CN111094055A - 用于运行感应式传输装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行由发送线圈和接收线圈构成的感应式传输装置的方法，其中所述接收线圈布置在车辆中并且所述发送线圈位置固定地布置，其中执行以下步骤：通过所述发送线圈来发出磁场；使所述车辆朝停车位置运动，其中在所述停车位置中所述接收线圈至少部分地覆盖所述发送线圈；测量所述接收线圈的磁通势；在超过流经所述接收线圈的磁通势的第一阈值时降低所述车辆的速度；探测低于第二阈值的情况；探测没有流经所述接收线圈的有效的磁通势的点。

Description

用于运行感应式传输装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行感应式传输装置的方法。

背景技术

在借助于电能的感应传输对用电驱动的车辆的电蓄能器进行无线充电时，使用由发送线圈和接收线圈构成的传输系统。为此，例如用扁平绕组将充电站的发送线圈放置到车道表面上或放入车道中。具有尽可能扁平的绕组的接收线圈被安置在车辆底板上。为了充电过程而将所述车辆定位在发送线圈的上方。这些用于借助于由发送线圈出发在接收线圈中感生出电流的磁场进行无线的能量传输的系统在其效率方面以明显的方式取决于发送线圈和接收线圈的正确定向。在定向非常好的情况下，产生发送线圈和接收线圈之间的最佳的耦合系数。与理想定向的小偏差就已经导致发送线圈和接收线圈之间的传输效率的显著下降。与此相关联的是对感应式传输装置的系统效率的大的影响。电能的传输只能以从发送线圈到接收线圈的方向来进行，但是对于相应的系统来说也能够朝两个方向进行能量传输。

为了对用电驱动的车辆的电蓄能器进行感应充电，通过驾驶员或通过自动化的停车系统相对于发送线圈对具有接收线圈的车辆进行精确定位。在通过驾驶员对车辆进行定位时，驾驶员能够通过辅助系统来得到支持，因为仅仅通过驾驶员的感觉和技巧进行的定位通常不会引起发送和接收线圈的最佳定向。另外，通过线圈的几何造型能够获得扩大的位置公差。因此，例如能够扩大对横向于行驶方向的位置精度的要求，而能够由于向前行驶和向后行驶对车辆进行的更简单的定位来较窄地选择沿着行驶方向的位置公差，以用于实现最佳的耦合系数。

在通过辅助系统支持驾驶员的情况下实现得到改进的定位精度。然而为此需要附加的测量系统，这些测量系统引起附加成本并且必须适用于机动车的粗鲁使用。例如在DE10 2014 215 350 A中提出一种系统，所述系统包括车辆上的接收器线圈装置，所述接收器线圈装置通过测量来检测发送线圈的磁场的三个磁场分量。所检测的磁场分量和相对于交流电信号的相位关系通过评估装置来评估，从而提供精确定位信息。作为粗略位置信息的交集来获取精细定位信息，所述粗略位置信息的交集具有或产生接收器线圈装置的相对于发送线圈装置的位置信息。

此外，在DE 10 2015 106 317 Al中提出一种发送线圈，所述发送线圈包括具有传导光的装置。所述至少一个电发光元件用于指示机电的传输元件的位置。由于在底板表面上布置电发光元件，即使在照明条件差和天气条件差的情况下，也能够由机动车的驾驶员识别底板及布置在其中的电磁传递元件的位置，从而能够精确地将机动车定位在底板上或电磁传输元件上并且能够与此相关地有效地传输电磁能量。所述至少一个发光元件与控制单元相连接，所述控制单元在车辆接近时激活发光元件或在进行定位之后又将所述发光元件去除激活。此外，通过控制单元来分配环境光的感测装置，通过该感测装置在所检测到的环境光的基础上控制发光元件的光功率的强度。

在将感应式传输装置尤其定位在用电驱动的车辆上时，必须与此相应地要么忍受效率不足要么提供成本高昂的技术辅助系统。即使昂贵的技术辅助系统也限制于相应装备的传输配对物并且因此对于任意的传输线圈来说没有帮助并且依赖于通过驾驶员的感觉和技巧对车辆进行的定位的精确性。

