DE102016210783A1

DE102016210783A1 - Inductive energy transfer

Info

Publication number: DE102016210783A1
Application number: DE102016210783.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Gonda; Dragan Krupezevic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21
Also published as: WO2017215998A1

Abstract

Ein Ladegerät umfasst eine Anordnung von nebeneinander angeordneten, parallel ausgerichteten Primärspulen und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Primärspule zu bestimmen, die eine maximale induktive Kopplung zu einer Sekundärspule hat, die im Bereich der Anordnung angebracht ist, und die bestimmte Primärspule mit Wechselstrom anzusteuern. Dabei weisen die Primärspulen andere Durchmesser als die Sekundärspule auf. Werden mehrere Sekundärspulen verwendet, kann der maximal übertragbare Strom gegenüber einer bekannten Anordnung mit der Zahl der Sekundärspulen multipliziert sein.A charger includes an array of juxtaposed parallel aligned primary coils and a controller. The controller is adapted to determine a primary coil having maximum inductive coupling to a secondary coil mounted in the region of the array and to drive the particular primary coil with alternating current. In this case, the primary coils have different diameters than the secondary coil. If several secondary coils are used, the maximum transmittable current compared to a known arrangement can be multiplied by the number of secondary coils.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Energieübertragung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übertragung von elektrischer Energie zwischen einem Ladegerät und einem elektrischen Energiespeicher. The invention relates to an inductive energy transfer. In particular, the invention relates to the transmission of electrical energy between a charger and an electrical energy storage.

Stand der TechnikState of the art

Zur Übertragung von elektrischer Energie können eine Primärspule und eine Sekundärspule induktiv gekoppelt werden. Dazu werden die beiden Spulen entlang ihrer Erstreckungsrichtungen möglichst miteinander fluchtend ausgerichtet und möglichst nahe zusammengebracht. Die Primärspule wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt und ein durch die Sekundärspule fließender Wechselstrom wird einem elektrischen Verbraucher zugeführt. For transmitting electrical energy, a primary coil and a secondary coil can be inductively coupled. For this purpose, the two coils are aligned along their extension directions as possible aligned with each other and brought together as close as possible. The primary coil is supplied with an alternating current and an alternating current flowing through the secondary coil is supplied to an electrical load.

Diese Technik kann verwendet werden, um beispielsweise ein Akkupack aufzuladen, das etwa zur Verwendung in einem kabellosen Haushaltsgerät oder Werkzeug vorgesehen ist. Um ein Anordnen des Akkupacks mit der Sekundärspule bezüglich eines Ladegeräts mit der Primärspule für einen Benutzer einfacher zu gestalten kann das Ladegerät mit einer Anordnung mehrerer Primärspulen ausgestattet sein. Die Primärspulen sind dabei in einer Ebene nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtet. Durchmesser der Primärspulen und der Sekundärspule sind gleich groß. Eine entsprechende Anordnung mehrerer Sekundärspulen kann ebenfalls unterstützt werden. This technique can be used, for example, to charge a battery pack intended for use in a cordless home appliance or tool, for example. In order to make arranging the battery pack with the secondary coil with respect to a charger with the primary coil easier for a user, the charger can be equipped with an arrangement of a plurality of primary coils. The primary coils are aligned in a plane next to each other and parallel to each other. Diameter of the primary coil and the secondary coil are the same size. A corresponding arrangement of several secondary coils can also be supported.

Sind die beiden Anordnungen unvorteilhaft zueinander ausgerichtet, so kann durch gegenseitige Beeinflussung benachbarter Spulen auf der Primär- oder Sekundärseite eine Energieübertragung beeinträchtigt sein oder sogar ganz zum Erliegen kommen. Das Anordnen des Akkupacks gegenüber dem Ladegerät kann somit entscheidend für den Aufladevorgang sein.If the two arrangements are unfavorably aligned with one another, an energy transfer can be impaired or even come to a standstill due to mutual influence of adjacent coils on the primary or secondary side. The arrangement of the battery pack relative to the charger can thus be decisive for the charging process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technik zur induktiven Energieübertragung bereitzustellen. Die Erfindung löst dieses Problem mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The invention has for its object to provide an improved technology for inductive energy transfer. The invention solves this problem by means of the subject matters of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein Ladegerät umfasst eine Anordnung von nebeneinander angeordneten, parallel ausgerichteten Primärspulen und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Primärspule zu bestimmen, die eine maximale induktive Kopplung zu einer Sekundärspule hat, die im Bereich der Anordnung angebracht ist, und die bestimmte Primärspule mit Wechselstrom anzusteuern. Dabei weisen die Primärspulen andere Durchmesser als die Sekundärspule auf.A charger includes an array of juxtaposed parallel aligned primary coils and a controller. The controller is adapted to determine a primary coil having maximum inductive coupling to a secondary coil mounted in the region of the array and to drive the particular primary coil with alternating current. In this case, the primary coils have different diameters than the secondary coil.

