DE102020212663A1 - Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system - Google Patents

Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system Download PDF

Info

Publication number
DE102020212663A1
DE102020212663A1 DE102020212663.1A DE102020212663A DE102020212663A1 DE 102020212663 A1 DE102020212663 A1 DE 102020212663A1 DE 102020212663 A DE102020212663 A DE 102020212663A DE 102020212663 A1 DE102020212663 A1 DE 102020212663A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
fixing element
watercraft
energy transmission
shaped profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020212663.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Onur Misir
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020212663.1A priority Critical patent/DE102020212663A1/en
Publication of DE102020212663A1 publication Critical patent/DE102020212663A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12Inductive energy transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53Batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/04Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/32Waterborne vessels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/04Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B63J2003/043Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant using shore connectors for electric power supply from shore-borne mains, or other electric energy sources external to the vessel, e.g. for docked, or moored vessels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieübertragung (30), wenigstens umfassend eine Energieversorgungseinrichtung (40), eine mit der Energieversorgungseinrichtung (40) in elektrischer Verbindung stehenden Primärspule (50), ein ortsfestes Fixierungselement (70) umfassend ferromagnetisches Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (50) mit dem ortsfesten Fixierungselement (70) in eine elektromagnetische Wirkverbindung bringbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Wasserfahrzeug (90) wenigstens umfassend ein Bordnetz (120), ein bordseitiges Fixierungselement (100), eine Sekundärspule (130) die in elektrischer Verbindung mit dem Bordnetz (120) und in mechanische Verbindung mit dem bordseitigen Fixierungselement (100) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (130) in eine elektromagnetische Wirkverbindung mit einem außerbordseitigen Fixierungselements bringbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Energieübertragungssystem (10), wenigstens umfassend eine Vorrichtung zur Energieübertragung (30) und ein Wasserfahrzeug (90), dadurch gekennzeichnet, dass das außerbordseitige Fixierungselement des Wasserfahrzeugs (90) das ortsfeste Fixierungselement (70) der Vorrichtung zur Energieübertragung (30) ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Energieübertragungssystems (10).The invention relates to a device for energy transmission (30), at least comprising an energy supply device (40), a primary coil (50) which is electrically connected to the energy supply device (40), a stationary fixing element (70) comprising ferromagnetic material, characterized in that the The primary coil (50) can be brought into an effective electromagnetic connection with the stationary fixing element (70). The invention also relates to a watercraft (90) at least comprising an onboard power supply (120), an onboard fixing element (100), a secondary coil (130) which is electrically connected to the onboard power supply (120) and mechanically connected to the onboard fixing element (100). can be brought, characterized in that the secondary coil (130) can be brought into an operative electromagnetic connection with an outboard fixing element. Furthermore, the invention relates to an energy transmission system (10), at least comprising a device for energy transmission (30) and a watercraft (90), characterized in that the outboard fixing element of the watercraft (90) the stationary fixing element (70) of the device for energy transmission (30 ) is. The invention also relates to a method for controlling the energy transmission system (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieübertragung nach Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Wasserfahrzeug nach Anspruch 5 sowie ein Energieübertragungssystem nach Anspruch 8 und ein Betriebsverfahren nach Anspruch 10.The invention relates to a device for energy transmission according to claim 1. The invention also relates to a watercraft according to claim 5 and an energy transmission system according to claim 8 and an operating method according to claim 10.

Der gesellschaftliche Druck und immer höhere Emissionsanforderungen treiben die Elektrifizierung von Fahrzeugen voran. Dabei besteht das Antriebskonzept des Fahrzeuges wenigstens aus einem Elektromotor und einem sekundären Energiespeicher. Im Rahmen öffentlicher Diskussionen stehen vor allem Kraftfahrzeuge im Fokus, die Elektrifizierung beschränkt sich allerdings nicht auf diese Fahrzeugart. Auch Wasserfahrzeuge geraten zunehmend in das Visier der Elektrifizierung.Societal pressure and ever-increasing emission requirements are driving the electrification of vehicles. The drive concept of the vehicle consists of at least one electric motor and a secondary energy store. In the context of public discussions, the focus is primarily on motor vehicles, but electrification is not limited to this type of vehicle. Water vehicles are also increasingly being targeted by electrification.

Ein solches Wasserfahrzeug kann mittels konduktiver Ladeverfahren mit Energie versorgt werden. Der Nachteil an konduktiven Ladeverfahren für Wasserfahrzeuge liegt vor allem in den Umgebungsbedingungen begründet. Kondensatansammlungen in den Steckverbindungen führen zur Oxidation elektrischer Kontaktflächen. Vor allem an Meeren wirken sich die salzhaltigen Umgebungsmedien negativ auf die elektrischen Kontaktflächen aus.Such a watercraft can be supplied with energy using conductive charging methods. The main disadvantage of conductive charging methods for watercraft is the environmental conditions. Condensate accumulations in the plug connections lead to oxidation of electrical contact surfaces. The saline environmental media have a negative effect on the electrical contact surfaces, especially at sea.

Alternativ sind induktive Ladeverfahren bekannt die in der Praxis eine geringe Bedeutung besitzen. So zeigt das Dokument CN207403894U eine Ladestation für Wasserfahrzeuge, welche auf einer kreisförmigen Insel angebracht ist. Dabei ist die Insel über eine Verbindungsbrücke mit einem Landungskörper, beispielsweise einem Kai, verbunden. Wasserfahrzeuge werden über Poller, welche sich auf der Insel befinden, fixiert. Für den Ladevorgang wird eine mobile Ladevorrichtung, welche eine Primärspule beinhaltet, mittels eines Positionierstiftes über einer Sekundärspule auf dem Schiffsdeck positioniert. Die Energieübertragung zwischen mobiler Ladevorrichtung und Wasserfahrzeug erfolgt mittels der Primär- und Sekundärspule. Dabei erfolgt die Energieversorgung der Primärspule über einen Energieverteiler, welcher sich auf der kreisförmigen Insel befindet.Alternatively, inductive charging methods are known which are of little importance in practice. So shows the document CN207403894U a watercraft charging station mounted on a circular island. The island is connected to a landing body, for example a quay, via a connecting bridge. Watercraft are fixed via bollards located on the island. For the charging process, a mobile charging device, which contains a primary coil, is positioned over a secondary coil on the ship's deck by means of a positioning pin. The energy is transferred between the mobile charging device and the watercraft by means of the primary and secondary coils. The primary coil is supplied with energy via an energy distributor, which is located on the circular island.

Aus dem Dokument CN110341505A geht ein weiteres Konzept zur induktiven Ladung von Wasserfahrzeugen hervor. Dabei befindet sich an einem Landungskörper, beispielsweise einem Kai, ein Modul mit einer Primärspule. Weiterhin ist an einer Bordwand des Wasserfahrzeuges ein Modul mit einer Sekundärspule angebracht. Mittels beider Module wird Energie induktiv vom Landungskörper zum Wasserfahrzeug übertragen. Dabei muss das Wasserfahrzeug für die Energieübertragung exakt positioniert werden.From the document CN110341505A another concept for the inductive charging of watercraft emerges. A module with a primary coil is located on a landing body, for example a quay. Furthermore, a module with a secondary coil is attached to a ship's side of the watercraft. Using both modules, energy is transferred inductively from the landing body to the watercraft. The watercraft must be positioned exactly for the energy transfer.

Durch die fehlende Bündelung und Führung der magnetischen Feldlinien bei den im Stand der Technik offenbarten Ausführungsvarianten induktiver Ladeverfahren entstehen Streuverluste, welche den Wirkungsgrad der Energieübertragung reduzieren. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Wirkungsgrad einer induktiven Ladevorrichtung für Wasserfahrzeuge zu erhöhen.Due to the lack of bundling and guidance of the magnetic field lines in the embodiment variants of inductive charging methods disclosed in the prior art, stray losses arise, which reduce the efficiency of the energy transmission. The object of the present invention is therefore to increase the efficiency of an inductive charging device for watercraft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Energieübertragung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5 und ein Energieübertragungssystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.This object is achieved according to the invention by a device for energy transmission having the features of claim 1, by a watercraft having the features of claim 5 and an energy transmission system having the features of claim 8. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Energieübertragung bereitgestellt. Diese umfasst wenigstens:

  • - eine Energieversorgungseinrichtung;
  • - eine mit der Energieversorgungseinrichtung in elektrischer Verbindung stehende Primärspule;
  • - ein ortsfestes Fixierungselement umfassend ferromagnetisches Material.
According to the present invention, an energy transfer device is provided. This includes at least:
  • - a power supply device;
  • - A standing with the energy supply device in electrical connection primary coil;
  • - a stationary fixing element comprising ferromagnetic material.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Fixierungselement in eine elektromagnetische Wirkverbindung mit der Primärspule bringbar ist.The invention is characterized in that the stationary fixing element can be brought into an effective electromagnetic connection with the primary coil.

