DE102020100250A1 - Charging device and receiving device for inductively transmitting and receiving electrical energy, method for inductively transmitting and receiving electrical energy, charging system and motor vehicle with a receiving device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (12) zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) zu einer Empfangsvorrichtung (14), aufweisend eine Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix (22) angeordneten einzelnen Ladespulen (20), wobei eine jeweilige Ladespule (20) einzeln elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) verbunden und von dieser getrennt werden kann, in einem verbundenen Zustand von der Energiequelle (16) einen Ladestrom (26) empfängt und in Abhängigkeit von dem Ladestrom (26) ein die jeweilige Ladespule (20) zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld (28) erzeugt. Zumindest zwei der Ladespulen (20) befinden sich zeitgleich in dem verbundenen Zustand, wobei die Ladespulenmatrix (22) eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung (30) aufweist, mittels derer die einzelnen Ladespulen (20) magnetisch miteinander gekoppelt sind, so dass die jeweiligen magnetischen Ladespulenfelder (28) der zumindest zwei zeitgleich in dem verbundenen Zustand befindlichen Ladespulen (20) zum Übertragen der elektrischen Energie zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld (32) gekoppelt sind.The invention relates to a charging device (12) for the inductive transmission of electrical energy from an electrical energy source (16) to a receiving device (14), having a plurality of individual charging coils (20) arranged in a charging coil matrix (22), a respective charging coil ( 20) individually electrically conductively connected to and separated from the energy source (16), receives a charging current (26) from the energy source (16) in a connected state and, depending on the charging current (26), a charging coil (20) ) generated at least partially penetrating magnetic charging coil field (28). At least two of the charging coils (20) are in the connected state at the same time, the charging coil matrix (22) having a magnetic coupling device (30) comprising a soft magnetic material, by means of which the individual charging coils (20) are magnetically coupled to one another so that the respective magnetic charging coil fields (28) of the at least two charging coils (20) which are simultaneously in the connected state are coupled for transferring the electrical energy to a resulting magnetic charging coil matrix field (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle zu einer Empfangsvorrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Empfangsvorrichtung zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle aus einer Ladevorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Ladesystem zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung sowie ein Verfahren zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle aus einer Ladevorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Empfangsvorrichtung.The invention relates to a charging device for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source to a receiving device. The invention also relates to a receiving device for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source from a charging device. The invention also relates to a charging system for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device. The invention also relates to a method for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device and a method for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source from a charging device. Finally, the invention relates to a motor vehicle with a receiving device.

Das induktive oder kontaktlose Übertragen von elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle zu einer Empfangsvorrichtung ist grundsätzlich bekannt und weit verbreitet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird insbesondere das induktive Übertragen von elektrischer Energie zum elektrischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, betrachtet. Bekanntermaßen kann für ein solches Aufladen oder zum Durchführen eines solchen Ladevorgangs ein Spulenpaar mit einer Lade- und einer Empfangsspule (auch Primär- und Sekundärspule genannt) verwendet werden, wobei die Ladespule zumeist in einem Boden, insbesondere innerhalb oder unterhalb einer Fahrbahnoberfläche, angeordnet ist und die Empfangsspule sich an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs befindet. Bei einer Einspeisung eines Ladestroms in die Ladespule wird gemäß der bekannten elektromagnetischen Gesetzmäßigkeit der Induktivität ein die Ladespule zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Feld erzeugt. Das magnetische Feld wiederum durchströmt die zum Durchführen des Ladevorgangs der jeweiligen Ladespule gegenüberliegend positionierte Empfangsspule des Kraftfahrzeugs und induziert in dieser einen elektrischen Stromfluss, welcher zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs verwendet wird.The inductive or contactless transmission of electrical energy from an electrical energy source to a receiving device is known in principle and is widespread. In connection with the present invention, the inductive transmission of electrical energy for electrically charging an electrical energy store of a motor vehicle, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle, is considered in particular. As is known, a pair of coils with a charging coil and a receiving coil (also called primary and secondary coil) can be used for such charging or for carrying out such a charging process, the charging coil mostly being arranged in a ground, in particular within or below a road surface, and the receiving coil is located on an underbody of the motor vehicle. When a charging current is fed into the charging coil, a magnetic field penetrating the charging coil at least in some areas is generated in accordance with the known electromagnetic law of inductance. The magnetic field in turn flows through the receiving coil of the motor vehicle, which is positioned opposite the respective charging coil to carry out the charging process, and induces an electrical current flow in it, which is used to charge an electrical energy storage device of the motor vehicle.

Der Wirkungsgrad oder die Effizienz einer gemäß der oben beschriebenen Art und Weise realisierten kontaktlosen Übertragung einer elektrischen Energie ist abhängig von einem jeweiligen Kopplungsgrad von Ladespule und Empfangsspule. Der Kopplungsgrad wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Beispielsweise spielt eine Platzierung der Empfangsspule und somit eine Platzierung des jeweiligen Kraftfahrzeugs bezüglich der Ladespule eine wesentliche Rolle. Je genauer die Empfangsspule in Bezug auf die Ladespule positioniert ist, desto größer ist der Kopplungsgrad der beiden Spulen (und damit der Wirkungsgrad der Energieübertragung). Mit anderen Worten ist es für eine Steigerung eines jeweiligen Kopplungsgrades wichtig, dass die jeweilige Empfangsspule zu einem möglichst hohen Grad, insbesondere zu mehr als 75 Prozent, in einer räumlichen Überdeckung mit der jeweiligen Ladespule steht. Dies führt zu dem Problem einer möglichst genauen Positionierung des jeweiligen Kraftfahrzeugs, dessen elektrischer Energiespeicher kontaktlos aufgeladen werden soll. Zudem ist der Kopplungsgrad (und damit der Wirkungsgrad) umso größer, je genauer die Lade- und die Empfangsspule hinsichtlich ihrer Geometrie übereinstimmen oder korrespondieren.The degree of effectiveness or the efficiency of a contactless transmission of electrical energy implemented in accordance with the manner described above is dependent on a respective degree of coupling between the charging coil and the receiving coil. The degree of coupling is influenced by various factors. For example, the placement of the receiving coil and thus the placement of the respective motor vehicle with respect to the charging coil play an essential role. The more precisely the receiving coil is positioned in relation to the charging coil, the greater the degree of coupling between the two coils (and thus the efficiency of the energy transfer). In other words, in order to increase a respective degree of coupling, it is important that the respective receiving coil is in a spatial overlap with the respective charging coil to the highest possible degree, in particular more than 75 percent. This leads to the problem of positioning the respective motor vehicle as precisely as possible, the electrical energy store of which is to be charged without contact. In addition, the degree of coupling (and thus the degree of efficiency) is greater, the more precisely the geometry of the charging and receiving coils match or correspond.

Um das Positionierungsproblem zu umgehen, sieht beispielsweise die WO 2010/006078 A1 eine infrastrukturseitig (oder fahrbahnseitig) installierte Ladespulenmatrix vor. Diese Ladespulenmatrix umfasst mehrere Ladespulen, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht ist, dass eine Empfangsspule eines jeweiligen Kraftfahrzeugs, dessen Energiespeicher aufgeladen werden soll, sich im Bereich einer der Ladespulen befindet, die dann zur Durchführung des Ladevorgangs verwendet wird. Es besteht also eine größere Freiheit hinsichtlich der Positionierungsgenauigkeit, als bei Ladesystemen mit nur einer Ladespule. Nachteilig hierbei bleibt jedoch, dass die ausgewählte Ladespule in einer unveränderlichen Geometrie vorliegt, die nicht zwangsläufig einer Geometrie der Empfangsspule des Kraftfahrzeugs entspricht.To get around the positioning problem, see, for example WO 2010/006078 A1 a charging coil matrix installed on the infrastructure side (or on the roadway side). This charging coil matrix comprises several charging coils, which increases the likelihood that a receiving coil of a respective motor vehicle whose energy store is to be charged is located in the area of one of the charging coils, which is then used to carry out the charging process. There is therefore greater freedom with regard to the positioning accuracy than with charging systems with only one charging coil. However, the disadvantage here is that the selected charging coil has an unchangeable geometry that does not necessarily correspond to a geometry of the receiving coil of the motor vehicle.

Das oben beschriebene Positionierungsproblem von Empfangsspule gegenüber Ladespule wird auch in der US 2015/0084585 A1 und in der WO 2007/089086 A1 thematisiert. Auch diese beiden letztgenannten Druckschriften sehen jeweils eine Ladespulenmatrix vor, wobei für ein jeweiliges kontaktloses Energieübertragen jeweils eine einzelne der Ladespulen der jeweiligen Ladespulenmatrix verwendet wird. Eine jeweilige Ladeleistung einer jeweiligen Ladespule kann zwar durch eine Variierung eines jeweiligen Ladestroms variiert werden. Eine jeweilige Ladespulengeometrie und damit einhergehend eine jeweilige räumliche Ausprägung des resultierenden magnetischen Feldes der jeweiligen Ladespule ist jedoch durch die unveränderliche Ladespulengeometrie in nachteiliger Weise fest vorgegeben.The above-described positioning problem of receiving coil versus charging coil is also in the US 2015/0084585 A1 and in the WO 2007/089086 A1 thematized. These last two documents also each provide a charging coil matrix, a single one of the charging coils of the respective charging coil matrix being used for a respective contactless energy transfer. A respective charging power of a respective charging coil can be varied by varying the respective charging current. A respective charging coil geometry and, associated therewith, a respective spatial expression of the resulting magnetic field of the respective charging coil is, however, disadvantageously predetermined by the unchangeable charging coil geometry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die induktive oder kontaktlose Energieübertragung, so wie sie oben beschrieben ist, unter Bereitstellung eines möglichst hohen Wirkungsgrads zu flexibilisieren.The invention is based on the object of making inductive or contactless energy transmission, as described above, more flexible while providing the highest possible degree of efficiency.

