DE102013217877A1 - Device for inductive energy transmission and method for inductive energy transmission - Google Patents

Device for inductive energy transmission and method for inductive energy transmission Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine induktive Energieübertragung zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule. Veränderungen des Koppelfaktors zwischen Primär- und Sekundärspule, die beispielsweise aufgrund von Variationen im Luftspalt oder einem Versatz zwischen Primärspule und Sekundärspule auftreten, werden durch Anpassung der aktiv beteiligten Spulenwindungen in Primär- oder Sekundärspule kompensiert. Somit kann eine Koppelinduktivität zwischen Primär- und Sekundärspule auch bei veränderlichem Koppelfaktor nahezu konstant gehalten werden oder an eine bestimmte Ladeleistung angepasst werden. Hierdurch ist eine Optimierung des Wirkungsgrades oder anderer Parameter möglich. Weiterhin kann eine Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Primär- und Sekundärspulenanordnungen erreicht werden.The present invention provides inductive energy transfer between a primary coil and a secondary coil. Changes in the coupling factor between the primary and secondary coils, which occur for example due to variations in the air gap or an offset between the primary coil and secondary coil, are compensated by adapting the coil windings actively involved in the primary or secondary coil. Thus, a coupling inductance between primary and secondary coil can be kept almost constant even with variable coupling factor or adapted to a specific charging power. As a result, an optimization of the efficiency or other parameters is possible. Furthermore, compatibility between different primary and secondary coil arrangements can be achieved.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur induktiven Energieübertragung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine induktive Energieübertragung von einer Primärspulenanordnung zu einer mit der Primärspulenanordnung induktiv koppelbaren Sekundärspulenanordnung.The present invention relates to an apparatus and method for inductive power transmission. In particular, the present invention relates to an inductive energy transfer from a primary coil arrangement to a secondary coil arrangement which can be inductively coupled to the primary coil arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Elektrofahrzeuge, die alleine mittels eines Elektromotors angetrieben werden, sind bekannt. Darüber hinaus sind auch Plugin-Hybridfahrzeuge bekannt, deren Antrieb durch eine Kombination eines Elektromotors und einer weiteren Antriebsmaschine erfolgt. Dabei wird die elektrische Energie zum Antrieb des Elektromotors von einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer Traktionsbatterie, bereitgestellt. Nachdem der Energiespeicher ganz oder teilweise entladen ist, ist es erforderlich, den Energiespeicher erneut aufzuladen. Für das Aufladen des Energiespeichers existieren verschiedene Ansätze.Electric vehicles powered by an electric motor alone are known. In addition, plug-in hybrid vehicles are known, the drive is effected by a combination of an electric motor and another drive machine. In this case, the electrical energy for driving the electric motor is provided by an electrical energy store, for example a traction battery. After the energy storage is completely or partially discharged, it is necessary to recharge the energy storage. There are various approaches for charging the energy store.

Zum einen ist es möglich, das Elektrofahrzeug mittels eines geeigneten Ladekabels galvanisch mit einer Ladestation zu verbinden. Hierzu muss ein Benutzer eine elektrische Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation herstellen. Dies kann insbesondere bei schlechten Witterungsverhältnissen, wie zum Beispiel Regen, als unangenehm empfunden werden. Aufgrund der sehr eingeschränkten elektrische Reichweite von Elektro- und Plugin-Hybridfahrzeugen muss diese Kabelverbindung durch den Benutzer zudem sehr oft hergestellt werden, was von vielen Nutzern als großer Nachteil von Elektrofahrzeugen gegenüber konventionellen Fahrzeugen empfunden wird. On the one hand, it is possible to electrically connect the electric vehicle to a charging station by means of a suitable charging cable. To do this, a user must establish an electrical connection between the electric vehicle and the charging station. This can be perceived as unpleasant especially in bad weather conditions, such as rain. Due to the very limited electrical range of electric and plug-in hybrid vehicles this cable connection must also be made very often by the user, which is perceived by many users as a major disadvantage of electric vehicles compared to conventional vehicles.

Daher existieren andererseits auch kabellose Lösungen zur Energieübertragung von einer Ladestation zu einem Elektrofahrzeug. Hierbei wird die Energie von der Ladestation über ein magnetisches Wechselfeld von einer Primärspule zu einer Sekundärspule in dem Elektrofahrzeug übertragen. Anschließend wird die von der Sekundärspule empfangene Energie in elektrische Energie umgewandelt und der Traktionsbatterie in dem Fahrzeug zugeführt. Dabei kommen sowohl auf Primär- wie auch auf Sekundärseite Resonanznetzwerke zum Einsatz, um eine effiziente Energieübertragung zu ermöglichen. Hierzu sind unterschiedliche Resonanznetzwerke bekannt.On the other hand, therefore, there are also wireless solutions for transmitting energy from a charging station to an electric vehicle. In this case, the energy is transferred from the charging station via an alternating magnetic field from a primary coil to a secondary coil in the electric vehicle. Subsequently, the energy received by the secondary coil is converted into electrical energy and supplied to the traction battery in the vehicle. Resonance networks are used on both the primary and the secondary side to enable efficient energy transmission. For this purpose, different resonance networks are known.

Bei all diesen Lösungen ist es erforderlich, dass das Elektrofahrzeug mit der Sekundärspule möglichst präzise über der Primärspule der Ladestation angeordnet wird. Je nach Abstand und Lage der Primärspule und der Sekundärspule zueinander ergeben sich unterschiedliche Einflüsse auf das Spulensystem. Die Druckschrift DE 42 36 286 A1 offenbart ein System zur berührungslosen Energieübertragung beim Laden der Batterie eines Fahrzeugs, bei der die Primärspule und/oder die Sekundärspule nach dem Abstellen des Fahrzeugs in ihrer Position variiert werden können. Die Sekundärspule ist dabei derart am Fahrzeug angebracht, dass sie bei einer Energieübertragung offen zugänglich ist.In all these solutions, it is necessary that the electric vehicle with the secondary coil is arranged as precisely as possible over the primary coil of the charging station. Depending on the distance and position of the primary coil and the secondary coil to each other, different influences on the coil system. The publication DE 42 36 286 A1 discloses a system for non-contact energy transfer when charging the battery of a vehicle, in which the primary coil and / or the secondary coil can be varied in position after the vehicle is parked. The secondary coil is mounted on the vehicle such that it is openly accessible during energy transmission.