Durch das ortsfeste Fixierungselement aus ferromagnetischem Material werden die magnetischen Feldlinien, welche bei einem Stromfluss durch die Primärspule resultieren, gebündelt. Durch die Bündelung magnetischer Feldlinien werden magnetische Streuverluste verringert. In vorteilhafter Weise ist damit der Wirkungsgrad des Energieübertragungssystems für Wasserfahrzeuge erhöht.The magnetic field lines, which result from a current flow through the primary coil, are bundled by the stationary fixing element made of ferromagnetic material. Magnetic stray losses are reduced by bundling magnetic field lines. This advantageously increases the efficiency of the energy transmission system for watercraft.

Unter einer Energieversorgungseinrichtung ist jede Vorrichtung zu verstehen die zur Energieversorgung für elektrische Komponenten verwendet werden kann. Über eine Anschlussstelle kann die Energieversorgungseinrichtung über eine direkte oder indirekte Verbindung mit elektrischer Energie versorgt werden. Dabei kann die Bereitstellung elektrischer Energie durch Energieleitung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und einer Umwandlungsstelle beliebiger Energieformen in elektrische Energie erfolgen, bevorzugt in Form eines Energieverteilnetzes.An energy supply device is to be understood as meaning any device that can be used to supply energy for electrical components. The energy supply device can be supplied with electrical energy via a connection point via a direct or indirect connection. In this case, electrical energy can be provided by means of an energy line between the energy supply device and a conversion point for any form of energy into electrical energy, preferably in the form of an energy distribution network.

Weiterhin kann die Energieversorgung mittels Energieleitung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und einer mobilen Ladesäule für Kraftfahrzeuge erfolgen. Durch die Energieversorgung mittels eines Energieverteilnetzes steht beliebig viel Energie zur Verfügung. Weiterhin lässt sich die Energieversorgungseinrichtung im Verbund eines intelligenten Stromnetzes („Smart Grid“) betreiben.Furthermore, the energy can be supplied by means of an energy line between the energy supply device and a mobile charging station for motor vehicles. Due to the energy supply by means of an energy distribution network, belie big lot of energy available. Furthermore, the energy supply device can be operated in the network of an intelligent electricity network (“smart grid”).

Alternativ kann sich an einer Anschlussstelle der Energieversorgungseinrichtung über direkte oder indirekte Verbindung eine Vorrichtung zur direkten Wandlung von Energie befinden, beispielsweise ein Generator. In einer weiteren Ausführungsvariante kann die Energieversorgung durch eine Windkraftanlage, beziehungsweise durch einen Offshore- oder Onshore-Windpark, gewährleistet werden. Dadurch kann eine Energieversorgung unabhängig von einem Energieverteilnetz erzielt werden.Alternatively, a device for directly converting energy, for example a generator, can be located at a connection point of the energy supply device via a direct or indirect connection. In a further embodiment variant, the energy supply can be guaranteed by a wind power plant, or by an offshore or onshore wind farm. As a result, an energy supply can be achieved independently of an energy distribution network.

An einer weiteren Anschlussstelle kann sich in direkter oder indirekter Verbindung eine mit der Energieversorgungseinrichtung stehende elektrische Komponente befinden.An electrical component that is directly or indirectly connected to the energy supply device can be located at a further connection point.

Eine Primärspule ist eine elektrische Komponente, welche wenigstens metallisches Material umfasst, wobei dieses elektrisch leitfähig ist. Dabei besitzt eine Primärspule in einer Ausführungsvariante mindestens eine Windung. Weiterhin kann der Leiterquerschnitt des Spulenmaterials eine beliebige Form einnehmen, bevorzugt eine näherungsweise kreisförmige Form.A primary coil is an electrical component that includes at least metallic material, which is electrically conductive. In one embodiment variant, a primary coil has at least one turn. Furthermore, the conductor cross section of the coil material can assume any shape, preferably an approximately circular shape.

Durch die Wicklung des Spulenmaterials können beliebige Wicklungsformen der Primärspule generiert werden, beispielsweise eine näherungsweise kreisförmige Wicklungsform. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wicklungsform der Spule den Querschnitt des ferromagnetischen Bauteils auf, an welchem die Primärspule anbringbar ist. Dabei kann der Querschnitt des Bauteils durch ein Polygon und/oder einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt beschrieben werden. Durch die Realisierung eines näherungsweise identischen Querschnittes zwischen der Wicklungsform der Primärspule und des ferromagnetischen Bauteils kann ein entstehender Luftspalt zwischen beiden gering gehalten werden. Dadurch werden Reluktanzen reduziert und der Wirkungsgrad der Energieübertragung weiter erhöht. By winding the coil material, any winding shape of the primary coil can be generated, for example an approximately circular winding shape. In a preferred embodiment, the winding form of the coil has the cross section of the ferromagnetic component to which the primary coil can be attached. The cross section of the component can be described by a polygon and/or an approximately circular cross section. By realizing an approximately identical cross section between the winding form of the primary coil and the ferromagnetic component, an air gap that occurs between the two can be kept small. This reduces reluctance and further increases the efficiency of the energy transfer.

Unter einer elektrischen Verbindung ist eine lösbare, eine bedingt lösbare oder unlösbare Kontaktierung zwischen zwei elektrisch leitenden Komponenten zu verstehen. Dabei ist die elektrische Verbindung in bevorzugter Form so auszuführen, dass der Übergangswiderstand zwischen beiden elektrischen Komponenten so gering wie möglich ist, um mit einer möglichst geringen Verlustleistung elektrische Energie übertragen zu können.An electrical connection is to be understood as meaning a detachable, conditionally detachable or non-detachable contact between two electrically conductive components. In this case, the electrical connection should preferably be implemented in such a way that the contact resistance between the two electrical components is as low as possible in order to be able to transmit electrical energy with the lowest possible power loss.

Ein ortsfestes Fixierungselement dient zur Einschränkung der Freiheitsgrade eines Wasserfahrzeuges und gewährleistet somit eine festgelegte Soll-Position des Wasserfahrzeuges im Wasser. Neben der Einschränkung der Freiheitsgrade dient das Fixierungselement zur Konzentration magnetischer Feldlinien, womit eine Funktionsintegration generiert werden kann. Durch die Funktionsintegration kann die Bauteilvielfalt reduziert werden und eine elektromagnetische Wirkverbindung zwischen der Primärspule und des ortsfesten Fixierungselementes erzeugt werden.A stationary fixing element is used to limit the degrees of freedom of a watercraft and thus ensures a fixed target position of the watercraft in the water. In addition to restricting the degrees of freedom, the fixing element serves to concentrate magnetic field lines, which can be used to generate functional integration. The number of components can be reduced by the functional integration and an effective electromagnetic connection can be generated between the primary coil and the stationary fixing element.

Für die Entstehung einer elektromagnetischen Wirkverbindung zwischen einem Fixierungselement und einer Primärspule ist ein Stromfluss durch die Primärspule erforderlich. In einer Ausführungsform ist das Fixierungselement mindestens von einer Windung der Primärspule umschließbar. Durch das ferromagnetische Material des Fixierungselementes wird weiterhin eine Fokussierung der magnetischen Feldlinien erreicht, wodurch Streuverluste und somit Wirkungsgradverluste minimiert werden. Unter einer elektromagnetischen Wirkverbindung ist eine durch Stromfluss hervorgerufene magnetische Wechselwirkung zwischen mindestens zwei Körpern zu verstehen. Dabei werden beide Körper wenigstens von einer gemeinsamen magnetischen Feldlinie durchsetzt.A current flow through the primary coil is required for the creation of an effective electromagnetic connection between a fixing element and a primary coil. In one embodiment, the fixing element can be surrounded by at least one turn of the primary coil. The ferromagnetic material of the fixing element also allows the magnetic field lines to be focused, which minimizes stray losses and thus losses in efficiency. An effective electromagnetic connection is to be understood as meaning a magnetic interaction between at least two bodies caused by current flow. Both bodies are penetrated by at least one common magnetic field line.

Für die folgenden Abschnitte der Beschreibung wird an dieser Stelle ein kartesisches Koordinatensystem eingeführt. Dabei liegt die x-y-Ebene des kartesischen Koordinatensystems in der Bodenfläche eines Landungskörpers. Ein Landungskörper stellt ein Uferbauwerk da, welches als Anlegestelle für Wasserfahrzeuge verwendet werden kann. Die z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems zeigt dabei in Richtung des Horizonts.A Cartesian coordinate system is introduced at this point for the following sections of the description. The x-y plane of the Cartesian coordinate system lies in the bottom surface of a landing body. A landing body represents a shore structure that can be used as a dock for watercraft. The z-direction of the Cartesian coordinate system points in the direction of the horizon.

In einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung zur Energieübertragung ein ortsfestes Fixierungselement, wobei dieses als I-förmiges Profil ausgeführt sein kann, beispielsweise in Form eines Halbzeugs. Unter einer I-förmigen Ausführungsform sind alle geometrischen Körper zu zählen deren Querschnitte durch ein Polygon und/oder einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt beschrieben werden können. Dabei kann der Querschnitt durch die x-y-Ebene des kartesischen Koordinatensystems beschrieben werden. Ein solcher Querschnitt kann durch bereits standardisierte Fertigungsverfahren produziert werden, wodurch geringe Einkaufskosten erzielbar sind.In one embodiment, the device for energy transmission contains a stationary fixing element, which can be designed as an I-shaped profile, for example in the form of a semi-finished product. An I-shaped embodiment includes all geometric bodies whose cross sections can be described by a polygon and/or an approximately circular cross section. The cross section can be described by the x-y plane of the Cartesian coordinate system. Such a cross-section can be produced using already standardized manufacturing processes, which means that low purchasing costs can be achieved.

Weiterhin sind die Abmessungen eines I-förmigen Körpers in einer der Raumrichtungen des kartesischen Koordinatensystems deutlich größer als in den verbleibenden Raumrichtungen, beispielsweise in z-Richtung.Furthermore, the dimensions of an I-shaped body are significantly larger in one of the spatial directions of the Cartesian coordinate system than in the remaining spatial directions, for example in the z-direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Energieübertragung neben dem ortsfesten Fixierungselement weiterhin ein drehbar gelagertes L-förmiges Profil sowie einen Steg. Dabei kann sowohl der Steg als auch das L-förmige Profil ferromagnetisches Material umfassen.In a preferred embodiment, the device for energy transmission comprises, in addition to the stationary fixing element, a rotatably mounted L-shaped profile and a web. In this case, both the web and the L-shaped profile can comprise ferromagnetic material.

Die geometrische Gestalt eines L-förmigen Profil kann durch eine Kombination zweier zuvor beschriebener I-förmiger Profile ausgebildet werden. Dabei werden die I-förmigen Profile so angeordnet, dass die Vektoren, welche die größte Abmessung des I-förmigen Profils charakterisieren, komplanar zueinander stehen. Weiterhin sind die I-förmigen Profile bevorzugt so anzuordnen, dass ein flächiger Kontakt zwischen beiden Profilen resultiert.The geometric shape of an L-shaped profile can be formed by a combination of two previously described I-shaped profiles. The I-shaped profiles are arranged in such a way that the vectors that characterize the largest dimension of the I-shaped profile are coplanar with one another. Furthermore, the I-shaped profiles should preferably be arranged in such a way that there is surface contact between the two profiles.

Dabei kann die Primärspule in dieser Ausführungsvariante das drehbar gelagerte L-förmige Profil umschließen. Durch einen Stromfluss innerhalb der Primärspule resultiert eine elektromagnetische Wirkverbindung zwischen ortsfestem Fixierungselement, drehbar gelagertem L-förmigen Profil und dem Steg. Dabei kann das L-förmige Profil eine Drehstellung einnehmen, in welcher wenigstens das L-förmige Profil, das Fixierungselement und der Steg einen geschlossenen magnetischen Kreis ausbilden. Durch Ausbildung des geschlossenen magnetischen Kreises kann der magnetische Fluss gezielt zwischen Primär- und Sekundärspule geführt werden, wodurch Streuverluste reduziert werden und der Wirkungsgrad der Energieübertragung weiter erhöht wird.In this embodiment, the primary coil can enclose the rotatably mounted L-shaped profile. A current flow within the primary coil results in an electromagnetic active connection between the stationary fixing element, the rotatably mounted L-shaped profile and the web. The L-shaped profile can assume a rotational position in which at least the L-shaped profile, the fixing element and the web form a closed magnetic circuit. By designing the closed magnetic circuit, the magnetic flux can be guided between the primary and secondary coils in a targeted manner, which reduces stray losses and further increases the efficiency of the energy transmission.

Unter einer drehbaren Lagerung ist, zumindest für einen bestimmten Rotationsbereich, ein uneingeschränkter Rotationsfreiheitsgrad im kartesischen Koordinatensystem zu verstehen, wohingegen verbleibende Rotationsfreiheitsgrade eingeschränkt sind. Dabei ist der uneingeschränkte Rotationsfreiheitsgrad bevorzugt so zu wählen, dass der Vektor der Rotationsachse Kollinearität zur z-Achse des kartesischen Koordinatensystems aufweist.A rotatable bearing means, at least for a specific range of rotation, an unrestricted rotational degree of freedom in the Cartesian coordinate system, whereas remaining rotational degrees of freedom are restricted. The unrestricted rotational degree of freedom should preferably be chosen such that the vector of the rotational axis is collinear with the z-axis of the Cartesian coordinate system.

Der Steg dient zur Verbindung des Lagerpunktes des L-förmigen Profils mit dem ortsfesten Fixierungselement. In bevorzugter Ausführungsform kann der Steg als I-förmiges Profil ausgeführt werden. An den Verbindungsstellen des Stegs ist in dieser bevorzugten Ausführungsform ein flächiger Kontakt anzustreben.The web serves to connect the bearing point of the L-shaped profile to the stationary fixing element. In a preferred embodiment, the web can be designed as an I-shaped profile. In this preferred embodiment, a planar contact is desirable at the connecting points of the web.

Die Drehstellung zur Ausbildung eines magnetischen Kreises mit minimalen Reluktanzen resultiert durch Ausrichtung des L-förmigen Profils, sodass der Luftspalt zwischen ortsfestem Fixierungselement und L-förmigen Profil einen Minimalwert einnimmt.The rotational position for forming a magnetic circuit with minimal reluctance results from the alignment of the L-shaped profile, so that the air gap between the stationary fixing element and the L-shaped profile assumes a minimum value.

Ein magnetischer Kreis ist ein geschlossener Pfad, beziehungsweise ein geschlossener Kreislauf, eines magnetischen Flusses. Für einen geschlossenen Kreislauf muss mindestens eine magnetische Feldlinie die Elemente des magnetischen Kreises durchsetzen. Dabei kann ein magnetischer Kreis ferromagnetische Elemente umfassen, wobei diese bevorzugt eine flächige Verbindungsstelle zueinander aufweisen.A magnetic circuit is a closed path, or loop, of magnetic flux. For a closed circuit, at least one magnetic field line must pass through the elements of the magnetic circuit. A magnetic circuit can include ferromagnetic elements, which preferably have a flat connection point to one another.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material einen lamellierten Metallkern und/oder einen pulvermetallurgischen Metallkern und/oder einen Ferritkern umfasst.A further embodiment is characterized in that the ferromagnetic material comprises a laminated metal core and/or a powder-metallurgical metal core and/or a ferrite core.

Lamellierte Metallkerne umfassen mindestens zwei geschichtete Lagen eines metallischen Bleches, wobei diese vorzugsweise einen flächigen Kontakt zueinander aufweisen. Die Ausführung des ferromagnetischen Materials als Vollmaterial ist bei Metallkernen nicht zielführend. Durch das anliegende sich zeitlich ändernde Magnetfeld resultieren Wirbelströme, welche das Vollmaterial, beziehungsweise den Metallkern erhitzen würden. Zur Vermeidung dieser unerwünschten Erhitzung kann der Metallkern in einer lamellierten Form ausgeführt sein. Durch die Bauform wird die Entstehung der Wirbelströme und somit die unerwünschte Erhitzung reduziert.Laminated metal cores comprise at least two layered layers of a metal sheet, these preferably being in planar contact with one another. The execution of the ferromagnetic material as a solid material is not expedient for metal cores. The applied magnetic field, which changes over time, results in eddy currents, which would heat up the solid material or the metal core. To avoid this undesired heating, the metal core can be designed in a laminated form. The design reduces the generation of eddy currents and thus the unwanted heating.

Pulverkerne werden pulvermetallurgisch aus ferromagnetischem Material und einem organischen und/oder anorganischen elektrisch isolierenden Bindemittel hergestellt. Im Gegensatz zu einem Metallkern aus Vollmaterial, aber auch gegenüber lamellierten Metallkernen weißen Pulverkerne geringere Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen auf, da die Metallkörner zueinander durch das Bindemittel eine besonders hohe elektrische Isolation aufweisen.Dust cores are manufactured by powder metallurgy from ferromagnetic material and an organic and/or inorganic electrically insulating binder. In contrast to a metal core made of solid material, but also compared to laminated metal cores, white powder cores have lower eddy current losses at high frequencies, since the metal grains have a particularly high level of electrical insulation from one another thanks to the binder.

