辆非接触地传输能量的设备。在此，能量被从具有线圈绕组的固定式线圈装置感应地传输到设置在车辆中的次级绕组。

4、从us 2016/0221461 a1中已知一种用于非接触地传输能量的系统。该系统包括多个固定布置的初级线圈和多个次级线圈。能量通过感应耦合被从初级线圈传输到次级线圈上。

5、文献de 100 53 373b4公开了一种用于非接触地传输能量的方法和设备。在此，能量经由多个传输路段被从多个中频电源传输到至少一个运动的耗电器上。

6、一种用于非接触地传输能量的设备例如包括转换器，该转换器将中频初级电流馈入固定式的初级线圈中。移动式耗电器具有次级线圈，在次级线圈中感应出次级电流。为了对车辆的电池进行充电，需要直流电流。为此，移动式耗电器具有对次级电流进行整流的变流器。具有高波动性的强脉冲直流电流不适用于对电池进行充电；借助于转换器产生恒定的、平滑的直流电流是比较复杂的。

技术实现思路

1、本发明的目的是，改进一种用于非接触地传输能量的设备和系统。

2、根据本发明，该目的通过具有在权利要求1中给出的特征的用于非接触地传输能量的设备来实现。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。该目的还通过具有在权利要求8中给出的特征的用于非接触地传输能量的系统来实现。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

3、根据本发明的用于将能量从至少一个能量馈入装置非接触地传输到至少一个耗电器、尤其是移动式耗电器的设备包括多个转换器和多个初级线圈，其中，多个转换器中的每个产生中频的初级电流并将其分别馈入多个初级线圈中的相应一个初级线圈中，其中，初级电流具有相同的基本频率，并且其中，初级电流彼此之间具有相移。

4、利用根据本发明的用于非接触地传输能量的设备，可以产生用于对移动式耗电器的电池进行充电的电流，该电流具有比较低的波动性，因此，该电流被比较强地平滑。不需要或仅在小的尺寸中需要用于电流平滑的附加的元件、例如平滑电感。因此，在根据本发明的设备中以及在移动式耗电器中，有利地减小了结构空间、重量和成本。附加地，由初级线圈中的初级电流产生的不期望的电磁远场至少近似地相互抵消。

5、根据本发明的一个优选的设计方案，在每两个初级电流之间的相移等于180°与转换器数量的商或等于该商的整数倍。在该设计方案中，用于对移动式耗电器的电池进行充电的所产生的电流的波动性是特别低的，因此平滑是特别有效的。

6、根据本发明的一个特别优选的设计方案，设备包括刚好六个转换器，其中，第二初级电流相对于第一初级电流具有30°的相移，第三初级电流相对于第一初级电流具有60°的相移，第四初级电流相对于第一初级电流具有90°的相移，第五初级电流相对于第一初级电流具有120°的相移，并且第六初级电流相对于第一初级电流具有150°的相移。

7、根据本发明的一个有利的设计方案，转换器的数量等于初级线圈的数量，并且给每个转换器分配刚好一个初级线圈，其中，每个转换器将所产生的初级电流仅馈入所分配的初级线圈中。由此使所需的结构元件的数量最小化。

8、根据本发明的一个有利的设计方案，多个转换器中的每个具有用于从直流电压产生中频初级电流的逆变器。因此，可以从通过能量馈入装置提供的直流电压产生中频初级电流。

9、根据本发明的一个有利的改进方案，多个转换器中的每个具有用于从交变电压产生直流电压的整流器。因此，可以从通过能量馈入装置提供的、频率为例如50hz或60hz的三相或单相交变电压产生中频初级电流。

10、根据本发明的一个有利的设计方案，转换器借助于同步线路相互连接，其中，产生第一初级电流的第一转换器将信号馈入同步线路中，该信号具有第一初级电流的基本频率和相位，并且其中，剩余的转换器分别产生相对于第一初级电流具有相移的初级电流。

11、根据本发明的另一个有利的设计方案，转换器与同步装置连接，其中，同步装置向每个转换器发送信号，该信号具有要产生的初级电流的基本频率和相位。

12、根据本发明的用于非接触地传输能量的系统包括至少一个能量馈入装置、至少一个根据本发明的用于非接触地传输能量的设备和至少一个具有多个次级线圈的移动式耗电器，其中，次级线圈可以与初级线圈感应耦合，使得每一个在初级线圈之一中的初级电流在次级线圈之一中感应出次级电流。

13、利用根据本发明的用于非接触地传输能量的系统，可以产生用于对移动式耗电器的电池进行充电的电流，该电流具有比较低的波动性，该电流因此被比较强地平滑。不需要或仅在小的尺寸中需要用于电流平滑的附加的元件、例如平滑电感。因此，在根据本发明的设备中以及在移动式耗电器中，有利地减小了结构空间、重量和成本。附加地，由初级线圈中的初级电流产生的不期望的电磁远场至少近似地相互抵消。

14、根据本发明的有利的设计方案，初级线圈的数量等于次级线圈的数量。由此使所需的结构元件的数量最小化。

15、根据本发明的一个有利的改进方案，至少一个移动式耗电器具有多个变流器，其中，多个次级线圈中的每个将感应出的次级电流分别馈入多个变流器中的相应一个变流器中，并且其中，变流器从次级电流分别产生脉冲直流电流形式的输出电流。多个变流器中的每个为此包括整流器电子装置。

16、根据本发明的一个有利的设计方案，变流器的数量等于次级线圈的数量，并且给每个次级线圈分配刚好一个变流器，其中，每个次级线圈将感应出的次级电流仅馈入所分配的变流器中。由此使所需的结构元件的数量最小化。

17、根据本发明的一个优选的设计方案，变流器彼此互连，使得产生的输出电流相加为总电流。总电流用于对移动式耗电器的电池进行充电。因此，以脉冲直流电流的形式存在的输出电流的波动性至少近似地相互抵消。总电流具有比较低的波动性，因此被比较强地平滑。

18、根据本发明的一个有利的设计方案，至少一个移动式耗电器具有可充电电池和平滑电感，其中，用于对电池进行充电的总电流流过平滑电感。由此，总电流仍然具有低的波动性，因此被更强地平滑。

19、根据本发明的一个有利的设计方案，初级线圈以二维矩阵的形式布置，和/或次级线圈以二维矩阵的形式布置。通过初级线圈和次级线圈的这种布置进一步减小所需的结构空间。

20、根据本发明的一个有利的设计方案，初级线圈布置在建筑物的天花板上，和/或次级线圈布置在移动式耗电器的顶侧。在此尤其地，移动式耗电器被设计为商用车辆，并且次级线圈布置在商用车辆的车顶上。

21、本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员而言，特别是从目的提出和/或通过与现有技术相比较而提出的目的，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其他合理的组合可能性。