Es besteht ein Bedarf nach einer induktiven Energieübertragung, die einfach auf Variationen in der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärspule anpassbar ist. Darüber hinaus besteht ein Bedarf nach einer induktiven Energieübertragung, die auch bei nicht optimaler Ausrichtung von Primär- und Sekundärspule eine verbesserte Energieübertragung ermöglicht und dabei keine mechanisch bewegte Vorrichtung benötigt.There is a need for inductive power transfer which is easily adaptable to variations in the coupling between the primary and secondary coils. In addition, there is a need for an inductive energy transfer, which allows an improved energy transfer even with non-optimal alignment of primary and secondary coil and does not require a mechanically moving device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung mit einer Primärspulenanordnung, die eine erste Anzahl von Primärwindungen aufweist, wobei die Primärwindungen dazu ausgelegt sind, während der induktiven Energieübertragung von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen zu werden, und einer Sekundärspulenanordnung, welche dazu ausgelegt ist, zwischen einer zweiten Anzahl von Sekundärwindungen eine elektrische Wechselspannung bereitzustellen, wobei die erste Anzahl von Primärwindungen der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen der Sekundärspulenanordnung veränderbar ist.In one aspect, the present invention provides a device for inductive power transmission having a primary coil assembly having a first number of primary windings, the primary windings adapted to be traversed by an alternating electrical current during inductive power transmission and a secondary coil assembly configured therefor is to provide an alternating electrical voltage between a second number of secondary windings, wherein the first number of primary windings of the primary coil assembly and / or the second number of secondary windings of the secondary coil assembly is variable.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur induktiven Energieübertragung von einer Primärspulenanordnung zu einer mit der Primärspulenanordnung induktiv koppelbaren Sekundärspulenanordnung, mit den Schritten des Bereitstellens der Primärspulenanordnung; des Bereitstellens der Sekundärspulenanordnung; und des Anpassens einer ersten Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung, die während der induktiven Energieübertragung von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen werden und/oder des Anpassens einer zweiten Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung, zwischen der während der induktiven Energieübertragung eine elektrische Wechselspannung bereitgestellt wird.According to a further aspect, the present invention provides a method for inductive energy transmission from a primary coil arrangement to a secondary coil arrangement inductively coupled to the primary coil arrangement, comprising the steps of providing the primary coil arrangement; the provision of the secondary coil assembly; and adapting a first number of primary windings in the primary coil arrangement, which are traversed by an alternating electrical current during the inductive energy transmission and / or adapting a second number of secondary windings in the secondary coil arrangement, between which an alternating electrical voltage is provided during the inductive energy transmission.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Eigenschaften der Primärspule und/oder der Sekundärspule an äußere Rahmenbedingungen anzupassen. Durch gezieltes Zu- oder Abschalten einzelner Windungen auf Primär- und/oder Sekundärseite können dabei die Induktivitäten derart angepasst werden, dass eine Koppelinduktivität zwischen den beiden Spulen auch bei veränderlichem Koppelfaktor möglichst konstant gehalten wird. Somit ist es möglich, beispielsweise den Wirkungsgrad oder auch andere Optimierungsgrößen entscheidend zu verbessern.The present invention is based on the idea of the properties of the primary coil and / or the secondary coil to adapt to external conditions. By selectively switching on or off individual windings on the primary and / or secondary side while the inductors can be adjusted so that a coupling inductance between the two coils is kept as constant as possible even with variable coupling factor. Thus, it is possible, for example, to significantly improve the efficiency or other optimization variables.

Durch die erfindungsgemäßen Variationen in der Primärspule und/oder der Sekundärspule ist es möglich, das Spulensystem auf die jeweiligen Rahmenbedingungen anzupassen. Somit können die Betriebsbedingungen optimiert werden. Beispielsweise kann auf Abweichungen in dem Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärspule reagiert werden. Ebenso ist es möglich, das Spulensystem auf die zu übertragende Leistung hin zu optimieren.Due to the inventive variations in the primary coil and / or the secondary coil, it is possible to adapt the coil system to the respective conditions. Thus, the operating conditions can be optimized. For example, it is possible to respond to deviations in the air gap between the primary and secondary coils. It is also possible to optimize the coil system for the power to be transmitted.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Primärspulenanordnung eine vorbestimmte Anzahl von Basiswindungen, sowie eine erste Erweiterungseinheit auf. Die erste Erweiterungseinheit ist dabei dazu ausgelegt, eine oder mehrere Zusatzwindungen zu den Basiswindungen der Primärspulenanordnung hinzuzufügen. Eine Primärspulenanordnung mit mehr als einer Erweiterungseinheit ist ebenso möglich. Durch eine solche Schaltungsanordnung wird eine einfache Anpassung der während der Energieübertragung aktiven Primärwindungen in der Primärspulenanordnung ermöglicht.According to one embodiment, the primary coil arrangement has a predetermined number of base turns as well as a first extension unit. The first expansion unit is designed to add one or more additional turns to the base turns of the primary coil arrangement. A primary coil arrangement with more than one expansion unit is also possible. By such a circuit arrangement, a simple adaptation of the active during the energy transfer primary windings in the primary coil assembly is made possible.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform umfasst die erste Erweiterungseinheit eine erste Kompensationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Resonanzfrequenz in der Primärspulenanordnung anzupassen. Beispielsweise können hierzu die Zusatzwindungen in der Erweiterungseinheit mit einer auf die Zusatzwindungen abgestimmten Kompensationskapazität gekoppelt werden. Somit kann auch bei Variation der Windungsanzahl in der Primärspulenanordnung die Resonanzfrequenz des Systems an die gewünschte Betriebsfrequenz angepasst werden.According to a specific embodiment, the first expansion unit comprises a first compensation device, which is designed to adapt a resonance frequency in the primary coil arrangement. For example, for this purpose, the additional windings in the expansion unit can be coupled with a compensation capacity matched to the additional windings. Thus, even with variation of the number of turns in the primary coil arrangement, the resonance frequency of the system can be adapted to the desired operating frequency.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sekundärspulenanordnung eine vorbestimmte Anzahl von Grundwindungen sowie eine zweite Erweiterungseinheit auf. Die zweite Erweiterungseinheit ist dabei dazu ausgelegt, eine oder mehrere Ergänzungswindungen zu den Grundwindungen der Sekundärspulenanordnung hinzuzufügen. Auf diese Weise ist eine einfache Anpassung der aktiven Sekundärwindungen in der Sekundärspule möglich.According to a further embodiment, the secondary coil arrangement has a predetermined number of ground coils and a second expansion unit. The second extension unit is designed to add one or more supplementary turns to the base turns of the secondary coil arrangement. In this way, a simple adaptation of the active secondary windings in the secondary coil is possible.

