CN112440769A - 充电装置以及用于运行充电装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置(16)的充电装置(10)。充电装置(10)具有至少一个充电线圈(12)和相对于外部区域(26)隔离充电线圈(12)的遮盖部(14)。充电线圈(12)被设计成，为了传输能量，从能量源接收充电电流(20)，由此产生至少部分地穿过外部区域(26)的交变磁场(22)。在遮盖部(14)的背离外部区域(26)的面上，布置与遮盖部(14)热耦合的温度传感器(28)。读取单元(30)被构造成，分别从温度传感器(28)中读取单个值，根据单个值形成沿着遮盖部(14)的面式的温度分布(36)，将温度分布(36)与基准温度分布(38)相比较，在温度分布(36)与基准温度分布(38)的允许的偏差(40)被超过时，中断充电电流(20)的接收。

Description

充电装置以及用于运行充电装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置、例如传输给至少部分地电驱动的机动车的电蓄能器的充电装置。充电装置具有至少一个充电线圈或初级线圈以及相对于外部区域隔离充电线圈的遮盖部。所述至少一个充电线圈被设计成，为了传输能量，从能量源接收充电电流，由此，产生至少部分地穿过外部区域的交变磁场。此外，本发明涉及一种用于运行这种充电装置的方法。
背景技术
为了感应式地传输电能，尤其是为了感应式地给接收装置的电蓄能器充电，已知的是，使用由相应的初级线圈和相应的次级线圈组成的线圈组件。在这种组件中，初级线圈是充电装置的一部分并且被构造成从能量源、例如从电网中接收电流或充电电流。由此，在充电线圈的绕组中产生电流，该电流又导致磁场。如果充电电流为交变电流，则相应地产生交变磁场。在这种组件中，次级线圈是接收装置的一部分，并且为了传输电能被定位在该交变磁场内，从而通过交变磁场在次级线圈中产生或感生电流。该电流在此优选被用于，为接收装置的电蓄能器充电。换句话说，借助于交变磁场，将电能从能量源传输给接收装置。该方法被与电蓄能器或蓄电池(简称Akkus)的无接触式充电相结合使用，并且尤其是应用在用于无接触地为至少部分电驱动的机动车的电蓄能器充电的感应式充电系统的范围中。
优选地，用于为至少部分地电驱动的机动车的电蓄能器充电的感应式充电系统被设计成，传输在千瓦范围内的电功率(单位时间的能量)。在此优选地，相应的次级线圈布置在这种机动车的底部的区域中。由于结构原因，这种次级线圈具有小于2m2的、尤其是0.05m2至1m2的面积。由于该能用于能量传输的面积有限，所以为了传输电功率所需的电磁场强度非常高。这时如果在该交变磁场中存在导电的物体，尤其是金属物体，则通过该交变磁场会在这种导电的物体中感应出电流，尤其是涡电流。该电流导致物体发热或生热。相应地，对导电物体或金属物体的可靠识别对于所描述的感应式充电系统的可靠运行而言是绝对必要的。
从现有技术中例如已知，为了识别金属物体，探测由相应的金属物体所引起的交变磁场的变形。因此，例如专利文献DE 10 2016 002 171A1描述了一种用于检测在感应充电装置的初级线圈与次级线圈之间的金属物体的装置。为此，测量设备测量磁流变的液体的状态参数，该状态参数与在初级线圈和次级线圈之间是否存在金属物体有关。
此外还已知了用于检测在初级线圈与次级线圈之间的区域的温度或温度变化的布置结构。为此，专利文献DE 10 2014 223 623A1设置一种光学传感器，尤其是红外线传感器。此外，专利文献DE 10 2012 010 848A1例如设置了一种温度敏感的电阻。上面所述的两个解决方案的缺点在于，不能定位在线圈组件的区域中探测到的温度变化的位置。也不能区分在这种线圈组件的正常运行中产生的没有问题的热生成和未预料到的有问题的热生成。此外，红外线传感器很容易受到污染并且由此不可用。
发明内容
本发明的目的是，可靠地探测并且定位在开头所述类型的充电装置的区域中未预见到的热生成或生热。
该目的通过独立权利要求所述的物体实现。由从属权利要求、以下的说明书以及附图描述本发明的有利的改进方案。
通过本发明，提供一种用于感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置的充电装置。充电装置具有至少一个充电线圈和相对于外部区域隔离充电线圈的遮盖部。相应的接收装置可以例如包括用于为至少部分地电驱动的机动车的电蓄能器充电的次级线圈。优选地，充电装置被构造成能够被这种机动车行驶或驶过的充电装置。换句话说，遮盖部具有稳定性或固有刚性，并且被构造成至少部分地承载这种机动车。
充电装置的充电线圈或初级线圈被设计成，为了传输能量，从能量源接收充电电流，由此产生至少部分地穿过外部区域的交变磁场。如以上描述的那样，能量源例如可为电网。以此方式可以向所述机动车的电蓄能器传输数千瓦范围内的电功率。在感应充电过程中，由于沿着遮盖部变化的磁通量密度，会在遮盖部的区域中导致不均匀的发热或局部温度升高。因此由于磁通量密度沿着遮盖部的已知的与结构相关的波动而产生该温度分布或基准温度分布。
根据本发明，在所述遮盖部的背离外部区域的面上，布置多个与遮盖部热耦合的温度传感器。换句话说，温度传感器布置在遮盖部的位于使用位置下方的面上，从而不会由于所述机动车驶过而被损坏。根据本发明，读取单元或读取电路被构造成，分别从温度传感器读取单个值。换句话说，可单独地读取温度传感器中的每一个。读取单元设定成，根据这些单个值形成沿着遮盖部的面式的温度分布。面式的温度分布在此可以例如由读取单元计算得出，或者基于单个值以及根据遮盖部的已知的导热能力外推得出。换句话说，读取单元设定成，对于遮盖部的每个点，从紧邻该点的温度传感器的单个值中推导出温度值。
读取单元可将多个单个值和/或外推的或被推导出的温度值组合成沿着遮盖部的温度分布或温度分布地图。该温度分布可作为示出地表的拓扑的地图来示出。根据该类比，在该地图上的山峰对应于高的温度值或单个值，而山谷对应于低的温度值或低的单个值。
在此根据本发明，读取单元被构造成，将由此形成的沿着遮盖部的面式的温度分布与基准温度分布相比较。在温度分布与基准温度分布的预定的或允许的偏差被超过时，读取单元可中断充电电流的接收。换句话说，读取单元被设定成，当在温度分布和基准温度分布之间的偏差超过预定的或允许的限值时，中断或结束相应的充电过程。在此优选为相应的单个值关联一个相应的基准值。因此可为每个测量地点以及进而为每个温度传感器关联一个自己的基准值。由此可以有利地检测在温度分布与基准温度分布之间的局部的差异。此外可以有利地考虑到在充电装置运行时正常的局部温度提高。例如，可通过简单地将相应检测到的单个值与基准值相减来进行该比较。如果这种相减得到的值超过允许的偏差或大于允许的差异，则读取单元或读取电路例如可操控开关元件并且因此中断充电电流的接收。
本发明也包括得到附加的优点的实施方式。
一种实施方式规定，读取单元被构造成，根据预确定的关联函数为当前的充电电流强度关联相应的最大温度值，并且根据该最大温度值以及所述温度分布来中断充电电流的接收。最大温度值被用于区分：当前充电电流的磁场究竟是否能够引起根据单个值所识别到的热位置(Hot Spot)。由于结构原因，沿着遮盖部预期有不同的磁通量密度。现在如果金属的或其它导电的物体位于遮盖部的区域中，则在物体中由于交变磁场感应出涡电流，涡电流的强度与该物体在遮盖部所处的相应部位或位置上的磁通量密度有关。换句话说，物体在遮盖部的不同部位处被加热的程度不同。因此，最大可达到的温度值沿着遮盖部不同。有利地，所述关联函数考虑到这种关联性。借助于关联函数，可以将确定的充电电流强度与在遮盖部的相应部位处最大可能的温度值相关联。由此有利地避免错误触发。即如果例如在遮盖部的确定部位处由于局部加热、例如由于有遮挡的阳光照射而导致在温度分布与基准温度分布之间发生了超过允许的偏差，则有利的是，如果当前充电电流强度过小、不能够导致在该部位所检测到的生热，那么这种超过偏差不会导致中断接收充电电流以及进而切断充电装置。这种情况根据单个值与最大温度值的比较被识别到。
另一实施方式规定，所述遮盖部具有多个彼此邻接的子区段或区域或区，其中，在各子区段内所允许的偏差沿着遮盖部随着相应子区段的位置而变化。该实施方式基于的想法是，在开头所述类型的充电装置运行时，由于磁通量密度的空间分布，会出现预料到的或正常的局部生热。这种正常的局部生热不应导致充电电流的中断。因此，在此处描述的实施方式中，有利地，在遮盖部的已知在正常运行中会发热的区域或子区段中，提高允许的偏差。换句话说，由相应允许的偏差所限定的公差沿着遮盖部而变化。
另一实施方式规定，相应的温度传感器被构造为温度敏感的电阻，并且与读取单元导电连接。例如，温度敏感的电阻可以被构造为热导体或冷导体。热导体是特殊的电阻，其在高温时比在低温时更好地引导电流。热导体尤其以英文名“负温度系数热敏电阻(NTC)”已知。相反地，冷导体在低温时比在高温时更好地引导电流。冷导体也作为“正温度系数热敏电阻(PTC)”已知。可以例如在制造时校准这种NTC电阻或PTC电阻，从而设定例如在25℃时为10千欧姆的预确定的构件(NTC或PTC)电阻。根据此处描述的实施方式，读取单元构造成，作为单个值检测相应电阻的导电能力的变化。在此，不直接测量在NTC或PTC中的相应电阻，而是从在相应的NTC或PTC处检测到的电流强度或截获的电压来推导出电阻。因此借助于这些电阻不仅能够检测绝对温度(在完成了校准时)，也能够检测在例如预确定的时间间隔之内相对于初始值进行了的温度变化。如果例如检测到温度在2分钟之内相对于初始值变化了百分之五，则可由读取单元将这种情况识别为超过允许的偏差。由此有利地，实现了对不期望的温度升高的尤其快速的诊断。通过NTC或PTC，得到关于所描述的温度传感器的成本适宜的实现方案。
另一实施方式规定，温度传感器中的至少一些温度传感器以规则的距离彼此间隔开地沿着遮盖部布置，其中，遮盖部具有与位置有关的导热能力分布，并且该规则的距离与导热能力分布是反函数。换句话说，根据遮盖部材料的相应导热能力使温度传感器中的至少一些温度传感器彼此间隔开地布置。优选地，遮盖部材料的导热能力越低，温度传感器就布置得越是靠近彼此。相反地，遮盖部材料的导热能力越高，温度传感器就布置得彼此相距越远。换句话说，较低的导热能力意味着遮盖部的每个子区段的较多数量的温度传感器，较高的导热能力意味着每个子区段的较少数量的温度传感器。由此有利地，温度传感器的数量和温度传感器的几何布置方案与沿着遮盖部的相应的导热能力分布相协调。
同样有利地，另一实施方式规定，温度传感器仅布置在遮盖部的遮盖充电装置的充电线圈和铁磁的引导芯的子区段中。
优选地，温度传感器布置在可弯曲的电路板或者可弯曲的导体栅或板上。该板优选能够借助于导热膏热耦合至遮盖部。优选地，从温度传感器引导至读取单元的电导体被布置成，使这些导体上下相叠。这些导体也可被布置成“双绞线(twisted pair)”。在这两个实施方案中，导体有利地不提供用于磁场线穿过的面。
一种充电装置的优选的实施方式规定，充电装置包括用于抬起和降下充电装置的升降机构。升降机构例如被设计成液压的升降台。杠杆机构优选地被设计成，借助于抬起来减小外部区域的被交变磁场穿过的区域。该区域位于充电装置与为布置接收装置而规定的水平基准面之间。因此，在至少部分地电驱动的机动车(其电蓄能器应借助于充电装置感应充电)的示例中，该区域位于遮盖部的表面与机动车的底部之间。现在，如果借助于升降机构抬起充电装置，则在充电装置与机动车的底部之间的区域或间隙减小，并且基准面与具有更高磁通量密度的区域相交。换句话说，通过抬起充电装置，使相应的接收装置的次级线圈相对于充电装置运动到具有更高的磁通量密度的区域中。相反，升降机构构造成，借助于下降来增大所述区域并且由此减小在基准面的区域中的磁通量密度。因此，通过升降机构使初级线圈和次级线圈相对于彼此运动。因此可有利地改变传输的功率。
优选地，读取单元具有用于从温度传感器的相应的传感器信号中滤除充电电流的频率的低通滤波器。优选地，充电电流的频率在50kHz至110kHz之间，尤其是为90kHz。而温度传感器的相应的传感器信号优选地具有在5kHz至20kHz之间的、尤其是10kHz的频率。有利地，通过低通滤波器实现，不向读取单元提供由于充电电流的相应的能量传输频率本身而失真的传感器信号。
此外，本发明涉及一种用于运行充电装置的方法，充电装置具有至少一个充电线圈和相对于外部区域隔离充电线圈的遮盖部，其中，所述充电装置感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置。为了传输能量，充电线圈或初级线圈从能量源接收充电电流，由此产生至少部分地穿过外部区域的交变磁场。在所述遮盖部的背离外部区域的面上提供多个与遮盖部热耦合的温度传感器。读取单元或读取电路分别从温度传感器读取单个值，根据这些单个值形成沿着遮盖部的面式的温度分布，将温度分布与基准温度分布相比较，并且在温度分布与基准温度分布的允许的偏差被超过时，中断充电电流的接收。
本发明也包括根据本发明的方法的改进方案，其具有已经结合根据本发明的充电装置的改进方案描述的特征。出于该原因，在此不再次描述根据本发明的方法的相应的改进方案。
本发明也包括所描述的实施方式的特征的组合。
附图说明
接下来描述本发明的实施例。其中：
图1示出了充电装置和机动车的示意性的侧剖图；
图2示出了根据在遮盖部上方的物体的位置的温度分布、基准温度分布和允许的偏差的示意图；
图3示出了温度传感器的可能的布置方案的示意图；
图4示出了根据本发明的方法的示意图。
具体实施方式
以下解释的实施例为本发明的优选的实施方式。在实施例中，所描述的实施方式的组件分别表示本发明的单独的、被视为彼此独立的特征，这些特征也分别彼此独立地改进本发明。因此，本公开也应包括与实施方式的特征的所示出的组合不同的组合。此外，也可通过已经描述的本发明的特征中的其它特征补充所描述的实施方式。
在图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。
图1示出了具有充电线圈12和遮盖充电线圈12的遮盖部14的充电装置10的示意性的侧剖图。在图1中描述的实施例中，充电装置10构造成用于将电能从电的能量源感应式传输给接收装置16的感应式的充电装置10，其中，在图1中示出的实施例中，接收装置16是用于为至少部分电驱动的机动车18的电蓄能器充电的装置。因此，接收装置16具有另一线圈或次级线圈，为了更清楚起见，在图1中未示出该线圈。充电装置10的充电线圈12或初级线圈构造成，从能量源接收充电电流20。如果充电电流20流过充电线圈12，则产生交变磁场22。在图1中，通过虚线的磁场线指出该交变磁场22。借助于铁磁的引导芯24引导该交变磁场22。在遮盖部14上或者在遮盖部14的背离外部区域26的面上布置多个温度传感器28。此外，在图1中，在遮盖部14上布置读取单元30。读取单元30和温度传感器28在此导电地相互连接。在图1中，读取单元30仅仅示例性地直接布置在遮盖部14上，然而，也可以其它方式布置在充电装置10的区域中。此外，图1示出了升降机构32，借助于该升降机构可抬起和降下充电装置10。
如果在充电过程期间在被交变磁场22的磁场线穿过的外部区域26中存在金属的或例如导电的物体34，则在物体34中感应出涡电流。该涡电流导致物体34的发热。这种发热如此强，尤其为数百摄氏度，以至于可导致物体34的自发点燃或自燃。根据遮盖部14的导热能力，物体34的发热被传热给温度传感器28。优选地设计成温度敏感的电阻的温度传感器28被读取单元30单独地读取，从而对于读取单元30分别存在每个温度传感器28的单个值。对各温度传感器28的读取在此同时地进行，但是也可规定，先后地读取各相应行和/或列的温度传感器28(根据图3)。
参考结合图1示出且描述的部件，图2示例性地示出了通过读取单元30形成的沿着遮盖部14的面式的温度分布36的曲线。读取单元30可将所形成的温度分布36与基准温度分布38比较。在允许的偏差40被超过时(该偏差会沿着遮盖部14而变化)，读取单元30可中断充电电流20的接收。在图2中示出的图表中，在物体34的区域中的温度分布36在遮盖部14的点X1处比允许的偏差40超出了数值ΔT。因此，在图2中示出的实施例中，通过读取单元30中断充电电流20的接收。由此，可消除导致物体34发热的涡电流并且有利地阻止发热。此外，可精确地定位出在遮盖部14上、即在点X1处的物体34。
参考结合图1和2示出且描述的部件，图3示出了温度传感器28在遮盖部14的下侧上的可能的布置方案的示意图。在此，温度传感器28的分布遵循遮盖部14的热分布的反分布函数。在图3中示出的遮盖部14具有沿着其整个面均匀的热分布。因此，在图3中示出的实施例中，温度传感器28分别彼此间隔相同的距离或者等距地布置或者以格栅的方式布置。
图4示出了根据本发明的方法的优选的实施方式的示意图。在方法步骤S1中，为了传输电能，充电线圈12从能量源接收充电电流20。由此，在方法步骤S2中，产生至少部分地穿过外部区域26的交变磁场22。在方法步骤S3中，在遮盖部14的背离外部区域26的面上，提供多个与遮盖部14热耦合的温度传感器28。在方法步骤S4中，读取单元30分别从温度传感器28中读取单个值。在方法步骤S5中，读取单元30根据所述单个值形成沿着遮盖部14的面式的温度分布36，并且将温度分布36与基准温度分布38相比较。在方法步骤S6中，在温度分布26与基准温度分布38的允许的偏差40被超过时，读取单元30中断充电电流20的接收。
用于至少部分地电驱动的机动车的感应式充电系统或充电装置10通常传输千瓦范围内的功率。此外由于可供用于能量传输的面积有限，所以出现的电磁的场强度较高。如果异物或物体34、例如金属物体或其它导电的物体位于交变电磁场或交变磁场22中，则该物体会变得非常热。通过本发明能够由此避免在充电系统上、在机动车上和/或环境中可能产生的损坏。此外可减小在充电过程之后仅缓慢冷却的较大的金属物体的燃烧风险。
由于所阐述的问题，用于机动车的所有感应式充电系统需要金属物体识别结构，在金属物体位于其中时就切断电磁场22或者中断充电电流20。
已知的金属物体识别措施很复杂，因为不利的是，根据感应式充电系统的结构，就算是较小的金属部件、例如回形针或订书钉也应被可靠地识别。金属物体不仅可能直接位于充电系统或遮盖部14的表面上，而且可能位于一定高度上(例如立着的酸奶杯)。这使识别变得困难。
不仅是在未激活的状态下、而且在充电过程期间也必须识别金属物体。能量传输的电磁场22通常对金属物体识别有不利影响。在紧邻的环境中，本身是非常不均匀的金属质量的机动车并不总是相同地定位在充电板或充电装置10上，并且在使用寿命期间本身也会有改变。如果要以一个充电板为多种车辆类型充电，则该技术问题更尖锐。用于这种机动车上的温度检测的传感器、例如红外线传感器会由于机动车运行而严重受污染并因此不可用。在机动车下方的环境条件因此是对金属物体识别、特别是对长时间使用稳定性的附加挑战。这尤其还包括天气因素、不同的地面、污物和驶过地板/地侧板或遮盖部14。
这许多要求通常不利地导致非常复杂且昂贵的系统。此外，在对有问题的金属物体的可靠识别与充电系统的可用性之间通常形成矛盾。
迄今在感应式充电系统内识别金属物体的简单方案是监控所传输的功率。金属物体会导致更高的电损失，该电损失是基本上能够被识别到的。但由于要传输的功率相对较高，所以通过该方法仅能够识别到较大的金属部件，将这作为单独的措施是不够的。
为了识别金属物体而在充电板上使用线圈阵列的系统提供了很好可选方案。向线圈中的几个线圈中输入高频信号，而线圈中的其他线圈被用作接收线圈。所使用的电磁场通常以与用于能量传输的场不同的频率工作，并且尤其不是那么高能。如果金属物体位于在地面侧的充电板上的区域中，则电磁场变形，这能够通过接收线圈被识别到。
所述的用于金属物体识别的系统的大缺点是其复杂性。识别较小的金属物体需要高的成本。此外，由于敏感性，制造公差和老化效应的不利影响也非常大。
还存在其它解决方案，但是对于这些解决方案共同的是，这些解决方案要么非常复杂并由此非常昂贵、不能直接应用在车辆下方的区域中，要么不够灵敏。
因此，在具体的实施方式中，本发明规定，直接在地面侧的发送线圈或充电线圈12的遮盖部14下方设置由温度传感器28组成的阵列或格栅。因而借此能够快速且可靠地识别热源，这是因为仅须确定局部的温度变化或相对于基准温度或基准温度分布38的偏差40。于是，充电系统或充电装置10或读取单元30可中断充电过程或充电电流20的接收。
附加地，该系统可用于，确定充电系统在无故障的运行中的表面温度。由此确保了不出现不允许的接触温度。
本发明首要涉及、但不仅仅涉及如下的感应式充电系统，该感应式充电系统在地板的抬起以及在地线圈与接收线圈之间具有小的距离的情况下工作。
结合本发明极有利的是，直接识别到不期望的事件，即，生热，而不是环境的电磁特性的可能完全无问题的改变。
在例如使用NTC电阻时对温度传感器28的读取要比其它至此已知的用于金属物体识别的系统简单得多且成本适宜得多。
通过使用电阻阵列，可非常好地识别局部的生热。系统与整个系统的当前温度几乎不相关。在例如感应式充电系统中出现的正常的、局部的温度提高也不会负面地影响系统，因为温度传感器28的阵列可构造得足够精细划分。
在另一具体的实施方式中，为了识别在地面侧的充电板上的局部生热，需要由温度传感器28组成的阵列。具体的数量根据充电系统而定。温度传感器28的系统可构造成不同的，从经济角度而言，推荐NTC电阻和柔性电路板或导体栅。这些元件能够非常低成本地获得。由于根据具体的实施方式仅温度变化是重要的，所以也可使用更低成本的NTC电阻，评估电路或读取单元30仅须是较为精确的。
将NTC阵列集成到感应式充电系统中是可以在机械方面顺利实现的。通过使用柔性电路板，由于例如机动车18的驶过而可能产生的变形不会对系统有不利影响。同样，制造公差也不那么重要。优选地，为了一定的过滤而在用于能量传输的频率的范围内供电。但由于温度传感器的读取进行得较慢，所以这种过滤不构成大的挑战。感应式充电系统的最上方的保护层或遮盖部14的导热能力足够用于快速且选择性地识别出温度升高。但也可以根据需要进一步优化该热连接或热耦合。例如通过在NTC电阻与地板的上方遮盖部之间使用导热介质或者通过将NTC电阻装配在柔性电路板的向下指向的一侧上并将电路板面式地连接至地板的遮盖部14上。
通过借助于升降机构32抬起发送线圈或充电线圈12，确保了在非常远离发送线圈的中间空间中没有存在金属物体(例如酸奶杯)。优选地，如此选择在发送线圈和接收线圈与周围材料之间的距离，使得能够避免由于生热引起的损坏。有利地，可以特定于方案来确定这些点。
总地来说示例表明，通过本发明如何可靠地在感应式充电装置的区域中识别不期望的生热。

Claims (10)

1.一种用于感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置(16)的充电装置(10)，其中，所述充电装置(10)具有至少一个充电线圈(12)和相对于外部区域(26)隔离充电线圈(12)的遮盖部(14)，其中，所述充电线圈(12)被设计成，为了传输能量，从能量源接收充电电流(20)，由此产生至少部分地穿过外部区域(26)的交变磁场(22)，其特征在于，在所述遮盖部(14)的背离外部区域(26)的面上，布置多个与遮盖部(14)热耦合的温度传感器(28)，其中，读取单元(30)被构造成，分别从温度传感器(28)读取单个值，根据这些单个值形成沿着遮盖部(14)的面式的温度分布(36)，将该温度分布(36)与基准温度分布(38)相比较，在温度分布(36)与基准温度分布(38)的允许的偏差(40)被超过时，中断充电电流(20)的接收。
2.根据权利要求1所述的充电装置(10)，其中，所述读取单元(30)被构造成，根据预确定的关联函数为当前的充电电流强度关联相应的最大温度值，并且根据该最大温度值以及所述温度分布(36)来中断充电电流(20)的接收。
3.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，所述遮盖部(14)具有多个彼此邻接的子区段，其中，在各子区段内允许的偏差(40)沿着遮盖部(14)随着相应子区段的位置而变化。
4.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，相应的温度传感器(28)被构造为温度敏感的电阻，并且与读取单元(30)导电连接，其中，所述读取单元(30)被构造成，作为单个值检测相应电阻的导电能力的变化。
5.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，所述温度传感器(28)中的至少一些温度传感器以规则的距离彼此间隔开地沿着遮盖部(14)布置，其中，遮盖部(14)具有与地点相关的导热能力分布，并且该规则的距离对应于导热能力分布的反函数。
6.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，温度传感器(28)仅布置在遮盖部(14)的遮盖充电装置(10)的充电线圈(12)和铁磁的引导芯(24)的子区段中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，温度传感器(28)布置在可弯曲的电路板或者可弯曲的导体栅上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，所述充电装置包括用于抬起和降下充电装置(10)的升降机构(32)，其中，所述升降机构(32)被设计成，借助于抬起来减小外部区域(26)的被交变磁场(22)穿过的区域——该区域位于充电装置(10)与被规定用于布置接收装置(16)的水平基准面之间，由此使在该区域中的磁通量密度增加，借助于降下来增大该区域，由此使在该区域中的磁通量密度减小。
9.根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)，其中，读取单元(30)具有用于从温度传感器(28)的各自的传感器信号中滤除充电电流(20)的频率的低通滤波器。
10.一种用于使根据上述权利要求中任一项所述的充电装置(10)运行的方法，所述充电装置具有至少一个充电线圈(12)和相对于外部区域(26)隔离充电线圈(12)的遮盖部(14)，其中，所述充电装置(10)感应式地将电能从电的能量源传输给接收装置(16)，其中，为了传输能量，充电线圈(12)从能量源接收充电电流(20)，由此产生至少部分地穿过外部区域(26)的交变磁场(22)，其中，在所述遮盖部(14)的背离外部区域(26)的面上，提供多个与遮盖部(14)热耦合的温度传感器(28)，其中，读取单元(30)分别从温度传感器(28)读取单个值，根据这些单个值形成沿着遮盖部(14)的面式的温度分布(36)，将温度分布(36)与基准温度分布(38)相比较，并且在温度分布(36)与基准温度分布(38)的允许的偏差(40)被超过时，中断充电电流(20)的接收。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140002016A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Charging installation and method for inductively charging an electrical energy storage device
EP2779359A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-17 Hanrim Postech Co. Ltd Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system
CN104995817A (zh) * 2013-02-14 2015-10-21 丰田自动车株式会社 受电装置和送电装置
CN105264742A (zh) * 2013-05-14 2016-01-20 株式会社村田制作所 用于非接触电力传输的供电装置及受电装置
DE102014223623A1 (de) * 2014-11-19 2016-03-24 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Induktivladevorgangs eines Fahrzeugs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110074346A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Hall Katherine L Vehicle charger safety system and method
DE102011005682A1 (de) * 2011-03-17 2012-09-20 Robert Bosch Gmbh Ladegerät, Akku und verfahren zur Erkennung eines Fremdobjekts
DE102012010848A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Anordnung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
DE102016002171A1 (de) * 2016-02-24 2016-10-27 Daimler Ag Einrichtung zum Erfassen eines metallischen Objekts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140002016A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Charging installation and method for inductively charging an electrical energy storage device
CN104995817A (zh) * 2013-02-14 2015-10-21 丰田自动车株式会社 受电装置和送电装置
EP2779359A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-17 Hanrim Postech Co. Ltd Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system
CN105264742A (zh) * 2013-05-14 2016-01-20 株式会社村田制作所 用于非接触电力传输的供电装置及受电装置
DE102014223623A1 (de) * 2014-11-19 2016-03-24 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Induktivladevorgangs eines Fahrzeugs

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