Da die Durchmesser der bestimmten Primärspule und der Sekundärspule voneinander abweichen, können die beiden Spulen leichter passend zueinander ausgerichtet werden. Üblicherweise besteht zwischen dem Ladegerät und einem elektrischen Gerät, das die Sekundärspule umfasst, eine Trennfläche, die bevorzugt eben ist. Das Ladegerät und das elektrische Gerät können parallel zur Ebene gegeneinander verschoben werden, ohne dass eine Kopplung bzw. ein Kopplungsgrad zwischen der bestimmten Primärspule und der Sekundärspule unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Insbesondere können die Durchmesser der Primärspule und der Sekundärspule derart aufeinander abgestimmt sein, dass bei einer beliebigen Position der Sekundärspule bezüglich der Anordnung der Primärspulen entweder eine Primärspule vollständig innerhalb der Sekundärspule oder umgekehrt die Sekundärspule innerhalb der bestimmten Primärspule liegt. Eine Energieübertragung vom Ladegerät zur Sekundärspule bzw. dem elektrischen Gerät kann von einer relativen Lage nur wenig oder gar nicht beeinflusst sein.Since the diameters of the particular primary and secondary coils differ, the two coils are easier to align with each other. Usually there is a separating surface, which is preferably flat, between the charger and an electrical device which comprises the secondary coil. The charger and the electrical device can be moved parallel to each other against each other, without a coupling or a degree of coupling between the specific primary coil and the secondary coil falls below a predetermined value. In particular, the diameters of the primary coil and the secondary coil can be matched to one another in such a way that at any position of the secondary coil with respect to the arrangement of the primary coils either a primary coil completely within the secondary coil or vice versa, the secondary coil within the specific primary coil. An energy transfer from the charger to the secondary coil or the electrical device can be influenced by a relative position only slightly or not at all.

Es ist bevorzugt, dass die Durchmesser der Primärspulen kleiner als der Durchmesser der Sekundärspule sind. Dadurch können benachbarte Primärspulen verbessert nahe aneinander angeordnet werden, sodass ein Übergang von einer Primärspule zu einer benachbarten beim Verschieben der Sekundärspule bezüglich der Anordnung von Primärspulen verbessert und ohne Qualitätseinbußen möglich ist.It is preferable that the diameters of the primary coils are smaller than the diameter of the secondary coil. As a result, adjacent primary coils can be arranged close to one another in an improved manner, so that a transition from a primary coil to an adjacent one during displacement of the secondary coil with respect to the arrangement of primary coils is improved and without loss of quality is possible.

Es ist weiter bevorzugt, dass die Durchmesser der Primärspulen gleich groß sind. Dadurch ist eine bevorzugte, regelmäßige Anordnung der Primärspulen leichter möglich. So kann ein ungünstiger Bereich, in dem die Sekundärspule zu liegen kommen kann und wo keine gute Kopplung möglich ist, vermieden werden.It is further preferred that the diameters of the primary coils are the same size. As a result, a preferred, regular arrangement of the primary coils is more easily possible. Thus, an unfavorable area in which the secondary coil can come to rest and where good coupling is not possible can be avoided.

Es ist weiter bevorzugt, dass die Primärspulen im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind. In einer Ausführungsform sind die Primärspulen in einem regelmäßigen Raster in der Ebene angeordnet, wobei optional eine weitere Lage Primärspulen in einer parallelen Ebene angeordnet sein kann. Die beiden Anordnungen können einander entsprechen und gegeneinander verschoben sein, sodass, wenn die Ebenen nahe genug aneinanderliegen, eine regelmäßige Anordnung mit verdoppelter Packungsdichte von Primärspulen realisiert werden kann. It is further preferred that the primary coils are arranged substantially in one plane. In one embodiment, the primary coils are arranged in a regular grid in the plane, optionally a further layer of primary coils can be arranged in a parallel plane. The two arrangements may correspond to each other and be offset from each other, so that when the planes are close enough to each other, a regular arrangement with doubled packing density of primary coils can be realized.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, mehrere Primärspulen zu bestimmen, die maximale induktive Kopplungen zu Sekundärspulen haben, die im Bereich der Anordnung angebracht sind, und die bestimmten Primärspulen mit Wechselstrom anzusteuern. Dadurch kann eine Energieübertragung zwischen dem Ladegerät und einem elektrischen Gerät unterstützt werden, welches eine Anordnung mehrerer Sekundärspulen umfasst. Die Sekundärspulen sind üblicherweise in einer vorbestimmten geometrischen Konstellation und können bevorzugt beide gleichzeitig im Bereich der Anordnung von Primärspulen zu liegen kommen.In a further embodiment, the control device is set up to determine a plurality of primary coils having maximum inductive couplings to secondary coils which are in the range of Arrangement are mounted, and to control the particular primary coils with AC. As a result, an energy transfer between the charger and an electrical device can be supported, which comprises an arrangement of a plurality of secondary coils. The secondary coils are usually in a predetermined geometric constellation and may preferably both come to rest simultaneously in the region of the arrangement of primary coils.