In einer speziellen Ausführungsform weist die zweite Erweiterungseinheit eine zweite Kompensationsvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine Resonanzfrequenz in der Sekundärspulenanordnung anzupassen. Somit ist es auch auf der Sekundärseite möglich, die Resonanzfrequenz des Systems an die gewünschte Betriebsfrequenz anzupassen.In a specific embodiment, the second expansion unit has a second compensation device which is designed to adapt a resonance frequency in the secondary coil arrangement. Thus, it is also possible on the secondary side to adjust the resonance frequency of the system to the desired operating frequency.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung ferner eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung anzupassen. Durch eine solche Steuereinheit wird eine effiziente und optimierte Anpassung der aktiven Windungen in der Primärspule und/oder der Sekundärspule ermöglicht. According to a further embodiment, the inductive power transmission device further comprises a control unit which is adapted to adapt the first number of primary windings in the primary coil arrangement and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement. Such a control unit enables an efficient and optimized adaptation of the active windings in the primary coil and / or the secondary coil.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung ferner eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Strom und/oder eine Spannung in der Primärspulenanordnung und/oder der Sekundärspulenanordnung zu messen und die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom und/oder der gemessenen Spannung anzupassen. Auf diese Weise ist eine effiziente Anpassung der Spulenverhältnisse möglich.According to a further embodiment, the inductive power transmission device further comprises a control unit which is designed to measure a current and / or a voltage in the primary coil arrangement and / or the secondary coil arrangement and the first number of primary windings in the primary coil arrangement and / or the second Number of secondary windings in the secondary coil assembly as a function of the measured current and / or the measured voltage to adapt. In this way, an efficient adjustment of the coil ratios is possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform passt die Steuereinheit die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung in Abhängigkeit von der zu übertragenden Leistung an. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei Variationen in der zu übertragenden Leistung stets eine optimale induktive Energieübertragung zu ermöglichen.According to a further embodiment, the control unit adjusts the first number of primary windings in the primary coil arrangement and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement as a function of the power to be transmitted. In this way it is possible, even with variations in the power to be transmitted to always allow optimal inductive energy transfer.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform passt die Steuereinheit die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung zu Beginn einer Energieübertragung an. Somit können von Anfang an die Windungsverhältnisse und somit auch die Koppelinduktivität an die jeweiligen Übertragungsverhältnisse angepasst werden.According to yet another embodiment, the control unit adjusts the first number of primary windings in the primary coil assembly and / or the second number of secondary windings in the secondary coil assembly at the beginning of an energy transfer. Thus, from the beginning the winding ratios and thus also the coupling inductance can be adapted to the respective transmission conditions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform passt die Steuereinheit die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung während einer Energieübertragung dynamisch an. Eine solche Anpassung kann entweder kontinuierlich, zyklisch während fest vorgegebenen Zeitintervallen oder bei Eintreffen vordefinierter Ereignisse, wie beispielsweise Schwankungen in Strom, Spannung oder Leistung erfolgen. Durch eine dynamische Anpassung ist es möglich, Variationen, die während der Energieübertragung eintreffen, zu reagieren und während der gesamten Energieübertragung die Übertragungsverhältnisse zu optimieren.According to another embodiment, the control unit dynamically adjusts the first number of primary turns in the primary coil assembly and / or the second number of secondary turns in the secondary coil assembly during energy transfer. Such an adjustment may be either continuous, cyclical during fixed predetermined time intervals or upon the arrival of predefined events, such as variations in current, voltage or power. A dynamic adaptation makes it possible to react to variations that occur during the energy transmission and to optimize the transmission conditions during the entire energy transmission.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform passt die Steuereinheit die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung an eine zu übertragene Leistung an. Dadurch kann z.B. die Primärspulenanordnung so angepasst werden, dass sie zu unterschiedlichen Sekundärspulenanordnungen kompatibel ist. Analog kann auch die Sekundärspulenanordnung so angepasst werden, dass sie zu unterschiedlichen Primärspulenanordnungen kompatibel ist.According to a further embodiment, the control unit adjusts the first number of primary windings in the primary coil arrangement and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement to a power to be transmitted. Thereby, e.g. the primary coil assembly is adapted to be compatible with different secondary coil assemblies. Similarly, the secondary coil arrangement can also be adapted so that it is compatible with different primary coil arrangements.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die einzeln schaltbaren Spulenteile der Primärspulenanordnung und/oder der Sekundärspulenanordnung aus Windungen mit unterschiedlichen Leiterquerschnitten und/oder unterschiedlichen Hochfrequenzlitzen. According to a further embodiment, the individually switchable coil parts of the primary coil arrangement and / or the secondary coil arrangement consist of turns with different conductor cross-sections and / or different high-frequency hubs.

Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die Ladevorrichtung eine Mehrzahl von unterschiedlichen Primärspulenanordnungen und/oder Sekundärspulenanordnungen, die für unterschiedliche Ladeleistungen optimierten sind, wobei in Abhängigkeit von der zu übertragenden Ladeleistung jeweils eine Primärspulenanordnungen und eine Sekundärspulenanordnungen ausgewählt wird. In accordance with yet another embodiment, the charging device comprises a plurality of different primary coil arrangements and / or secondary coil arrangements which are optimized for different charging powers, wherein in each case a primary coil arrangement and a secondary coil arrangement is selected as a function of the charging power to be transmitted.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das mittels einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung gemäß einer Ausführungsform geladen wird; 1 1 is a schematic representation of a vehicle being loaded by means of an inductive energy transfer device according to an embodiment;

2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a device for inductive energy transmission according to another embodiment; and

3: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur induktiven Energieübertragung, wie es einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. 3 : A schematic representation of a method for inductive energy transmission, as it is based on a further embodiment of the present invention.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

1 zeigt ein Elektrofahrzeug 3 mit einer Batterie 30. Diese Batterie 30 wird über eine Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung aufgeladen. Hierzu wird einer Energiequelle 4, beispielsweise einem elektrischen Versorgungsnetz Energie entnommen. Mit dieser Energie wird eine Primärspulenanordnung 10 angeregt. Dabei wird die Primärspulenanordnung 10 von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen. Die Frequenz, mit der die Primärspulenanordnung 10 dabei angeregt wird, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 150 kHz. Andere Frequenzen, die darunter oder darüber liegen, sind jedoch ebenso möglich. Die Schaltungsanordnung der Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung weist vorteilhaft Resonanzelemente auf, die vorzugsweise so abgestimmt sind, dass die Vorrichtung 1 eine Resonanzfrequenz nahe an der gewünschten Betriebsfrequenz aufweist. Vorzugsweise wird die von der Energiequelle 4 bereitgestellte Spannung dabei durch eine geeignete Wechselrichterschaltung in der gewünschten Betriebsfrequenz bereitgestellt. 1 shows an electric vehicle 3 with a battery 30 , This battery 30 is about a device 1 charged for inductive energy transfer. For this purpose, an energy source 4 , For example, taken from an electrical supply network energy. This energy becomes a primary coil arrangement 10 stimulated. In this case, the primary coil arrangement 10 traversed by an electrical alternating current. The frequency at which the primary coil assembly 10 is excited, is preferably in the range between 10 and 150 kHz. However, other frequencies below or below are also possible. The circuit arrangement of the device 1 For inductive energy transfer advantageously has resonance elements, which are preferably tuned so that the device 1 has a resonant frequency close to the desired operating frequency. Preferably, that of the energy source 4 supplied voltage thereby provided by a suitable inverter circuit in the desired operating frequency.

Durch das Anregen der Primärspulenanordnung 10 mit dem elektrischen Wechselstrom wird ein magnetisches Wechselfeld generiert, das in der Sekundärspulenanordnung 20 eine elektrische Wechselspannung induziert. Diese elektrische Wechselspannung wird am Ausgang der Sekundärspulenanordnung 20 bereitgestellt und nach entsprechender Aufbereitung, beispielsweise einer Gleichrichtung, der Batterie 30 des Fahrzeugs 3 zur Verfügung gestellt.By exciting the primary coil assembly 10 With the electrical alternating current, an alternating magnetic field is generated, which in the secondary coil assembly 20 induced an electrical alternating voltage. This electrical alternating voltage is at the output of the secondary coil assembly 20 provided and after appropriate treatment, such as a rectification, the battery 30 of the vehicle 3 made available.

Bei der Auslegung konventioneller Ladesysteme mit einer induktiven Energieübertragung wird davon ausgegangen, dass zwischen der Primärspulenanordnung 10 und der Sekundärspulenanordnung 20 ein definierter Luftspalt vorhanden ist. Entsprechende Parameter sind beispielsweise in VDE-AR-E 2122-4-2 definiert. Wird das Fahrzeug 3 mit der Sekundärspulenanordnung 20 jedoch nicht optimal über der Primärspulenanordnung 10 abgestellt, so ist ein konventionell dimensioniertes Übertragungssystem nicht optimal angepasst. Dies hat einerseits Einfluss auf die Parameter des Spulensystems an sich, wie beispielsweise die Ströme, Spannungen oder Verluste. Andererseits wirkt sich die Abweichung vom optimalen Betriebspunkt auch auf die Leistungselektronik und die Regelung, etc. aus. Daher arbeitet ein konventionelles System bei abweichendem Luftspalt nicht optimal.In the design of conventional charging systems with an inductive energy transfer, it is assumed that between the primary coil assembly 10 and the secondary coil assembly 20 a defined air gap is present. Corresponding parameters are for example in VDE-AR-E 2122-4-2 Are defined. Will the vehicle 3 with the secondary coil assembly 20 but not optimally over the primary coil assembly 10 turned off, a conventionally dimensioned transmission system is not optimally adapted. On the one hand, this has an influence on the parameters of the coil system per se, such as the currents, voltages or losses. On the other hand, the deviation from the optimal operating point also affects the power electronics and the control, etc. Therefore, a conventional system does not work optimally with deviating air gap.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Primärspulenanordnung 10 umfasst dabei einen ersten Spulenteil mit einer ersten vorbestimmten Anzahl NPB von Basiswindungen 11. Weiterhin weist die Primärspulenanordnung 10 eine erste Erweiterungseinheit 12 auf. Diese Erweiterungseinheit 12 umfasst ein oder mehrere Spulenteile mit ersten Zusatzwindungen 12. Zur besseren Anschauung ist in 2 dabei nur ein solches Spulenteil mit Zusatzwindungen 12 dargestellt. Darüber hinaus ist eine beliebige Anzahl von weiteren Spulenteilen mit Zusatzwindungen möglich, um die Flexibilität bei der Anpassung zusätzlich zu erhöhen. Die Ansteuerung der Primärspulenanordnung 10 und die Auswahl der stromdurchflossenen Windungen in der Primärspulenanordnung 10 erfolgt dabei durch die primärseitige Steuereinheit 15. 2 shows a schematic representation of a device 1 for inductive energy transmission according to an embodiment of the present invention. The primary coil assembly 10 includes a first coil part with a first predetermined number N PB of base turns 11 , Furthermore, the primary coil arrangement 10 a first expansion unit 12 on. This extension unit 12 includes one or more coil parts with first additional turns 12 , For better intuition is in 2 only one such coil part with additional turns 12 shown. In addition, any number of additional coil parts with additional turns is possible in order to additionally increase the flexibility in the adaptation. The activation of the primary coil arrangement 10 and the selection of the current-carrying windings in the primary coil assembly 10 takes place by the primary-side control unit 15 ,

