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Title:
DEVICE AND SYSTEM FOR CONTACTLESS ENERGY TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/089941
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (7) for contactless energy transmission from at least one energy feed-in (1) to at least one consumer (9), in particular to a mobile consumer (9), comprising a plurality of converters (21...26) and a plurality of primary coils (31...36), wherein each of the converters (21...26) generates a medium-frequency primary current (P1...P6) and feeds same into a respective one of the primary coils (31...36), the primary currents (P1...P6) have the same fundamental frequency, and the primary currents (P1...P6) have a phase shift relative to one another. The invention also relates to a system for contactless energy transmission, comprising at least one energy feed-in (1), at least one device (7) according to the invention and at least one mobile consumer (9), which has a plurality of secondary coils (41... 46), wherein the secondary coils (41... 46) can be inductively coupled to the primary coils (31... 36) in such a way that each primary current (P1...P6) in one of the primary coils (31... 36) induces a secondary current (S1...S6) in one of the secondary coils (41... 46).

Inventors:
MAHLEIN JOCHEN (DE)
PODBIELSKI LEOBALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/078359
Publication Date:
May 05, 2022
Filing Date:
October 13, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SEW EURODRIVE GMBH & CO (DE)
International Classes:
B60L53/122; H02J50/10; H02J50/40; H02M1/15; H02M5/44
Foreign References:
DE102015221582A12017-05-04
US20160221461A12016-08-04
DE102015005871A12017-01-19
DE102018003283A12018-10-04
DE102004055154B42007-10-18
DE102010050935B42013-05-23
US20160221461A12016-08-04
DE10053373B42019-10-02
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Claims:
Patentansprüche:

1. Vorrichtung (7) zur berührungslosen Energieübertragung von mindestens einer Energieeinspeisung (1) zu mindestens einem Verbraucher (9), insbesondere zu einem mobilen Verbraucher (9), umfassend eine Mehrzahl von Umrichtern (21...26) und eine Mehrzahl von Primärspulen (31...36) dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Umrichter (21...26) einen mittelfrequenten Primärstrom (P1...P6) erzeugt und in jeweils eine der Primärspulen (31...36) einspeist, dass die Primärströme (P1...P6) eine gleiche Grundfrequenz aufweisen, und dass die Primärströme (P1...P6) eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen.

2. Vorrichtung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung zwischen je zwei Primärströmen (P1...P6) gleich 180° dividiert durch eine Anzahl der Umrichter (21...26) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.

3. Vorrichtung (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (7) genau sechs Umrichter (21...26) umfasst, und dass der zweite Primärstrom (P2) eine Phasenverschiebung von 30° gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist, der dritte Primärstrom (P3) eine Phasenverschiebung von 60° gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist, der vierte Primärstrom (P4) eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist, der fünfte Primärstrom (P5) eine Phasenverschiebung von 120° gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist, und der sechste Primärstrom (P6) eine Phasenverschiebung von 150° gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist.

4. Vorrichtung (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Umrichter (21...26) gleich einer Anzahl der Primärspulen (31...36) ist, und dass jedem Umrichter (21...26) genau eine Primärspule (31...36) zugeordnet ist, wobei jeder Umrichter (21...26) den erzeugten Primärstrom (P1...P6) ausschließlich in die zugeordnete Primärspule (31...36) einspeist.

5. Vorrichtung (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Umrichter (21...26) einen Wechselrichter zur Erzeugung des mittelfrequenten Primärstroms (P1...P6) aus einer Gleichspannung aufweist.

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6. Vorrichtung (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrichter (21...26) mittels einer Synchronisationsleitung (10) miteinander verbunden sind, wobei ein erster Umrichter (21), der einen ersten Primärstrom (P1) erzeugt, ein Signal in die Synchronisationsleitung (10) einspeist, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des ersten Primärstroms (P1) aufweist, und dass die übrigen Umrichter (22...26) jeweils einen Primärstrom (P2...P6) erzeugen, weicher eine Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Primärstrom (P1) aufweist.

7. Vorrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrichter (21...26) mit einer Synchronisationseinrichtung verbunden sind, wobei die Synchronisationseinrichtung jedem Umrichter (21...26) ein Signal sendet, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des zu erzeugenden Primärstroms (P1...P6) aufweist.