Ferritkerne umfassen ferrimagnetische Werkstoffe. Durch die Ferritkörner resultiert eine niedrige elektrische Leitfähigkeit. Infolge dessen zeichnen sich Ferritkerne durch geringe Metallkernverluste über einen weiten Frequenzbereich aus.Ferrite cores include ferrimagnetic materials. The ferrite grains result in low electrical conductivity. As a result, ferrite cores are characterized by low metal-core losses over a wide frequency range.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Wasserfahrzeug bereitgestellt. Dieses umfasst wenigstens:

  • - ein Bordnetz;
  • - ein bordseitiges Fixierungselement;
  • - eine Sekundärspule die in elektrische Verbindung mit dem Bordnetz und in mechanische
According to the invention there is further provided a watercraft. This includes at least:
  • - an on-board network;
  • - an onboard fixing element;
  • - A secondary coil in electrical connection with the vehicle electrical system and in mechanical

Verbindung mit dem bordseitigen Fixierungselement bringbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule in eine elektromagnetische Wirkverbindung mit einem außerbordseitigen Fixierungselement bringbar ist.Can be connected to the onboard fixing element. The invention is characterized in that the secondary coil in a electromagnetic operative connection can be brought with an outboard fixing element.

Durch die elektromagnetische Wirkverbindung der Sekundärspule mit einem außerbordseitigen Fixierungselement können magnetische Feldlinien, welche bei einem Stromfluss durch eine Primärspule resultieren, gebündelt werden. Durch die Bündelung magnetischer Feldlinien werden magnetische Streuverluste verringert und infolge dessen die Durchflutung der Sekundärspule erhöht. In vorteilhafter Weise wird dadurch der Wirkungsgrad des Energieübertragungssystems für Wasserfahrzeuge weiter erhöht.Due to the electromagnetic operative connection of the secondary coil with an off-board fixing element, magnetic field lines, which result when a current flows through a primary coil, can be bundled. By bundling magnetic field lines, magnetic stray losses are reduced and, as a result, the flux through the secondary coil is increased. This advantageously further increases the efficiency of the energy transmission system for watercraft.

Ein Bordnetz kann elektrische Leitungen und/oder elektrische Verbindungen und/oder elektrische Verbraucher beinhalten. Dabei kann das Bordnetz die Energieversorgung einzelner elektrischer Verbraucher und/oder den Informationsfluss zwischen einzelnen elektrischen Verbrauchern gewährleisten. Ein elektrischer Verbraucher ist eine elektrische Komponente, welche als Eingangsgröße elektrische Energie verwenden kann. Dabei kann innerhalb des elektrischen Verbrauchers eine Energieumwandlung erfolgen, beispielsweise von elektrischer Energie in mechanische Energie.A vehicle electrical system can contain electrical lines and/or electrical connections and/or electrical loads. The vehicle electrical system can ensure the energy supply to individual electrical consumers and/or the flow of information between individual electrical consumers. An electrical consumer is an electrical component that can use electrical energy as an input variable. In this case, energy can be converted within the electrical load, for example from electrical energy into mechanical energy.

Ein bordseitiges Fixierungselement ist am Wasserfahrzeug angebracht, bevorzugt an Bord des Wasserfahrzeugs. Dabei kann dieses zur Einschränkung der Freiheitsgrade eines Wasserfahrzeuges eingesetzt werden. Das bordseitige Fixierungselement stellt über ein Zwischenelement, beispielsweise ein Seil, eine Kraftleitung zwischen Wasserfahrzeug und außerbordseitigem Fixierungselement her. Dabei dient die Kraftleitung zur Einschränkung der Freiheitsgrade des Wasserfahrzeuges.An onboard fixation element is attached to the watercraft, preferably on board the watercraft. This can be used to limit the degrees of freedom of a watercraft. The onboard fixing element uses an intermediate element, for example a cable, to create a power line between the watercraft and the offboard fixing element. The power line serves to limit the degrees of freedom of the watercraft.

Eine Sekundärspule ist eine elektrische Komponente, welche wenigstens metallisches Material umfasst, wobei dieses elektrisch leitfähig ist. Dabei besitzt eine Sekundärspule in einer bevorzugten Ausführungsvariante, mindestens eine Windung. Weiterhin kann der Leiterquerschnitt des Spulenmaterials eine beliebige Form einnehmen, bevorzugt eine näherungsweise kreisförmige Form.A secondary coil is an electrical component comprising at least metallic material, which is electrically conductive. In a preferred embodiment variant, a secondary coil has at least one turn. Furthermore, the conductor cross section of the coil material can assume any shape, preferably an approximately circular shape.

Durch die Wicklung des Spulenmaterials können beliebige Wicklungsformen der Sekundärspule generiert werden, beispielsweise eine näherungsweise kreisförmige Wicklungsform. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wickelungsform der Spule den Querschnitt des außerbordseitigen Fixierungselementes auf, an welcher diese anbringbar ist. Dabei kann der Querschnitt des außerbordseitigen Fixierungselementes durch ein Polygon und/oder einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt beschrieben werden. Durch die Realisierung eines näherungsweise identischen Querschnittes zwischen der Wicklungsform der Spule und des außerbordseitigen Fixierungselementes kann ein entstehender Luftspalt zwischen beiden gering gehalten werden. Dadurch werden Reluktanzen reduziert und der Wirkungsgrad der Energieübertragung weiter erhöht.Any winding shapes of the secondary coil can be generated by the winding of the coil material, for example an approximately circular winding shape. In a preferred embodiment, the winding form of the coil has the cross-section of the outboard fixing member to which it is attachable. The cross section of the outboard fixing element can be described by a polygon and/or an approximately circular cross section. By realizing an approximately identical cross section between the winding form of the coil and the outboard fixing element, an air gap that occurs between the two can be kept small. This reduces reluctance and further increases the efficiency of the energy transfer.

Unter einer mechanischen Verbindung können alle Verbindungsarten verstanden werden mit welcher Kraft mechanisch zwischen zwei Elementen übertragbar ist. Dabei kann die mechanische Verbindung als lösbar und/oder unlösbar ausgeführt sein.A mechanical connection can be understood to mean all types of connection with which force can be mechanically transmitted between two elements. The mechanical connection can be designed as detachable and/or non-detachable.

Ein außerbordseitiges Fixierungselement ist ein Fixierungselement welches sich außerhalb des Wasserfahrzeuges befindet. Dabei kann jedes Fixierungselement verwendet werden, welches zur Einschränkung der Freiheitsgrade eines Wasserfahrzeuges dient. In einer Ausführungsform wird ein Fixierungselement, welches sich an einem Landungskörper befindet, verwendet.An overboard fixation element is a fixation element which is located outside of the watercraft. Any fixing element that serves to restrict the degrees of freedom of a watercraft can be used. In one embodiment, a fixation element located on a landing body is used.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Wasserfahrzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule wenigstens:

  • - einen Strang zur Energieübertragung;
  • - einen Strang zur Kraftübertragung;

umfasst.A preferred embodiment of the watercraft is characterized in that the secondary coil has at least:
  • - a strand for power transmission;
  • - a power transmission line;

includes.

Ein Strang zur Energieübertragung wird von einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld durchsetzt, welches beispielsweise durch eine Primärspule erzeugt werden kann. Dabei wird innerhalb der Sekundärspule eine Induktionsspannung generiert. Der Strang zur Energieübertragung dient dazu elektrische Verbraucher des Wasserfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen.A strand for energy transmission is interspersed with a time-varying magnetic field, which can be generated by a primary coil, for example. An induction voltage is generated within the secondary coil. The power transmission line is used to supply electrical consumers of the watercraft with electrical energy.

Unter einem Strang zur Kraftübertragung kann jedes Element verstanden werden, welches die Kräfte zwischen Wasserfahrzeug und Landungskörper sicher übertragen kann. Durch die Kraftübertragung können die Freiheitsgrade des Wasserfahrzeugs eingeschränkt werden.A line for power transmission can be understood as any element that can safely transmit the forces between the watercraft and the landing body. The degrees of freedom of the watercraft can be restricted by the power transmission.

Die vorteilhafte Wirkung der Ausführungsvariante liegt in der Funktionsintegration der Energie- und Kraftübertragung in einem einzigen Bauteil. Wobei durch die Funktionsintegration die Bauteilvielfalt reduziert werden kann.The advantageous effect of the variant lies in the functional integration of energy and power transmission in a single component. The variety of components can be reduced through the functional integration.

Erfindungsgemäß weist das Bordnetz des Wasserfahrzeugs:

  • - eine Ladeeinrichtung;
  • - einen sekundären Energiespeicher;
  • - einen elektrischen Verbraucher;

auf.According to the invention, the electrical system of the watercraft has:
  • - a loading device;
  • - a secondary energy storage device;
  • - an electrical consumer;

on.

Wobei das Bordnetz dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • - die Sekundärspule in elektrischer Verbindung mit der Ladeeinrichtung und/oder dem elektrischen Verbraucher steht;
  • - die Ladeeinrichtung in elektrischer Verbindung mit dem sekundären Energiespeicher steht;
  • - die Windungszahlen von Primär- und Sekundärspule gleich oder unterschiedlich sind.
The vehicle electrical system is characterized in that
  • - The secondary coil is electrically connected to the charging device and/or the electrical consumer;
  • - The charging device is electrically connected to the secondary energy store;
  • - the number of turns of the primary and secondary coils are the same or different.