Die Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung umfasst ferner eine Sekundärspulenanordnung 20. Diese Sekundärspulenanordnung 20 ist während der induktiven Energieübertragung so angeordnet, dass ein von der Primärspulenanordnung 10 erzeugtes magnetisches Wechselfeld in die Sekundärspulenanordnung 20 einkoppelt. Die Sekundärspulenanordnung 20 umfasst dabei eine Basisspule mit einer vorbestimmten Anzahl NSB von Grundwindungen 21. Ferner umfasst die Sekundärspulenanordnung eine zweite Erweiterungseinheit mit einem oder mehreren zweiten Ergänzungswindungen 22. Auch hier ist zur besseren Anschauung in 2 nur eine Gruppe von Ergänzungswindungen 22 dargestellt. Darüber hinaus ist es jedoch analog zu der Primärspulenanordnung ebenso möglich, zusätzlich weitere Ergänzungswindungen in die Erweiterungseinheit zu integrieren. Die Ergänzungswindungen 22 können dabei alle die gleiche Anzahl NSZ aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Anzahl NSZ für jede Gruppe von Ergänzungswindungen 22 variiert. The device 1 for inductive energy transmission further comprises a secondary coil assembly 20 , This secondary coil arrangement 20 is arranged during the inductive energy transfer such that one of the primary coil assembly 10 generated alternating magnetic field in the secondary coil assembly 20 couples. The secondary coil arrangement 20 comprises a base coil with a predetermined number N SB of ground turns 21 , Furthermore, the secondary coil arrangement comprises a second expansion unit with one or more second supplementary windings 22 , Again, for better intuition in 2 just a group of supplementary turns 22 shown. In addition, however, it is also possible analogously to the primary coil arrangement, in addition to integrate additional supplementary windings in the expansion unit. The supplementary turns 22 can all have the same number N SZ . Alternatively, it is also possible that the number N SZ for each group of supplementary turns 22 varied.

In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl in der Primärspulenanordnung 10, als auch in der Sekundärspulenanordnung 20 jeweils Erweiterungseinheiten mit zusätzlichen Windungen 12 und 22 dargestellt. Je nach Anwendungsfall ist es auch möglich, dass nur in der Primärspulenanordnung 10 oder in der Sekundärspulenanordnung 20 eine Erweiterungseinheit zur Anpassung der Windungszahl der Spule vorhanden ist. In diesem Fall kann die jeweils andere Spulenanordnung ohne eine solche Erweiterungseinheit ausgeführt sein.In the in 2 illustrated embodiment are both in the primary coil assembly 10 , as well as in the secondary coil assembly 20 each extension units with additional turns 12 and 22 shown. Depending on the application, it is also possible that only in the primary coil assembly 10 or in the secondary coil assembly 20 an extension unit for adjusting the number of turns of the coil is present. In this case, the respective other coil arrangement can be carried out without such an expansion unit.

Für eine Energieübertragung von der Primärspulenanordnung 10 zu der Sekundärspulenanordnung 20 wird die Primärspulenanordnung 10 nun durch einen elektrischen Wechselstrom angeregt. Das dabei erzeugte magnetische Wechselfeld koppelt in die Sekundärspulenanordnung 20 ein, induziert in der Sekundärspulenanordnung 20 einen elektrischen Wechselstrom, der am Ausgang der Sekundärspulenanordnung 20 bereitgestellt werden kann. Variiert die Lage zwischen Primärspulenanordnung 10 und Sekundärspulenanordnung 20, so kommt es je nach Versatz der beiden Spulen und dem dazwischen liegenden Luftspalt zu Schwankungen in dem Koppelfaktor k. Um bei schwankendem Koppelfaktor k die Koppelinduktivität M zwischen Primärspulenanordnung 10 und Sekundärspulenanordnung 20 möglichst konstant zu halten, kann die Anzahl der aktiv bei der Energieübertragung beteiligten Windungen in der Primärspulenanordnung 10 und/oder der Sekundärspulenanordnung 20 variiert werden. Hierzu ist es möglich, zusätzlich zu den Basiswindungen 11 der Primärspulenanordnung 10 durch geeignete Schaltelemente weitere Windungen hinzuzufügen. Als Schaltelemente kommen hierbei sowohl mechanische, als auch elektrische Schaltelemente in Frage. Dabei ist es grundsätzlich möglich, zusätzlich zu den Windungen NPB weitere Zusatzwindungen 12 einzeln hinzuzuschalten. Um jedoch die Anzahl an erforderlichen Schaltelementen und dem damit verbundenen Schaltaufwand zu minimieren, ist es auch möglich, die Zusatzwindungen 12 in Gruppen zu mehreren Windungen zusammenzufassen und jeweils eine oder mehrere solche Gruppen von Zusatzwindungen 12 zu den Basiswindungen 11 hinzuzuschalten. For energy transfer from the primary coil assembly 10 to the secondary coil assembly 20 becomes the primary coil assembly 10 now excited by an alternating electric current. The alternating magnetic field generated thereby couples into the secondary coil arrangement 20 induced in the secondary coil assembly 20 an alternating electrical current at the output of the secondary coil assembly 20 can be provided. Varies the location between primary coil assembly 10 and secondary coil assembly 20 , it comes depending on the offset of the two coils and the intermediate air gap to fluctuations in the coupling factor k. In the case of a fluctuating coupling factor k, the coupling inductance M between the primary coil arrangement 10 and secondary coil assembly 20 To keep as constant as possible, the number of turns actively involved in the transmission of energy in the primary coil assembly 10 and / or the secondary coil assembly 20 be varied. For this it is possible, in addition to the base turns 11 the primary coil assembly 10 add more turns by suitable switching elements. As switching elements in this case both mechanical, as well as electrical switching elements come into question. It is basically possible, in addition to the windings N PB further Zusatzwindungen 12 to add individually. However, in order to minimize the number of required switching elements and the associated switching effort, it is also possible, the additional turns 12 in groups of several turns and in each case one or more such groups of additional turns 12 to the basic turns 11 add switch.

