CN105722719A - 能量传递系统和用于诊断能量传递系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造一种感应式能量传递系统和一种用于诊断感应式能量传递系统的外来物识别机构的方法。为此在感应式能量传递系统的初级线圈和次级线圈之间的要监视的区域中引入一个限定的干扰并且评价外来物识别机构对这个限定的干扰的回答。

Description

能量传递系统和用于诊断能量传递系统的方法

本发明涉及一种能量传递系统和一种用于诊断能量传递系统的方法。

现有技术

感应式能量传递系统是已知的。这种感应式能量系统例如用于对电动车或混合动力车的牵引电池充电。在通过这种感应式充电系统传递能量时在初级线圈和次级线圈之间的空气隙中产生强大的交变磁场。在此情况下这种交变磁场的磁场强度与使用的线圈的线圈尺寸的减小成比例地增大。在此产生的交变磁场可以自一定的强度起对生物例如人或动物的神经系统具有不良作用。因此这种感应式能量传递系统装备有用于探测或识别物体的装置。如果在感应式能量传递系统的初级线圈和次级线圈之间的空气隙中探测到物体，那么随之减少能量传递的功率或必要时完全停止能量传递。接下来只有在保证在感应式充电系统的空气隙中没有物体时才允许继续能量传递过程。

一种用于识别在感应式能量传递系统的空气隙中的外来物的可能性在于一种借助于附加的检测线圈的常规的感应式金属探测，检测线圈被脉冲形式地激励。另外的方法基于2维或3维物体识别法。

德国专利申请DE102009033236A1公开一种用于从固定的单元到机动车的感应式传递电能量的装置。装置具有用于探测在预定空间中的物体的存在的机构。探测机构具有至少一个无接触式传感器和与传感器连接的评价机构。传感器可以是超声波、雷达或红外线传感器或电子图像传感器。

外来物识别涉及到充电系统的与安全相关的功能。因此功能可靠性必要时必须通过冗余传感器系统和/或对传感器系统的敏感性的监视来可靠地形成。外来物识别机构的故障必须被可靠地识别。

因此存在对能够监视外来物识别机构的、用于感应式能量传递的能量传递装置的需求。

此外也存在对用于具有外来物识别机构的能量传递系统的诊断方法的需求。

本发明的公开

按照第一方面，本发明创造一种用于从初级线圈到次级线圈的感应式能量传递的能量传递装置，具有探测器，其被设计用于探测在初级线圈和次级线圈之间的间隙中的物体和输出探测信号;用于引入干扰的装置，其被设计用于，将预定的干扰引入到在初级线圈和次级线圈之间的间隙中;和诊断装置，其被设计用于，控制用于引入干扰的装置，接收探测器的输出的探测信号和在使用探测器的接收的探测信号下确定诊断信息。

按照另一个方面，本发明创造一种用于诊断具有外来物监视机构的感应式能量传递系统的方法，具有步骤：引入预定的干扰到外来物监视机构的监视区域中;在预定的干扰被引入到外来物监视机构的监视区域中之后，接收外来物监视机构的探测信号;和在使用接收的探测信号下确定诊断信息。

本发明的优点

本发明的构思是，为具有外来物识别机构的用于感应式能量传递的系统配备自动的自身测试或诊断功能。为此提供一种可能性，在由外来物识别机构要监视的区域中引入一个限定的干扰和随之评价外来物识别机构的输出信号以评价外来物识别机构的功能可靠性。

这种诊断可能性实现感应式能量传递的外来物识别机构的自动的自身测试。由此可以在较长的运行持续时间之后也保证传感器系统的完好的功能。因此外来物识别机构的至今要求的冗余度完全不再需要。

按照本发明的外来物识别机构的诊断系统也能够通过与限定的基准物/信号比较识别传感器系统的缓慢形成的连续的变坏情况。

诊断的结果和可能时探测到的故障可以存储在故障储存器中和被提供用于以后的评价。这简化了感应式能量传递系统的维护和修理。

在一个实施方式中，用于引入干扰的装置在大小和/或强度上改变引入的干扰。例如可以连续地增大或减小引入的干扰的有效直径或有效横截面积，以便由此确定探测器的响应阈值。通过这种最好连续的改变引入的干扰可以精确地确定极限值，自该极限值起外来物被识别。因此也可以可靠地诊断传感器系统的可能缓慢地出现的变坏。

在一个实施方式中，用于引入干扰的装置被设计用于将金属的物体引入监视区域中。

例如可以将限定的形状的金属的物体从监视区域外部的区域缓慢地引导到监视区域中。备选地，也可以设想一种金属的物体，它首先位于一个关于交变磁场具有相对小的有效横截面的位置上，并且在它的相对于初级线圈或次级线圈的相对位置被改变之后具有较大的有效横截面。因此可以可靠地检验外来物识别机构对金属的物体的响应。