Eine Lösung der Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche ermöglicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.A solution to the problem is made possible by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figures.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich aus mehreren einzelnen Magnetfeldern durch magnetische Kopplung ein resultierendes Magnetfeld erzeugen und durch gezielte Anordnung der einzelnen Magnetfelder bedarfsgerecht hinsichtlich seiner Geometrie und/oder Feldstärke formen lässt.The invention is based on the knowledge that a resulting magnetic field can be generated from several individual magnetic fields through magnetic coupling and shaped as required with regard to its geometry and / or field strength through targeted arrangement of the individual magnetic fields.

Durch die Erfindung ist eine Ladevorrichtung zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle zu einer Empfangsvorrichtung bereitgestellt. Die Ladevorrichtung weist eine Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix angeordneten einzelnen Ladespulen auf. Die Ladespulenmatrix umfasst beispielsweise eine gitterförmige oder netzartige Anordnung einzelner Ladespulen, wobei ein jeweiliger Abstand zwischen benachbarten Ladespulenmittelpunkten bevorzugt zwischen 0,1 und 0,5 m, insbesondere zwischen 0,2 und 0,3 m beträgt. Mit anderen Worten sind jeweilige Ladespulenmittelpunkte benachbart zueinander angeordneter Ladespulen bevorzugt zwischen 0,1 und 0,5 m, insbesondere zwischen 0,2 und 0,3 m voneinander beabstandet, wobei die Ladespulen sich bevorzugt nicht überlappen. Besonders bevorzugt liegen benachbarte Ladespulen aneinander an, sodass der Abstand zwischen ihren jeweiligen Mittelpunkten der Summe ihrer jeweiligen Radien entspricht.The invention provides a charging device for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source to a receiving device. The charging device has a multiplicity of individual charging coils arranged to form a charging coil matrix. The charging coil matrix comprises, for example, a grid-like or network-like arrangement of individual charging coils, a respective distance between adjacent charging coil centers being preferably between 0.1 and 0.5 m, in particular between 0.2 and 0.3 m. In other words, respective charging coil centers of charging coils arranged adjacent to one another are preferably spaced from one another between 0.1 and 0.5 m, in particular between 0.2 and 0.3 m, the charging coils preferably not overlapping. Adjacent charging coils are particularly preferably in contact with one another, so that the distance between their respective centers corresponds to the sum of their respective radii.

Eine jeweilige Ladespule ist dazu eingerichtet, einzeln elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden und von dieser getrennt zu werden. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass jede der Ladespulen der Ladespulenmatrix eine eigene Leistungselektronik aufweist, mittels derer sie einzeln elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden und von dieser getrennt werden kann. Eine jeweilige Ladespule ist in einem verbundenen Zustand dazu eingerichtet, von der Energiequelle einen elektrischen Ladestrom zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Ladestrom ein die jeweilige Ladespule zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld zu erzeugen.A respective charging coil is set up to be individually electrically conductively connected to the energy source and to be separated from it. For this purpose, it can be provided that each of the charging coils of the charging coil matrix has its own power electronics, by means of which it can be individually connected to and separated from the energy source in an electrically conductive manner. In a connected state, a respective charging coil is set up to receive an electrical charging current from the energy source and, depending on the charging current, to generate a magnetic charging coil field that penetrates the respective charging coil at least in some areas.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass sich zumindest zwei der Ladespulen der Ladespulenmatrix zur gleichen Zeit oder gleichzeitig in dem verbundenen Zustand befinden. Es werden also zur gleichen Zeit zumindest zwei magnetische Ladespulenfelder erzeugt. Erfindungsgemäß ist an der Ladespulenmatrix darüber hinaus eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung angeordnet. Als weichmagnetisches Material kann bevorzugt ein ferritisches Material eingesetzt werden. Die magnetische Kopplungseinrichtung ist bevorzugt als eine Ferritplatte ausgestaltet, welche entlang der Ladespulenmatrix verläuft. Auf der Ferritplatte können sich einzelne Ferritblöcke befinden, wobei ein jeweiliger Ferritblock von einer jeweiligen Ladespule umwickelt sein kann. Erfindungsgemäß sind also die einzelnen Ladespulen mittels der magnetischen Kopplungseinrichtung magnetisch miteinander gekoppelt. Hierdurch sind die jeweiligen magnetischen Ladespulenfelder der zumindest zwei zur gleichen Zeit in dem verbundenen Zustand befindlichen Ladespulen zum Übertragen der elektrischen Energie zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld gekoppelt.According to the invention it is provided that at least two of the charging coils of the charging coil matrix are in the connected state at the same time or at the same time. So at least two magnetic charging coil fields are generated at the same time. According to the invention, a magnetic coupling device comprising a soft magnetic material is also arranged on the charging coil matrix. A ferritic material can preferably be used as the soft magnetic material. The magnetic coupling device is preferably designed as a ferrite plate which runs along the charging coil matrix. Individual ferrite blocks can be located on the ferrite plate, with a respective ferrite block being wrapped around by a respective charging coil. According to the invention, the individual charging coils are magnetically coupled to one another by means of the magnetic coupling device. As a result, the respective magnetic charging coil fields of the at least two charging coils, which are in the connected state at the same time, are coupled for transferring the electrical energy to a resulting magnetic charging coil matrix field.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch eine entsprechende Auswahl der jeweils zum gleichen Zeitpunkt in dem verbundenen Zustand befindlichen Ladespulen eine Position und/oder eine Geometrie und/oder eine Stärke des resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeldes entlang der Ladespulenmatrix flexibel und bedarfsgerecht eingestellt oder aus den einzelnen Ladespulenfeldern geformt werden kann. Hierdurch wird eine Interoperabilität zwischen einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einer beliebig ausgestalteten Empfangsvorrichtung ermöglicht. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass eine jeweilige Ladespule einzeln angesteuert und somit mit einem individuellen Ladestrom bestromt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine gegenüber dem Bekannten in vorteilhafterweise erhöhte Flexibilität hinsichtlich der zu übertragenden Leistung.The invention has the advantage that a position and / or a geometry and / or a strength of the resulting magnetic charging coil matrix field along the charging coil matrix is set flexibly and as required by a corresponding selection of the charging coils located in the connected state at the same time or from the individual charging coil fields can be formed. This enables interoperability between a charging device according to the invention and an arbitrarily configured receiving device. In addition, there is the advantage that a respective charging coil can be controlled individually and thus supplied with an individual charging current. This results in an advantageously increased flexibility with regard to the power to be transmitted compared to the known.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Ladevorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die einzelnen Ladespulen dazu ausgebildet sind, einzeln von der Steuereinrichtung gemäß einem vorbestimmten Aktivierungsmuster durch Ansteuerung eines jeweiligen Schaltelements elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden und von der Energiequelle getrennt zu werden. Ein jeweiliges Aktivierungsmuster sieht bevorzugt eine vorbestimmte Auswahl an aktivierten oder elektrisch leitend mit der Energiequelle verbundenen Ladespulen vor. Da jede aktivierte Ladespule wie oben beschrieben ihr Ladespulenfeld erzeugt und die erzeugten Ladespulenfelder zu dem Ladespulenmatrixfeld gekoppelt sind, entsteht für das jeweilige Aktivierungsmuster ein charakteristisches Ladespulenmatrixfeld. Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform ist zumindest ein Feldparameter des resultierenden Ladespulenmatrixfeldes in Abhängigkeit von einer Position und/oder einer Geometrie des jeweiligen Aktivierungsmusters entlang der Ladespulenmatrix eingestellt. Ein Feldparameter kann beispielsweise eine magnetische Feldstärke sein.One embodiment provides that the charging device has a control device, the individual charging coils being designed to be individually electrically connected to the energy source and separated from the energy source by the control device in accordance with a predetermined activation pattern by controlling a respective switching element. A respective activation pattern preferably provides a predetermined selection of activated or electrically conductively connected charging coils to the energy source. Since each activated charging coil generates its charging coil field as described above and the generated charging coil fields are coupled to the charging coil matrix field, a characteristic charging coil matrix field is created for the respective activation pattern. According to the embodiment described here, at least one field parameter of the resulting charging coil matrix field is set as a function of a position and / or a geometry of the respective activation pattern along the charging coil matrix. A field parameter can be a magnetic field strength, for example.