Die Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung wird vorzugsweise in der Nähe einer fest vordefinierten Betriebsfrequenz betrieben. Dabei sind die Resonanzelemente der Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung so dimensioniert, dass die Vorrichtung 1 zur induktiven Energieübertragung eine Resonanzfrequenz im Bereich der Betriebsfrequenz aufweist. Da sich durch Hinzufügen oder Entfernen von Zusatzwindungen 12 die Resonanzfrequenz der gesamten Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung ändert, ist eine Kompensation der zusätzlichen Induktivität durch die Zusatzwindungen 12 erforderlich. Hierzu kann parallel zu dem Hinzufügen bzw. Entfernen von Zusatzwindungen 12 auch gleichzeitig eine entsprechende Kapazität CPZ in der Primärspulenanordnung 10 hinzugefügt bzw. entfernt werden. Vorzugsweise ist dabei jede Gruppe von Zusatzwindungen 12 gleichzeitig mit einem geeigneten Bauelement zur Kompensation der zusätzlichen Induktivität gekoppelt. Beispielsweise kann jede Zusatzwindung 12 oder jede Gruppe von Zusatzwindungen 12 mit einem entsprechend dimensionierten Kondensator CPZ verschaltet werden.The device 1 for inductive energy transfer is preferably operated in the vicinity of a fixed predefined operating frequency. In this case, the resonance elements of the device 1 for inductive energy transmission dimensioned so that the device 1 for inductive energy transmission has a resonant frequency in the range of the operating frequency. As by adding or removing additional turns 12 Changing the resonant frequency of the entire inductive energy transfer device is a compensation of the additional inductance by the additional turns 12 required. This can be done in parallel to the addition or removal of additional turns 12 at the same time a corresponding capacitance C PZ in the primary coil assembly 10 be added or removed. Preferably, each group of Zusatzwindungen 12 simultaneously coupled with a suitable device for compensation of the additional inductance. For example, every Zusatzwindung 12 or any group of additional turns 12 be interconnected with a correspondingly dimensioned capacitor C PZ .

Analog zu der Variation der aktiven Spulenwindungen der Primärspulenanordnung 10 ist ebenso eine Variation der aktiven Spulenwindungen der Sekundärspulenanordnung 20 möglich. Dabei kann durch eine Steuervorrichtung 25 jeweils die gewünschte Anzahl von Ergänzungswindungen 22 zu den Grundwindungen 21 hinzugefügt werden. Auch hier ist das Hinzufügen bzw. Entfernen einzelnen Ergänzungswindungen oder Gruppen von Ergänzungswindungen 22 möglich. Analog zur Kompensation der Variation in der Resonanzfrequenz durch zusätzliche Bauelemente, wie es im Zusammenhang mit der Primärspulenanordnung 10 beschrieben wurde, ist ebenso auch eine Kompensation der Resonanzfrequenz durch geeignete Kompensationselemente CSZ möglich.Analogous to the variation of the active coil windings of the primary coil arrangement 10 is also a variation of the active coil turns of the secondary coil assembly 20 possible. It can by a control device 25 in each case the desired number of supplementary turns 22 to the ground turns 21 to be added. Again, adding or removing individual supplementary turns or groups of supplementary turns 22 possible. Analogous to the compensation of the variation in the resonance frequency by additional components, as related to the primary coil assembly 10 has been described, a compensation of the resonance frequency by suitable compensation elements C SZ is also possible.

Die Anzahl der aktiv an der Energieübertragung beteiligten Primärwindungen in der Primärspulenanordnung 10 und/oder der Sekundärspulenanordnung 20 wird dabei vorzugsweise so angepasst, dass sich auch bei veränderlichem Koppelfaktor k eine möglichst konstante Koppelinduktivität M zwischen Primärspulenanordnung 10 und Sekundärspulenanordnung 20 einstellt. The number of primary windings actively involved in the energy transfer in the primary coil assembly 10 and / or the secondary coil assembly 20 is preferably adapted so that even with variable coupling factor k as constant as possible Koppelinduktivität M between primary coil assembly 10 and secondary coil assembly 20 established.

Darüber hinaus sind verschiedene Optimierungsparameter möglich. Beispielsweise kann basierend auf ermittelten oder berechneten Werten für Ströme, Spannungen, Magnetfelder im Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärspulenanordnung, etc. die Energieübertragung so eingestellt werden, dass sich ein optimierter Wirkungsgrad für die Energieübertragung ergibt. Alternativ ist auch eine Anpassung der aktiven Spulenwindungen für weitere Optimierungsparameter möglich.In addition, various optimization parameters are possible. For example, based on determined or calculated values for currents, voltages, magnetic fields in the air gap between primary and secondary coil arrangement, etc., the energy transfer can be adjusted so that an optimized efficiency for the energy transfer results. Alternatively, it is also possible to adapt the active coil turns for further optimization parameters.

So können beispielsweise je nach zu übertragender Leistung von der Primärspulenanordnung 10 zu Sekundärspulenanordnung 20 unterschiedliche Anzahlen von Spulenwindungen ausgewählt werden. Beispielsweise ist eine Anpassung der Primärspulenanordnung 10 und/oder Sekundärspulenanordnung 20 an zuvor definierte Ladeleistungsniveaus möglich. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass bereits zuvor die relative Position zwischen Primärspulenanordnung 10 und Sekundärspulenanordnung 20 bestimmt wird und darauf basierend die Anzahl der aktiv an der Energieübertragung beteiligten Spulenwindungen in Primärspulenanordnung 10 und Sekundärspulenanordnung 20 festgelegt wird. For example, depending on the power to be transmitted from the primary coil assembly 10 to secondary coil arrangement 20 different numbers of coil turns are selected. For example, an adaptation of the primary coil arrangement 10 and / or secondary coil assembly 20 at previously defined charging power levels possible. In addition, it is also conceivable that previously the relative position between primary coil assembly 10 and secondary coil assembly 20 is determined and based on the number of actively involved in the energy transfer coil windings in primary coil assembly 10 and secondary coil assembly 20 is determined.