因为期望能够非常稳健地并且对操作者友好地、但是也非常成本低廉地提供用电驱动的车辆，所以存在对定位装置的需求，所述定位装置能够与传输配对物的装备无关地在没有限制的情况下例如也在用于用电驱动的车辆的公众可接近的充电站上执行精确的定位，如果在那里没有附加的用于定位的器件可供使用的话。

发明内容

具有权利要求1的特征的按本发明的方法所具有的优点是，提供一种定位装置，该定位装置能够与传输配对物的装备无关地在不受限制的情况下例如也在用于用电驱动的车辆的公众可接近的充电站上执行精确的定位，如果在那里没有附加的用于定位的器件可供使用的话。

根据本发明，为此设置了一种用于运行由发送线圈和接收线圈构成的感应式传输装置的方法，其中所述接收线圈布置在车辆中并且所述发送线圈位置固定地布置，所述方法包括：在第一步骤中通过所述发送线圈来发出磁场，而在第二步骤中车辆朝停车位置的方向运动。所述停车位置的特征在于，所述接收线圈在停车位置中至少部分地覆盖所述发送线圈。在第三步骤中测量所述接收线圈的磁通势。在第四步骤中，在超过流经所述接收线圈的磁通势的第一阈值时降低车辆的速度。在第五步骤中，探测到低于所述接收线圈的磁通势的第二阈值的情况。在第六步骤中，探测到没有流经所述接收线圈的有效的磁通势的点。对于无接收线圈的有效的磁通势的点的探测所具有的优点是，用这个点能够在没有其它附加的用于定位的器件的情况下提供用于使用电驱动的车辆定位的位移标记。在超过第一阈值时降低速度，这样做的优点是，在到达停车位置时能够将所述车辆停在具有所述由发送线圈和接收线圈所构成的感应式传输装置的最佳定向的点处，以便在充电过程的期间停放在这个点上。因此，以有利的方式提供定位信息，该定位信息仅仅用感应式传输装置的现存的组件就能够在没有另外的用于定位的附加器件的情况下无限制地在用于用电驱动的车辆的充电站上进行精确的定位。

通过在从属权利要求中所提到的措施，能够实现在独立权利要求中所说明的方法的有利的改进方案。

有利地将所述发送线圈布置在地面上或地面中、墙壁上或墙壁中或者天花板上或天花板中。能够以有利的方式将按本发明的定位方法用在每种线圈装置中。因此，例如在设计用电驱动的车辆时的自由度不受限制。布置在墙壁上或墙壁中或者天花板上或天花板中的发送线圈以有利的方式例如不需要针对在驶越时出现的负荷来设计。此外有利的是，不需要针对道路污物和腐蚀性的介质、像例如融雪盐的特别的抵抗力。

特别有利的是，在探测到没有流经所述接收线圈的有效的磁通势的点之后使所述车辆继续运动一段距离直至最佳定向的点，并且在到达由发送线圈和接收线圈构成的感应式传输装置的最佳定向的点时将所述车辆停下。由此有利地通过简单的行驶距离测量以简单且稳健的方式使所述车辆运动到最佳定向的点并且停在那里，以便在充电过程的期间停在这个点上。

作为替代方案，能够在探测到无有效的磁通势的点之后使所述车辆沿着行驶方向继续运动，直至到达无有效的磁通势的第二点。在车辆运动期间，在没有有效的磁通势的情况下在两个点之间执行行驶距离测量并且在到达无有效的磁通势的第二点时将车辆停下。通过将所测量的行驶距离减半并且使车辆反向于行驶方向后退所测量的距离的一半并且在所测量的距离的一半之后停下车辆，实现由发送线圈和接收线圈所构成的感应式传输装置的最佳定向的点。由此有利地通过在每部车辆中可供使用的行驶距离测量以简单且稳健的方式使车辆运动到最佳定向的点并且将其停在那里，以便在充电过程期间停放在这个点上。