Unter einer Ladeeinrichtung ist jede Vorrichtung zu verstehen, welche die Kapazität, also die gespeicherte Ladungsmenge, eines sekundären Energiespeichers erhöhen kann. Eine Ladevorrichtung kann verschiedene elektronische Schaltungen aufweisen, womit unterschiedliche Ladeverfahren realisiert werden können, beispielsweise eine Schnellladung. Weiterhin kann eine Ladeeinrichtung die Spannungsart umwandeln, beispielsweise von Wechselspannung zu Gleichspannung und umgekehrt. Dabei wird eine Ladeeinrichtung an einer Anschlussstelle mit elektrischer Energie versorgt. An einer weiteren Anschlussstelle kann über eine elektrische Verbindung eine elektrische Komponente, bevorzugt ein sekundärer Energiespeicher, angeschlossen werden.A charging device is understood to be any device that can increase the capacity, ie the amount of charge stored, of a secondary energy store. A charging device can have various electronic circuits, with which different charging methods can be implemented, for example rapid charging. Furthermore, a charging device can convert the type of voltage, for example from AC voltage to DC voltage and vice versa. In this case, a charging device is supplied with electrical energy at a connection point. An electrical component, preferably a secondary energy store, can be connected to a further connection point via an electrical connection.

Ein sekundärer Energiespeicher ist ein Energiespeicher dessen Ladungsmenge mehrfach durch Entladen reduziert und durch Aufladen erhöht werden kann.A secondary energy store is an energy store whose amount of charge can be repeatedly reduced by discharging and increased by charging.

Unterschiedliche oder gleiche Windungszahlen zwischen Primär- und Sekundärspule ermöglichen eine Transformation der primärseitigen Spannung auf den Spannungswert des Bordnetzes des Wasserfahrzeugs.Different or the same number of turns between the primary and secondary coils allow the primary-side voltage to be transformed to the voltage value of the on-board electrical system of the watercraft.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Energieübertragungssystem bereitgestellt. Dieses umfasst wenigstens:

  • - eine Vorrichtung zur Energieübertragung;
  • - ein Wasserfahrzeug.
According to the invention there is further provided a power transmission system. This includes at least:
  • - a device for energy transmission;
  • - a watercraft.

Der Erfindungsgegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass das außerbordseitige Fixierungselement des Wasserfahrzeugs das ortsfeste Fixierungselement der Vorrichtung zur Energieübertragung ist.The subject matter of the invention is characterized in that the outboard fixing element of the watercraft is the stationary fixing element of the energy transmission device.

Das Energieübertragungssystem vereint eine Vorrichtung zur Energieübertragung und ein Wasserfahrzeug. Dabei besteht die Besonderheit darin, dass ein gemeinsames ortsfestes Fixierungselement Bestandteil des Wasserfahrzeuges und der Vorrichtung zur Energieübertragung ist.The energy transmission system combines an energy transmission device and a watercraft. The special feature is that a common stationary fixing element is part of the watercraft and the device for energy transmission.

Eine Ausführungsvariante des Energieübertragungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine bidirektionale Energieübertragung zwischen der Energieversorgungseinrichtung der Vorrichtung zur Energieübertragung und des sekundären Energiespeichers des Wasserfahrzeugs durchführbar ist.An embodiment variant of the energy transmission system is characterized in that a bidirectional energy transmission can be carried out between the energy supply device of the device for energy transmission and the secondary energy store of the watercraft.

Unter einer bidirektionalen Energieübertragung kann die Übertragung elektrischer Energie zwischen Energieversorgungseinrichtung und sekundärem Energiespeicher verstanden werden. Somit lässt sich das Energieübertragungssystem im Verbund eines intelligenten Stromnetzes („Smart Grid“) betreiben.Bidirectional energy transmission can be understood as meaning the transmission of electrical energy between the energy supply device and the secondary energy store. The energy transmission system can thus be operated in the network of an intelligent electricity network (“smart grid”).

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Energieübertragungssystems bereitgestellt.According to the invention, a method for controlling a power transmission system is further provided.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:

  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform des Energieübertragungssystems 10, umfassend eine Vorrichtung zur Energieübertragung 30, einen Landungskörper 20 sowie ein Wasserfahrzeug 90.
  • 2 - 4 die am magnetischen Kreis beteiligten Komponenten. Dabei zeigt 2 den geöffneten und 3 den geschlossenen magnetischen Kreis, wobei in 3 weiterhin ein Tau 110 und eine Sekundärspule 130 dargestellt wird. Weiterhin bildet 4 eine Draufsicht der 3 ab.
Further advantages and advantageous embodiments and developments of the invention are presented on the basis of the following description with reference to the figures. It shows in detail:
  • 1 a preferred embodiment of the energy transmission system 10, comprising a device for energy transmission 30, a landing body 20 and a watercraft 90.
  • 2 - 4 the components involved in the magnetic circuit. while showing 2 the opened and 3 the closed magnetic circuit, where in 3 further a rope 110 and a secondary coil 130 is shown. Furthermore forms 4 a top view of the 3 away.

1 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform eines Energieübertragungssystems 10, umfassend eine Vorrichtung zur Energieübertragung 30, einen Landungskörper 20 sowie ein Wasserfahrzeug 90. 1 illustrates a preferred embodiment of an energy transmission system 10, comprising an energy transmission device 30, a landing body 20 and a watercraft 90.

Dabei ist das Energieübertragungssystem 10 in zwei Betriebsarten ausführbar. In einer ersten Betriebsart dient eine Energieversorgungseinrichtung 40 zur Bereitstellung elektrischer Energie für die induktive Energieübertragung vom Landungskörper 20 zum Wasserfahrzeug 90. In einer zweiten Betriebsart dient die Energieversorgungseinrichtung 40 zur Speisung eines Energieverteilnetzes, beispielsweise des öffentlichen Stromnetzes, mit elektrischer Energie eines sekundären Energiespeicher 160 des Wasserfahrzeuges 90. Wobei die Energieübertragung elektrischer Energie vom sekundären Energiespeicher 160 zur Energieversorgungseinrichtung 40 und somit zwischen Wasserfahrzeug 90 und Vorrichtung zur Energieübertragung 30 ebenfalls induktiv erfolgt.The energy transmission system 10 can be implemented in two operating modes. In a first operating mode, an energy supply device 40 serves to provide electrical energy for the inductive transmission of energy from the landing body 20 to the watercraft 90. In a second operating mode, the energy supply device 40 serves to feed an energy distribution network, for example the public power grid, with electrical energy from a secondary energy store 160 of the watercraft 90. The energy transfer of electrical energy from the secondary energy store 160 to the energy supply device 40 and thus between the watercraft 90 and the device for energy transfer 30 also takes place inductively.

Unabhängig von der Betriebsart werden die Freiheitsgrade des Wasserfahrzeugs 90 mittels eines Taus 110 eingeschränkt. Die Kraftleitung erfolgt hierbei zwischen einem bordseitigen Fixierungselement 100 des Wasserfahrzeugs 90 und einem am Landungskörper 20 befindlichen Fixierungselement 70. Als Landungskörper kann eine Anlegestelle für Wasserfahrzeuge verstanden werden, in der gezeigten Ausführungsform in Form eines Kais oder Piers. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Klampe als bordseitiges Fixierungselement 100 und ein Poller als Fixierungselement 70 verwendet. Neben dem Tau 110 kann weiterhin eine Sekundärspule 130 zur Einschränkung der Freiheitsgrade verwendet werden, die Kraftleitung erfolgt analog zum Tau 110. Dabei erfolgt die Kraftleitung der Sekundärspule durch einen Strang zur Kraftübertragung, wobei dieser im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch synthetische Fasern, beispielsweise in Form von Dyneema, ausgebildet ist.Regardless of the operating mode, the degrees of freedom of the watercraft 90 are restricted by means of a rope 110 . The power transmission takes place here between an on-board fixing element 100 of the watercraft 90 and a fixing element 70 located on the landing body 20. A landing body can be understood as a mooring point for watercraft, in the embodiment shown in the form of a quay or pier. In the present exemplary embodiment, a cleat is used as the onboard fixing element 100 and a bollard is used as the fixing element 70 . In addition to rope 110, a secondary coil 130 can also be used to limit the degrees of freedom, the power transmission is analogous to rope 110. The power transmission of the secondary coil is carried out by a strand for power transmission, this in the present embodiment by synthetic fibers, for example in the form of Dyneema , is trained.

In einer ersten Betriebsart wird zunächst die Ladung des sekundären Energiespeichers in Form eines Hochvoltspeichers unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Die Versorgung des Energieübertragungssystems 10 mit elektrischer Energie erfolgt über die Vorrichtung zur Energieübertragung 30.In a first mode of operation, the charge of the secondary energy store in the form of a high-voltage store is first made with reference to FIG 1 explained. The energy transmission system 10 is supplied with electrical energy via the energy transmission device 30.