在一个实施方式中，用于引入干扰的装置是热源。通过这种热源，尤其可以检验以热为基础的传感器系统，例如红外传感器或类似物。

在一个实施方式中，装置此外包括存储装置，其被设计用于，存储由诊断装置确定的诊断信息。由此也可以在以后的时间点从存储装置中去除和分析诊断结果。存储装置例如可以是机动车的故障存储器。

在一个实施方式中，装置此外包括显示装置，其被设计用于，显示由诊断装置确定的诊断信息。由此外来物识别机构的实施的自身测试的结果可以直接地显示给使用者并且接着使用者可以立刻采取合适的措施和例如进行修理。

在一个实施方式中，用于诊断能量传递系统的方法改变引入监视区域中的预定的干扰的大小和/或强度。

在另一个实施方式中，如果接收的答复信号超过/低于一个预定的阈值，则确定传感器的故障。

本发明此外包括用于对机动车，尤其是电动车充电的系统，具有机动车，其具有电能量储存器，和按照本发明的能量传递系统。

本发明的其它的实施方式和优点由下面的在参照附图的详细的描述中得出。在此示出:

附图简述

图1:按照一个实施例的能量传递装置的示意图;

图2a和2b:按照一个实施例的用于引入干扰的装置的示意图;

图3;按照另一个实施例的能量传递装置的示意图，和

图4:流程图的示意图，如其作为一种按照另一个实施例的用于诊断能量传递装置的方法的基础。

本发明的实施方式

尽管本发明以下结合对电动车的牵引电池充电进行描述，但是本发明不限于这种应用情况。本发明此外可以在所有其它的感应式能量传递系统中使用，其在初级线圈和次级线圈之间具有空间区域，在其中可以侵入物体。本发明尤其可以用于任意的其它的应用情况，其中感应式能量传递被用于对电能量储存器充电。

图1示出用于从初级线圈1到次级线圈2的感应式能量传递的能量传递装置的示意图。在初级线圈1和次级线圈2之间的间隙此时由探测器3监视。在此处示出的示例中此时例如涉及一种金属探测器，其可以借助于附加的测试线圈3a探测在初级线圈1和次级线圈2之间的间隙中的金属的外来物。备选的监视系统，例如超声波探测器，雷达传感器，摄像机或类似物，此外也是可能的。

能量传递装置此外具有引入干扰的装置4。该装置4在此在相应的控制之后将限定的物体5，例如金属的物体引入在初级线圈1和次级线圈2之间的间隙中。

如果检查探测器3的功能能力，那么通过诊断装置6首先控制用于引入干扰的装置4。装置4随之将限定的物体5引入在初级线圈1和2之间的间隙中。随后诊断装置6从探测器3接收信号并且评价该信号。如果接收的信号的大小足够大到识别外来物，那么诊断装置6可以确认探测器3的功能可靠性作为诊断信息。如果接收的探测器3的信号不足以在将物体5引入到在初级线圈1和次级线圈3之间的间隙中之后实现可靠的外来物识别，那么由诊断装置6产生的诊断信息示出探测器3的故障。

诊断装置6的如此确定的诊断信息可以随后存储在例如一个合适的存储装置7中。附加地或备选地，确定的诊断信息也可以在显示装置8上显示。由此使用者可以直接地识别探测器3的功能能力或故障并且随之必要时采取合适的对策，例如修理。

诊断装置6的确定的诊断信息在此也可以馈送到机动车总线系统中。例如为此诊断装置可以通过合适的接口，例如OBDII，K-线路，CAN-总线或类似物连接到机动车的通讯接口上。这实现诊断装置6与机动车的车载诊断系统的直接通讯。

各个单独的部件，如探测器3、用于引入干扰的装置4和诊断装置6，在此可以如示出的那样全部布置在初级线圈1或次级线圈2的一侧上。备选地也可能的是，用于外来物识别机构和外来物识别机构的自身测试的全部的部件布置在次级线圈2的一侧上。

在另一个实施方式中，单独的部件也可以布置在不同的侧面上。如果单独的部件不是全部布置在同一侧上，那么此外可能的是，单独的部件通过合适的接口相互耦联。最好单独的部件在此情况下通过无线的通讯接口相互耦联。例如作为通讯接口为此可以使用感应式能量传递系统的已经提供的通讯信道。

通过诊断装置6执行的能量传递装置的探测器3的自身测试在此可以手动地通过使用者启动。备选地也可以自动的执行自身测试。

例如这种自身测试可以定期地在感应式能量传递开始之前或开始时执行。在定期的时间间隔下或分别在确定的数量的能量传递过程之后的自动的诊断也是可能的。

图2a和2b示出用于引入干扰到初级线圈1和次级线圈2之间的间隙中的装置4的一个备选的实施方式。在与图1不同地示出的实施方式中，其中限定的大小的物体5被线性地引导到初级线圈1和次级线圈2之间的间隙中，在此处示出的实施例中一个扁平的物体5a被围绕一个轴线A转动。图2a首先在从上方的俯视图中，即从次级线圈2看在初级线圈1的方向上，示出扁平的物体。在此。扁平的物体5a在这个方向上看首先具有相对小的横截面。为了增大通过物体5a产生的干扰的有效横截面，物体5a如在图2b中示出的那样被围绕轴线A转动90°，其中，物体5a接着在从次级线圈2到初级线圈1看的方向上具有明显较大的有效横截面。