Für eine optimale Einstellung der aktiv an der Energieübertragung beteiligten Spulenwindungen ist es dabei vorteilhaft, bereits vor Beginn der Energieübertragung oder unmittelbar bei Start der Energieübertragung die Anzahl der aktiv an der Energieübertragung beteiligten Spulenwindungen zu bestimmen und daraufhin die Primärspulenanordnung 10 und/oder die Sekundärspulenanordnung 20 entsprechend einzustellen. Darüber hinaus kann es auch vorteilhaft sein, die Energieübertragung kontinuierlich zu überwachen, und gegebenenfalls daraufhin die Anzahl der aktiven Spulenwindungen in Primärspulenanordnung 10 und/oder Sekundärspuleneinheit 20 anzupassen. Hierzu kann beispielsweise kontinuierlich ein Stromfluss in der Primärspuleneinheit 10 überwacht werden. Darüber hinaus ist auch die Überwachung und Bestimmung weiterer Parameter möglich. Wird während der Energieübertragung festgestellt, dass durch Variation der aktiven Spulenwindungen in Primärspulenanordnung 10 oder Sekundärspuleneinheit 20 eine optimierte Energieübertragung möglich ist, so kann daraufhin die Anzahl der aktiv an der Energieübertragung beteiligten Spulenwindungen angepasst werden. Alternativ ist auch erst eine Anpassung möglich, wenn die ermittelten Parameter einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Somit kann ein häufiges Hin- und Herschalten zwischen den beteiligten Spulenwindungen gegebenenfalls vermieden werden.For an optimum adjustment of the coil windings actively involved in the energy transmission, it is advantageous to determine the number of coil windings actively involved in the energy transmission even before the energy transmission begins or directly at the start of the energy transmission, and then the primary coil arrangement 10 and / or the secondary coil assembly 20 adjust accordingly. In addition, it may also be advantageous to continuously monitor the energy transfer, and then, if appropriate, the number of active coil windings in the primary coil arrangement 10 and / or secondary coil unit 20 adapt. For this purpose, for example, continuously a current flow in the primary coil unit 10 be monitored. In addition, it is also possible to monitor and determine further parameters. During the energy transfer, it is found that by varying the active coil windings in the primary coil arrangement 10 or secondary coil unit 20 an optimized energy transfer is possible, so then the number of coil windings actively involved in the energy transfer can be adjusted. Alternatively, an adaptation is only possible if the determined parameters exceed a predetermined threshold. Thus, a frequent switching back and forth between the coil turns involved may be avoided if necessary.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 100 zum Betrieb einer induktiven Energieübertragung von einer Primärspulenanordnung 10 zu einer Sekundärspulenanordnung 20, wie es einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. In Schritt 110 wird die Primärspulenanordnung 10 bereitgestellt. Die Primärspulenanordnung 10 umfasst dabei die zuvor beschriebenen Bauelemente, wie Basiswindungen 11 und Erweiterungseinheit mit Zusatzwindungen 12, die von der Steuereinheit 15 gesteuert werden können. 3 shows a schematic representation of a method 100 for operating an inductive energy transfer from a primary coil assembly 10 to a secondary coil assembly 20 as underlying an embodiment of the present invention. In step 110 becomes the primary coil assembly 10 provided. The primary coil assembly 10 includes the previously described components, such as base coils 11 and extension unit with additional windings 12 coming from the control unit 15 can be controlled.

In Schritt 120 wird eine Sekundärspulenanordnung 20 bereitgestellt. Diese Sekundärspulenanordnung 20 umfasst ebenfalls die zuvor beschriebenen Komponenten, wie Grundwindungen 21, sowie Erweiterungseinheit mit Ergänzungswindungen 22, die durch die Steuereinheit 25 zu den Grundwindungen hinzu oder weggeschaltet werden können.In step 120 becomes a secondary coil arrangement 20 provided. This secondary coil arrangement 20 also includes the components described above, such as basic turns 21 , as well as extension unit with supplementary windings 22 passing through the control unit 25 can be added to the ground turns or switched off.