Ein vorbestimmtes Aktivierungsmuster ist beispielsweise einer aktuellen Leistungsanforderung, die an die Ladevorrichtung gestellt wird, angepasst. Beispielsweise unterscheidet sich die Leistungsanforderung, die zum elektrischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Geländewagens an die Ladevorrichtung gestellt wird von der Leistungsanforderung, die zum elektrischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kleinwagens an die Ladevorrichtung gestellt wird. Es kann also bevorzugt und in nicht ausschließlicher Weise ein „Geländewagenmuster“ und/oder ein „Kleinwagenmuster“ vorgesehen sein. Die genannten Aktivierungsmuster können beispielsweise einem Benutzer als eine Auswahl an einer jeweiligen Ladevorrichtung, beispielsweise in einem Auswahlmenü an einer Ladesäule, zur Verfügung gestellt werden. Dies vereinfacht in vorteilhafter Weise den Aufladevorgang für den Benutzer.A predetermined activation pattern is, for example, adapted to a current power requirement that is placed on the charging device. For example, the power requirement that is placed on the charging device for electrically charging an electrical energy store of an off-road vehicle differs from the power requirement that is placed on the charging device for electrically charging an electrical energy store of a small car. A “model of an off-road vehicle” and / or a “model of a small car” can therefore be provided in a preferred and non-exclusive manner. The mentioned activation patterns can for example be made available to a user as a selection on a respective charging device, for example in a selection menu on a charging column. This advantageously simplifies the charging process for the user.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die einzelnen Ladespulen dazu eingerichtet sind, zusammengefasst zu jeweiligen Ladespuleneinheiten, jeweils umfassend eine vorbestimmte Anzahl an Ladespulen, von der Steuereinrichtung gemäß dem vorbestimmten Aktivierungsmuster durch Ansteuerung eines jeweiligen gemeinsamen Schaltelements der jeweiligen Ladespuleneinheit elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden (oder aktiviert) und von der Energiequelle getrennt (oder deaktiviert) zu werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass weniger Schaltvorgänge ausgeführt werden müssen, als bei einer jeweiligen einzelnen Ansteuerung eines jeden einzelnen Schaltelements.An advantageous development provides that the individual charging coils are set up, combined to form respective charging coil units, each comprising a predetermined number of charging coils, electrically connected to the energy source by the control device in accordance with the predetermined activation pattern by activating a respective common switching element of the respective charging coil unit ( or activated) and to be disconnected (or deactivated) from the energy source. This results in the advantage that fewer switching operations have to be carried out than in the case of a respective individual control of each individual switching element.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest ein jeweiliges aktuelles Anforderungssignal zu empfangen und in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Anforderungssignal das Aktivierungsmuster anzupassen und so den zumindest einen Feldparameter des resultierenden Ladespulenmatrixfeldes an das jeweilige aktuelle Anforderungssignal anzupassen. Ein jeweiliges aktuelles Anforderungssignal kann eine jeweilige aktuelle Leistungsanforderung der Empfangsvorrichtung beschreiben. Beispielsweise kann ein jeweiliges aktuelles Anforderungssignal die von einem aufzuladenden elektrischen Energiespeicher jeweils aktuell geforderte Ladeleistung beschreiben. Bekannterma-ßen variiert die jeweils geforderte Ladeleistung in Abhängigkeit von einem jeweiligen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers. So sollte bevorzugt ein zu einem Großteil aufgeladener elektrischer Energiespeicher mit einer geringeren Ladeleistung beladen werden, als ein fast vollständig entladener elektrischer Energiespeicher. Mit anderen Worten kann sich eine Leistungsanforderung im Laufe eines Aufladevorgangs ändern. Bevorzugt ist nun die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, ein sich im Verlauf eines Aufladevorgangs änderndes Anforderungssignal betreffend eine geforderte Ladeleistung zu empfangen und in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Anforderungssignal das Aktivierungsmuster anzupassen. In vorteilhafter Weise kann so noch flexibler auf eine Leistungsanforderung reagiert werden. Hierdurch wird ein schonendes Aufladen ermöglicht und zugleich werden Verluste der Ladevorrichtung verringert. Soll beispielsweise ein elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs derart aufgeladen werden, findet bevorzugt eine kabellose Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Steuereinrichtung statt, um die jeweils aktuelle Leistungsanforderung des Energiespeichers an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Das Kraftfahrzeug und/oder die Steuereinrichtung verfügt hierzu bevorzugt über eine entsprechende Sende-Empfangseinheit.A further advantageous embodiment provides that the control device is set up to receive at least one respective current request signal and adapt the activation pattern as a function of the respective current request signal and thus adapt the at least one field parameter of the resulting charging coil matrix field to the respective current request signal. A respective current request signal can describe a respective current power requirement of the receiving device. For example, a respective current request signal can describe the charging power currently required by an electrical energy store to be charged. As is known, the charging power required in each case varies as a function of the respective charge state of an electrical energy store. For example, a largely charged electrical energy store should preferably be charged with a lower charging power than an almost completely discharged electrical energy store. In other words, a power requirement can change in the course of a charging process. The control device is now preferably set up to receive a request signal relating to a required charging power that changes in the course of a charging process and to adapt the activation pattern as a function of the respective current request signal. In this way, it is advantageously possible to react even more flexibly to a performance requirement. This enables gentle charging and at the same time reduces losses in the charging device. If, for example, an electrical energy store of a motor vehicle is to be charged in this way, wireless communication preferably takes place between the motor vehicle and the control device in order to transmit the current power requirement of the energy store to the control device. For this purpose, the motor vehicle and / or the control device preferably has a corresponding transceiver unit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, für eine jeweilige Ladespule und/oder für eine jeweilige Ladespuleneinheit ein Effizienzkriterium zu erfassen und die jeweilige Ladespule und/oder die jeweilige Ladespuleneinheit nur bei erfülltem Effizienzkriterium elektrisch leitend mit der Energiequelle zu verbinden. Das jeweilige Effizienzkriterium kann beispielsweise einen Kopplungsgrad zwischen der jeweiligen Ladespule und/oder der jeweiligen Ladespuleneinheit und einer in der Empfangsvorrichtung ausgebildeten Empfangsspule beschreiben. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die elektrisch leitende Verbindung zwischen einer jeweiligen Ladespule und/oder einer jeweiligen Ladespuleneinheit und der Energiequelle erst dann herstellt, wenn ein jeweiliger Kopplungsgrad größer als 75 %, insbesondere größer als 90 %, ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass solche Ladespulen oder Ladespuleneinheiten zum Erzeugen eines Ladespulenmatrixfeldes hinzugezogen werden, die nicht oder nur wenig zur Energieübertragung beitragen, sondern lediglich elektrische Verluste erzeugen.According to a further advantageous embodiment, the control device is designed to detect an efficiency criterion for a respective charging coil and / or for a respective charging coil unit and to connect the respective charging coil and / or the respective charging coil unit to the energy source in an electrically conductive manner only if the efficiency criterion is met. The respective efficiency criterion can, for example, describe a degree of coupling between the respective charging coil and / or the respective charging coil unit and a receiving coil embodied in the receiving device. For example, it can be provided that the control device only establishes the electrically conductive connection between a respective charging coil and / or a respective charging coil unit and the energy source when a respective degree of coupling is greater than 75%, in particular greater than 90%. This advantageously prevents charging coils or charging coil units from being used to generate a charging coil matrix field which contribute little or no contribution to the energy transmission, but only generate electrical losses.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Empfangsvorrichtung zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle aus einer Ladevorrichtung.The invention also relates to a receiving device for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source from a charging device.

Erfindungsgemäß weist die Empfangsvorrichtung zumindest zwei Empfangsspulen auf, wobei die Empfangsspulen elektrisch leitend miteinander verbindbar sind und wobei eine Steuereinrichtung der Empfangsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine jeweilige Empfangsspule in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Ladeanforderungskriterium der Empfangsvorrichtung und/oder in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Übertragungskriterium einzeln elektrisch leitend miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.According to the invention, the receiving device has at least two receiving coils, wherein the receiving coils can be connected to one another in an electrically conductive manner and wherein a control device of the receiving device is designed to make a respective receiving coil individually electrically conductive depending on a predetermined charging requirement criterion of the receiving device and / or depending on a predetermined transmission criterion to connect with each other and to separate from each other.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Empfangsvorrichtung sogar eine Vielzahl an zu einer Empfangsspulenmatrix angeordneten einzelnen Empfangsspulen auf. Die Empfangsspulenmatrix umfasst bevorzugt eine Vielzahl an gemäß einer Gitterstruktur angeordneten einzelnen Empfangsspulen. Ein jeweiliger Abstand zwischen den jeweiligen Mittelpunkten benachbarter Empfangsspulen kann dabei bevorzugt zwischen 0,1 m und 0,3 m umfassen. Durch die beschriebene Empfangsspulenmatrix ergibt sich der Vorteil, dass jeweilige Empfangsspulen unter optimaler Ausnutzung eines vorhandenen Bauraums an der Empfangsvorrichtung angeordnet werden können. Da im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere die kontaktlose Energieübertragung zu einem elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, betrachtet wird, handelt es sich bei dem beschriebenen Bauraum bevorzugt um den an dem jeweiligen Kraftfahrzeug vorhandenen Bauraum. Die Empfangsspulenmatrix kann in bevorzugter Ausführung eine konzentrische Spulenanordnung aufweisen. In vorteilhafter Weise kann also durch die Steuereinrichtung der Empfangsvorrichtung eine jeweilige Empfangsspule dann zur kontaktlosen Energieübertragung genutzt werden, wenn ein jeweiliges Ladeanforderungskriterium und/oder ein jeweiliges vorbestimmtes Übertragungskriterium erfüllt ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Flexibilität der Empfangsvorrichtung erhöht.According to an advantageous development, the receiving device even has a large number of individual receiving coils arranged to form a receiving coil matrix. The receiving coil matrix preferably comprises a multiplicity of individual receiving coils arranged in accordance with a lattice structure. A respective distance between the respective midpoints of adjacent receiving coils can preferably be between 0.1 m and 0.3 m. The described receiving coil matrix has the advantage that respective receiving coils can be arranged on the receiving device while making optimal use of the available installation space. Since, in connection with the present invention, the contactless energy transfer to an electrical energy store of a motor vehicle, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle, is considered, the installation space described is preferably the installation space available on the respective motor vehicle. In a preferred embodiment, the receiving coil matrix can have a concentric coil arrangement. In an advantageous manner, the control device of the receiving device can use a respective receiving coil for contactless energy transmission when a respective charging request criterion and / or a respective predetermined transmission criterion is met. This advantageously increases the flexibility of the receiving device.

Bevorzugt beschreibt das vorbestimmte Ladeanforderungskriterium eine jeweils aktuelle Leistungsanforderung der Empfangsvorrichtung. Mit anderen Worten kann in vorteilhafterweise bei einer hohen Leistungsanforderung, beispielsweise bei einer Anforderung im Bereich zwischen 8 und 11 kW, empfangsvorrichtungsseitig reagiert werden, indem eine der Leistungsanforderung entsprechende Anzahl an Empfangsspulen elektrisch leitend miteinander verbunden wird.The predetermined charging requirement criterion preferably describes a current power requirement of the receiving device. In other words, when there is a high power requirement, for example a requirement in the range between 8 and 11 kW, the receiving device can react by connecting a number of receiving coils corresponding to the power requirement to one another in an electrically conductive manner.