Ein elektrisches Gerät umfasst eine Sekundärspule, die dazu eingerichtet ist, im Bereich einer Primärspule angeordnet zu werden, die mit Wechselstrom angesteuert wird; und einen elektrischen Energiespeicher, der dazu eingerichtet ist, elektrische Energie, die induktiv von der Primärspule zur Sekundärspule übertragen wurde, aufzunehmen. Das elektrische Gerät kann insbesondere ein Akkupack mit einem aufladbaren elektrischen Energiespeicher umfassen. Das Akkupack kann zum Betrieb eines Geräts wie insbesondere eines elektrischen Hand- oder Haushaltsgeräts oder eines kabellosen Werkzeugs vorgesehen sein. Das Akkupack kann fest mit dem genannten Gerät verbunden oder von diesem trennbar ausgeführt sein. Das elektrische Gerät kann insbesondere in Verbindung mit dem oben beschriebenen Ladegerät eingesetzt werden, um den elektrischen Energiespeicher aufzuladen.An electrical device comprises a secondary coil which is adapted to be arranged in the region of a primary coil which is driven by alternating current; and an electrical energy storage configured to receive electrical energy inductively transferred from the primary coil to the secondary coil. The electrical device may in particular comprise a battery pack with a rechargeable electrical energy store. The battery pack may be provided for operating a device such as in particular an electrical hand or household appliance or a wireless tool. The battery pack can be firmly connected to said device or run separable from this. The electrical device can be used in particular in conjunction with the charger described above to charge the electrical energy storage.

In einer Ausführungsform ist am elektrischen Gerät eine weitere Sekundärspule vorgesehen, die wenigstens so weit von der ersten Sekundärspule entfernt angeordnet ist, wie der Abstand zwischen zwei benachbarten Primärspulen des oben beschriebenen Ladegeräts beträgt. Dadurch kann Energie gleichzeitig an beide Sekundärspulen übertragen werden. Durch die Wahl des Abstands der Sekundärspulen zueinander kann verhindert werden, dass sich eine ungünstige Anordnung zwischen Primär- und Sekundärspulen bildet, bei der keine gute Kopplung erreicht werden kann. Der beschriebene Abstand kann außerdem sicherstellen, dass eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Sekundärspulen oder der mit ihm gekoppelten Primärspulen die Energieübertragung beeinträchtigt. Das elektrische Gerät kann gegenüber dem oben beschriebenen Ladegerät in der Ebene verschiebbar und drehbar sein, ohne die Energieübertragung substanziell zu verschlechtern.In one embodiment, the electrical device, a further secondary coil is provided, which is at least as far away from the first secondary coil, as is the distance between two adjacent primary coils of the charger described above. This allows energy to be transmitted simultaneously to both secondary coils. By choosing the distance of the secondary coils to each other can be prevented that forms an unfavorable arrangement between primary and secondary coils, in which no good coupling can be achieved. The described spacing can also ensure that mutual interference of the two secondary coils or the primary coils coupled to it impairs energy transfer. The electrical device may be slidable and rotatable relative to the charger described above in the plane, without substantially deteriorating the energy transfer.

Es können auch mehr als zwei Sekundärspulen verwendet werden, die in einer Ebene liegen können. In einer weiteren Ausführungsform sind drei Sekundärspulen auf einer Geraden angeordnet. In einer anderen Ausführungsform sind drei oder mehr Sekundärspulen vorgesehen, die bevorzugt nicht alle auf einer Geraden liegen; dabei können sie jedoch in einer Ebene liegen. Abstände von Paaren der Sekundärspulen sind bevorzugt mindestens so groß wie Abstände benachbarter Primärspulen des oben beschriebenen Ladegeräts. In weiteren Ausführungsformen können auch vier oder noch mehr Sekundärspulen am Gerät angeordnet sein.It is also possible to use more than two secondary coils, which can lie in one plane. In a further embodiment, three secondary coils are arranged on a straight line. In another embodiment, three or more secondary coils are provided, which are preferably not all on a straight line; however, they can lie in one plane. Distances of pairs of the secondary coils are preferably at least as large as distances of adjacent primary coils of the charger described above. In further embodiments, four or even more secondary coils may be arranged on the device.