在从图2a中示出的位置直到转动到在图2b中示出的位置期间，物体5a的有效横截面连续地增大。如果此时例如物体5a的转动角被一并监视，那么由这个转动角可以推断出有效横截面积。通过将转动角或有效横截面积与分别由探测器3输出的信号相比较，随后可以通过诊断装置6确定探测器3的当前的响应阈值。

图3示出按照另一个实施例的用于感应式能量传递的能量传递装置的示意图。用于引入干扰的装置4在此设计成热源。多个单独的热源也是可能的。例如该热源可以是加热元件，热辐射器或类似物。激光束也是可能的，其专门地加热在初级线圈1和次级线圈2之间的间隙中的一个点或面。这个可能性提供优点，即要加热的区域在位置和大小上几乎可以任意地匹配。

通过这种热源，尤其可以检测探测器3，其基于温度的改变探测在初级线圈1次级线圈2之间的间隙中的物体。例如这种探测器可以是无源的红外传感器或类似物。

诊断装置6可以在探测器4的一次探测的故障之后就已经输出诊断信息，其显示探测器4的故障。备选地，可以在探测器6的被探测的一次的故障之后也重新实施探测器4的自身测试（自检），用于排除可能的干扰，例如由于外部的影响或类似情况。此外也可能的是，当预定的数量的故障被诊断装置6确定之后诊断装置6才作为诊断信息输出探测器4的故障。

图4示出一个如一种用于诊断具有按照一个实施例的外来物监视机构的、感应式能量的传递系统的方法100所基于的流程图的示意图。在步骤110中首先一个预定的干扰被引入到外来物监视机构的监视区域中。预定的干扰例如可以是先前描述的、限定的物体的、旋转的物体的形式的干扰之一、或者是发热。在步骤120中在预定的干扰被引入外来物监视机构的监视区域中之后，随之探测信号被外来物监视机构接收。接下来在步骤130中在使用接收的诊断信号下确定诊断信息。

在监视区域中的预定的干扰在此情况下可以不仅改变大小和/或强度。在此，如果接收的诊断信号超过或低于一个预定的阈值，则通过确定的诊断功能，确定传感器的故障。

总之，本发明涉及一种感应式能量传递系统的外来物识别机构的诊断。为此在感应式能量传递系统的初级线圈和次级线圈之间的要监视的区域中引入一个限定的干扰和评价外来物识别机构对这个限定的干扰的回答（响应）。

Claims (10)

1.从初级线圈(1)到次级线圈(2)的感应式能量传递的能量传递装置，具有:

探测器(3)，其被设计用于，探测在初级线圈(1)和次级线圈(2)之间的间隙中的物体和输出探测信号;

用于引入干扰的装置(4)，其被设计用于，将一个预定的干扰引入在初级线圈(1)和次级线圈(2)之间的间隙中;和

诊断装置(6)，其被设计用于，控制用于引入干扰的装置(4)，接收由探测器(3)输出的探测信号和在使用探测器(3)的接收的探测信号下确定诊断信息。

2.根据权利要求1所述的能量传递装置，其中，用于引入干扰的装置(4)在大小和/或强度上改变引入的干扰。

3.根据权利要求1或2所述的能量传递装置，其中，用于引入干扰的装置(4)被设计用于，将一个金属的物体(5)引入监视区域中。

4.根据权利要求1或2所述的能量传递装置，其中，用于引入干扰的装置(4)是热源。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的能量传递装置，此外包括存储装置(7)，其被设计用于，存储由诊断装置(6)确定的诊断信息。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的能量传递装置，此外包括显示装置(8)，其被设计用于，显示由诊断装置(6)确定的诊断信息。

7.用于对机动车，尤其是电动车充电的系统，具有:

机动车，其具有电能量储存器;和

根据权利要求1至6中任一项所述的能量传递装置。

8.用于诊断具有外来物监视机构的感应式能量传递系统的方法(100)，具有步骤:

将预定的干扰引入(110)到外来物监视机构的监视区域中;

在预定的干扰被引入外来物监视机构的监视区域中之后，接收(120)外来物监视机构的探测信号;和

在使用接收的探测信号下确定(130)诊断信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在外来物监视机构的监视区域中的预定的干扰在大小或强度上被改变。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，如果接收的探测信号超过或低于一个预定的阈值，所述确定的诊断信息确定外来物监视机构的故障。