8. System zur berührungslosen Energieübertragung, umfassend mindestens eine Energieeinspeisung (1), mindestens eine Vorrichtung (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche und mindestens einen mobilen Verbraucher (9), welcher eine Mehrzahl von Sekundärspulen (41...46) aufweist, wobei die Sekundärspulen (41...46) mit den Primärspulen (31...36) derart induktiv koppelbar sind, dass jeder Primärstrom (P1...P6) in einer der Primärspulen (31...36) einen Sekundärstrom (S1...S6) in einer der Sekundärspulen (41...46) induziert.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Primärspulen (31...36) gleich der Anzahl der Sekundärspulen (41...46) ist. - 16 -

10. System nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mobile Verbraucher (9) eine Mehrzahl von Stromrichtern (51...56) aufweist, dass jede der Sekundärspulen (41...46) einen induzierten Sekundärstrom (S1...S6) in jeweils einen der Stromrichter (51...56) einspeist, und dass die Stromrichter (51...56) aus den Sekundärströmen (S1...S6) jeweils einen Ausgangsstrom (11... I6) in Form eines pulsierenden Gleichstroms erzeugen.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Stromrichter (51 ...56) gleich einer Anzahl der Sekundärspulen (41 ...46) ist, und dass jeder Sekundärspule (41...46) genau ein Stromrichter (51...56) zugeordnet ist, wobei jede Sekundärspule (41...46) den induzierten Sekundärstrom (S1...S6) ausschließlich in den zugeordneten Stromrichter (51...56) einspeist.

12. System nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichter (51...56) derart miteinander verschaltet sind, dass die erzeugten Ausgangsströme (11... I6) zu einem Gesamtstrom (IG) summiert werden.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mobile Verbraucher (9) eine aufladbare Batterie (8) und eine Glättungsinduktivität (6) aufweist, wobei der Gesamtstrom (IG) zum Aufladen der Batterie (8) durch die Glättungsinduktivität (6) fließt.

14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspulen (31...36) in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, und/oder dass die Sekundärspulen (41...46) in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind.

15. System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspulen (31...36) an einer Decke eines Gebäudes angeordnet sind, und/oder dass die Sekundärspulen (41...46) auf einer Oberseite eines mobilen Verbrauchers (9) angeordnet sind.

Description:
Vorrichtung und System zur berührungslosen Energieübertragung

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung von mindestens einer Energieeinspeisung zu mindestens einem Verbraucher, insbesondere zu einem mobilen Verbraucher, welche eine Mehrzahl von Umrichtern und eine Mehrzahl von Primärspulen umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein System zur berührungslosen Energieübertragung, welches mindestens eine Energieeinspeisung, mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung und mindestens einen mobilen Verbraucher umfasst.

Zur Versorgung von mobilen Verbrauchern mit elektrischer Energie sind induktive Ladesysteme bekannt. Induktive Ladesysteme gestatten eine berührungslose Energieübertragung zu mobilen Verbrauchern. Bei den mobilen Verbrauchern handelt es sich insbesondere um autonom fahrende Fahrzeuge, die eine aufladbare Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie aufweisen.

Aus der DE 102004 055 154 B4 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt. Das System umfasst eine Stromquelle, die mit einem langgestreckten Primärleiter verbunden ist. Ein mobiler Verbraucher, der entlang dem Primärleiter bewegbar ist, weist einen Übertragerkopf auf. Der Übertragerkopf weist eine Wicklung auf, die mit dem Primärleiter induktiv gekoppelt ist. Durch diese induktive Kopplung ist Energie von dem Primärleiter zu dem Übertragerkopf des Verbrauchers übertragbar.

Die DE 102010 050 935 B4 offenbart eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung an ein Fahrzeug. Dabei wird Energie von einer stationären Spulenanordnung mit einer Spulenwicklung induktiv an eine in dem Fahrzeug vorgesehene Sekundärwicklung übertragen.

Aus der US 2016/0221461 A1 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt. Das System umfasst mehrere stationär angeordnete Primärspulen und mehrere Sekundärspulen. Durch induktive Kopplung ist Energie von den Primärspulen auf die Sekundärspulen übertragbar. Das Dokument DE 100 53 373 B4 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung. Dabei wird Energie von mehreren Mittelfrequenzstromquellen über mehrere Übertragungsstrecken auf mindestens einen bewegten Verbraucher übertragen.

Eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung weist beispielsweise einen Umrichter auf, welcher einen mittelfrequenten Primärstrom in eine stationäre Primärspule einspeist. Ein mobiler Verbraucher weist eine Sekundärspule auf, in welcher ein Sekundärstrom induziert wird. Zum Laden einer Batterie des Fahrzeugs ist ein Gleichstrom erforderlich. Der mobile Verbraucher weist dazu einen Stromrichter auf, welcher den Sekundärstrom gleichrichtet. Ein stark pulsierender Gleichstrom mit einer hohen Welligkeit ist zum Laden der Batterie ungeeignet; die Erzeugung eines konstanten, geglätteten Gleichstroms ist mittels eines Umrichters verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein System zur berührungslosen Energieübertragung weiterzubilden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein System zur berührungslosen Energieübertragung mit den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung von mindestens einer Energieeinspeisung zu mindestens einem Verbraucher, insbesondere zu einem mobilen Verbraucher, umfasst eine Mehrzahl von Umrichtern und eine Mehrzahl von Primärspulen, wobei jeder der Umrichter einen mittelfrequenten Primärstrom erzeugt und in jeweils eine der Primärspulen einspeist, wobei die Primärströme eine gleiche Grundfrequenz aufweisen, und wobei die Primärströme eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung ist ein Strom zum Laden einer Batterie des mobilen Verbrauchers erzeugbar, welcher eine verhältnismäßig geringe Welligkeit aufweist, der also verhältnismäßig stark geglättet ist. Zusätzliche Elemente zur Stromglättung, beispielsweise Glättungsinduktivitäten, sind nicht oder nur in geringer Dimensionierung erforderlich. Somit sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenso wie in dem mobilen Verbraucher vorteilhaft Bauraum, Gewicht und Kosten reduziert. Zusätzlich werden unerwünschte elektromagnetische Fernfelder, die durch die Primärströme in den Primärspulen erzeugt werden, zumindest annähernd, gegenseitig ausgelöscht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Phasenverschiebung zwischen je zwei Primärströmen gleich 180° dividiert durch eine Anzahl der Umrichter oder einem ganzzahligen Vielfachen davon. Bei dieser Ausgestaltung ist die Welligkeit des erzeugten Stroms zum Laden der Batterie des mobilen Verbrauchers besonders gering, die Glättung ist also besonders effektiv.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung genau sechs Umrichter, wobei der zweite Primärstrom eine Phasenverschiebung von 30° gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist, der dritte Primärstrom eine Phasenverschiebung von 60° gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist, der vierte Primärstrom eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist, der fünfte Primärstrom eine Phasenverschiebung von 120° gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist, und der sechste Primärstrom eine Phasenverschiebung von 150° gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Anzahl der Umrichter gleich einer Anzahl der Primärspulen, und jedem Umrichter ist genau eine Primärspule zugeordnet, wobei jeder Umrichter den erzeugten Primärstrom ausschließlich in die zugeordnete Primärspule einspeist. Dadurch ist die Menge der benötigten Bauelemente minimiert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jeder der Umrichter einen Wechselrichter zur Erzeugung des mittelfrequenten Primärstroms aus einer Gleichspannung auf. Die mittelfrequenten Primärströme sind somit aus einer Gleichspannung erzeugbar, welche die Energieeinspeisung liefert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jeder der Umrichter einen Gleichrichter zur Erzeugung der Gleichspannung aus einer Wechselspannung auf. Die mittelfrequenten Primärströme sind somit aus einer 3-phasigen oder 1-phasigen Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz erzeugbar, welche die Energieeinspeisung liefert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Umrichter mittels einer Synchronisationsleitung miteinander verbunden, wobei ein erster Umrichter, der einen ersten Primärstrom erzeugt, ein Signal in die Synchronisationsleitung einspeist, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des ersten Primärstroms aufweist, und wobei die übrigen Umrichter jeweils einen Primärstrom erzeugen, weicher eine Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Primärstrom aufweist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Umrichter mit einer Synchronisationseinrichtung verbunden, wobei die Synchronisationseinrichtung jedem Umrichter ein Signal sendet, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des zu erzeugenden Primärstroms aufweist.

Ein erfindungsgemäßes System zur berührungslosen Energieübertragung umfasst mindestens eine Energieeinspeisung, mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung und mindestens einen mobilen Verbraucher, welcher eine Mehrzahl von Sekundärspulen aufweist, wobei die Sekundärspulen mit den Primärspulen derart induktiv koppelbar sind, dass jeder Primärstrom in einer der Primärspulen einen Sekundärstrom in einer der Sekundärspulen induziert.

Mit einem erfindungsgemäßen System zur berührungslosen Energieübertragung ist ein Strom zum Laden einer Batterie des mobilen Verbrauchers erzeugbar, welcher eine verhältnismäßig geringe Welligkeit aufweist, der also verhältnismäßig stark geglättet ist. Zusätzliche Elemente zur Stromglättung, beispielsweise Glättungsinduktivitäten, sind nicht oder nur in geringer Dimensionierung erforderlich. Somit sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenso wie in dem mobilen Verbraucher vorteilhaft Bauraum, Gewicht und Kosten reduziert. Zusätzlich werden unerwünschte elektromagnetische Fernfelder, die durch die Primärströme in den Primärspulen erzeugt werden, zumindest annähernd, gegenseitig ausgelöscht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der Primärspulen gleich der Anzahl der Sekundärspulen. Dadurch ist die Menge der benötigten Bauelemente minimiert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der mindestens eine mobile Verbraucher eine Mehrzahl von Stromrichtern aufweist, wobei jede der Sekundärspulen einen induzierten Sekundärstrom in jeweils einen der Stromrichter einspeist, und wobei die Stromrichter aus den Sekundärströmen jeweils einen Ausgangsstrom in Form eines pulsierenden Gleichstroms erzeugen. Jeder der Stromrichter umfasst dazu eine Gleichrichterelektronik.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Anzahl der Stromrichter gleich einer Anzahl der Sekundärspulen, und jeder Sekundärspule ist genau ein Stromrichter zugeordnet, wobei jede Sekundärspule den induzierten Sekundärstrom ausschließlich in den zugeordneten Stromrichter einspeist. Dadurch ist die Menge der benötigten Bauelemente minimiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Stromrichter derart miteinander verschaltet, dass die erzeugten Ausgangsströme zu einem Gesamtstrom summiert werden. Der Gesamtstrom dient zum Laden einer Batterie des mobilen Verbrauchers. Die Welligkeiten der Ausgangsströme, welche in Form von pulsierenden Gleichströmen vorliegen, heben sich somit gegenseitig, zumindest annähernd, auf. Der Gesamtstrom weist eine verhältnismäßig geringe Welligkeit auf, ist also verhältnismäßig stark geglättet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der mindestens eine mobile Verbraucher eine aufladbare Batterie und eine Glättungsinduktivität auf, wobei der Gesamtstrom zum Aufladen der Batterie durch die Glättungsinduktivität fließt. Der Gesamtstrom weist dadurch eine noch geringe Welligkeit auf, ist also noch stärker geglättet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Primärspulen in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet, und/oder die Sekundärspulen sind in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Durch diese Anordnung der Primärspulen sowie der Sekundärspulen ist der erforderliche Bauraum weiter reduziert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Primärspulen an einer Decke eines Gebäudes angeordnet, und/oder die Sekundärspulen sind auf einer Oberseite eines mobilen Verbrauchers angeordnet. Insbesondere ist der mobile Verbraucher dabei als Nutzfahrzeug ausgebildet, und die Sekundärspulen sind auf einem Dach des Nutzfahrzeugs angeordnet.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:

Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Systems zur berührungslosen Energieübertragung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur berührungslosen Energieübertragung. Das System umfasst eine Energieeinspeisung 1 , welches vorliegend als Drehstromsystem ausgeführt ist und eine dreiphasige Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz liefert. Es ist auch denkbar, dass die Energieeinspeisung 1 als einfaches Wechselstromsystem ausgeführt ist und eine einphasige Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz liefert.

Das System umfasst auch einen mobilen Verbraucher 9. Bei dem mobilen Verbraucher 9 handelt es sich vorliegend um ein autonom fahrendes Fahrzeug, das eine aufladbare Batterie 8 zur Speicherung von elektrischer Energie aufweist. Das System umfasst ferner eine Vorrichtung 7 zur berührungslosen Energieübertragung von der Energieeinspeisung 1 zu dem Verbraucher 9, insbesondere zum Laden der Batterie 8.

Die Vorrichtung 7 zur berührungslosen Energieübertragung umfasst einen ersten Umrichter 21, einen zweiten Umrichter 22, einen dritten Umrichter 23, einen vierten Umrichter 24, einen fünften Umrichter 25 und einen sechsten Umrichter 26. Die Umrichter 21...26 sind elektrisch über eine Einspeiseleitung 12 mit der Energieeinspeisung 1 verbunden. Jeder der Umrichter 21...26 weist einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Gleichspannung aus der von der Energieeinspeisung 1 gelieferten einphasigen oder dreiphasigen Wechselspannung auf. Es ist auch denkbar, dass die Energieeinspeisung 1 eine Gleichspannung zu den Umrichtern 21...26 liefert. In diesem Fall sind die Gleichrichter entbehrlich.

Jeder der Umrichter 21...26 weist einen Wechselrichter zur Erzeugung eines mittelfrequenten Primärstroms P1...P6 aus der von den Gleichrichtern erzeugten oder von der Energieeinspeisung 1 gelieferten Gleichspannung auf. Der erste Umrichter 21 erzeugt einen ersten Primärstrom P1 , der zweite Umrichter 22 erzeugt einen zweiten Primärstrom P2, der dritte Umrichter 23 erzeugt einen dritten Primärstrom P3, der vierte Umrichter 24 erzeugt einen vierten Primärstrom P4, der fünfte Umrichter 25 erzeugt einen fünften Primärstrom P5, und der sechste Umrichter 26 erzeugt einen sechsten Primärstrom P6. Die Primärströme P1...P6 weisen dabei eine gleiche Grundfrequenz von beispielsweise 25 kHz, 50 kHz, 100 kHz oder 150 kHz auf.

Die Vorrichtung 7 zur berührungslosen Energieübertragung umfasst ferner eine erste Primärspule 31 , eine zweite Primärspule 32, eine dritte Primärspule 33, eine vierte Primärspule 34, eine fünfte Primärspule 35 und eine sechste Primärspule 36. Der erste Umrichter 21 speist den ersten Primärstrom P1 in die erste Primärspule 31 ein, der zweite Umrichter 22 speist den zweiten Primärstrom P2 in die zweite Primärspule 32 ein, der dritte Umrichter 23 speist den dritten Primärstrom P3 in die dritte Primärspule 33 ein, der vierte Umrichter 24 speist den vierten Primärstrom P4 in die vierte Primärspule 34 ein, der fünfte Umrichter 25 speist den fünften Primärstrom P5 in die fünfte Primärspule 35 ein, und der sechste Umrichter 26 speist den sechsten Primärstrom P6 in die sechste Primärspule 36 ein.

Eine Anzahl der Umrichter 21...26 ist dabei gleich einer Anzahl der Primärspulen 31...36. Vorliegend ist die Anzahl gleich sechs. Jedem Umrichter 21...26 ist genau eine Primärspule 31...36 zugeordnet, wobei jeder Umrichter 21...26 den erzeugten Primärstrom P1...P6 ausschließlich in die zugeordnete Primärspule 31...36 einspeist.

Die Primärströme P1...P6 weisen dabei eine Phasenverschiebung gegeneinander auf. Die Phasenverschiebung zwischen je zwei Primärströmen P1...P6 ist gleich 180° dividiert durch die Anzahl der Umrichter 21...26 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon. Vorliegend beträgt die Phasenverschiebung zwischen je zwei Primärströmen P1...P6 also 30°, 60°, 90°, 120° oder 150°.

Beispielsweise weist der zweite Primärstrom P2 eine Phasenverschiebung von 30° gegenüber dem ersten Primärstrom P1 auf, der dritte Primärstrom P3 weist eine Phasenverschiebung von 60° gegenüber dem ersten Primärstrom P1 auf, der vierte Primärstrom P4 weist eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem ersten Primärstrom P1 auf, der fünfte Primärstrom P5 weist eine Phasenverschiebung von 120° gegenüber dem ersten Primärstrom P1 auf, und der sechste Primärstrom P6 weist eine Phasenverschiebung von 150° gegenüber dem ersten Primärstrom P1 auf.

Die Umrichter 21...26 sind vorliegend mittels einer Synchronisationsleitung 10 miteinander verbunden. Dabei speist der erste Umrichter 21 ein Signal in die Synchronisationsleitung 10 ein, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des ersten Primärstroms P1 aufweist. Die übrigen Umrichter 22...26 erzeugen jeweils einen Primärstrom P2...P6 mit der besagten Grundfrequenz, welcher die besagte Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Primärstrom P1 aufweist.

Es ist auch denkbar, dass die Umrichter 21...26 mit einer zentralen Synchronisationseinrichtung verbunden sind. Dabei sendet die Synchronisationseinrichtung jedem Umrichter 21...26 ein Signal, welches die Grundfrequenz und die Phasenlage des zu erzeugenden Primärstroms P1...P6 aufweist, und die Umrichter 21...26 erzeugen den Primärstrom P1...P6 entsprechend.

Der mobile Verbraucher 9 weist eine erste Sekundärspule 41, eine zweite Sekundärspule 42, eine dritte Sekundärspule 43, eine vierte Sekundärspule 44, eine fünfte Sekundärspule 45 und eine sechste Sekundärspule 46 auf. Die Sekundärspulen 41...46 sind in der hier gezeigten Darstellung mit den Primärspulen 31...36 derart induktiv gekoppelt, dass jeder Primärstrom P1...P6 in einer der Primärspulen 31...36 einen Sekundärstrom S1...S6 in einer der Sekundärspulen 41...46 induziert.

Die Primärströme P1...P6 erzeugen dabei in den Primärspulen 31...36 jeweils ein Magnetfeld, welches eine der Sekundärspulen 41...46 durchsetzt und den jeweiligen Sekundärstrom S1...S6 induziert. In der ersten Sekundärspule 41 wird also ein erster Sekundärstrom S1 induziert, in der zweiten Sekundärspule 42 wird ein zweiter Sekundärstrom S2 induziert, in der dritten Sekundärspule 43 wird ein dritter Sekundärstrom S3 induziert, in der vierten Sekundärspule 44 wird ein vierter Sekundärstrom S4 induziert, in der fünften Sekundärspule 45 wird ein fünfter Sekundärstrom S5 induziert, und in der sechsten Sekundärspule 46 wird ein sechster Sekundärstrom P6 induziert.

Die Anzahl der Primärspulen 31...36 ist dabei gleich der Anzahl der Sekundärspulen 41...46. Vorliegend ist die Anzahl gleich sechs. Die Sekundärströme S1...S6 weisen dabei die gleichen Phasenverschiebungen zueinander auf wie die Primärströme P1...P6 zueinander.

Der mobile Verbraucher 9 weist einen ersten Stromrichter 51, einen zweiten Stromrichter 52, einen dritten Stromrichter 53, einen vierten Stromrichter 54, einen fünften Stromrichter 55 und einen sechsten Stromrichter 56 auf. Die erste Sekundärspule 41 speist den ersten Sekundärstrom S1 in den ersten Stromrichter 51 ein, die zweite Sekundärspule 42 speist den zweiten Sekundärstrom S2 in den zweiten Stromrichter 52 ein, die dritte Sekundärspule 43 speist den dritten Sekundärstrom S3 in den dritten Stromrichter 53 ein, die vierte Sekundärspule 44 speist den vierten Sekundärstrom S4 in den vierten Stromrichter 54 ein, die fünfte Sekundärspule 45 speist den fünften Sekundärstrom S5 in den fünften Stromrichter 55 ein, und die sechste Sekundärspule 46 speist den sechsten Sekundärstrom S6 in den sechsten Stromrichter 56 ein.

Der erste Stromrichter 51 erzeugt aus dem ersten Sekundärstrom S1 einen ersten Ausgangsstrom 11 , der zweite Stromrichter 52 erzeugt aus dem zweiten Sekundärstrom S2 einen zweiten Ausgangsstrom I2, der dritte Stromrichter 53 erzeugt aus dem dritten Sekundärstrom S3 einen dritten Ausgangsstrom I3, der vierte Stromrichter 54 erzeugt aus dem vierten Sekundärstrom S4 einen vierten Ausgangsstroml4, der fünfte Stromrichter 55 erzeugt aus dem fünften Sekundärstrom S5 einen fünften Ausgangsstrom I5 und der sechste Stromrichter 56 erzeugt aus dem sechsten Sekundärstrom S6 einen sechsten Ausgangsstrom I6. Die Ausgangsströme 11...16 werden dabei jeweils in Form eines pulsierenden Gleichstroms erzeugt.

Eine Anzahl der Stromrichter 51 ...56 ist dabei gleich einer Anzahl der Sekundärspulen 41 ...46. Vorliegend ist die Anzahl gleich sechs. Jeder Sekundärspule 41...46 ist genau ein Stromrichter

51...56 zugeordnet, wobei jede Sekundärspule 41...46 den induzierten Sekundärstrom S1...S6 ausschließlich in den zugeordneten Stromrichter 51...56 einspeist.

Die Stromrichter 51...56 sind ausgangsseitig derart miteinander verschaltet, dass die erzeugten Ausgangsströme 11...16 zu einem Gesamtstrom IG summiert werden. Die Ausgangsströme

11...16 weisen, wie bereits erwähnt, jeweils die Form eines pulsierenden Gleichstroms auf. Aufgrund der Phasenverschiebung der Sekundärströme S1...S6 ist der Gesamtstrom IG ein geglätteter Gleichstrom.

Der mobile Verbraucher 9, der vorliegend als autonom fahrendes Fahrzeug ausgebildet ist, umfasst eine Antriebseinrichtung zum Antrieb des mobilen Verbrauchers 9, welche einen Elektromotor, ein Getriebe und Antriebsräder aufweist. Die aufladbare Batterie 8 ist ein elektrischer Energiespeicher und dient insbesondere zur Versorgung der Antriebseinrichtung mit elektrischer Energie. Der mobile Verbraucher 9 umfasst auch eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung. Der mobile Verbraucher 9 weist ferner eine Glättungsinduktivität 6 auf. Der Gesamtstrom IG fließt zum Aufladen der Batterie 8 durch die Glättungsinduktivität 6. Die Vorrichtung 7 zur berührungslosen Energieübertragung ist stationär angeordnet. Die Primärspulen 31...36 sind beispielsweise in einem Boden, an einer Decke eines Gebäudes, an einer Wand oder an einer Halterung befestigt. Die Sekundärspulen 41...46 sind derart an dem mobilen Verbraucher 9 angeordnet, dass bei korrekter Ausrichtung des mobilen Verbrauchers 9 relativ zu der Vorrichtung 7 die Sekundärspulen 41...46 mit den Primärspulen 31...36 induktiv gekoppelt sind.

Beispielsweise sind die Primärspulen 31...36 an einer Decke eines Gebäudes angeordnet, und die Sekundärspulen 41...46 sind auf einer Oberseite eines mobilen Verbrauchers 9 angeordnet.

Beispielsweise ist der mobile Verbraucher 9 als Nutzfahrzeug ausgebildet, und die Sekundärspulen 41...46 sind auf einem Dach des Nutzfahrzeugs angeordnet.

Die Primärspulen 31...36 sind beispielsweise in einer Reihe nebeneinander, in einem Kreis oder in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet. Entsprechend sind auch die die

Sekundärspulen 41...46 in einer Reihe nebeneinander, in einem Kreis oder in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet.

Bezugszeichenliste

1 Energieeinspeisung

6 Glättungsinduktivität

7 Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung

8 Batterie

9 Verbraucher

10 Synchronisationsleitung

12 Einspeiseleitung

21...26 Umrichter

31...36 Primärspule

41...46 Sekundärspule

51...56 Stromrichter

11...16 Ausgangsstrom

IG Gesamtstrom

P1...P6 Primärstrom

51...56 Sekundärstrom