In Schritt 130 wird die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung 10 angepasst, die während der induktiven Energieübertragung von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen werden. Zusätzlich oder alternativ wird eine zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung 20 angepasst, wobei diese Sekundärspulenanordnung 20 wie ebenfalls zuvor beschrieben während der induktiven Energieübertragung eine elektrische Wechselspannung bereitstellt.In step 130 becomes the first number of primary turns in the primary coil assembly 10 adjusted, which are traversed during the inductive energy transfer from an alternating electrical current. Additionally or alternatively, a second number of secondary windings in the secondary coil arrangement 20 adapted, this secondary coil arrangement 20 as also described above during the inductive energy transfer provides an electrical AC voltage.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine induktive Energieübertragung zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule. Veränderungen des Koppelfaktors zwischen Primär- und Sekundärspule, die beispielsweise aufgrund von Variationen im Luftspalt oder einem Versatz zwischen Primärspule und Sekundärspule auftreten, werden durch Anpassung der aktiv beteiligten Spulenwindungen in Primär- oder Sekundärspule kompensiert. Somit kann eine Koppelinduktivität zwischen Primär- und Sekundärspule auch bei veränderlichem Koppelfaktor nahezu konstant gehalten werden oder an eine bestimmte Ladeleistung angepasst werden. Hierdurch ist eine Optimierung des Wirkungsgrades oder anderer Parameter möglich. Weiterhin kann eine Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Primär- und Sekundärspulenanordnungen erreicht werden.In summary, the present invention relates to an inductive energy transfer between a primary coil and a secondary coil. Changes in the coupling factor between the primary and secondary coils, which occur for example due to variations in the air gap or an offset between the primary coil and secondary coil, are compensated by adapting the coil windings actively involved in the primary or secondary coil. Thus, a coupling inductance between primary and secondary coil can be kept almost constant even with variable coupling factor or adapted to a specific charging power. As a result, an optimization of the efficiency or other parameters is possible. Furthermore, compatibility between different primary and secondary coil arrangements can be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4236286 A1 [0005] DE 4236286 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • VDE-AR-E 2122-4-2 [0030] VDE-AR-E 2122-4-2 [0030]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur induktiven Energieübertragung, mit einer Primärspulenanordnung (10), die eine erste Anzahl von Primärwindungen aufweist, wobei die Primärwindungen dazu ausgelegt sind, während einer induktiven Energieübertragung von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen zu werden, und einer Sekundärspulenanordnung (20), die dazu ausgelegt ist, zwischen einer zweiten Anzahl von Sekundärwindungen eine elektrische Wechselspannung bereitzustellen, wobei die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) veränderbar ist.Contraption ( 1 ) for inductive energy transmission, with a primary coil arrangement ( 10 ), which has a first number of primary windings, wherein the primary windings are adapted to be traversed during an inductive energy transfer from an alternating electrical current, and a secondary coil assembly ( 20 ) configured to provide an alternating electrical voltage between a second number of secondary windings, wherein the first number of primary windings in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ) is changeable. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Primärspulenanordnung (10) eine erste vorbestimmte Anzahl (NP,B) von Basiswindungen (11) und eine erste Erweiterungseinheit aufweist, wobei die erste Erweiterungseinheit dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Zusatzwindungen (12) zu der ersten Anzahl (NP,B) von Basiswindungen (11) der Primärspulenanordnung (10) hinzuzufügen.Contraption ( 1 ) according to claim 1, wherein the primary coil arrangement ( 10 ) a first predetermined number (N P, B ) of base turns ( 11 ) and a first expansion unit, wherein the first expansion unit is adapted to one or more additional turns ( 12 ) to the first number (N P, B ) of base turns ( 11 ) of the primary coil assembly ( 10 ). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die erste Erweiterungseinheit eine erste Kompensationsvorrichtung (CP,Z) aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Resonanzfrequenz in der Primärspulenanordnung (10) anzupassen.Contraption ( 1 ) according to claim 2, wherein the first expansion unit comprises a first compensation device (C P, Z ), which is adapted to a resonance frequency in the primary coil arrangement ( 10 ). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sekundärspulenanordnung (20) eine zweite vorbestimmte Anzahl (NS,B) von Grundwindungen (21) und eine zweite Erweiterungseinheit aufweist, wobei die zweite Erweiterungseinheit dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Ergänzungswindungen (22) zu der zweiten Anzahl (NS,B) von Grundwindungen (21) der Sekundärspulenanordnung (20) hinzuzufügen. Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the secondary coil arrangement ( 20 ) a second predetermined number (N S, B ) of ground turns ( 21 ) and a second expansion unit, wherein the second expansion unit is adapted to one or more supplementary turns ( 22 ) to the second number (N S, B ) of ground turns ( 21 ) of the secondary coil arrangement ( 20 ). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Steuereinheit (15, 25), die dazu ausgelegt ist, die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) anzupassen.Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, further comprising a control unit ( 15 . 25 ), which is adapted to the first number of primary windings in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ). Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (15 25) dazu ausgelegt ist, einen Strom und/oder eine Spannung in der Primärspulenanordnung (10) und/oder der Sekundärspulenanordnung (20) zu messen und die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom und/oder der gemessenen Spannung anzupassen.Contraption ( 1 ) according to claim 5, wherein the control unit ( 15 25 ) is adapted to generate a current and / or a voltage in the primary coil arrangement ( 10 ) and / or the secondary coil arrangement ( 20 ) and the first number of primary turns in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ) as a function of the measured current and / or the measured voltage. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinheit (15, 25) die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) in Abhängigkeit von einer zu übertragenden Leistung anpasst.Contraption ( 1 ) according to claim 5 or 6, wherein the control unit ( 15 . 25 ) the first number of primary turns in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ) depending on a power to be transmitted. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuereinheit (15, 25) die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) zu Beginn einer Energieübertragung anpasst.Contraption ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, wherein the control unit ( 15 . 25 ) the first number of primary turns in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ) at the beginning of an energy transfer adapts. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuereinheit (15, 25) die erste Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10) und/oder die zweite Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20) während einer Energieübertragung dynamisch anpasst.Contraption ( 1 ) according to one of claims 5 to 8, wherein the control unit ( 15 . 25 ) the first number of primary turns in the primary coil assembly ( 10 ) and / or the second number of secondary windings in the secondary coil arrangement ( 20 ) dynamically adapts during an energy transfer. Verfahren (100) zum Betreiben einer induktiven Energieübertragung von einer Primärspulenanordnung (10) zu einer mit der Primärspulenanordnung (10) induktiv koppelbaren Sekundärspulenanordnung (20), mit den Schritten: Bereitstellen (110) der Primärspulenanordnung (10); Bereitstellen (120) der Sekundärspulenanordnung (20); und Anpassen (130) einer ersten Anzahl von Primärwindungen in der Primärspulenanordnung (10), die während der induktiven Energieübertragung von einem elektrischen Wechselstrom durchflossen werden und/oder Anpassen einer zweiten Anzahl von Sekundärwindungen in der Sekundärspulenanordnung (20), zwischen denen während der induktiven Energieübertragung eine elektrische Wechselspannung bereitgestellt wird.Procedure ( 100 ) for operating an inductive energy transfer from a primary coil arrangement ( 10 ) to one with the primary coil assembly ( 10 ) inductively coupled secondary coil arrangement ( 20 ), with the steps: Deploy ( 110 ) of the primary coil assembly ( 10 ); Provide ( 120 ) of the secondary coil arrangement ( 20 ); and customizing ( 130 ) a first number of primary windings in the primary coil arrangement ( 10 ), which are traversed by an alternating electrical current during the inductive energy transmission and / or adjusting a second number of secondary windings in the secondary coil arrangement (US Pat. 20 ), between which an electrical alternating voltage is provided during the inductive energy transmission.
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