以有利的方式通过低于流经接收线圈的磁通势的第二阈值的情况来识别没有流经接收线圈的有效的磁通势的点、识别流经接收线圈的磁通势的变化的斜率的符号变换并且识别超过流经接收线圈的磁通势的第三阈值的情况。特别有利的是，在没有其他辅助手段的情况下容易且稳健地识别没有流经接收线圈的有效的磁通势的点。

有利的是，通过低于流经接收线圈的磁通势的第三阈值的情况来识别没有流经接收线圈的有效的磁通势的第二点、识别出流经接收线圈的磁通势的变化的斜率的符号变换并且识别出超过流经接收线圈的磁通势的第二阈值的情况。极大的优点是，为了识别没有流经接收线圈的有效的磁通势的第二点，同样在没有其他辅助手段的情况下提供对于没有流经接收线圈的有效的磁通势的点的容易且稳健的识别。

有利的是，从数据库中查询两个没有流经接收线圈的有效的磁通势的点之间的间距，并且将通过距离测量所获取的数值与从数据库中所查询的数值进行比较，以便在偏差超过第四阈值的情况下重复泊车过程。因此，能够以有利的方式在没有其他辅助手段的情况下在利用对于没有流经接收线圈的有效的磁通势的点的容易且稳健的识别的情况下实施对于横向于车辆的行驶方向的不够精确的定位的识别。

本发明的其它特征和优点对于本领域的技术人员来说可以从以下参照附图对示范性的实施方式所述的描述中看出，然而所述实施方式不应设计为对本发明的限制。

附图说明

其中：

图1示出了根据权利要求1所述的方法的示意图，

图2示出了根据权利要求3所述的方法的示意图，

图3示出了根据权利要求4所述的方法的示意图，

图4示出了用电驱动的车辆的示意图，所述车辆具有由发送线圈和接收线圈构成的感应式传输系统，

图5示出了在使用一个没有流经接收线圈的有效的磁通势（Durchflutung）的点时发送线圈的场和车辆的直至在停车位置中的停止状态的速度的示意图，

图6示出了在使用两个没有流经接收线圈的有效的磁通势的点时发送线圈的场和车辆的直至在停车位置中停止状态的速度的示意图。

所有附图仅仅是按本发明的方法或根据本发明来装备的车辆的一种实施例的示意图。尤其是间距和大小关系在附图中没有按比例地示出。在不同的附图中，相应的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据权利要求1所述的按本发明的方法的示意图。在第一步骤100中通过发送线圈11发出磁场15。在第二步骤200中车辆13朝停车位置16的方向运动。在第三步骤300中测量所述接收线圈12的磁通势。所述车辆13在这个步骤300中不变地继续运动。在第四步骤400中探测到超过流经所述接收线圈的磁通势的第一阈值S1的情况。在这个步骤400中，如此降低所述车辆13的行驶速度，直至在到达点P3时能够将所述车辆13停下。在第五步骤500中探测到低于流经所述接收线圈12的磁通势的第二阈值S2的情况。所述车辆13在这个步骤500中不变地继续运动。在第六步骤600中探测到无有效的磁通势的点P1。

图2示出了根据权利要求3所述的按本发明的方法的示意图，该方法紧接在图1所示的方法之后。在第一步骤610中所述车辆13不变地继续运动，同时比如通过车轮传感器来检测在点P1和P3之间所经过的距离17。在第二步骤620中，通过距离测量来识别完全经过点P1和P3之间的距离17的情况，并且将车辆13在其停车位置16中停在具有最大有效的磁通势的点P3处。因此，所述车辆13已经以正确的定向到达具有接收线圈12的最大有效的磁通势的点P3并且能够以最佳的耦合系数并且因此以高效率来充电。这一点同样在双向地使用感应式传输装置以便对车辆电池进行充电并且以便将电能从车辆电池反馈到供给网络中时适用。为了执行这种方法，需要知道点P1和P3之间的距离17。这个信息能够存在于所述车辆13中或者通过合适的通信装置由发送线圈11通知给所述车辆13。