Die Vorrichtung zur Energieübertragung 30 umfasst die Energieversorgungseinrichtung 40, eine Primärspule 50, ein drehbar gelagertes L-förmiges Profil 60, das Fixierungselement 70 und einen Steg 80.The device for energy transmission 30 comprises the energy supply device 40, a primary coil 50, a rotatably mounted L-shaped profile 60, the fixing element 70 and a web 80.

Das drehbar gelagerte L-förmige Profil 60, das Fixierungselement 70 und der Steg 80 umfassen ferromagnetisches Material, wobei dieses in der gezeigten Ausführungsform in Form eines pulvermetallurgisch hergestellten Metallkerns resultiert.The rotatably mounted L-shaped profile 60, the fixing element 70 and the web 80 comprise ferromagnetic material, this resulting in the embodiment shown in the form of a metal core produced by powder metallurgy.

Die Energieversorgungseinrichtung 40 kann an einer Anschlussstelle über mehrere Varianten, über eine direkte oder indirekte elektrische Verbindung, mit elektrischer Energie versorgt werden. So kann die elektrische Energie durch direkten Anschluss an ein Energieverteilnetz oder einen mittelbaren Anschluss an ein Energieverteilnetz über eine mobile Ladesäule für Kraftfahrzeuge bereitgestellt werden, wobei beispielsweise das öffentliche Stromnetz als Energieverteilnetz verwendet werden kann.The energy supply device 40 can be supplied with electrical energy at a connection point in a number of ways, via a direct or indirect electrical connection. The electrical energy can be provided by direct connection to an energy distribution network or an indirect connection to an energy distribution network via a mobile charging station for motor vehicles, with the public electricity network being able to be used as an energy distribution network, for example.

Weiterhin kann die Bereitstellung elektrischer Energie durch eine lokale Energieerzeugung erfolgen. Hierfür kann beispielsweise ein Generator oder eine Windkraftanlage, beziehungsweise ein Offshore- oder Onshore-Windpark verwendet werden, wobei diese in den entsprechenden Figuren nicht dargestellt sind. In beiden Fällen kann die elektrische Energieversorgung in Form von Wechselspannung erfolgen.Furthermore, electrical energy can be provided by local energy generation. A generator or a wind turbine, or an offshore or onshore wind farm, for example, can be used for this, although these are not shown in the corresponding figures. In both cases, the electrical energy can be supplied in the form of alternating voltage.

An einer weiteren Anschlussstelle befindet sich die Primärspule 50, wobei die Verbindung beider Komponenten konduktiv erfolgt und beispielsweise durch eine Schraubverbindung realisiert werden kann. Durch die konduktive Verbindung beider Komponenten resultiert durch die anliegende Wechselspannung ein Stromfluss in der Primärspule 50. Der Stromfluss erzeugt hierbei nach den geltenden physikalischen Gesetzen ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld. Da die Primärspule 50 das drehbar gelagerte L-förmige Profil 60 umschließt wird das generierte Magnetfeld aufgrund des ferromagnetischen Materials verstärkt, weiterhin resultiert eine elektromagnetische Wirkverbindung zwischen der Primärspule 50 und dem L-förmigen Profil 60.The primary coil 50 is located at a further connection point, with the two components being connected conductively and being able to be implemented, for example, by a screw connection. The conductive connection of the two components results in a current flow in the primary coil 50 due to the alternating voltage present. The current flow generates a magnetic field that changes over time in accordance with the applicable laws of physics. Since the primary coil 50 encloses the rotatably mounted L-shaped profile 60, the magnetic field generated is amplified due to the ferromagnetic material, and an effective electromagnetic connection between the primary coil 50 and the L-shaped profile 60 also results.

Dabei kann das Magnetfeld durch die Ausgangsspannung der Energieversorgungseinrichtung 40 beeinflusst werden, wobei ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld im hochfrequenten Bereich anzustreben ist. Zu den wesentlichen Einflussparametern zählen die Spannungsart, die Spannungshöhe und die Frequenz der Spannung. Für die Variation der Einstellparameter weist die Energieversorgungseinrichtung 40 in diesem Ausführungsbeispiel einen bevorzugten Aufbau auf, zu diesem Aufbau zählt wenigstens ein Gleichrichter, ein Filter, ein Zwischenkreis, ein Wechselrichter und eine Regelelektronik. Die bevorzugte Ausführungsform kann dabei auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden.In this case, the magnetic field can be influenced by the output voltage of the energy supply device 40, with a time-varying magnetic field in the high-frequency range being desirable. The main influencing parameters include the type of voltage, the voltage level and the frequency of the voltage. In this exemplary embodiment, the energy supply device 40 has a preferred structure for varying the setting parameters. This structure includes at least one rectifier, one filter, one intermediate circuit, one inverter and control electronics. The preferred embodiment can also be applied to other exemplary embodiments.

Durch die Anordnung des drehbar gelagerten L-förmigen Profils 60, des Fixierungselements 70 und des Stegs 80 resultiert ein magnetischer Kreis mit minimalen Reluktanzen, sofern der Drehwinkel des L-förmigen Profils 60 so gewählt ist, dass ein Luftspalt 170 zwischen L-förmigem Profil 60 und Fixierungselement 70 den möglichen Minimalwert einnimmt. Aufgrund des magnetischen Kreises resultiert eine Führung und Konzentration magnetischer Feldlinien. Das Fixierungselement 70 wird von der Sekundärspule 130 umschlossen, wodurch die Sekundärspule 130 vom sich zeitlich ändernden Magnetfeld durchsetzt wird.The arrangement of the rotatably mounted L-shaped profile 60, the fixing element 70 and the web 80 results in a magnetic circuit with minimal reluctances, provided that the angle of rotation of the L-shaped profile 60 is selected so that an air gap 170 between the L-shaped profile 60 and fixing element 70 assumes the minimum possible value. Due to the magnetic circuit, the magnetic field lines are guided and concentrated. The fixing element 70 is surrounded by the secondary coil 130, as a result of which the secondary coil 130 is penetrated by the magnetic field that changes over time.

Weiterhin resultiert eine elektromagnetische Wirkverbindung zwischen dem Fixierungselement 70 und der Sekundärspule 130 und somit zwangsläufig auch zwischen der Primärspule 50 und der Sekundärspule 130. Durch die Durchflutung der Sekundärspule 130 wird im Strang zur Energieübertragung der Sekundärspule 130 eine Induktionsspannung induziert. Wobei der Strang zur Energieübertragung im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch metallisches Material aus Kupfer resultiert. Dabei ist die Windungszahl der Sekundärspule 130 so zu wählen, dass die resultierende Induktionsspannung näherungsweise der Spannung eines Bordnetzes 120 des Wasserfahrzeugs 90 entspricht.Furthermore, an effective electromagnetic connection results between the fixing element 70 and the secondary coil 130 and thus inevitably also between the primary coil 50 and the secondary coil 130. Due to the flux through the secondary coil 130, an induction voltage is induced in the strand for energy transmission of the secondary coil 130. The strand for energy transmission in the present exemplary embodiment results from metallic material made of copper. The number of turns in the secondary coil is 130 to be chosen such that the resulting induction voltage corresponds approximately to the voltage of an on-board network 120 of the watercraft 90 .

Die Sekundärspule 130 steht in konduktiver Verbindung mit dem Bordnetz 120 des Wasserfahrzeugs 90 und somit in elektrischer Verbindung mit einem elektrischen Verbraucher 140 und/oder einer Ladeeinrichtung 150.The secondary coil 130 is in conductive connection with the on-board electrical system 120 of the watercraft 90 and is therefore in electrical connection with an electrical consumer 140 and/or a charging device 150.

Ein über die Sekundärspule 130 angeschlossener elektrischer Verbraucher 140 kann über die anliegende Wechselspannung betrieben werden. Dabei kann im gezeigten Ausführungsbeispiel unter einem elektrischen Verbraucher beispielsweise ein Bordinstrument, eine Beleuchtungseinrichtung in Form eines Scheinwerfers, eine Klimaanlage, eine Steuerungseinrichtung, eine Kühleinrichtung in Form eines Kühl- und/oder Gefrierschrankes verstanden werden, wobei diese in den Figuren nicht dargestellt sind. Alternativ kann der elektrische Verbraucher 140 durch Verwendung eines internen Gleichrichters mit Gleichspannung betrieben werden.An electrical load 140 connected via the secondary coil 130 can be operated via the AC voltage present. In the exemplary embodiment shown, an electrical consumer can be understood to mean, for example, an on-board instrument, a lighting device in the form of a headlight, an air conditioning system, a control device, a cooling device in the form of a refrigerator and/or freezer, although these are not shown in the figures. Alternatively, the electrical load 140 can be operated with direct current by using an internal rectifier.