Ein System umfasst das oben beschriebene Ladegerät und das oben beschriebene elektrische Gerät. Das System kann eine verbesserte Energieübertragung zwischen dem Ladegerät und dem elektrischen Gerät bereitstellen, die weitgehend gegenüber einer Platzierung des elektrischen Geräts am Ladegerät unempfindlich ist. Werden, wie oben beschrieben, mehrere Sekundärspulen verwendet, so kann der maximale Ladestrom gegenüber einem bekannten System um die Anzahl der zusätzlichen Sekundärspulen erhöht werden. A system includes the above-described charger and the above described electrical device. The system may provide improved power transfer between the charger and the electrical device, which is substantially insensitive to placement of the electrical device on the charger. If, as described above, several secondary coils are used, then the maximum charging current compared to a known system can be increased by the number of additional secondary coils.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 ein System, das ein Ladegerät und ein elektrisches Gerät umfasst, die induktiv miteinander gekoppelt sind; 1 a system comprising a charger and an electrical device inductively coupled together;

2 Anordnungen von Primärspulen eines Ladegeräts und Sekundärspulen eines elektrischen Geräts, in unterschiedlichen relativen Ausrichtungen; 2 Arrays of primary coils of a charger and secondary coils of an electrical device, in different relative orientations;

3 eine Sekundärspule an einer Anordnung von Primärspulen; 3 a secondary coil on an array of primary coils;

4 eine Anordnung zweier Sekundärspulen an einer Anordnung von Primärspulen; 4 an arrangement of two secondary coils on an array of primary coils;

5 eine Anordnung dreier Sekundärspulen an einer Anordnung von Primärspulen; und 5 an arrangement of three secondary coils on an array of primary coils; and

6 eine Anordnung von vier Sekundärspulen an einer Anordnung von Primärspulen
darstellt. 6 an arrangement of four secondary coils on an array of primary coils
represents.

Genaue Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 zeigt ein System 100, das ein Ladegerät 105 und ein elektrisches Gerät 110 umfasst, die induktiv miteinander gekoppelt sind. Das Ladegerät 105 umfasst eine Energieversorgung 115, eine optionale erste Steuereinrichtung 120 und eine erste Anordnung 125 von Primärspulen 130. Die Energieversorgung 115 umfasst üblicherweise einen Anschluss zu einem Energieverteilungsnetz. In einer weiteren Ausführungsform kann die Energieversorgung 115 jedoch auch beispielsweise ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs oder einen aufladbaren Energiespeicher umfassen. Die erste Steuereinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, einen Wechselstrom durch wenigstens eine der Primärspulen 130 zu bewirken. Der Wechselstrom ist bevorzugt möglichst sinusförmig. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die einzelnen Primärspulen 130 einzeln adressierbar sind, sodass der Wechselstrom durch eine frei auswählbare Primärspule 130 bewirkt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform können auch Wechselströme durch zwei oder mehr Primärspulen 130 bewirkt werden. Dabei sind die Primärspulen 130, durch die der Wechselstrom bewirkt wird, bevorzugt frei anwählbar. Es ist außerdem bevorzugt dass die erste Steuereinrichtung 120 dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, über welche Primärspule 130 am effizientesten induktiv Energie übertragen werden kann. Dazu kann insbesondere ein Kopplungsfaktor zwischen einer Primärspule 130 und einer Sekundärspule 135 im Bereich der ersten Anordnung 125 bestimmt werden. 1 shows a system 100 that is a charger 105 and an electrical device 110 includes, which are inductively coupled together. The charger 105 includes a power supply 115 , an optional first control device 120 and a first arrangement 125 of primary coils 130 , The energy supply 115 usually includes a connection to a power distribution network. In a further embodiment, the power supply 115 However, for example, include a vehicle electrical system of a motor vehicle or a rechargeable energy storage. The first control device 120 is adapted to an alternating current through at least one of the primary coils 130 to effect. The alternating current is preferably as possible sinusoidal. It is further preferred that the individual primary coils 130 individually addressable, so that the alternating current through a freely selectable primary coil 130 can be effected. In a further embodiment, alternating currents can also be through two or more primary coils 130 be effected. Here are the primary coils 130 , by which the alternating current is effected, preferably freely selectable. It is also preferred that the first control device 120 is arranged to determine over which primary coil 130 most efficiently, inductively, energy can be transferred. For this purpose, in particular a coupling factor between a primary coil 130 and a secondary coil 135 in the area of the first arrangement 125 be determined.

