[发明专利]产生磁场的设备，特别是为感应式充电系统产生磁场的设备，以及对交通工具动态充电的感应式充电系统的初级装置

说明书

本发明涉及用于产生磁场的设备，特别是用于感应式充电系统的初级装置的设备，以及用于向运输工具无接触、感应式地传输能量的感应式充电系统的初级装置。为了沿着特定的行驶方向产生连续磁场，该设备设置有：至少一个电导体，其用于产生磁场；馈电单元，其用于为至少一个电导体产生交流电流；以及检测单元，其用于检测次级充电系统。该设备的特征在于通信单元，该通信单元用于向同类设备发送数据/从同类设备接收数据，其中该设备被设计成借助于检测单元和/或借助于接收到的数据来控制信号控制单元并从而控制用于感应式地传输能量的磁场的产生。初级装置具有用于产生磁场的多个彼此连接的设备，其中这些设备具有用于产生磁场的多个电导体。此外，这些设备的电导体的布置和操控被设计成使得预先确定的磁场可以由电导体的一部分产生，并且该磁场可以通过相应地操控电导体以连续移动的方式移位。

本发明涉及用于产生磁场的设备，特别是用于为感应式充电系统产生磁场的设备，以及用于向运输工具无接触感应式地传输能量的感应式充电系统的初级装置。

在下文中，术语“运输工具”应理解为由自身的发动机驱动的交通工具，例如机动车辆、摩托车和牵引机具。这种类型的交通工具可以与轨道相结合或不与轨道相结合。发动机本身可以包括内燃机、电动机或这两者的组合。

术语“感应式充电系统”应理解为借助于交变磁场来传输能量的系统。为此，该系统具有作为能量源的初级部分或初级装置(也称为初级(充电)系统)和作为能量接收器的次级部分或次级装置(也称为次级(充电)系统)；类似于变压器设备。初级装置被设计成产生交变磁场，并且次级装置被设计成接收交变磁场并且从交变磁场产生或者获得感应电流。通过交流电流流经的电导体(特别是线圈)来实现交变磁场的产生，并且通过定位在磁场中的电导体来实现感应电流的产生。

随着电动机动工具的不断发展，提供了对用化石燃料驱动的运输工具的可替代方式，这些可替代方式现在已经已知例如为混合动力交通工具和电动交通工具的形式。然而，与汽油驱动的交通工具相比，电动交通工具的缺点在于，目前的蓄电池相对于液体燃料具有较低的能量密度。锂离子蓄电池的能量密度为每千克150Wh或200Wh，远低于每千克12800Wh的汽油。因此，电动交通工具几乎不可能达到与汽油驱动的交通工具相同的运输范围。即使用附加的蓄电池也不能补偿这个缺点，因为蓄电池的附加重量又增加了电动机的能量需求。

因此，与具有内燃机的机动车辆相比，电动交通工具在相同的距离上需要更频繁地充电。为此，存在为电动交通工具充电的各种方案，例如电池更换站、充电站(也称为加电站或充电桩)和感应式充电。

感应式充电使用交变磁场将能量从初级侧感应式地传输到次级侧(交通工具侧)，而不是经由电缆和插接连接件进行能量传输。除了避免插接连接件在导电触点上的磨损，还给出了触摸防护。在此，原则上使用带初级侧的励磁线圈的变压器技术，来自电网的交流电流流经该励磁线圈。安装在交通工具中的充电器将在交通工具侧的感应线圈中解耦的交流电流转换成直流电流，并且对交通工具自身的电池充电或给驱动器供电。

该充电过程可以静态地进行，即，当交通工具不移动或停放时进行。在此，初级线圈和次级线圈可以相对于彼此定位，以便以低损耗向交通工具提供最佳的能量传输。然而，包括了由于停车而造成的行程时间损失。

还存在动态充电的方案，以代替静态充电过程，其中可以在行驶期间对交通工具进行感应式充电。在这个技术领域已经存在几个已知的方法和系统。