图3示出了根据权利要求4所述的按本发明的方法的示意图，该方法紧接在图1所示的方法之后。在第一步骤710中所述车辆13不变地继续运动，同时比如通过车轮传感器检测在点P1和P2之间所经过的距离18。在第二步骤720中探测到超过流经所述接收线圈12的磁通势的第三阈值S3的情况。所述车辆13在这个步骤720中不变地继续运动。在第三步骤730中探测到低于流经所述接收线圈12的磁通势的第三阈值S3的情况。自在这个步骤730中识别到第三阈值S3起将所述车辆13制动。在第四步骤740中，检测到没有流经接收线圈12的磁通势的第二点P2。车辆被停下。将在没有流经接收线圈12的磁通势的第一点P1与没有流经接收线圈12的磁通势的第二点P2之间获取的、在点P1和P2之间的距离18减半并且获取点P2和P3之间的距离19。在第五步骤750中，使所述车辆13反向于行驶方向后退这段在点P2与P3之间的距离19并且将其停在具有最大的有效的磁通势的点P3处。因此，所述车辆13已经以正确的定向到达具有接收线圈12的最大有效的磁通势的点P3并且能够以最佳的耦合系数并且因此以高效率来充电。如果不存在关于点P1和P3之间的距离17的信息，则这种方法特别合适。利用这种方法，所述车辆13本身能够通过完全驶过发送线圈11的方式来获取点P1和P3之间的距离17。此外，所述车辆11能够在已知点P1和P2之间的距离18的情况下通过完全驶过发送线圈11的方式来获取发送线圈11与接收线圈12之间的侧向偏移。如果在通过所述车辆13对点P1和P2之间的距离18进行距离测量时得到一个数值，该数值与距离18的所通知的或已知的数值的差的量值超过阈值S4，那么所述发送线圈11和所述接收线圈12之间的侧向偏移就太大并且能够在感应式充电站10处开始所述车辆13的新的泊车过程。

图4示出了具有感应式充电装置10的车辆13的示意图。所述车辆处于地面14上。用于给车辆13的电蓄能器充电的感应的发送线圈11放入到该底面14中。在另一种实施方式中，所述发送线圈11能够被放置到地面14上。在所述车辆13的下侧面上安置有接收线圈12，其在充电过程期间必须在停车位置16中尽可能正确定向地定位在发送线圈11上方，以便实现所述感应式充电装置10的最优的耦合系数并且因此实现良好的系统效率。所述车辆13并且因此所述接收线圈12在发送线圈11上方的定向能够在没有其他辅助手段的情况下通过驾驶员来进行。所述车辆13的沿着横向方向的定向通常通过驾驶员来执行。这与接收线圈12在发送线圈11上方的在结构上扩展的横向公差一起是足够精确的。所述接收线圈12在发送线圈11上方的纵向定向仅仅通过驾驶员的感觉和技巧难以执行并且通常在没有其它辅助手段的情况下不能通过驾驶员来足够精确地实施。其它实施方式通过发送线圈11在墙壁27上或墙壁中或天花板28上或天花板中的布置以及车辆13的接收线圈12的相应的布置来产生。

图5示出了发送线圈11的场的示意图和车辆13的直至在识别出没有流经接收线圈12的有效的磁通势的点P1时的停止状态的速度的示意图。在该图示中，所述车辆13从左侧接近发送线圈11。在识别出超过第一阈值S1的情况时降低所述车辆13的行驶速度。在识别出低于第二阈值S2的情况并且识别出无所述接收线圈12的有效的磁通势的点P1之后，自无所述接收线圈12的有效的磁通势的点P1起开始对点P1和P3之间的距离17进行距离测量。在完全经过点P1和P3之间的距离17之后，将所述车辆13在其停车位置16中停在具有所述接收线圈12的最大有效的磁通势的点P3处并且为了充电过程而停放。

图6示出了发送线圈11的场的示意图和车辆13的直至在识别出没有流经接收线圈12的有效的磁通势的点P1时的停止状态的速度的示意图。在该图示中，所述车辆13从左侧接近发送线圈11。在识别出超过第一阈值S1时，降低所述车辆13的行驶速度。自识别出无所述接收线圈12的有效的磁通势的点P1起，开始对点P1和P2之间的距离18进行距离测量。在识别出无所述接收线圈12的有效的磁通势的第二点P2起，将所述车辆停下并且通过计算将所测量的距离18减半。根据点P2与P3之间的如此获取的距离19，所述车辆13反向于行驶方向后退了点P2与P3之间的距离19，并且在具有所述接收线圈12的最大有效的磁通势的点P3处停下并且为了充电过程而停放。因此，所述车辆13以正确的定向到达具有所述接收线圈12的最大有效的磁通势的点P3并且能够以最佳的耦合系数并且因此以高效率来充电。如果已知用于点P1和P2之间的距离18的数值，那就能够在点P1和P2之间的距离18的测量值与距离18的从数据库31中已知的数值之间进行比较。如果所测得的距离18与从数据库31中已知的距离18的差大于第四阈值S4，则所述车辆13以太大的横向偏移定位在发送线圈11上，并且所述车辆13的新的泊车过程能够在由发送线圈和接收线圈构成的感应式传输装置上开始。

Claims (7)

1.用于运行由发送线圈（11）和接收线圈（12）构成的感应式传输装置（10）的方法，其中所述接收线圈（12）布置在车辆（13）中并且所述发送线圈（11）位置固定地布置，

其特征在于，执行以下步骤：

通过所述发送线圈（11）来发出磁场（15）；

使所述车辆（13）朝停车位置（16）的方向运动，其中在所述停车位置（16）中所述接收线圈（12）至少部分地覆盖所述发送线圈（11）；

测量所述接收线圈（12）的磁通势；

在超过流经所述接收线圈（12）的磁通势的第一阈值（Sl）时降低所述车辆（13）的速度；

探测低于第二阈值（S2）的情况；

探测没有流经所述接收线圈（12）的有效的磁通势的点（P1）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送线圈（11）布置在地面（14）、墙壁（27）或天花板（28）中。

3.根据前述权利要求所述的方法，

其特征在于，

使所述车辆（13）沿着行驶方向从无有效的磁通势的点（P1）直至所述发送线圈（11）和所述接收线圈（12）的相对于彼此的最佳定向的点（P3）继续运动一段距离（17），并且在到达停车位置（16）时将所述车辆（13）停在点（P3）处，在所述点处所述接收线圈（12）至少部分地与所述发送线圈（11）重叠。

4.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

使所述车辆（13）沿着行驶方向继续运动并且同时测量所经过的距离，并且在所述车辆（13）的运动期间探测到没有流经所述接收线圈（12）的有效的磁通势的第二点（P2），并且在到达没有流经所述接收线圈（12）的有效的磁通势的第二点（P2）并且获取在点（P1）与点（P2）之间所经过的距离（18）时停下所述车辆（13），并且通过将所述距离（18）减半来计算反向于行驶方向直至停车位置（16）所经过的距离（19），并且使所述车辆（13）反向于行驶方向从无有效的磁通势的第二点（P2）直至所述停车位置（16）运动了距离（19），在所述停车位置上所述接收线圈（12）至少部分地与所述位置固定的发送线圈（11）重叠。

5.根据前述权利要求所述的、用于对没有流经所述接收线圈（12）的有效的磁通势的点（P1）进行探测的方法，

其特征在于，

识别出低于流经所述接收线圈（12）的磁通势的第二阈值（S2）的情况，识别出流经所述接收线圈（12）的磁通势的斜率的符号变换，并且识别出超过流经所述接收线圈（12）的磁通势的第三阈值（S3）的情况。

6.根据权利要求4所述的、用于对没有流经所述接收线圈（12）的有效的磁通势的点（P2）进行探测的方法，

其特征在于，

识别出低于流经所述接收线圈（12）的磁通势的第三阈值（S3）的情况，识别出流经所述接收线圈（12）的磁通势的斜率的符号变换，并且识别出超过流经所述接收线圈（12）的磁通势的第二阈值（S2）的情况。

7.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

从数据库（30）中查询在所述发送线圈（11）的点（P1）和点（P2）之间的间距（31），将所获取的距离（18）与从所述数据库（30）中获取的间距（31）进行比较并且获取偏差（32），并且在所述偏差（32）的量值超过第四阈值（S4）时重复所述泊车过程。

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