Die erste Anordnung 125 umfasst bevorzugt eine Vielzahl Primärspulen 130, wobei die Primärspulen 130 bevorzugt uniform aufgebaut und ebenfalls bevorzugt in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind, sodass Mittenachsen, um die ihre Wicklungen jeweils verlaufen, parallel zueinander und senkrecht zu der Ebene angeordnet sind. In der Darstellung von 1 ist eine matrixartige Anordnung der Primärspulen 130 gewählt, wobei jede Primärspule 130 vier unmittelbare Nachbarn hat. In anderen Ausführungsformen kann auch beispielsweise eine wabenartige Anordnung gewählt sein, bei der jede Primärspule 130 sechs unmittelbar benachbarte Primärspulen 130 aufweist. Andere Anordnungen, etwa mit drei oder mehr unmittelbar benachbarten Primärspulen 130, sind ebenfalls möglich.The first arrangement 125 preferably comprises a plurality of primary coils 130 , where the primary coils 130 preferably uniformly constructed and are also preferably arranged in a plane next to each other, so that center axes around which their windings each extend, are arranged parallel to each other and perpendicular to the plane. In the presentation of 1 is a matrix-like arrangement of the primary coils 130 chosen, with each primary coil 130 has four immediate neighbors. In other embodiments, for example, a honeycomb arrangement can be selected, in which each primary coil 130 six immediately adjacent primary coils 130 having. Other arrangements, such as three or more immediately adjacent primary coils 130 , are also possible.

Das elektrische Gerät 110 umfasst wenigstens eine Sekundärspule 135 oder eine zweite Anordnung 140 mehrerer Sekundärspulen 135, eine optionale zweite Steuereinrichtung 145 und einen elektrischen Verbraucher, der in der vorliegenden Ausführungsform als elektrischer Energiespeicher 150 ausgeführt ist. Das elektrische Gerät 110 kann insbesondere ein Akkupack umfassen, das dazu eingerichtet ist, elektrische Energie für ein weiteres elektrisches Gerät bereitzustellen. Die zweite Steuereinrichtung 145 ist dazu eingerichtet, einen elektrischen Strom durch eine Sekundärspule 135 in den Energiespeicher 150 umzuleiten. Dazu kann der elektrische Strom entsprechend aufbereitet werden, beispielsweise indem er gleichgerichtet oder in Strom oder Spannung gesteuert wird. Bevorzugt wird ein Aufladevorgang des Energiespeichers 150 in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Energiespeichers 150 wie einer Leerlaufspannung oder einer Temperatur gesteuert.The electrical device 110 includes at least one secondary coil 135 or a second arrangement 140 several secondary coils 135 , an optional second control device 145 and an electrical load, which in the present embodiment as an electrical energy storage 150 is executed. The electrical device 110 In particular, it may include a battery pack configured to provide electrical power to another electrical device. The second control device 145 is designed to provide an electrical current through a secondary coil 135 in the energy store 150 redirect. For this purpose, the electric current can be treated accordingly, for example by being rectified or controlled in current or voltage. A charging process of the energy store is preferred 150 depending on operating parameters of the energy storage 150 as an open circuit voltage or a temperature controlled.

Die erste Anordnung 125 von Primärspulen 130 ist üblicherweise fest am Ladegerät 105 angebracht. In entsprechender Weise ist die zweite Anordnung 140 von Sekundärspulen 135 üblicherweise fest am elektrischen Gerät 110 angebracht. Das elektrische Gerät 110 wird bevorzugt derart bezüglich des Ladegeräts 105 positioniert, dass die zweite Anordnung 140 von Sekundärspulen 135 wenigstens teilweise im Bereich der ersten Anordnung 125 von Primärspulen 130 liegt. Achsen der Spulen 130, 135 verlaufen dabei möglichst parallel und ein Abstand der Spulen 130, 135 entlang der Richtung der Achsen ist möglichst gering. Dadurch kann eine induktive Kopplung zwischen einer Primärspule 130 und einer Sekundärspule 135 erhöht sein, sodass verbessert auf induktivem Weg Energie zwischen dem Ladegerät 105 und dem elektrischen Gerät 110 ausgetauscht werden kann.The first arrangement 125 of primary coils 130 is usually fixed to the charger 105 appropriate. Similarly, the second arrangement 140 of secondary coils 135 usually firmly on the electrical device 110 appropriate. The electrical device 110 is preferably so with respect to the charger 105 positioned that second arrangement 140 of secondary coils 135 at least partially in the area of the first arrangement 125 of primary coils 130 lies. Axes of the coils 130 . 135 run as parallel as possible and a distance of the coils 130 . 135 along the direction of the axes is as small as possible. This allows an inductive coupling between a primary coil 130 and a secondary coil 135 be increased, so that improves inductively energy between the charger 105 and the electrical device 110 can be exchanged.

Die Positionierung der Sekundärspule 135 bezüglich einer Primärspule 130 ist üblicherweise von entscheidender Bedeutung für die Qualität der Energieübertragung.The positioning of the secondary coil 135 with respect to a primary coil 130 is usually crucial for the quality of energy transfer.