Die Ladeeinrichtung 150 dient in der vorliegenden Betriebsart zur Erhöhung der Ladungsmenge des sekundären Energiespeichers 160. Dabei wird die Ladeeinrichtung 150 über eine Anschlussstelle mit elektrischer Energie von der Sekundärspule 130 versorgt. An einer weiteren Anschlussstelle befindet sich ein sekundärer Energiespeicher 160.In the present operating mode, the charging device 150 is used to increase the amount of charge in the secondary energy store 160. The charging device 150 is supplied with electrical energy from the secondary coil 130 via a connection point. A secondary energy store 160 is located at a further connection point.

Die Ladevorrichtung 150 beinhaltet verschiedene elektronische Schaltungen, womit unterschiedliche Ladeverfahren realisiert werden können, beispielsweise eine Schnellladung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Realisierung unterschiedlicher Ladeverfahren dadurch erreicht, dass die Ladeeinrichtung einem bevorzugten Aufbau genügt. Zu diesem Aufbau zählt wenigstens ein Gleichrichter, ein Filter, ein Zwischenkreis, ein Wechselrichter und eine Regelelektronik. Die bevorzugte Ausführungsform kann dabei auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden.The charging device 150 contains various electronic circuits, with which different charging methods can be implemented, for example rapid charging. In the exemplary embodiment shown, the implementation of different charging methods is achieved in that the charging device has a preferred structure. This structure includes at least one rectifier, one filter, one intermediate circuit, one inverter and control electronics. The preferred embodiment can also be applied to other exemplary embodiments.

In einer zweiten Betriebsart dient die Energieversorgungseinrichtung 40 der Vorrichtung zur Energieübertragung 30 zur Speisung eines Energieverteilnetzes, beispielsweise des öffentlichen Stromnetzes und/oder eines weiteren elektrischen Verbrauchers, beispielsweise eines weiteren Wasserfahrzeugs und/oder Kraftfahrzeuges, mit elektrischer Energie vom sekundären Energiespeicher 160 des Wasserfahrzeuges 90. Wobei in weiterer elektrischer Verbraucher in Form eines weiteren Wasserfahrzeuges als auch in Form eines weiteren Kraftfahrzeuges in den Figuren nicht dargestellt ist.In a second operating mode, the energy supply device 40 of the energy transmission device 30 is used to feed an energy distribution network, for example the public electricity network and/or another electrical consumer, for example another watercraft and/or motor vehicle, with electrical energy from the secondary energy store 160 of the watercraft 90. Further electrical consumers in the form of a further watercraft and also in the form of a further motor vehicle are not shown in the figures.

Die elektrischen Verbindungen des Bordnetzes 120 sind in der 2. Betriebsart analog zur 1. Betriebsart ausgeführt. Im Betrieb versorgt der sekundäre Energiespeicher 160 die Ladeeinrichtung 150 mit elektrischer Energie. Wobei die Ladeeinrichtung 150 die angeschlossene Gleichspannung mittels eines Wechselrichters in Wechselspannung umwandelt. Dadurch wird die Sekundärspule 130 von einem sich zeitlich ändernden Strom durchflossen, wobei dieser ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt. Analog zur 1. Betriebsart resultiert eine elektromagnetische Verbindung zwischen der Sekundärspule 130 und der Primärspule 50. Durch das sich zeitlich ändernde Magnetfeld wird in der Primärspule 50 eine Induktionsspannung erzeugt, welche in der Energieversorgungseinrichtung 40 auf die Spannungshöhe und Frequenz der Netzfrequenz des zu speisenden Energieverteilnetzes umgewandelt wird. Zuletzt erfolgt die Speisung eines Energieverteilnetzes, beispielsweise des öffentlichen Stromnetzes, mit der zuvor umgewandelten Induktionsspannung.The electrical connections of the vehicle electrical system 120 are implemented in the 2nd operating mode analogously to the 1st operating mode. During operation, the secondary energy store 160 supplies the charging device 150 with electrical energy. The charging device 150 converts the connected DC voltage into AC voltage by means of an inverter. As a result, a current that changes over time flows through the secondary coil 130, which generates a magnetic field that changes over time. Analogously to the first operating mode, an electromagnetic connection results between the secondary coil 130 and the primary coil 50. The magnetic field, which changes over time, generates an induction voltage in the primary coil 50, which is converted in the energy supply device 40 to the voltage level and frequency of the mains frequency of the energy distribution network to be supplied will. Finally, an energy distribution network, for example the public electricity network, is fed with the previously converted induction voltage.

2 zeigt das in 1 beschriebene Ausführungsbeispiel mit geöffnetem magnetischen Kreis. In diesem Ausführungsbeispiel sind das drehbar gelagerte L-förmige Profils 60, das Fixierungselement 70 und der Steg 80 Bestandteile eines magnetischen Kreises. Die gezeigte Drehstellung des L-förmigen Profils 60 dient zur Befestigung des Taus 110 am Fixierungselement 70. Weiterhin kann die Sekundärspule 130 am Fixierungselement 70 angebracht werden. 2 shows that in 1 described embodiment with open magnetic circuit. In this embodiment, the rotatably mounted L-shaped profile 60, the fixing element 70 and the web 80 are components of a magnetic circuit. The rotational position of the L-shaped profile 60 shown is used to attach the cable 110 to the fixing element 70. Furthermore, the secondary coil 130 can be attached to the fixing element 70.

3 stellt den in 2 beschriebenen geöffneten magnetischen Kreis in einem geschlossenen Zustand dar. Dabei wird die Drehstellung des L-förmigen Profil 60 so gewählt, dass der Luftspalt 170 zwischen L-förmigem Profil 60 und Fixierungselement 70 den möglichen Minimalwert einnimmt. Dadurch resultiert ein geschlossener magnetischer Kreis mit minimalen Reluktanzen. 3 puts the in 2 described open magnetic circuit in a closed state. The rotational position of the L-shaped profile 60 is selected so that the air gap 170 between the L-shaped profile 60 and the fixing element 70 assumes the minimum possible value. This results in a closed magnetic circuit with minimal reluctance.

4 bildet eine Draufsicht der 3 ab und veranschaulicht den resultierenden Minimalwert des Luftspaltes 170 zwischen L-förmigem Profil 60 und Fixierungselement 70. 4 forms a plan view of the 3 and illustrates the resulting minimum value of the air gap 170 between the L-shaped profile 60 and the fixing element 70.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Energieübertragungssystempower transmission system
2020
Landungskörperlanding body
3030
Vorrichtung zur EnergieübertragungDevice for energy transfer
4040
Energieversorgungseinrichtungpower supply device
5050
Primärspuleprimary coil
6060
Drehbar gelagertes L-förmiges ProfilRotatable L-shaped profile
7070
Ortsfestes FixierungselementStationary fixation element
8080
Stegweb
9090
Wasserfahrzeugwatercraft
100100
Bordseitiges FixierungselementOnboard fixing element
110110
Taudew
120120
Bordnetzelectrical system
130130
Sekundärspulesecondary coil
140140
Elektrischer Verbraucherelectrical consumer
150150
Ladeeinrichtungloading device
160160
Sekundärer EnergiespeicherSecondary energy storage
170170
Luftspaltair gap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • CN 207403894 U [0004]CN 207403894 U [0004]
  • CN 110341505 A [0005]CN 110341505A [0005]

Claims (10)