Das vorbestimmte Übertragungskriterium kann bevorzugt eine jeweilige erforderliche magnetische Flussdichte an einer jeweiligen Position einer jeweiligen Empfangsspule entlang der Empfangsvorrichtung beschreiben. So kann in vorteilhafterweise eine jeweilige Empfangsspule nur dann elektrisch leitend verbunden werden, wenn eine jeweilige magnetische Flussdichte des die jeweilige Empfangsspule durchströmenden magnetischen Ladefeldes einer vorbestimmten Mindestdichte entspricht. Die erforderliche oder zu erfüllende Mindestdichte kann beispielsweise so gewählt sein, dass die von ihr abhängende Feldstärke die Übertragung einer Leistung im Bereich zwischen 8 und 11 kW ermöglicht. Hierdurch kann es in vorteilhafterweise vermieden werden, dass solche Empfangsspulen elektrisch leitend miteinander verbunden werden, die nicht ausreichend durch magnetische Feldlinien durchströmt werden und lediglich elektrische Verluste erzeugen.The predetermined transmission criterion can preferably describe a respective required magnetic flux density at a respective position of a respective receiving coil along the receiving device. Thus, a respective receiving coil can advantageously only be connected in an electrically conductive manner if a respective magnetic flux density of the magnetic charging field flowing through the respective receiving coil corresponds to a predetermined minimum density. The minimum density required or to be fulfilled can be selected, for example, so that the field strength dependent on it enables the transmission of a power in the range between 8 and 11 kW. In this way, it can advantageously be avoided that such receiving coils are connected to one another in an electrically conductive manner, which are not sufficiently flowed through by magnetic field lines and only generate electrical losses.

Bevorzugt weist die Empfangsvorrichtung eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Empfangsspulen magnetisch miteinander zu koppeln. Eine solche magnetische Kopplungseinrichtung kann beispielsweise durch eine Ferritplatte bereitgestellt sein. Die Ferritplatte kann rückseitig entlang der Empfangsspulenmatrix angeordnet sein und so die Magnetfeldlinien eines magnetischen Ladefeldes effektiv abschirmen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafterweise ein Schutz einer Umgebung vor dem magnetischen Ladefeld.The receiving device preferably has a magnetic coupling device which has a soft magnetic material and which is set up to magnetically couple the receiving coils to one another. Such a magnetic coupling device can be provided, for example, by a ferrite plate. The ferrite plate can be arranged on the back along the receiving coil matrix and thus effectively shield the magnetic field lines of a magnetic charging field. This advantageously results in protection of an environment from the magnetic charging field.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Ladesystem zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung.The invention also relates to a charging system for the inductive transmission of electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ladesystems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und/oder mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ladesystems hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the charging system according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the charging device according to the invention and / or with the further developments of the receiving device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the charging system according to the invention are not described again here.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Empfangsvorrichtung. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The invention also relates to a motor vehicle with a receiving device. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the motor vehicle according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the receiving device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle according to the invention are not described again here.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass eine Ladevorrichtung mit einer Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix angeordneten einzelnen Ladespulen bereitgestellt wird. Zudem wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer jeweiligen Ladespule und der Energiequelle hergestellt, wobei ein die jeweilige Ladespule zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld erzeugt wird. Des Weiteren wird eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung an der Ladespulenmatrix bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht darüber hinaus vor, die Ladespulen mittels der magnetischen Kopplungseinrichtung zu koppeln. Hierdurch werden auch die magnetischen Ladespulenfelder von zumindest zwei zur gleichen Zeit elektrisch leitend mit der Energiequelle verbundenen einzelnen Ladespulen zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld gekoppelt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die elektrische Energie induktiv mittels des resultierenden Ladespulenmatrixfeldes an die Empfangsvorrichtung übertragen.The invention also relates to a method for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device. The method according to the invention provides that a charging device with a multiplicity of individual charging coils arranged to form a charging coil matrix is provided. In addition, an electrically conductive connection is established between a respective charging coil and the energy source, the respective charging coil at least in some areas penetrating magnetic charging coil field is generated. Furthermore, a magnetic coupling device comprising a soft magnetic material is provided on the charging coil matrix. The method according to the invention also provides for the charging coils to be coupled by means of the magnetic coupling device. As a result, the magnetic charging coil fields of at least two individual charging coils that are electrically conductively connected to the energy source at the same time are also coupled to form a resulting magnetic charging coil matrix field. According to the method according to the invention, the electrical energy is transmitted inductively to the receiving device by means of the resulting charging coil matrix field.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und/oder mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device, which have features as already described in connection with the further developments of the charging device according to the invention and / or with the further developments of the receiving device according to the invention have been described. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device are not described again here.

Die Erfindung umfasst darüber hinaus ein Verfahren zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle aus einer Ladevorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, eine Empfangsvorrichtung mit zumindest zwei Empfangsspulen und einer Steuereinrichtung bereitzustellen. Des Weiteren wird ein vorbestimmtes Ladeanforderungskriterium und/oder ein vorbestimmtes Übertragungskriterium in der Steuereinrichtung erfasst. Es wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zumindest zwei Empfangsspulen in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Ladeanforderungskriterium und/oder dem vorbestimmten Übertragungskriterium hergestellt. Schließlich wird die elektrische Energie mittels der zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen Empfangsspulen empfangen.The invention also comprises a method for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source from a charging device. The method according to the invention provides for a receiving device with at least two receiving coils and a control device to be provided. Furthermore, a predetermined charging request criterion and / or a predetermined transfer criterion is recorded in the control device. An electrically conductive connection is established between the at least two receiving coils as a function of the predetermined charging request criterion and / or the predetermined transmission criterion. Finally, the electrical energy is received by means of the at least two receiving coils that are electrically conductively connected to one another.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und/oder mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention for inductively receiving electrical energy, which have features as they have already been described in connection with the developments of the charging device according to the invention and / or with the developments of the receiving device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention for inductively receiving electrical energy are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ladesystems zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung an eine Empfangsvorrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Empfangsvorrichtung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle mittels einer Ladevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung; und
  • 4 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle aus einer Ladevorrichtung.
Exemplary embodiments of the invention are described below. To do this, show:
  • 1 a schematic representation of a charging system for inductive transmission of electrical energy from an energy source by means of a charging device to a receiving device;
  • 2 a schematic representation of a receiving device;
  • 3 a schematic representation of a method for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source by means of a charging device to a receiving device; and
  • 4th a schematic view of a method for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source from a charging device.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also further develop the invention in each case independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladesystems 10, umfassend eine Ladevorrichtung 12 und eine Empfangsvorrichtung 14. Das Ladesystem 10 ist bevorzugt dazu ausgebildet, eine elektrische Energie mittels der Ladevorrichtung 12 von einer elektrischen Energiequelle 16 an die Empfangsvorrichtung 14 zu übertragen. Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt hierbei induktiv oder kontaktlos. In dem konkreten in 1 beschriebenen Beispiel handelt es sich bei dem Ladesystem 10 um ein System zum kontaktlosen elektrischen Aufladen einer nicht in 1 dargestellten elektrischen Speichereinheit eines Kraftfahrzeugs 18. Die Ladevorrichtung 12 der 1 ist demnach bevorzugt in einer Fahrbahnoberfläche oder unterhalb einer Fahrbahnoberfläche angeordnet. Die Ladevorrichtung 12 der 1 ist dazu ausgebildet, von einem Kraftfahrzeug 18 befahren oder überfahren zu werden. 1 shows a schematic representation of a charging system 10 , comprising a charging device 12 and a receiving device 14. The charging system 10 is preferably designed to receive electrical energy by means of the charging device 12 from an electrical energy source 16 to be transmitted to the receiving device 14. The electrical energy is transmitted inductively or without contact. In the specific in 1 The example described is the charging system 10 a system for contactless electrical charging of a non-in 1 illustrated electrical storage unit of a motor vehicle 18th . The loading device 12 of the 1 is therefore preferred in a road surface or below a Arranged road surface. The loading device 12 of the 1 is designed to be used by a motor vehicle 18th being driven on or being run over.

In der grundsätzlich bekannten Weise macht sich das Ladesystem 10 den Effekt zunutze, wonach ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Im vorliegenden Fall ist der stromdurchflossene Leiter durch jeweilige Ladespulen 20 der Ladevorrichtung 12 realisiert. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in der 1 nur die ganz rechts angeordnete Ladespule mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Eine Vielzahl an gleichartig oder nicht gleichartig ausgebildeten Ladespulen 20 ist in der 1 zu einer Ladespulenmatrix 22 angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in der 1 nur eine Zeile oder Reihe der Ladespulenmatrix 22 entlang der in 1 gezeigten x-Richtung abgebildet. Es kann jedoch bevorzugt vorgesehen sein, dass sich auch in y-Richtung Ladespulen 20 der Ladespulenmatrix 22 befinden. Auf diese Art und Weise kann ein Gitter oder ein Netz aus einzelnen Ladespulen 20 zu der Ladespulenmatrix 22 angeordnet sein.The charging system works in the basically known way 10 take advantage of the effect that a current-carrying conductor generates a magnetic field. In the present case, the current-carrying conductor is through respective charging coils 20th the loading device 12 realized. For the sake of clarity, the 1 only the charging coil arranged on the far right with the reference number 20th Mistake. A large number of identical or non-identical charging coils 20th is in the 1 to a charging coil matrix 22nd arranged. For the sake of clarity, the 1 only one row or row of the charging coil matrix 22nd along the in 1 shown x-direction. However, it can preferably be provided that charging coils are also located in the y-direction 20th the charging coil matrix 22nd are located. In this way, a grid or a network of individual charging coils 20th to the charging coil matrix 22nd be arranged.

Eine jeweilige Ladespule 20 der Ladespulenmatrix 22 ist dazu ausgebildet, einzeln elektrisch leitend mit der elektrischen Energiequelle 16 verbunden zu werden und einzeln von dieser getrennt zu werden. In 1 sind hier zur Veranschaulichung jeweilige Schaltelemente 24 an einer elektrisch leitenden Verbindungsstrecke zwischen einer jeweilige Ladespule 20 und der elektrischen Energiequelle 16 angeordnet. Ist ein solches Schaltelement 24 geschlossen, so fließt ein elektrischer Strom oder Ladestrom 26 von der elektrischen Energiequelle 16 zu derjenigen Ladespule 20, die durch das Schaltelement 24 elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden ist. Eine jeweilige Ladespule 20 ist nun dazu ausgerichtet, in Abhängigkeit von dem Ladestrom 26, insbesondere von einer Ladestromstärke des Ladestroms 26, ein die jeweilige Ladespule 20 zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld 28 zu erzeugen.A respective charging coil 20th the charging coil matrix 22nd is designed to be individually electrically conductive with the electrical energy source 16 to be connected and separated from it individually. In 1 are the respective switching elements for illustration purposes 24 on an electrically conductive connection path between a respective charging coil 20th and the electrical energy source 16 arranged. Is such a switching element 24 closed, an electric current or charging current flows 26th from the electrical energy source 16 to that charging coil 20th by the switching element 24 is electrically connected to the energy source. A respective charging coil 20th is now geared towards this, depending on the charging current 26th , in particular of a charging current strength of the charging current 26th , on the respective charging coil 20th At least partially penetrating magnetic charging coil field 28 to create.

Die Ladevorrichtung 12 der 1 weist eine magnetische Kopplungseinrichtung 30 auf. Die magnetische Kopplungseinrichtung 30 ist bevorzugt aus einem ferritischen Material ausgebildet, welches weichmagnetische Eigenschaften aufweist. Weichmagnetische Werkstoffe sind Materialien, die sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lassen. Dies führt in dem magnetischen Werkstoff zu einer vielfach höheren magnetischen Flussdichte, als in Luft erzeugt werden kann. Weichmagnetische Werkstoffe besitzen eine Koerzitivfeldstärke von weniger als 1000 A/m. Als weichmagnetische Werkstoffe kommen Metalle und/oder keramische Werkstoffe in Frage. Die magnetische Kopplungseinrichtung 30 der 1 verbindet als eine weichmagnetische Platte oder Ferritplatte die Ladespulen 20 der Ladespulenmatrix rückseitig oder an einer der Empfangsvorrichtung 14 abgewandten Seite. Dies wird dadurch realisiert, dass sich an einer Oberfläche der magnetischen Kopplungseinrichtung 30 Fortsätze befinden, welche in der Art von Kernen einzeln durch die Ladespulen 20 umwickelt sind.The loading device 12 of the 1 has a magnetic coupling device 30. The magnetic coupling device 30 is preferably formed from a ferritic material which has soft magnetic properties. Soft magnetic materials are materials that can be easily magnetized in a magnetic field. This leads to a much higher magnetic flux density in the magnetic material than can be generated in air. Soft magnetic materials have a coercive field strength of less than 1000 A / m. Metals and / or ceramic materials can be used as soft magnetic materials. The magnetic coupling device 30 of 1 connects the charging coils as a soft magnetic plate or ferrite plate 20th the charging coil matrix on the back or on a side facing away from the receiving device 14. This is realized in that there are extensions on a surface of the magnetic coupling device 30 which, in the manner of cores, are individually inserted through the charging coils 20th are wrapped.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Ladespulen 20 elektrisch leitend mit der elektrischen Energiequelle 16 verbunden und erzeugen demnach in der oben beschriebenen Art und Weise ein jeweiliges Ladespulenfeld 28. Aufgrund der beschriebenen magnetischen Kopplung mittels der magnetischen Kopplungseinrichtung 30 verbinden sich oder verschmelzen die beiden Ladespulenfelder 28 zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld 32. Das Ladespulenmatrixfeld 32 durchdringt in der 1 schematisch dargestellt die Empfangsvorrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 18, insbesondere eine Empfangsspule 34 der Empfangsvorrichtung 14. Entsprechend wird ein elektrischer Strom in der Empfangsspule 34 induziert, welcher zum Aufladen des in 1 nicht gezeigten elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs 18 genutzt werden kann.In the in 1 The embodiment shown are two charging coils 20th electrically conductive with the electrical energy source 16 connected and accordingly generate a respective charging coil field in the manner described above 28 . Due to the described magnetic coupling by means of the magnetic coupling device 30, the two charging coil fields connect or fuse 28 to a resulting magnetic charging coil matrix field 32 . The charging coil matrix field 32 penetrates in the 1 the receiving device 14 of the motor vehicle is shown schematically 18th , especially a receiving coil 34 of the receiving device 14. Accordingly, an electric current is generated in the receiving coil 34 induced, which is used to charge the in 1 electrical energy storage device, not shown, of the motor vehicle 18th can be used.

Bevorzugt sind die beiden elektrisch leitend mit der elektrischen Energiequelle 16 verbundenen Ladespulen 20 der 1 nicht zufällig ausgewählt. Vielmehr sind sie in Abhängigkeit eines jeweils aktuellen Anforderungssignals 36, welches bevorzugt von einer Steuereinrichtung 38 der Empfangsvorrichtung 14 an eine Steuereinrichtung 40 der Ladevorrichtung 12 übermittelt wird, ausgewählt. Die übrigen Ladespulen 20 der Ladespulenmatrix 22 bleiben hingegen deaktiviert. In vorteilhafterweise kann so eine Ladeanforderung der Empfangsvorrichtung 14 durch die Ladevorrichtung 12 bedient werden.The two are preferably electrically conductive with the electrical energy source 16 connected charging coils 20th the 1 not chosen at random. Rather, they are dependent on a current request signal 36 , which is preferably transmitted from a control device 38 of the receiving device 14 to a control device 40 of the charging device 12, is selected. The remaining charging coils 20th the charging coil matrix 22nd however, remain deactivated. In this way, a charging request of the receiving device 14 can advantageously be served by the charging device 12.

2 zeigt eine konkrete Ausführungsform einer Empfangsvorrichtung 14. Die Empfangsvorrichtung 14 der 2 weist zwei Empfangsspulen 34 auf, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus weist die Empfangsvorrichtung 14 der 2 eine Steuereinrichtung 38 auf. Die beiden Empfangsspulen 34 der 2 sind also zu einer Empfangsspulenmatrix 42 angeordnet. Die Empfangsspulen 34 können bevorzugt jeweils einzeln durch die Steuereinrichtung 38 angesteuert und elektrisch leitend miteinander verbunden werden oder voneinander getrennt werden. Dies ist in der 2 schematisch anhand von Schaltelementen 24 dargestellt. So kann in vorteilhafterweise jeweils diejenige der Empfangsspulen 34 ausgewählt werden, welche beispielsweise einen besseren Kopplungsgrad mit einer jeweiligen Ladevorrichtung 12 aufweist, als die andere Empfangsspule 34. Auch hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise die Flexibilität des Betriebs des elektrischen Aufladens auf Empfängerseite. 2 FIG. 4 shows a specific embodiment of a receiving device 14. The receiving device 14 of FIG 2 has two receiving coils 34 which are arranged concentrically to one another. In addition, the receiving device 14 of the 2 a control device 38. The two receiving coils 34 the 2 are therefore to a receiving coil matrix 42 arranged. The receiving coils 34 can preferably each be controlled individually by the control device 38 and connected to one another in an electrically conductive manner or separated from one another. This is in the 2 schematically based on switching elements 24 shown. So that in each case that of the receiving coils can advantageously 34 be selected which, for example, has a better degree of coupling with a respective charging device 12 than the other receiving coil 34 . This also advantageously increases the flexibility of the electrical charging operation on the receiver side.

3 zeigt schematisch ein Verfahren zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle 16 mittels einer Ladevorrichtung 12 zu einer Empfangsvorrichtung 14. In einem Schritt S3.1 wird eine Ladevorrichtung 12 mit einer Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix 22 angeordneten einzelnen Ladespulen 20 bereitgestellt. In einem Schritt S3.2 wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer jeweiligen Ladespule 20 und der Energiequelle 16 hergestellt. Dies kann wie in der oben beschriebenen Art und Weise mittels Ansteuerung einzelner Schaltelemente 24 durch die Steuereinrichtung 40 der Ladevorrichtung erfolgen. Hierauf wird in einem Schritt S3.3 ein die jeweilige Ladespule 20 zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld 28 erzeugt. Gemäß dem beschriebenen Verfahren wird in einem Schritt S3.4 eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung 30 an der Ladespulenmatrix 22 angeordnet. Mittels der magnetischen Kopplungseinrichtung 30 findet in einem Verfahrensschritt S3.5 ein magnetisches Koppeln der Ladespulen 20 und somit der magnetischen Ladespulenfelder 28 von zumindest zwei zur gleichen Zeit elektrisch leitend mit der Energiequelle 16 verbundenen einzelnen Ladespulen 20 zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld 32 statt. Schließlich wird in einem Schritt S3.6 die elektrische Energie mittels des Ladespulenmatrixfeldes 32 an die Empfangsvorrichtung 14 induktiv übertragen. 3 shows schematically a method for inductive transmission of electrical energy from an electrical energy source 16 by means of a loading device 12 to a receiving device 14. In one step S3.1 a charging device 12 with a plurality of cells becomes a charging coil matrix 22nd arranged individual charging coils 20th provided. In one step S3.2 becomes an electrically conductive connection between a respective charging coil 20th and the energy source 16 produced. This can be done in the manner described above by controlling individual switching elements 24 take place by the control device 40 of the loading device. This is done in one step S3 .3 on the respective charging coil 20th At least partially penetrating magnetic charging coil field 28 generated. According to the method described, in one step S3.4 a magnetic coupling device 30 comprising a soft magnetic material on the charging coil matrix 22nd arranged. By means of the magnetic coupling device 30 takes place in one process step S3.5 a magnetic coupling of the charging coils 20th and thus the magnetic charging coil fields 28 of at least two at the same time electrically conductive to the power source 16 connected individual charging coils 20th to a resulting magnetic charging coil matrix field 32 instead of. Finally, in one step S3 .6 the electrical energy by means of the charging coil matrix field 32 to the receiving device 14 inductively transmitted.

4 zeigt schematisch ein Verfahren zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle 16 aus einer Ladevorrichtung 12. Zunächst wird in einem Schritt S4.1 eine Empfangsvorrichtung 14 mit zumindest zwei Empfangsspulen 34 und einer Steuereinrichtung 38 bereitgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt S4.2 wird ein vorbestimmtes Ladeanforderungskriterium und/oder ein vorbestimmtes Übertragungskriterium in der Steuereinrichtung 38 erfasst. In einem weiteren Verfahrensschritt S4.3 wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zumindest zwei Empfangsspulen 34 in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Ladeanforderungskriterium und/oder dem vorbestimmten Übertragungskriterium hergestellt. Schließlich wird in einem Schritt S4.4 die elektrische Energie mittels der zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen Empfangsspulen 34 empfangen. 4th shows schematically a method for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source 16 from a loading device 12. First, in one step S4.1 a receiving device 14 with at least two receiving coils 34 and a control device 38 is provided. In a further process step S4.2 a predetermined charging request criterion and / or a predetermined transfer criterion is recorded in the control device 38. In a further process step S4.3 becomes an electrically conductive connection between the at least two receiving coils 34 produced as a function of the predetermined charging request criterion and / or the predetermined transfer criterion. Finally, in one step S4.4 the electrical energy by means of the at least two electrically conductively interconnected receiving coils 34 receive.

Bekanntermaßen lassen induktive Ladesysteme für Kraftfahrzeuge einen gewissen Toleranzbereich bei der Platzierung eines Kraftfahrzeugs über der infrastrukturseitigen Ladeplatte oder Ladevorrichtung zu. Die Größe des Toleranzbereichs ist von der Systemauslegung abhängig.As is known, inductive charging systems for motor vehicles allow a certain tolerance range when placing a motor vehicle above the infrastructure-side charging plate or charging device. The size of the tolerance range depends on the system design.

Die notwendige aktive Fläche ist zu einem Teil von der gewünschten Leistung oder einer Leistungsanforderung abhängig. Bis zu gewissen physikalischen Grenzen kann man zwar die Leistung auch bei einer gegebenen Fläche erhöhen, eine Vergrößerung der Fläche ist allerdings aus wirtschaftlicher Sicht und aus Sicht des Wirkungsgrades oftmals sinnvoller. Die notwendige aktive Fläche wird außerdem durch den Abstand von Sende- und Empfangssystem oder von dem Abstand zwischen Ladevorrichtung und Empfangsvorrichtung definiert. Hohe Kraftfahrzeuge benötigen üblicherweise größere aktive Flächen als niedrigere Kraftfahrzeuge.The necessary active area is partly dependent on the desired performance or a performance requirement. Up to certain physical limits it is possible to increase the performance with a given area, however, an increase in the area is often more sensible from an economic point of view and from the point of view of efficiency. The necessary active area is also defined by the distance between the transmitting and receiving system or by the distance between the charging device and the receiving device. Tall automobiles typically require larger active areas than lower automobiles.

Für zukünftige induktive Ladesysteme wird eine Standardisierung angestrebt, so dass möglichst alle Fahrzeugmodelle aller Hersteller auf derselben Infrastruktur geladen werden können.Standardization is sought for future inductive charging systems so that as many vehicle models from all manufacturers as possible can be charged on the same infrastructure.

Die ausreichend genaue Platzierung oder das Platzierungsproblem eines Kraftfahrzeugs auf einem induktiven Ladesystem oder gegenüber einer Ladevorrichtung ist mit gewissen Aufwänden verbunden. Soll der Fahrer selbst das Kraftfahrzeug richtig platzieren, so muss eine ausreichend gute Führung über die Anzeigen im Kraftahrzeug erfolgen und der mögliche Ladebereich darf nicht zu klein gewählt werden. Ein vollautomatisch einparkendes Kraftahrzeug ermöglicht nur eine minimal genauere Platzierung, wodurch auch hier ein nicht unerheblicher Toleranzbereich notwendig ist.The sufficiently precise placement or the placement problem of a motor vehicle on an inductive charging system or in relation to a charging device is associated with certain costs. If the driver himself is to position the motor vehicle correctly, the displays in the motor vehicle must be sufficiently guided and the possible loading area must not be too small. A fully automatic parking motor vehicle enables only a minimally more precise placement, which means that a not inconsiderable tolerance range is necessary here as well.

Legt man ein induktives Ladesystem auf eine gewisse Ladeleistung aus und betreibt es dann mit einer niedrigeren Leistung, so erhöhen sich die relativen Verluste und der Wirkungsgrad sinkt. Der zur Energieübertragung eingesetzte elektromagnetische Kreis leistet einen großen Beitrag zu diesen Verlusten. Befindet sich dort mehr aktive Litze und Ferritmaterial, als für den eingestellten Leistungsbereich notwendig wäre, so werden darin vermeidbare Verluste erzeugt. Derselbe Zusammenhang ergibt sich bei Ladesystemen, deren Infrastrukturseite so ausgelegt ist, dass sie sowohl sehr hohe als auch sehr niedrige Kraftfahrzeuge bedienen können. Für niedrige Kraftahrzeuge sind diese Ladesysteme zu groß ausgelegt, was zu zusätzlichen Verlusten führt.If you design an inductive charging system for a certain charging power and then operate it with a lower power, the relative losses increase and the efficiency decreases. The electromagnetic circuit used to transmit energy makes a major contribution to these losses. If there is more active stranded wire and ferrite material there than would be necessary for the set power range, avoidable losses are generated in them. The same relationship arises with charging systems whose infrastructure side is designed in such a way that they can serve both very high and very low motor vehicles. These charging systems are designed to be too large for low-profile vehicles, which leads to additional losses.

Will man ein induktives Ladesystem standardisieren, so müssen Kompromisse bei den Toleranzen und der übertragbaren Leistung eingegangen werden. Auch die Größe und Form der möglichen aktiven Fläche muss abgestimmt und normiert werden. All diese Punkte führen zu Einschränkungen und individuell gesehen zu einer nicht optimalen Systemauslegung.If you want to standardize an inductive charging system, compromises have to be made in terms of tolerances and the power that can be transmitted. The size and shape of the possible active surface must also be coordinated and standardized. All of these points lead to restrictions and individually, to a suboptimal system design.

Um eine ausreichende Toleranz bei der Platzierung des Kraftfahrzeugs über der Ladeinfrastruktur ermöglichen zu können, werden induktive Ladesysteme größer ausgelegt als es bei einer optimalen Platzierung notwendig wäre. Das führt zu Mehrkosten und höheren Verlusten. Zusätzlich werden aufwändige und teure Systeme verbaut, die die Genauigkeit der Platzierung verbessern.In order to enable a sufficient tolerance when placing the motor vehicle over the charging infrastructure, inductive charging systems are designed to be larger than would be necessary in the case of an optimal placement. That leads to additional costs and higher losses. In addition, complex and expensive systems are installed that improve the accuracy of the placement.

Der Umgang mit einer Energieübertragung unterhalb der Nennleistung wird aktuell nicht betrachtet, da die Ladeleistungen noch relativ gering sind und eine Reduktion bisher nur selten notwendig ist. Auch die zusätzlichen Verluste durch eine Auslegung auf unterschiedliche Fahrzeughöhen sind heute noch nicht im Fokus der Entwicklung.Dealing with energy transfer below the nominal output is currently not considered, as the charging capacities are still relatively low and a reduction has so far only rarely been necessary. The additional losses due to a design for different vehicle heights are not yet the focus of development.

Die Standardisierung der induktiven Ladesysteme ist noch nicht so weit fortgeschritten, dass in der Entwicklung bereits die üblichen Nachteile einer Standardisierung bemerkbar geworden wären: Der Verlust von individuellen Anforderungen.The standardization of inductive charging systems is not yet so advanced that the usual disadvantages of standardization would have become noticeable during development: the loss of individual requirements.

Die vorliegende Erfindung umfasst das Szenario, künftig statt einem einzelnen großen elektromagnetischen System eine Matrix (Ladespulenmatrix und/oder Empfangsspulenmatrix) von kleineren Systemen (Ladespulen und/oder Empfangsspulen) zur induktiven Energieübertragung einzusetzen. Die einzelnen Systeme müssen sich individuell aktivieren und regeln lassen. Magnetisch sind die Systeme miteinander gekoppelt, so dass über die Ansteuerung die Funktion eines großen elektromagnetischen Systems nachgestellt werden kann. Aktiviert werden nur die Systeme, die in Abhängigkeit von der Platzierung des Kraftfahrzeugs, der Fahrzeughöhe, der gewünschten Übertragungsleistung und/oder den vorhandenen Systemarchitekturen zu einer möglichst idealen Energieübertragung führen.The present invention comprises the scenario of using a matrix (charging coil matrix and / or receiving coil matrix) of smaller systems (charging coils and / or receiving coils) for inductive energy transmission in the future instead of a single large electromagnetic system. It must be possible to activate and regulate the individual systems individually. The systems are magnetically coupled so that the function of a large electromagnetic system can be simulated via the control. Only those systems are activated which, depending on the position of the motor vehicle, the vehicle height, the desired transmission power and / or the existing system architectures, lead to the most ideal energy transmission possible.

Die beschriebene Matrix kann nur auf einer Seite (in der Ladevorrichtung oder der Empfangsvorrichtung) oder auch auf beiden Seiten (in der Ladevorrichtung und der Empfangsvorrichtung) der Energieübertragung (des Ladesystems) eingesetzt werden.The described matrix can only be used on one side (in the charging device or the receiving device) or on both sides (in the charging device and the receiving device) of the energy transmission (of the charging system).

Der Einsatz einer Matrix aus kleinen elektromagnetischen Systemen zur induktiven Energieübertragung erzeugt einen Mehraufwand bei der Herstellung des Ladesystems. Gleichzeitig wird aber ein sehr hoher Mehrwert erzeugt, der nachteilige Kompromisse bei der Auslegung des induktiven Ladesystems unnötig macht.The use of a matrix of small electromagnetic systems for inductive energy transmission creates additional work in the manufacture of the charging system. At the same time, a very high added value is generated, which makes disadvantageous compromises in the design of the inductive charging system unnecessary.

Legt man eine der Matrizen relativ groß aus, die Infrastrukturseite würde sich dafür anbieten, so kann man den Toleranzbereich für die Platzierung des Fahrzeugs erheblich vergrößern. Während des Ladens werden dann nur die Elemente der Matrix aktiviert, die sich in dem für eine Energieübertragung idealen Bereich befinden. So ergeben sich kaum zusätzliche Verluste durch die größere Auslegung des Systems.If one of the matrices is designed to be relatively large, the infrastructure side would be suitable, then the tolerance range for the placement of the vehicle can be increased considerably. During charging, only those elements of the matrix are activated that are in the ideal area for energy transfer. There are hardly any additional losses due to the larger design of the system.

Derselbe Zusammenhang verbessert die Situation bei unterschiedlichen Fahrzeughöhen. Bei niedrigen Kraftfahrzeugen können Teile der Matrix deaktiviert werden, so dass die Verluste sinken. Bei sehr hohen Kraftfahrzeugen ist ein größerer Teil der Matrix aktiv.The same relationship improves the situation with different vehicle heights. In the case of low-profile motor vehicles, parts of the matrix can be deactivated, so that losses are reduced. In the case of very tall motor vehicles, a larger part of the matrix is active.

Will man die Ladeleistung auf Werte unterhalb der Nennleistung des Systems reduzieren, so kann man einzelne elektromagnetische Elemente oder Spulen (Ladespule und/oder Empfangsspule) der Matrix deaktivieren und so Verluste reduzieren.If you want to reduce the charging power to values below the nominal power of the system, you can deactivate individual electromagnetic elements or coils (charging coil and / or receiving coil) of the matrix and thus reduce losses.

Die größten Vorteile bietet die Erfindung bei der Interoperabilität und der Standardisierung. Über die Konfigurierbarkeit des aktiven Bereichs kann sich das System an diverse Kombinationen von Ladeinfrastruktur oder Ladevorrichtung und Kraftahrzeug anpassen. Verschiedene Geometrien der aktiven Bereiche und verschiedene Abstände (verschiedene Aktivierungsmuster) lassen sich relativ problemlos umsetzen. Je nach Auslegung gibt ein solches System auch mehr Freiheitsgrade bei der Platzierung des Empfangssystems oder der Empfangsvorrichtung im Kraftfahrzeug.The invention offers the greatest advantages in terms of interoperability and standardization. The configurability of the active area allows the system to adapt to various combinations of charging infrastructure or charging device and vehicle. Different geometries of the active areas and different distances (different activation patterns) can be implemented relatively easily. Depending on the design, such a system also gives more degrees of freedom when placing the receiving system or the receiving device in the motor vehicle.

Es können auch ältere Systeme, die noch nicht nach einem Standard entwickelt wurden, für die standardisierte Energieübertragung genutzt werden, indem sich die elektromagnetische Matrix an das jeweilige System anpasst.Older systems that have not yet been developed according to a standard can also be used for standardized energy transmission by adapting the electromagnetic matrix to the respective system.

Wie beschrieben lässt sich die Aufteilung des aktiven Bereichs in eine Matrix sowohl auf der Infrastrukturseite, als auch auf der Fahrzeugseite durchführen. Auf der Infrastrukturseite erfolgt die Aufspaltung des elektromagnetischen Systems in eine Matrix so, dass die einzelnen Elemente rückseitig magnetisch gekoppelt bleiben. Das ist notwendig, damit über mehrere Elemente eine Feldverteilung wie bei einem klassischen System eingestellt werden kann. Als konkreter Aufbau ist beispielsweise eine Ferritplatte denkbar, auf der sich einzelne Ferritblöcke befinden, die von einzelnen Spulen umwickelt sind. Es lassen sich aber auch andere Geometrien umsetzen. Die Granularität und die Fläche der Matrix müssen in Anbetracht der Rahmenbedingungen und der Anforderungen definiert werden.As described, the active area can be divided into a matrix on the infrastructure side as well as on the vehicle side. On the infrastructure side, the electromagnetic system is split into a matrix in such a way that the individual elements remain magnetically coupled on the back. This is necessary so that a field distribution can be set over several elements as in a classic system. A ferrite plate, for example, on which there are individual ferrite blocks around which individual coils are wound is conceivable as a specific structure. However, other geometries can also be implemented. The granularity and the area of the matrix must be defined in consideration of the framework conditions and the requirements.

Die einzelnen Spulen müssen unabhängig ansteuerbar sein. Das bedeutet, dass jedes Spulensystem einen einzelnen Resonanzkreis darstellt, eine eigene Leistungselektronik besitzt und von einer Steuerelektronik einzeln aktiviert und geregelt werden kann. Der Gesamtaufwand steigt durch diese Umsetzung, die lokale Belastung der einzelnen Bauteile ist aber sehr viel geringer als bei einem klassischen System.The individual coils must be controllable independently. This means that each coil system represents a single resonance circuit, has its own power electronics and can be activated and regulated individually by control electronics. This implementation increases the overall effort, but the local stress on the individual components is much lower than with a classic system.

Auf Fahrzeugseite (Empfängerseite) erfolgt die Aufspaltung des elektromagnetischen Systems in eine Matrix, in Bezug auf den magnetischen Teil, auf der Fahrzeugseite ähnliche wie auf der Infrastrukturseite. Es werden einzelne Resonanzkreise gebildet, die magnetisch gekoppelt sind und jeweils einzeln über eine eigene Leistungselektronik aktiviert werden können. Die beschriebene Leistungselektronik stellt idealerweise auch die notwendige Gleichrichtung dar. Eine zentrale Steuereinheit aktiviert die für die jeweilige Situation idealen Resonanzkreise.On the vehicle side (receiver side), the electromagnetic system is split into a matrix, with regard to the magnetic part, on the vehicle side in a manner similar to that on the infrastructure side. Individual resonance circuits are formed, which are magnetically coupled and can be activated individually via their own power electronics. The power electronics described ideally also represent the necessary rectification. A central control unit activates the ideal resonance circuits for the respective situation.

Konkret sieht die Erfindung eine größere Anzahl von kleineren Spulen vor, von denen jede eine eigene Leistungselektronik besitzt. So kann eine beliebige Anzahl dieser Spulen unabhängig voneinander aktiviert werden. Das hat den Vorteil, dass eine ideale Spulengröße und auch -geometrie nachgebildet werden kann, was vor allem bei Systemen von Vorteil ist, die eine Interoperabilität verschiedener Wireless-Charging-Systeme darstellen sollen. Durch die an jeder Spule vorhandene Leistungselektronik ist es nicht nur möglich die ideale Geometrie des Spulensystems einzustellen. Über die individuelle Ansteuerung jeder Spule ist es sogar möglich, das sich ausbildende elektromagnetische Feld zu formen. Unterschiedliche Wireless-Charging-Systeme, die eigentlich unterschiedliche Sendesysteme benötigen würden, können vorteilhaft mit einem universellen System bedient werden.Specifically, the invention provides a larger number of smaller coils, each of which has its own power electronics. Any number of these coils can be activated independently of one another. This has the advantage that an ideal coil size and geometry can be simulated, which is particularly advantageous in systems that are intended to represent the interoperability of different wireless charging systems. Thanks to the power electronics on each coil, it is not only possible to set the ideal geometry of the coil system. By individually controlling each coil, it is even possible to shape the electromagnetic field that forms. Different wireless charging systems that would actually require different transmission systems can advantageously be operated with one universal system.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein induktives Ladesystem mit einer elektromagnetischen Matrix zur Flexibilisierung eines Ladevorgangs bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide an inductive charging system with an electromagnetic matrix for making a charging process more flexible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2010/006078 A1 [0004]WO 2010/006078 A1 [0004]
  • US 2015/0084585 A1 [0005]US 2015/0084585 A1 [0005]
  • WO 2007/089086 A1 [0005]WO 2007/089086 A1 [0005]

Claims (14)

Ladevorrichtung (12) zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) zu einer Empfangsvorrichtung (14), wobei die Ladevorrichtung (12) eine Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix (22) angeordneten einzelnen Ladespulen (20) aufweist, wobei eine jeweilige Ladespule (20) dazu eingerichtet ist, einzeln elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) verbunden und von dieser getrennt zu werden, in einem verbundenen Zustand von der Energiequelle (16) einen Ladestrom (26) zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Ladestrom (26) ein die jeweilige Ladespule (20) zumindest bereichsweise durchdringendes magnetisches Ladespulenfeld (28) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest zwei der Ladespulen (20) zur gleichen Zeit in dem verbundenen Zustand befinden, wobei an der Ladespulenmatrix (22) eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung (30) angeordnet ist, mittels derer die einzelnen Ladespulen (20) magnetisch miteinander gekoppelt sind, so dass die jeweiligen magnetischen Ladespulenfelder (28) der zumindest zwei zur gleichen Zeit in dem verbundenen Zustand befindlichen Ladespulen (20) zum Übertragen der elektrischen Energie zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld (32) gekoppelt sind.Charging device (12) for the inductive transmission of electrical energy from an electrical energy source (16) to a receiving device (14), the charging device (12) having a plurality of individual charging coils (20) arranged in a charging coil matrix (22), with a respective one Charging coil (20) is set up to be individually electrically conductively connected to and separated from the energy source (16), to receive a charging current (26) from the energy source (16) in a connected state and depending on the charging current (26 ) to generate a magnetic charging coil field (28) which penetrates at least regionally the respective charging coil (20), characterized in that at least two of the charging coils (20) are in the connected state at the same time, one being a soft magnetic one on the charging coil matrix (22) Material having magnetic coupling device (30) is arranged, by means of which the individual charging coils (20) magne table are coupled to one another so that the respective magnetic charging coil fields (28) of the at least two charging coils (20), which are in the connected state at the same time, are coupled to transfer the electrical energy to a resulting magnetic charging coil matrix field (32). Ladevorrichtung (12) nach Anspruch 1, aufweisend eine Steuereinrichtung (40), wobei die einzelnen Ladespulen (20) dazu eingerichtet sind, einzeln von der Steuereinrichtung (40) gemäß einem vorbestimmten Aktivierungsmuster durch Ansteuerung eines jeweiligen Schaltelements (24) elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) verbunden und von der Energiequelle (16) getrennt zu werden, wobei zumindest ein Feldparameter des resultierenden Ladespulenmatrixfeldes (32) in Abhängigkeit von einer Position und/oder einer Geometrie des jeweiligen Aktivierungsmusters entlang der Ladespulenmatrix (22) eingestellt ist.Loading device (12) after Claim 1 , having a control device (40), the individual charging coils (20) being set up to be electrically conductively connected to the energy source (16) individually by the control device (40) in accordance with a predetermined activation pattern by controlling a respective switching element (24) and by the Energy source (16) to be separated, wherein at least one field parameter of the resulting charging coil matrix field (32) is set as a function of a position and / or a geometry of the respective activation pattern along the charging coil matrix (22). Ladevorrichtung (12) nach Anspruch 2, wobei die einzelnen Ladespulen (20) dazu eingerichtet sind, zusammengefasst zu jeweiligen Ladespuleneinheiten, jeweils umfassend eine vorbestimmte Anzahl an Ladespulen (20), von der Steuereinrichtung (40) gemäß dem vorbestimmten Aktivierungsmuster durch Ansteuerung eines jeweiligen gemeinsamen Schaltelements (24) der jeweiligen Ladespuleneinheit elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) verbunden und von der Energiequelle (16) getrennt zu werden.Loading device (12) after Claim 2 , wherein the individual charging coils (20) are set up to be combined into respective charging coil units, each comprising a predetermined number of charging coils (20), by the control device (40) according to the predetermined activation pattern by controlling a respective common switching element (24) of the respective charging coil unit to be electrically connected to the energy source (16) and separated from the energy source (16). Ladevorrichtung (12) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (40) dazu eingerichtet ist, zumindest ein jeweiliges aktuelles Anforderungssignal (36) zu empfangen und in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Anforderungssignal (36) das Aktivierungsmuster anzupassen und so den zumindest einen Feldparameter des resultierenden Ladespulenmatrixfeldes (32) an das jeweilige aktuelle Anforderungssignal (36) anzupassen.Loading device (12) after Claim 2 or 3 , wherein the control device (40) is set up to receive at least one respective current request signal (36) and depending on the respective current request signal (36) to adapt the activation pattern and thus the at least one field parameter of the resulting charging coil matrix field (32) to the respective adapt current request signal (36). Ladevorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, für eine jeweilige Ladespule (20) und/oder für eine jeweilige Ladespuleneinheit, umfassend eine vorbestimmte Anzahl an Ladespulen (20), ein Effizienzkriterium zu erfassen und die jeweilige Ladespule (20) und/oder die jeweilige Ladespuleneinheit nur bei erfülltem Effizienzkriterium elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) zu verbinden.Loading device (12) according to one of the Claims 2 to 4th , wherein the control device (40) is designed to detect an efficiency criterion for a respective charging coil (20) and / or for a respective charging coil unit comprising a predetermined number of charging coils (20) and to detect the respective charging coil (20) and / or to connect the respective charging coil unit to the energy source (16) in an electrically conductive manner only if the efficiency criterion is met. Empfangsvorrichtung (14) zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) aus einer Ladevorrichtung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (14) zumindest zwei Empfangsspulen (34) aufweist, wobei die Empfangsspulen (34) elektrisch leitend miteinander verbindbar sind und wobei eine Steuereinrichtung (38) der Empfangsvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Empfangsspulen (34) in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Ladeanforderungskriterium der Empfangsvorrichtung (14) und/oder in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Übertragungskriterium einzeln anzusteuern und so elektrisch leitend miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.Receiving device (14) for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source (16) from a charging device (12), characterized in that the receiving device (14) has at least two receiving coils (34), the receiving coils (34) being electrically conductive with one another can be connected and wherein a control device (38) of the receiving device is designed to individually control the receiving coils (34) depending on a predetermined charging request criterion of the receiving device (14) and / or depending on a predetermined transmission criterion and thus to connect them to one another in an electrically conductive manner to separate from each other. Empfangsvorrichtung (14) nach Anspruch 6, wobei die Empfangsvorrichtung (14) eine Vielzahl an zu einer Empfangsspulenmatrix (42) angeordneten einzelnen Empfangsspulen (34) aufweist.Receiving device (14) after Claim 6 wherein the receiving device (14) has a plurality of individual receiving coils (34) arranged to form a receiving coil matrix (42). Empfangsvorrichtung (14) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das vorbestimmte Übertragungskriterium eine jeweilige erforderliche magnetische Flussdichte an einer jeweiligen Position einer jeweiligen Empfangsspule (34) entlang der Empfangsvorrichtung (14) beschreibt.Receiving device (14) after Claim 6 or 7th , wherein the predetermined transmission criterion describes a respective required magnetic flux density at a respective position of a respective receiving coil (34) along the receiving device (14). Empfangsvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das vorbestimmte Ladeanforderungskriterium der Empfangsvorrichtung (14) eine jeweils aktuelle Leistungsanforderung der Empfangsvorrichtung (14) beschreibt.Receiving device (14) according to one of the Claims 6 to 8th , wherein the predetermined charging requirement criterion of the receiving device (14) describes a current power requirement of the receiving device (14). Empfangsvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, aufweisend eine ein weichmagnetisches Material aufweisende magnetische Kopplungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Empfangsspulen (34) magnetisch miteinander zu koppeln.Receiving device (14) according to one of the Claims 6 to 9 , having a magnetic coupling device which has a soft magnetic material and which is set up to magnetically couple the receiving coils (34) to one another. Ladesystem (10) zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) mittels einer Ladevorrichtung (12) zu einer Empfangsvorrichtung (14), wobei die Ladevorrichtung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder die Empfangsvorrichtung (14) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 ausgestaltet ist.Charging system (10) for the inductive transmission of electrical energy from an electrical energy source (16) by means of a charging device (12) to a receiving device (14), the Loading device (12) according to one of the Claims 1 to 5 and / or the receiving device (14) according to one of the Claims 6 to 10 is designed. Kraftfahrzeug (18) mit einer Empfangsvorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 10.Motor vehicle (18) with a receiving device (14) according to one of the Claims 6 to 10 . Verfahren zum induktiven Übertragen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) mittels einer Ladevorrichtung (12) zu einer Empfangsvorrichtung (14), umfassend die Schritte - Bereitstellen einer Ladevorrichtung (12) mit einer Vielzahl an zu einer Ladespulenmatrix (22) angeordneten einzelnen Ladespulen (20), - Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer jeweiligen Ladespule (20) und der Energiequelle (16), - Erzeugen eines die jeweilige Ladespule (20) zumindest bereichsweise durchdringenden magnetischen Ladespulenfeldes (28), - Bereitstellen einer ein weichmagnetisches Material aufweisenden magnetischen Kopplungseinrichtung (30) an der Ladespulenmatrix (22), - magnetisches Koppeln der Ladespulen (20) mittels der magnetischen Kopplungseinrichtung (30) und somit der magnetischen Ladespulenfelder (28) von zumindest zwei zur gleichen Zeit elektrisch leitend mit der Energiequelle (16) verbundenen einzelnen Ladespulen (20) zu einem resultierenden magnetischen Ladespulenmatrixfeld (32), - induktives Übertragen der elektrischen Energie mittels des Ladespulenmatrixfeldes (32) an die Empfangsvorrichtung (14).A method for inductively transmitting electrical energy from an electrical energy source (16) by means of a charging device (12) to a receiving device (14), comprising the steps - Provision of a charging device (12) with a multiplicity of individual charging coils (20) arranged to form a charging coil matrix (22), - Establishing an electrically conductive connection between a respective charging coil (20) and the energy source (16), - Generating a magnetic charging coil field (28) which penetrates the respective charging coil (20) at least in certain areas, - providing a magnetic coupling device (30) having a soft magnetic material on the charging coil matrix (22), - Magnetic coupling of the charging coils (20) by means of the magnetic coupling device (30) and thus the magnetic charging coil fields (28) of at least two individual charging coils (20) connected at the same time in an electrically conductive manner to the energy source (16) to form a resulting magnetic charging coil matrix field (32) ), - Inductive transmission of the electrical energy by means of the charging coil matrix field (32) to the receiving device (14). Verfahren zum induktiven Empfangen einer elektrischen Energie von einer elektrischen Energiequelle (16) aus einer Ladevorrichtung (12), umfassend die Schritte - Bereitstellen einer Empfangsvorrichtung (14) mit zumindest zwei Empfangsspulen (34) und einer Steuereinrichtung (38), - Erfassen eines vorbestimmten Ladeanforderungskriteriums und/oder eines vorbestimmten Übertragungskriteriums in der Steuereinrichtung (38), - Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den zumindest zwei Empfangsspulen (34) in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Ladeanforderungskriterium und/oder dem vorbestimmten Übertragungskriterium, - Empfangen der elektrischen Energie mittels der zumindest zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen Empfangsspulen (34).A method for inductively receiving electrical energy from an electrical energy source (16) from a charging device (12), comprising the steps - Providing a receiving device (14) with at least two receiving coils (34) and a control device (38), - Detecting a predetermined charging request criterion and / or a predetermined transfer criterion in the control device (38), - Establishing an electrically conductive connection between the at least two receiving coils (34) as a function of the predetermined charging request criterion and / or the predetermined transmission criterion, - Receiving the electrical energy by means of the at least two electrically conductively connected receiving coils (34).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007089086A1 (en) 2006-01-31 2007-08-09 Ls Cable Ltd. Contact-less power supply, contact-less charger systems and method for charging rechargeable battery cell
WO2008051611A2 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Farkas Laszio High power wireless resonant energy transfer system transfers energy across an airgap
WO2010006078A1 (en) 2008-07-08 2010-01-14 Qualcomm Incorporated Wireless high power transfer under regulatory constraints
US20150084585A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Smart implant battery charger
DE102009033239B4 (en) * 2009-07-14 2018-02-08 Conductix-Wampfler Gmbh Device for inductive transmission of electrical energy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007089086A1 (en) 2006-01-31 2007-08-09 Ls Cable Ltd. Contact-less power supply, contact-less charger systems and method for charging rechargeable battery cell
WO2008051611A2 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Farkas Laszio High power wireless resonant energy transfer system transfers energy across an airgap
WO2010006078A1 (en) 2008-07-08 2010-01-14 Qualcomm Incorporated Wireless high power transfer under regulatory constraints
DE102009033239B4 (en) * 2009-07-14 2018-02-08 Conductix-Wampfler Gmbh Device for inductive transmission of electrical energy
US20150084585A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Smart implant battery charger

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