2 zeigt eine erste Anordnung 125 mehrerer Primärspulen 130 eines Ladegeräts 105 an Sekundärspulen 135 eines elektrischen Geräts 110 in unterschiedlichen relativen Ausrichtungen. Die erste Anordnung 125 von Primärspulen 130 verwendet den in 1 gezeigten Aufbau, wobei Primärspulen 130 in zwei Lagen übereinander angeordnet sind. In jeder Lage ist eine dichte matrixförmige Anordnung von Primärspulen 130 in Zeilen und Spalten gebildet Die eine Lage ist gegenüber der anderen Lage in horizontaler und vertikaler Richtung jeweils um die Hälfte des Abstands zweier benachbarter Primärspulen 130 versetzt. Alle Primärspulen 130 weisen den gleichen Durchmesser auf. 2 shows a first arrangement 125 several primary coils 130 a charger 105 at secondary coils 135 an electrical device 110 in different relative orientations. The first arrangement 125 of primary coils 130 uses the in 1 shown construction, wherein primary coils 130 arranged in two layers one above the other. In each layer is a dense matrix-shaped arrangement of primary coils 130 formed in rows and columns The one layer is opposite to the other position in the horizontal and vertical directions in each case by half the distance between two adjacent primary coils 130 added. All primary coils 130 have the same diameter.

Die zweite Anordnung 140 umfasst Sekundärspulen 135 in exemplarischen einer 3×4 Matrix. Bevorzugt weisen die Sekundärspulen 135 und die Primärspulen 130 gleiche Durchmesser auf.The second arrangement 140 includes secondary coils 135 in exemplary of a 3 × 4 matrix. Preferably, the secondary coils 135 and the primary coils 130 same diameter.

In der oberen Darstellung von 2 fluchtet jede der Sekundärspulen 135 mit einer der Primärspulen 130. In der mittleren Abbildung ist die zweite Anordnung 140 bezüglich der ersten Anordnung 125 um ein halbes Rastermaß in horizontaler Richtung verschoben, sodass jede Sekundärspule 135 im magnetischen Einflussbereich zweier horizontal benachbarter Primärspulen 130 liegt. In der unteren Darstellung ist die zweite Anordnung 140 bezüglich der ersten Anordnung 125 um eine Achse parallel zu Erstreckungsachsen der Spulen 130, 135 verdreht. Unterschiedliche Sekundärspulen 135 weisen unterschiedliche Überdeckungsgrade mit jeweils einer oder mehreren Primärspulen 130 auf.In the upper part of 2 Aligns each of the secondary coils 135 with one of the primary coils 130 , In the middle picture is the second arrangement 140 with respect to the first arrangement 125 shifted by half a grid in the horizontal direction, so that each secondary coil 135 in the magnetic sphere of influence of two horizontally adjacent primary coils 130 lies. In the lower illustration is the second arrangement 140 with respect to the first arrangement 125 about an axis parallel to extension axes of the coils 130 . 135 twisted. Different secondary coils 135 have different coverage levels, each with one or more primary coils 130 on.

Die Darstellung von 2 entspricht einem System 100 nach dem Stand der Technik. Allgemein gilt, dass die Kopplung zwischen einer Primärspule 130 und einer Sekundärspule 135 von ihrem Überdeckungsgrad abhängt. Es wird deutlich, dass die Qualität einer Energieübertragung zwischen den Primärspulen 130 der ersten Anordnung 125 des Ladegeräts 105 und den Sekundärspulen 135 der zweiten Anordnung 140 des elektrischen Geräts 110 stark davon abhängig ist, wie das elektrische Gerät 110 bezüglich dem Ladegerät 105 angeordnet ist. Je mehr sich die Anordnung von der oberen Darstellung unterscheidet, umso weniger Energie pro Zeiteinheit kann zwischen dem Ladegerät 105 und dem elektrischen Gerät 110 übertragen werden. Um Qualitätseinbußen bei der Energieübertragung durch eine ungünstige Platzierung des elektrischen Geräts 110 bezüglich des Ladegeräts 105 zu vermeiden wird vorgeschlagen, Durchmesser der Primärspulen 130 und der Sekundärspulen 135 unterschiedlich zu gestalten, sodass eine verbesserte Überdeckung und in der Folge eine verbesserte Kopplung zwischen einer Primärspule 130 und einer Sekundärspule 135 erreicht werden kann. The representation of 2 corresponds to a system 100 According to the state of the art. In general, the coupling between a primary coil 130 and a secondary coil 135 depends on their degree of coverage. It becomes clear that the quality of energy transfer between the primary coils 130 the first arrangement 125 of the charger 105 and the secondary coils 135 the second arrangement 140 of the electrical device 110 strongly depends on how the electrical device 110 regarding the charger 105 is arranged. The more the arrangement differs from the above, the less energy per unit time can be between the charger 105 and the electrical device 110 be transmitted. To quality losses in energy transfer due to an unfavorable placement of the electrical device 110 regarding the charger 105 it is suggested to avoid diameter of the primary coils 130 and the secondary coils 135 so that improved coverage and, as a consequence, improved coupling between a primary coil 130 and a secondary coil 135 can be achieved.

3 zeigt eine Sekundärspule 135 an der ersten Anordnung 125 von Primärspulen 130 entsprechend der von 2. Der Durchmesser der Sekundärspule 135 ist von dem der Primärspule 130 verschieden; bevorzugt indem die Sekundärspule 135 einen größeren Durchmesser als die Primärspule 130 hat, obwohl auch eine umgekehrte Ausführungsform denkbar ist. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Sekundärspule 135 etwa das 1,5-fache des Durchmessers der Primärspule 130. In einer oberen, einer mittleren und einer unteren Darstellung von 3 befindet sich die Sekundärspule 135 in jeweils einer anderen Position. In jeder möglichen Position liegt genau eine Primärspule 130 vollständig innerhalb der Sekundärspule 135. Eine Kopplung zu dieser Primärspule 130 ist daher optimal. Eine Verschiebung oder Verdrehung der Sekundärspule 135 gegenüber der ersten Anordnung 125 von Primärspulen 130 in der dargestellten Ebene kann die Energieübertragung zwischen der ersten Anordnung 125 von Primärspulen 130 und der Sekundärspule 135 nicht negativ beeinflussen. Es ist bevorzugt, dass zur Energieübertragung lediglich diejenige Primärspule 130 mit Wechselstrom versorgt wird, die die beste Kopplung zur Sekundärspule 135 aufweist. 3 shows a secondary coil 135 at the first arrangement 125 of primary coils 130 according to the 2 , The diameter of the secondary coil 135 is that of the primary coil 130 different; preferably by the secondary coil 135 a larger diameter than the primary coil 130 has, although a reverse embodiment is conceivable. In the illustrated embodiment, the diameter of the secondary coil 135 about 1.5 times the diameter of the primary coil 130 , In an upper, a middle and a lower representation of 3 is the secondary coil 135 each in a different position. In every possible position there is exactly one primary coil 130 completely within the secondary coil 135 , A coupling to this primary coil 130 is therefore optimal. A shift or rotation of the secondary coil 135 opposite the first arrangement 125 of primary coils 130 in the plane shown, the energy transfer between the first arrangement 125 of primary coils 130 and the secondary coil 135 do not negatively influence. It is preferred that for energy transmission only that primary coil 130 is supplied with alternating current, which is the best coupling to the secondary coil 135 having.

4 zeigt eine zweite Anordnung 140 zweier Sekundärspulen 135 an der Anordnung 125 von Primärspulen 130 der 2 und 3. Die Durchmesser der Sekundärspulen 135 bezüglich der Durchmesser der Primärspulen 130 ist bevorzugt so gewählt wie oben bezüglich 3 beschrieben ist. Ein Abstand zweier Sekundärspulen 135 in der dargestellten Ebene beträgt etwa den 5-fachen Radius bzw. den 2,5-fachen Durchmesser einer Sekundärspule 135. Von oben nach unten sind wieder drei relative Ausrichtungen der zweiten Anordnung 140 bezüglich der ersten Anordnung 125 dargestellt. Unabhängig von einer Verschiebung in horizontaler oder vertikaler Richtung der Ebene oder einer Verdrehung um eine Achse senkrecht zur dargestellten Ebene befindet sich stets eine Primärspule 130 vollständig innerhalb jeder Sekundärspule 135. Eine Energieübertragung kann parallel durch beide Sekundärspulen 135 und ihnen jeweils zugeordnete Primärspulen 130 erfolgen, sodass potentiell der doppelte Strom übertragen werden kann als in einer Ausführungsform mit nur einer Sekundärspule 135. 4 shows a second arrangement 140 two secondary coils 135 at the arrangement 125 of primary coils 130 of the 2 and 3 , The diameters of the secondary coils 135 with respect to the diameters of the primary coils 130 is preferably selected as above 3 is described. A distance between two secondary coils 135 in the illustrated plane is about 5 times the radius or 2.5 times the diameter of a secondary coil 135 , From top to bottom are again three relative orientations of the second arrangement 140 with respect to the first arrangement 125 shown. Regardless of a shift in the horizontal or vertical direction of the plane or a rotation about an axis perpendicular to the plane shown is always a primary coil 130 completely within each secondary coil 135 , An energy transfer can be done in parallel through both secondary coils 135 and their respective associated primary coils 130 take place so that potentially twice the current can be transmitted as in an embodiment with only one secondary coil 135 ,

5 zeigt eine zweite Anordnung 140 dreier Sekundärspulen 135 an einer ersten Anordnung 125 von Primärspulen 130 entsprechend den Darstellungen der 2 bis 4. Die drei Sekundärspulen 135 liegen in der dargestellten Ebene nicht auf einer gemeinsamen Geraden, sondern bilden in der dargestellten Ebene ein Dreieck. Abstände zwischen Paaren von Sekundärspulen 135 in der Ebene sind nicht zu klein zu wählen, um eine gegenseitige Beeinflussung von Magnetfeldern der Sekundärspulen 135 zu vermeiden. Vorliegend betragen die Abstände jeweils wenigstens das 3,5-fache des Radius einer Sekundärspule 135. Dabei müssen die Abstände zwischen den Sekundärspulen 135 nicht notwendigerweise gleich sein. Verglichen mit einer Ausführungsform mit nur einer Sekundärspule 135 kann durch die drei Sekundärspulen 135 der dreifache Strom übermittelt werden. 5 shows a second arrangement 140 three secondary coils 135 at a first arrangement 125 of primary coils 130 according to the representations of 2 to 4 , The three secondary coils 135 lie in the plane shown not on a common line, but form a triangle in the plane shown. Distances between pairs of secondary coils 135 in the plane are not too small to choose to mutual interference of magnetic fields of the secondary coils 135 to avoid. In the present case, the distances are each at least 3.5 times the radius of a secondary coil 135 , The distances between the secondary coils must be 135 not necessarily the same. Compared to an embodiment with only one secondary coil 135 can through the three secondary coils 135 the triple current will be transmitted.

Die zweite Anordnung 140 ist wieder in drei Darstellungen von oben nach unten in unterschiedlichen Stellungen bezüglich der ersten Anordnung 125 dargestellt. Wieder findet sich zu jeder Sekundärspule 135 eine Primärspule 130, die vollständig von der Sekundärspule 135 umschlossen ist.The second arrangement 140 is again in three representations from top to bottom in different positions with respect to the first arrangement 125 shown. Again, there is every secondary coil 135 a primary coil 130 completely from the secondary coil 135 is enclosed.

Das gleiche Prinzip wird in 6 mit einer zweiten Anordnung 140 von vier Sekundärspulen 135 weiter illustriert. Hier kann der vierfache Strom gegenüber einer Ausführungsform mit nur einer Sekundärspule 135 übermittelt werden. Mit jeder weiteren Sekundärspule 135 kann der übertragbare Strom weiter gesteigert werden, sodass eine Anordnung mit N Sekundärspulen 135 den N-fachen Strom gegenüber einer Ausführungsform mit nur einer Sekundärspule 135 übertragen kann.The same principle will be in 6 with a second arrangement 140 of four secondary coils 135 further illustrated. Here, the quadruple current compared to an embodiment with only one secondary coil 135 be transmitted. With every other secondary coil 135 can be further increased, the transferable current, so that an arrangement with N secondary coils 135 N times the current compared to an embodiment with only one secondary coil 135 can transfer.

Claims

Charger ( 105 ), comprising: - an assembly ( 125 ) of juxtaposed parallel aligned primary coils ( 130 ); A control device ( 120 ), which is arranged to - a primary coil ( 130 ) determining a maximum inductive coupling to a secondary coil ( 135 ) in the area of the arrangement ( 125 ) is attached; and - the particular primary coil ( 130 ) with alternating current to control; - where the primary coils ( 130 ) other diameters than the secondary coil ( 135 ) exhibit.

Charger ( 105 ) according to claim 1, wherein the diameters of the primary coils ( 130 ) smaller than the diameter of the secondary coil ( 135 ) are.

Charger ( 105 ) according to claim 1 or 2, wherein the diameters of the primary coils ( 130 ) are the same size.

Charger ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the primary coils ( 130 ) are arranged regularly.

Charger ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the primary coils ( 130 ) are arranged substantially in one plane.

Charger ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 120 ) is arranged to use a plurality of primary coils ( 130 ) determine the maximum inductive couplings to secondary coils ( 135 ) in the area of the arrangement ( 125 ) and the specific primary coils ( 130 ) with alternating current.

Electric device ( 110 ), comprising: - a secondary coil ( 135 ), which is adapted to be in the range of a primary coil ( 130 ) to be arranged, which is driven by alternating current; and - an electrical energy store ( 150 ), which is adapted to electrical energy, inductively from the primary coil ( 130 ) to the secondary coil ( 135 ).

Device ( 110 ) according to claim 7, wherein a further secondary coil ( 135 ) is provided which at least as far from the first secondary coil ( 135 ), such as the distance between two adjacent primary coils ( 130 ) of a charger ( 105 ) according to one of claims 1 to 6.

Device ( 110 ) according to claim 8, wherein at least three secondary coils ( 135 ) are provided, which lie in a plane, but not all lie on a straight line.

System ( 100 ), comprising a charger ( 105 ) according to one of claims 1 to 6 and an electrical device ( 110 ) according to any one of claims 7 to 9.