Vorrichtung zur Energieübertragung (30) wenigstens umfassend: - eine Energieversorgungseinrichtung (40); - eine mit der Energieversorgungseinrichtung in elektrischer Verbindung stehenden Primärspule (50); - ein ortsfestes Fixierungselement (70) umfassend ferromagnetisches Material; dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (50) mit dem ortsfesten Fixierungselement (70) in eine elektromagnetische Wirkverbindung bringbar ist.Device for energy transmission (30) at least comprising: - an energy supply device (40); - a primary coil (50) electrically connected to the energy supply device; - a stationary fixing element (70) comprising ferromagnetic material; characterized in that the primary coil (50) can be brought into an effective electromagnetic connection with the stationary fixing element (70). Vorrichtung zur Energieübertragung (30) nach Anspruch 1, wobei das ortsfeste Fixierungselement (70) als I-förmiges Profil ausgeführt ist.Device for energy transmission (30) after claim 1 , wherein the stationary fixing element (70) is designed as an I-shaped profile. Vorrichtung zur Energieübertragung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein drehbar gelagertes L-förmiges Profil (60) sowie einen Steg (80), wobei - Steg (80) und L-förmiges Profil (60) ein ferromagnetisches Material umfassen; - eine Drehstellung des L-förmigen Profils (60) einnehmbar ist, in welcher wenigstens das L-förmige Profil (60), das ortsfeste Fixierungselement (70) und der Steg (80) einen magnetischen Kreis ausbilden.Device for energy transfer claim 1 , further comprising a rotatably mounted L-shaped profile (60) and a web (80), wherein - web (80) and L-shaped profile (60) comprise a ferromagnetic material; - A rotational position of the L-shaped profile (60) can be assumed, in which at least the L-shaped profile (60), the stationary fixing element (70) and the web (80) form a magnetic circuit. Vorrichtung zur Energieübertragung (30) nach vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material einen lamellierten Metallkern und/oder einen pulvermetallurgischen Metallkern und/oder einen Ferritkern umfasst.Device for energy transmission (30) according to the preceding claims, characterized in that the ferromagnetic material comprises a laminated metal core and/or a powder metallurgy metal core and/or a ferrite core. Wasserfahrzeug (90) wenigstens umfassend: - ein Bordnetz (120); - ein bordseitiges Fixierungselement (100); - eine Sekundärspule (130) die in elektrische Verbindung mit dem Bordnetz (120) und in mechanische Verbindung mit dem bordseitigen Fixierungselement (100) bringbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (130) in eine elektromagnetische Wirkverbindung mit einem außerbordseitigen Fixierungselements bringbar ist.Watercraft (90) at least comprising: - an on-board network (120); - an onboard fixing element (100); - A secondary coil (130) which can be electrically connected to the vehicle electrical system (120) and mechanically connected to the on-board fixing element (100); characterized in that the secondary coil (130) can be brought into an operative electromagnetic connection with an outboard fixing element. Wasserfahrzeug (90) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (130) wenigstens umfasst: - einen Strang zur Energieübertragung; - einen Strang zur Kraftübertragung.watercraft (90) after claim 5 , characterized in that the secondary coil (130) comprises at least: - a strand for energy transmission; - a strand for power transmission. Wasserfahrzeug (90) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Bordnetz (120) wenigstens umfasst: - eine Ladeeinrichtung (150); - einen sekundären Energiespeicher (160); - einen elektrischen Verbraucher (140); dadurch gekennzeichnet, dass - die Sekundärspule (130) in elektrischer Verbindung mit der Ladeeinrichtung (150) und/oder dem elektrischen Verbraucher (140) steht; - die Ladeeinrichtung (150) in elektrischer Verbindung mit dem sekundären Energiespeicher (160) steht; - die Windungszahlen von Primär- (50) und Sekundärspule (130) gleich oder unterschiedlich sind.Watercraft (90) after one of Claims 5 or 6 , wherein the vehicle electrical system (120) comprises at least: - a charging device (150); - a secondary energy store (160); - An electrical consumer (140); characterized in that - the secondary coil (130) is electrically connected to the charging device (150) and/or the electrical consumer (140); - The charging device (150) is electrically connected to the secondary energy store (160); - The number of turns of the primary (50) and secondary coil (130) are the same or different. Energieübertragungssystem (10) wenigstens umfassend: - eine Vorrichtung zur Energieübertragung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; - ein Wasserfahrzeug (90) nach einem der Ansprüche 5 bis 7; dadurch gekennzeichnet, dass das außerbordseitige Fixierungselement des Wasserfahrzeugs das ortsfeste Fixierungselement (70) der Vorrichtung zur Energieübertragung (30) ist.Energy transmission system (10) at least comprising: - a device for energy transmission (30) according to one of Claims 1 until 4 ; - A watercraft (90) according to any one of Claims 5 until 7 ; characterized in that the outboard fixing element of the watercraft is the fixed fixing element (70) of the energy transmission device (30). Energieübertragungssystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine bidirektionale Energieübertragung zwischen der Energieversorgungseinrichtung (40) der Vorrichtung zur Energieübertragung (30) und des sekundärem Energiespeichers (160) des Wasserfahrzeugs (90) durchführbar ist.Energy transmission system (10) after claim 8 , characterized in that a bidirectional energy transmission between the energy supply device (40) of the device for energy transmission (30) and the secondary energy store (160) of the watercraft (90) can be carried out. Verfahren zur Steuerung eines Energieübertragungssystems (10) gemäß der Ansprüche 8 oder 9.Method for controlling an energy transmission system (10) according to the Claims 8 or 9 .
DE102020212663.1A 2020-10-07 2020-10-07 Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system Pending DE102020212663A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020212663.1A DE102020212663A1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020212663.1A DE102020212663A1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020212663A1 true DE102020212663A1 (en) 2022-04-07

Family

ID=80737959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020212663.1A Pending DE102020212663A1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020212663A1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2402069A1 (en) 1973-01-18 1974-07-25 John Weston CONNECTOR WITH INDUCTIVE COUPLING
EP0926690A1 (en) 1997-07-03 1999-06-30 The Furukawa Electric Co., Ltd. Split transformer and transmission controller comprising the split transformer
US20120106210A1 (en) 2010-10-27 2012-05-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multi-phase power converters and integrated choke therfor
US20140176059A1 (en) 2012-12-26 2014-06-26 Hyundai Motor Company Magnetic connector apparatus for charging electric vehicle
DE102016123173A1 (en) 2015-12-03 2017-06-08 Johnson Electric S.A. Einphasenpermanentmagnetmotor
CN207403894U (en) 2017-09-26 2018-05-25 无锡同春新能源科技有限公司 A kind of rotary island shape wireless charging power station waterborne
DE102017117418A1 (en) 2017-08-01 2019-02-07 Feaam Gmbh Primary-side charging device, secondary-side charging device and method for charging a battery for a vehicle with an electric drive
CN110341505A (en) 2018-03-19 2019-10-18 江苏现代造船技术有限公司 A kind of inland river all electric propulsion ship wireless charging device
US20200075238A1 (en) 2016-12-07 2020-03-05 Nitto Denko Corporation Producing method of module

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2402069A1 (en) 1973-01-18 1974-07-25 John Weston CONNECTOR WITH INDUCTIVE COUPLING
EP0926690A1 (en) 1997-07-03 1999-06-30 The Furukawa Electric Co., Ltd. Split transformer and transmission controller comprising the split transformer
US20120106210A1 (en) 2010-10-27 2012-05-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multi-phase power converters and integrated choke therfor
US20140176059A1 (en) 2012-12-26 2014-06-26 Hyundai Motor Company Magnetic connector apparatus for charging electric vehicle
DE102016123173A1 (en) 2015-12-03 2017-06-08 Johnson Electric S.A. Einphasenpermanentmagnetmotor
US20200075238A1 (en) 2016-12-07 2020-03-05 Nitto Denko Corporation Producing method of module
DE102017117418A1 (en) 2017-08-01 2019-02-07 Feaam Gmbh Primary-side charging device, secondary-side charging device and method for charging a battery for a vehicle with an electric drive
CN207403894U (en) 2017-09-26 2018-05-25 无锡同春新能源科技有限公司 A kind of rotary island shape wireless charging power station waterborne
CN110341505A (en) 2018-03-19 2019-10-18 江苏现代造船技术有限公司 A kind of inland river all electric propulsion ship wireless charging device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009013103B4 (en) Plant with vehicles movable over the ground
DE19856937A1 (en) Arrangement for the contactless inductive transmission of energy
DE102011086940A1 (en) inductor
DE102011115092B4 (en) System for contactless transmission of energy and data
DE112019004360T5 (en) POWER SUPPLY SYSTEM
DE1914000A1 (en) Device for generating a high direct voltage potential difference
DE102022100303A1 (en) MAGNETIC INTEGRATION OF A THREE-PHASE RESONANCE CONVERTER AND AN AUXILIARY POWER SUPPLY
WO2018095757A1 (en) Transformer device, transformer, and process for manufacturing a transformer device
DE102020212663A1 (en) Power transmission device, watercraft, power transmission system and operating method for a power transmission system
WO2015144619A1 (en) Magnetic circuit for dynamically charging electric vehicles
DE102013219714A1 (en) Arrangement of electronics in a system for inductive energy transmission
WO2019174916A1 (en) Transformer, voltage converter and method for transmitting electric power
DE102014226392A1 (en) Flexible primary coil for inductive charging
DE102019212930B3 (en) Vehicle electrical system and method for operating a vehicle electrical system
WO2018065160A1 (en) Vibration-resistant circuit arrangement for electrically connecting two terminal regions, motor vehicle, and method for manufacturing said circuit arrangement
DE102017106726A1 (en) Power transmission device
DE102018220420A1 (en) Circuit device for magnetic field compensation of electrical supply lines
DE102021109474A1 (en) Electric coil arranged in an alternating electromagnetic field to generate electricity for own use
DE112010004860T5 (en) The fuel cell system
DE102019109110A1 (en) Self-compensated primary induction coil
DE102013224669A1 (en) Circuit arrangement for supplying a drive of a vehicle
EP4196367A1 (en) Resonance transformer having an additionally coupled inductor for an obc
DE102018201814A1 (en) Housing for a power transmission coil and required for energy transfer electronic circuits
EP3245660A1 (en) Use and assembly of pancake coils for wireless energy transmission to electric vehicles
EP2803074A1 (en) High-voltage switching device with energy-supply device

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed