DE102014202747A1 - Device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle and associated method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit – einem Doppelwicklungssystem, welches ein Ferritelement, eine erste Wicklung und eine auf der ersten Wicklung angeordnete zweite Wicklung aufweist, wobei die zweite Wicklung gegenüber der ersten Wicklung um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, und wobei das Doppelwicklungssystem die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule des induktiven Ladesystems in die jeweilige Wicklung induzierte Spannung über eine Ausgabeschnittstelle ausgibt; – einer Auswerteinheit, welche die induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems über eine Eingabeschnitte einliest und derart verarbeitet, dass eine Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems basierend auf den induzierten Spannungen bestimmt wird, und wobei die Auswerteeinheit eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Information hinsichtlich der bestimmten Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems aufweist.The invention relates to a device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle, comprising a double winding system comprising a ferrite element, a first winding and a second winding disposed on the first winding, the second winding facing the first winding is offset by a predetermined angle, and wherein the double winding system outputs the respectively induced by the magnetic field of the primary coil of the inductive charging system in the respective winding voltage via an output interface; - An evaluation unit, which reads the induced voltages of the double winding system via an input cuts and processed so that information regarding the positional deviation of adjacent to the passive coil double winding system relative to the primary coil of the inductive charging system is determined based on the induced voltages, and wherein the evaluation unit Output interface for outputting the information regarding the specific positional deviation of the double winding system relative to the primary coil of the inductive charging system.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die zunehmende Verbreitung von Fahrzeugen mit einem Elektromotor als Antriebseinheit sowie eines Akkumulators als Energiespeicher für die elektrische Energie in dem Fahrzeug erfordert eine komfortable Lösung für das Wiederaufladen des Akkumulators. Für gewöhnlich wird hierzu bei einem abgestellten Fahrzeug der Akkumulator mit Hilfe eines Ladekabels physikalisch mit einer externen Stromquelle verbunden, was auch als ein konduktives Laden bezeichnet wird. Allerdings erfordert ein solcher Ansatz die Mitwirkung des Fahrers für das Aufladen, was aufgrund der bislang notwendigen Häufigkeit des Aufladens als unbequem erachtet wird und deshalb eine breitere Marktdurchdringung solcher Systeme erschwert.The increasing spread of vehicles with an electric motor as a drive unit and a battery as energy storage for the electrical energy in the vehicle requires a convenient solution for recharging the battery. Usually, in a parked vehicle, the accumulator is physically connected to an external power source by means of a charging cable, which is also referred to as a conductive charging. However, such an approach requires the driver's involvement in charging, which is considered inconvenient due to the hitherto necessary frequency of charging, and therefore complicates broader market penetration of such systems.

Anstelle des konduktiven Ladens stellt das induktive Laden eine innovative Lösung zum Aufladen des Energiespeichers von Elektrofahrzeugen dar. Das induktive Laden benötigt in vorteilhafter Weise keinerlei Mitwirkung des Fahrers für das Aufladen, es bietet Schutz vor Witterungseinflüssen und das Aufladen ist sicher gegenüber unerwünschten externen Einflüssen. Hierbei ist typischerweise die Primärspule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladeplatte ausgebildet und wird mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden. Die Sekundärspule (oder passive Spule) des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs montiert und ihrerseits mittels zugehöriger Leistungselektronik mit der Fahrzeugbatterie oder dem Energiespeicher verbunden. Zur Energieübertragung erzeugt die Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, welches die Sekundärspule durchdringt und in dieser einen entsprechenden Strom induziert. Da einerseits die übertragbare Leistung linear mit der Schaltfrequenz skaliert, andererseits die Schaltfrequenz durch die Ansteuerungselektronik und Verluste im Übertragungspfad begrenzt ist, ergibt sich ein typischer Frequenzbereich von 20 bis 150 kHz.Instead of the conductive charging inductive charging is an innovative solution for charging the energy storage of electric vehicles. The inductive charging advantageously requires no involvement of the driver for charging, it provides protection from the weather and charging is safe against unwanted external influences. Here, typically, the primary coil of the transformer is either embedded in the street floor or designed as a floor-mounted pallet and is connected by means of suitable electronics to the power grid. The secondary coil (or passive coil) of the transformer is typically fixedly mounted in the underbody of the vehicle and in turn connected by means of associated power electronics with the vehicle battery or the energy storage. For energy transmission, the primary coil generates a high-frequency alternating magnetic field which penetrates the secondary coil and induces a corresponding current in it. Since, on the one hand, the transmittable power scales linearly with the switching frequency, and on the other hand the switching frequency is limited by the control electronics and losses in the transmission path, this results in a typical frequency range of 20 to 150 kHz.

Die induktive Energieübertragung erfolgt über den Luftspalt zwischen den beiden Spulen. Um eine möglichst effiziente Energieübertragung zu realisieren, muss eine möglichst hohe Kopplung zwischen den beiden Spulen erreicht werden, was einer Minimierung des Streufelds gleichkommt. Aufgrund von physikalischen Gesetzmäßigkeiten steigen mit zunehmendem Spulenabstand die Verluste und der Wirkungsgrad reduziert sich. Um einen hohen Wirkungsgrad zu realisieren und gleichzeitig die energetischen Verluste zu reduzieren, müssen folglich die Primär- und Sekundärspule optimal zueinander positioniert werden, das heißt sowohl in Bezug auf den Höhenabstand als auch den Versatz in der Ebene, optimal wäre eine konzentrische Anordnung der beiden Spule bei einem gleichzeitig sehr geringen Abstand in Höhenrichtung. Erfahrungsgemäß ist es einem Fahrer ohne zusätzliche Hilfsmittel kaum möglich, diese Anforderungen hinsichtlich der Positionierung der beiden Spulen beim Abstellen bzw. beim Einparken des Fahrzeugs gezielt und reproduzierbar zu erfüllen, insbesondere im Hinblick auf den Versatz in der Ebene.The inductive energy transfer takes place via the air gap between the two coils. In order to realize the most efficient energy transfer, the highest possible coupling between the two coils must be achieved, which equates to minimizing the stray field. Due to physical laws, the losses increase with increasing coil spacing and the efficiency is reduced. In order to realize a high efficiency and at the same time to reduce the energy losses, therefore, the primary and secondary coils must be optimally positioned to each other, that is, both in terms of the height distance and the offset in the plane, optimally would be a concentric arrangement of the two coil at the same time a very small distance in the height direction. Experience has shown that it is hardly possible for a driver without additional aids to fulfill these requirements with regard to the positioning of the two coils when the vehicle is parked or parked in a targeted and reproducible manner, in particular with regard to the offset in the plane.

Die Anbringung der Sekundärspule am Fahrzeug kann an unterschiedlichen Stellen erfolgen, so zum Beispiel an dem Fahrzeugdach, am Nummernschild, unter dem Fahrzeug bzw. im Bereich des Unterbodens. In der Regel wird von allen Automobilherstellern die Positionierung der Sekundärspule unter dem Fahrzeug aufgrund einer möglichst geringen Einwirkung auf selbige im Falle eines Unfalls bevorzugt. Des Weiteren muss der Innenraum des Fahrzeugs gegenüber den bei der induktiven Energieübertragung an der Sekundärspule entstehenden Magnetfelder abgeschirmt werden, weshalb für gewöhnlich der Fahrzeugunterboden mit einem Blech eines nicht-magnetischen Werkstoffs, vorzugsweise aus Aluminium, abgeschirmt ist, um einen möglichen negativen Einfluss dieser Magnetfelder auf die Personen im Fahrzeug zu verhindern.The attachment of the secondary coil on the vehicle can be done at different locations, such as on the vehicle roof, on the license plate, under the vehicle or in the area of the subsoil. As a rule, the positioning of the secondary coil under the vehicle is preferred by all automobile manufacturers due to the least possible impact on it in the event of an accident. Furthermore, the interior of the vehicle must be shielded from the magnetic fields generated during the inductive energy transfer to the secondary coil, which is why usually the vehicle underbody is shielded with a sheet of non-magnetic material, preferably aluminum, to a possible negative influence of these magnetic fields to prevent the persons in the vehicle.

Ein Ansatz für eine kontaktlose Energieübertragung wird in der DE 10 2010 053 058 A1 erläutert, welches eine Kraftfahrzeugvorrichtung für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug mit einer Ladeeinheit, die zum Laden einer Akkuvorrichtung eine Energieübertragungseinheit aufweist, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Positioniereinheit, die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren, und die zumindest eine Führungsspule aufweist, welche zur Ermittlung einer Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs dazu vorgesehen ist, einen induktiven Kontakt zu einem induktiven Leitelement einer Ladevorrichtung aufzunehmen.One approach to contactless energy transfer is in the DE 10 2010 053 058 A1 which describes a motor vehicle device for an electric and / or hybrid motor vehicle with a charging unit, which has a power transmission unit for charging a battery device, which is provided for a contactless power transmission, and with a positioning unit, which is provided to the electric and / or Autonomously positioning a hybrid motor vehicle for a charging operation, and comprising at least one guide coil, which is provided for detecting a position of the electric and / or hybrid motor vehicle to receive an inductive contact to an inductive guide element of a charging device.

Nachteilig ist hierbei, dass mit diesem Aufbau bei der Verwendung eines Abschirmblechs am Unterboden keine Information im Hinblick auf den Abstand zwischen der Primärspule und der Sekundärspule bestimmt werden kann. Außerdem ist eine Vielzahl von Spulen zur Ausbildung der Führungsspule erforderlich, damit eine Bestimmung für eine seitliche Abweichung der Sekundärspule von der Primärspule realisiert werden kann. Dadurch steigt jedoch neben der benötigten Anzahl von Bauteilen für die Führungsspule auch der Aufwand für die Auswertung der Messsignale zur Bestimmung der seitlichen Abweichung der Sekundärspule von der Primärspule. Schließlich ist die Gefahr für eine Deformation der einzelnen Spulen der Führungsspule durch das Vorhandensein von großen Magnetfeldern sehr hoch, da die Spulen der Führungsspule durch sehr große Magnetfelder von der Primärseite übersteuert werden, wodurch aufgrund einer sehr hohen Induktion ein Überschlag durch die hohe Spannung auf die Spule besteht. Dies wiederum führt zu einer Gefahr für eine Deformation der Spulen der Führungsspule.The disadvantage here is that with this structure when using a shielding plate on the subsoil no information with regard to the distance between the primary coil and the secondary coil can be determined. In addition, a plurality of coils for forming the guide coil is required so that a determination for a lateral deviation of the secondary coil can be realized by the primary coil. As a result, in addition to the required number of components for the guide coil and the cost of the evaluation of the measurement signals for determining the lateral deviation of the secondary coil of the primary coil increases. Finally, the risk of deformation of the individual coils of the guide coil through the presence of large magnetic fields very high, since the coils of the guide coil are overdriven by very large magnetic fields from the primary side, which is due to a very high induction, a rollover by the high voltage on the coil. This in turn leads to a risk of deformation of the coils of the guide coil.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug sowie das zugehörige erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug weisen den Vorteil auf, dass eine optimale Positionierung der passiven Spule an der Unterseite des Fahrzeugs in Bezug auf die Primärspule für das induktive Laden des Energiespeichers im Fahrzeug möglich ist, da nunmehr dem Fahrer beim Zusteuern auf die Primärspule Informationen bezüglich eventuell notwendiger Korrekturmanöver zur Verfügung gestellt werden können. Darüber hinaus sorgt die vorliegende Erfindung für eine Verhinderung einer Deformation der Führungsspule durch die hohen induzierten Spannungen, wie sie im Stand der Technik auftreten können.The inventive device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle and the associated inventive method for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle have the advantage that an optimal positioning of the passive coil on the underside of the vehicle with respect to the primary coil for the inductive charging of the energy storage in the vehicle is possible because now the driver when driving on the primary coil information regarding any necessary correction maneuvers can be provided. In addition, the present invention provides for preventing deformation of the guide coil due to the high induced voltages that may occur in the prior art.

Zusätzlich dazu ist die vorstehend beschriebene Positionierung der Sekundärspule in Bezug auf die Primärspule mit einer Positionierungsspule möglich, welche lediglich ein einziges Bauteil aufweist, nämlich das erfindungsgemäße Doppelwicklungssystem. Somit können in vorteilhafter Weise das Gewicht der Vorrichtung verringert und Kosten für die Vorrichtung gespart werden. Darüber hinaus lassen sich mit der vorliegenden Anordnung negative EMV-Einflüsse der Kabel aus der Positionierungsspule gemäß dem Stand der Technik verhindern.In addition, the above-described positioning of the secondary coil with respect to the primary coil is possible with a positioning coil having only a single component, namely the double-winding system according to the invention. Thus, advantageously, the weight of the device can be reduced and costs for the device can be saved. In addition, the present arrangement can be used to prevent negative EMC effects of the cables from the positioning coil according to the prior art.

Zudem kann mit der vorliegenden Vorrichtung sowie mit dem zugehörigen Verfahren eine Erfassung der Lageabweichung der Sekundärspule gegenüber der Primärspule bei Konfigurationen eines Fahrzeugs erfolgen, das ein Abschirmblech für Magnetfelder aufweist oder nicht. Schließlich können für die Bestimmung von einer/mehreren Information(en) hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems Parameter verwendet werden, wie beispielsweise die induzierte Spannung, ein Kopplungsfaktor, die Schwingkreisgüte, die Impedanz oder andere Parameter.In addition, with the present device and with the associated method, a detection of the positional deviation of the secondary coil relative to the primary coil in configurations of a vehicle can take place, which has a shield plate for magnetic fields or not. Finally, parameters such as induced voltage, coupling factor, resonant circuit quality, impedance or other parameters may be used to determine one or more pieces of information regarding the positional deviation of the double coil system adjacent the passive coil from the primary coil of the inductive charging system ,

Der Kern der Erfindung ist es, für die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule gegenüber der Primärspule ein Doppelwicklungssystem einzusetzen, mit dem ein Detektieren der induzierten Spannungen trotz einem Abschirmblech im Bereich des Unterbodens möglich ist. Auf dem Abschirmblech ist die z-Komponente der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule Null (Bz = 0). Somit ist die Bestimmung der Lageabweichung nur durch das Detektieren der weiteren Komponenten Bx und By des Magnetfelds der Primärspule möglich, das heißt derjenigen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds, welche deren Wirkung in einer Ebene beschreiben. Die Komponenten Bx und By der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule sind nicht null und dabei deutlich größer als die Komponente Bz. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Komponenten Bx und By der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds detektierbar sind. Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemäße Doppelwicklungssystem zur Verfügung gestellt, bei welchem um ein Ferritelement herum zwei voneinander getrennte, jedoch übereinander angeordnete Wicklungen ausgebildet sind. Des Weiteren umfasst die vorliegende Vorrichtung noch eine zugehörige Auswerteeinheit, welche die erfassten Messsignale des Doppelwicklungssystems für die Bestimmung einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems verwendet, basierend auf den induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems. Dabei ist bei der vorliegenden Vorrichtung nur noch eine einzige Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit für die empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems zur Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule notwendig. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit mittels einer Signalverbindung mit dem Doppelwicklungssystem verbunden, es ist jedoch auch eine drahtlose Übermittlung der induzierten Spannungen von dem Doppelwicklungssystem an die Auswerteeinheit möglich. Die Auswerteeinheit kann zusammen mit dem Doppelwicklungssystem in einem Gehäuse angeordnet sein. Alternativ dazu kann das Doppelwicklungssystem getrennt von der Auswerteeinheit angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann als ein selbstständiges Steuergerät ausgebildet sein, ihre Funktionalität kann jedoch auch in einem bereits bestehenden Steuergerät zusätzlich ausgebildet sein.The core of the invention is to use a double winding system for determining the positional deviation of the secondary coil relative to the primary coil, with which it is possible to detect the induced voltages despite a shielding plate in the region of the underbody. On the shielding plate, the z-component of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil is zero (Bz = 0). Thus, the determination of the positional deviation is possible only by detecting the other components Bx and By of the magnetic field of the primary coil, that is to say those components of the magnetic flux density of the magnetic field which describe their effect in one plane. The components Bx and By of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil are not zero and are significantly larger than the component Bz. For this reason, it is advantageous if the components Bx and By of the magnetic flux density of the magnetic field are detectable. For this purpose, the double-winding system according to the invention is provided, in which two separate, but superimposed windings are formed around a ferrite element. Furthermore, the present device also comprises an associated evaluation unit that uses the detected measurement signals of the double winding system for determining information regarding the positional deviation of the adjacent to the passive coil double winding system relative to the primary coil of the inductive charging system, based on the induced voltages of the double winding system. In this case, in the present device, only a single signal processing in the evaluation unit for the received induced voltages of the double winding system for determining the information regarding the positional deviation of adjacent to the passive coil double winding system relative to the primary coil is necessary. Preferably, the evaluation unit is connected to the double winding system by means of a signal connection, but it is also possible to wirelessly transmit the induced voltages from the double winding system to the evaluation unit. The evaluation unit can be arranged together with the double winding system in a housing. Alternatively, the double winding system may be arranged separately from the evaluation unit. The evaluation unit can be designed as an independent control unit, but its functionality can also be additionally configured in an already existing control unit.

Allgemein gilt für das vorliegende Doppelwicklungssystem, dass die Wicklungen jeweils mit einer möglichst geringen Ausdehnung in seiner Dickenrichtung ausgebildet sein sollen, damit die Wicklungen nicht weit aus dem Unterboden herausstehen. Dabei nimmt eine Wicklung mit möglichst geringer Ausdehnung in z-Richtung möglichst viel Flussdichte auf. Deshalb werden die Wicklungen um das Ferritelement herum gewickelt, um mehr Feldlinien durch die Wicklungen zu erhalten. Mit dem vorliegenden Doppelwicklungssystem kann in vorteilhafter Weise eine Richtungsdetektion lediglich auf Basis des Vergleichs zweier Amplituden einer Messgröße, hier insbesondere den induzierten Spannungen der beiden Wicklungen, realisiert werden. Des Weiteren hat ein Ferritelement die Eigenschaft, dass es die Feldlinien durchführt. Durch das Ferritelement werden mehr Feldlinien durch die Wicklungsfläche durchgehen, da die Ferrite in dem Ferritelement eine Saugkraft haben. Somit entsteht eine viel größere effektive Fläche der Wicklungen. Das Ferritelement ist vorzugsweise als eine Platte ausgebildet, insbesondere als eine quadratische Platte.Generally applies to the present double-winding system, that the windings should each be designed with the smallest possible extent in its thickness direction, so that the windings are not far out of the subsoil. In this case, a winding with the smallest possible expansion in the z-direction takes up as much flux density as possible. Therefore, the windings are wound around the ferrite member to pass through more field lines to get the windings. With the present double-winding system, a direction detection can be realized advantageously only on the basis of the comparison of two amplitudes of a measured variable, here in particular the induced voltages of the two windings. Furthermore, a ferrite element has the property that it performs the field lines. The ferrite element will allow more field lines to pass through the winding surface because the ferrites in the ferrite element have a suction force. This results in a much larger effective area of the windings. The ferrite element is preferably formed as a plate, in particular as a square plate.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Auswerteinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems Informationen im Hinblick auf einen Winkel bestimmen, in welchem die Primärspule des induktiven Ladesystems gegenüber dem Doppelwicklungssystem in seitlicher Richtung zu dem Doppelwicklungssystem versetzt ist. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems eine Information im Hinblick auf eine ungefähre Entfernung des Doppelwicklungssystems von der Primärspule bestimmen. Zusätzlich dazu ist es möglich, aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems eine Information im Hinblick auf die Frequenz der induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems zu bestimmen, sowie die Amplituden der induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems, sogar die absoluten oder die relativen Amplituden, für eine weitere Signalverarbeitung im Hinblick auf die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule bzw. des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule zu verwenden.According to a further embodiment of the present device, the evaluation unit can determine from the received induced voltages of the double winding system information with regard to an angle in which the primary coil of the inductive charging system is offset relative to the double winding system in the lateral direction to the double winding system. Furthermore, the evaluation unit can determine from the received induced voltages of the double winding system information with regard to an approximate removal of the double winding system from the primary coil. In addition, it is possible to determine from the received induced voltages of the double winding system information regarding the frequency of the induced voltages of the double winding system, as well as the amplitudes of the induced voltages of the double winding system, even the absolute or relative amplitudes, for further signal processing With regard to the determination of the positional deviation of the secondary coil or the double winding system relative to the primary coil to use.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Doppelwicklungssystem dazu vorgesehen sein, unterhalb eines magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs angeordnet zu sein. Somit ist wie oberhalb erläutert die vorliegende Vorrichtung dazu in der Lage, die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule bzw. des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule auch für den Fall durchzuführen, wenn lediglich zwei Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds (speziell Bx und By, siehe hierzu 2) der Primärspule ermittelt werden können.According to a further embodiment of the present device, the double-winding system can be provided to be arranged below a magnetically shielding element for the interior of the vehicle. Thus, as explained above, the present device is capable of performing the determination of the positional deviation of the secondary coil and the double winding system relative to the primary coil also for the case when only two components of the magnetic flux density of the magnetic field (especially Bx and By, see 2 ) of the primary coil can be determined.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung können die magnetischen Feldverhältnisse des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs bei der Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems berücksichtigt werden. Hierbei wird speziell der Umstand berücksichtigt, dass lediglich zwei Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds (speziell Bx und By) der Primärspule ermittelt werden können, so dass das vorliegende Doppelwicklungssystem trotz dieser Beschränkung aufgrund des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs für eine optimale und eindeutige Bestimmung der beiden Komponenten des Magnetfelds der Primärspule in der Nähe des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs ausgebildet ist.According to a further embodiment of the present device, the magnetic field relationships of the magnetically shielding element for the interior of the vehicle in the determination of the information regarding the positional deviation of the double winding system relative to the primary coil of the inductive charging system can be considered. In this case, the fact that only two components of the magnetic flux density of the magnetic field (specifically Bx and By) of the primary coil can be determined is taken into account, so that the present double-winding system despite this limitation due to the magnetic shielding element for the interior of the vehicle for optimal and unambiguous determination of the two components of the magnetic field of the primary coil is formed in the vicinity of the magnetic shielding element for the interior of the vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Doppelwicklungssystem im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet sein, und eine Diagonale des Doppelwicklungssystems kann in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent sein. Bei dieser Gestaltung des Doppelwicklungssystems sind insbesondere bei einem quadratischen Ferritelement die Wicklungen jeweils um 45° gegenüber der Mittelachse des Fahrzeugs in einer Richtung versetzt angeordnet, wodurch ein Rauschen der induzierten Spannungen in dem Doppelwicklungssystem wesentlich verringert ist, und somit ist eine optimale Bestimmung der Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems möglich.According to a further embodiment of the present device, the double-winding system may be arranged substantially in the region of the center axis of the vehicle on the underside thereof, and a diagonal of the double-winding system may be congruent with the longitudinal extent of the vehicle with this. In this design of the double-winding system, in particular with a square ferrite element, the windings are each offset by 45 ° relative to the central axis of the vehicle in one direction, whereby noise of the induced voltages in the double winding system is substantially reduced, and thus an optimal determination of the positional deviation is passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system possible.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die zweite Wicklung gegenüber der ersten Wicklung um 90° versetzt sein. Diese Anordnung sorgt in vorteilhafter Weise dafür, dass die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit vereinfacht und die Herstellung der beiden Wicklungen auf dem Ferritelement einfach und kostengünstig herstellbar ist.According to a further embodiment of the present device, the second winding may be offset from the first winding by 90 °. This arrangement advantageously ensures that the signal processing in the evaluation unit is simplified and the production of the two windings on the ferrite element is simple and inexpensive to produce.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Querschnittsfläche der ersten Wicklung im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung sein. Dies weist den Vorteil auf, dass man die induzierten Spannungen der beiden Wicklungen direkt miteinander vergleichen kann, wodurch die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit vereinfacht wird. Allgemein gilt jedoch, dass in jeder Wicklung die Abstände von benachbarten Schlaufen einer Wicklung vorzugsweise konstant sind, so dass eine gleichmäßige Erfassung des Magnetfelds der Primärspule möglich ist. Außerdem weisen die beiden Wicklungen bevorzugt jeweils eine identische Anzahl von Windungen auf.According to a further embodiment of the present device, the cross-sectional area of the first winding may be substantially the same as the cross-sectional area of the second winding. This has the advantage that one can compare the induced voltages of the two windings directly with each other, whereby the signal processing in the evaluation unit is simplified. Generally, however, in each winding, the distances from adjacent loops of a winding are preferably constant, so that a uniform detection of the magnetic field of the primary coil is possible. In addition, the two windings preferably each have an identical number of turns.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Querschnittsfläche der ersten Wicklung von der Querschnittsfläche der zweiten Wicklung verschieden sein. In diesem Fall sind dann die induzierten Spannungen der beiden Wicklungen an einer Stelle des Magnetfelds der Primärspule unterschiedlich groß.According to a further embodiment of the present device, the cross-sectional area of the first winding may be different from the cross-sectional area of the first winding different second winding. In this case, the induced voltages of the two windings are then different in size at a position of the magnetic field of the primary coil.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Ferritelement eine quadratische Gestalt aufweisen, und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung ist im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung. Eine quadratische Gestalt des Ferritelements hat den Vorteil, dass wenn die erste Wicklung und die zweite Wicklung exakt gleiche Abmessungen (hier insbesondere denselben Querschnitt und dieselbe Windungszahl) haben, dann sind die induzierten Spannungen in der jeweiligen Wicklung ebenfalls gleich. Somit ergibt sich die jeweils induzierte Spannung in einer Wicklung zu Ui = N·2π·f·B·Asekundär. Hierbei bezeichnet N die Windungszahl, f die Frequenz des Magnetfelds der Primärspule und Asekundär diejenige Fläche, welche der Sekundärspule zugewandt und auf dem Ferritelement aufgespannt ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Wicklungen unterschiedliche Windungszahlen und unterschiedliche Querschnitte entlang des Ferritelements haben, so dass die induzierte Spannung in den beiden Wicklungen nicht gleich ist.According to a further embodiment of the present device, the ferrite element may have a square shape, and the cross-sectional area of the first winding is substantially the same size as the cross-sectional area of the second winding. A quadratic shape of the ferrite element has the advantage that if the first winding and the second winding have exactly the same dimensions (here in particular the same cross section and the same number of turns), then the induced voltages in the respective winding are also the same. Thus, the respectively induced voltage in a winding results in U i = N * 2π * f * B * A secondary . Here, N denotes the number of turns, f the frequency of the magnetic field of the primary coil and A secondarily that surface, which faces the secondary coil and is clamped on the ferrite element. Alternatively, it is also possible that the windings have different numbers of turns and different cross sections along the ferrite element, so that the induced voltage in the two windings is not the same.

Gemäß dem nebengeordneten Anspruch wird ein Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, mit den Schritten:

  • a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug;
  • b) Positionieren der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug in den Bereich des Magnetfelds der Primärspule;
  • c) Erfassen einer ersten induzierten Spannung in der ersten Wicklung des Doppelwicklungssystems und einer zweiten induzierten Spannung in der zweiten Wicklung des Doppelwicklungssystems und Ausgeben der erfassten ersten und zweiten induzierten Spannung mit Hilfe der Ausgabeschnittstelle an die Auswerteeinheit;
  • d) Bestimmen, in der Auswerteeinheit, einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems, basierend auf den ersten und zweiten induzierten Spannungen; und
  • e) Ausgeben, von der Auswerteeinheit, der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems an der Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinheit.
According to the independent claim, a method for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of a vehicle inductive charging system is provided, comprising the steps of:
  • a) providing a device according to the invention for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle;
  • b) positioning the device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of a vehicle inductive charging system in the region of the magnetic field of the primary coil;
  • c) detecting a first induced voltage in the first winding of the double winding system and a second induced voltage in the second winding of the double winding system and outputting the detected first and second induced voltages by means of the output interface to the evaluation unit;
  • d) determining, in the evaluation unit, information regarding the positional deviation of the double coil system adjacent to the passive coil with respect to the primary coil of the inductive charging system, based on the first and second induced voltages; and
  • e) output, of the evaluation unit, the information regarding the positional deviation of the double winding system relative to the primary coil of the inductive charging system at the output interface of the evaluation unit.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigt dabeiThe present invention will be explained with reference to the accompanying drawings. It shows

1: eine schematische Ansicht eines Doppelwicklungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 FIG. 2 is a schematic view of a double-winding system according to the present invention. FIG.

2: schematisch das allgemeine Funktionsprinzip einer induktiven Energieübertragung zwischen zwei Spulen, wie sie insbesondere für das Aufladen des Energiespeichers eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, 2 FIG. 2 schematically shows the general operating principle of an inductive energy transmission between two coils, as provided, in particular, for charging the energy store of a vehicle according to the present invention, FIG.

3: eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems, wobei die Primärspule mittig in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist, 3 FIG. 2 is a schematic illustration of the underside of a vehicle with the present device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system, wherein the primary coil is positioned centrally with respect to the center axis of the vehicle and is spaced therefrom in the longitudinal direction of the vehicle, FIG.

4: eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 3, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule dargestellt sind, 4 : a schematic representation of the structure according to 3 wherein the vehicle is omitted and in addition lines of the magnetic field of the primary coil are shown,

5: eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems, wobei die Primärspule seitlich versetzt in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist, 5 FIG. 2 is a schematic illustration of the underside of a vehicle with the present device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system, wherein the primary coil is positioned laterally offset with respect to the center axis of the vehicle and is spaced therefrom in the longitudinal direction of the vehicle, FIG.

6: eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 5, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule dargestellt sind, 6 : a schematic representation of the structure according to 5 wherein the vehicle is omitted and in addition lines of the magnetic field of the primary coil are shown,

7: eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte der Primärspule sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems auf der Sekundärspule, 7 FIG. 2: a schematic view of the course of the individual components of the magnetic flux density of the primary coil and the induced voltage in the present double-winding system in the arrangement of the double-winding system on the secondary coil, FIG.

8: eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems außerhalb der Sekundärspule, und 8th FIG. 2 is a schematic view of the course of the individual components of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil and the induced voltage in the present double-winding system in the arrangement of the double-winding system outside the secondary coil, and FIG

9 bis 11: eine Abfolge unterschiedlicher Positionen eines Fahrzeugs beim Zusteuern auf eine Primärspule eines induktiven Ladesystems, sowie den Verlauf von einer induzierten Spannung in das Doppelwicklungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung. 9 to 11 a sequence of different positions of a vehicle when driving to a primary coil of an inductive charging system, and the course of an induced voltage in the double-winding system according to the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den folgenden Ausführungen beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Elemente über die einzelnen Figuren hinweg.In the following embodiments, the same reference numerals refer to the same elements across the individual figures.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Doppelwicklungssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das Doppelwicklungssystem 100 ein Ferritelement 10, eine erste Wicklung 20 und eine auf der ersten Wicklung 20 angeordnete zweite Wicklung 30 auf. Die zweite Wicklung 30 ist gegenüber der ersten Wicklung 20 um einen Winkel von 90° versetzt. Die erste Wicklung 20 gibt eine erste induzierte Spannung an einem ersten Anschluss 25 aus, welche bei der Annäherung an ein Magnetfeld in der ersten Wicklung induziert wird. Die zweite Wicklung 30 gibt eine zweite induzierte Spannung an einem zweiten Anschluss 35 aus, welche bei der Annäherung an ein Magnetfeld in der zweiten Wicklung induziert wird. Das Doppelwicklungssystem 100 gibt die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule (nicht dargestellt) des induktiven Ladesystems (nicht dargestellt) in die jeweilige Wicklung 20, 30 induzierte Spannungen über eine Ausgabeschnittstelle (nicht dargestellt) aus. 1 shows a schematic view of a double winding system 100 according to the present invention. In this case, the double winding system 100 a ferrite element 10 , a first winding 20 and one on the first winding 20 arranged second winding 30 on. The second winding 30 is opposite the first winding 20 offset by an angle of 90 °. The first winding 20 gives a first induced voltage at a first terminal 25 which is induced upon approaching a magnetic field in the first winding. The second winding 30 gives a second induced voltage at a second terminal 35 which is induced upon approaching a magnetic field in the second winding. The double winding system 100 are each of the magnetic field of the primary coil (not shown) of the inductive charging system (not shown) in the respective winding 20 . 30 induced voltages via an output interface (not shown).

Das Ferritelement 10 weist eine quadratische Gestalt in der Art einer Platte auf, und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung 20 ist gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung 30. Eine quadratische Gestalt des Ferritelements 10 hat den Vorteil, dass wenn die erste Wicklung 20 und die zweite Wicklung 30 exakt gleiche Eigenschaften (hier insbesondere denselben Querschnitt und dieselbe Windungszahl) haben, dann sind die induzierten Spannungen in der jeweiligen Wicklung ebenfalls gleich groß. Darüber hinaus sind in jeder Wicklung 20, 30 die Abstände von benachbarten Schlaufen einer Wicklung jeweils konstant, so dass eine gleichmäßige Erfassung des Magnetfelds der Primärspule möglich ist. Außerdem weisen die beiden Wicklungen 20, 30 jeweils eine identische Anzahl von Windungen auf.The ferrite element 10 has a square shape in the manner of a plate, and the cross-sectional area of the first winding 20 is the same size as the cross-sectional area of the second winding 30 , A square shape of the ferrite element 10 has the advantage that if the first winding 20 and the second winding 30 have exactly the same properties (in particular the same cross section and the same number of turns), then the induced voltages in the respective winding are also the same size. In addition, in every winding 20 . 30 the distances of adjacent loops of a winding are each constant, so that a uniform detection of the magnetic field of the primary coil is possible. In addition, the two windings point 20 . 30 each an identical number of turns on.

2 zeigt schematisch das allgemeine Funktionsprinzip einer induktiven Energieübertragung zwischen zwei Spulen, wie sie insbesondere für das Aufladen des Energiespeichers (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. 2 schematically shows the general operating principle of an inductive energy transfer between two coils, as provided in particular for charging the energy storage (not shown) of a vehicle (not shown) according to the present invention.

Dabei wird von einer Primärspule 200 ein magnetisches Feld erzeugt, welches schematisch in seiner Gestalt durch eine Vielzahl von Pfeilen dargestellt ist. Eine Sekundärspule 300, welche für eine möglichst effiziente Energieübertragung so nah wie möglich im Hinblick auf den Höhenabstand der beiden Spulen 200, 300 sowie konzentrisch zueinander positioniert sein sollte, wird von einem Teil des magnetischen Feldes durchdrungen, welches von der Primärspule 200 erzeugt wird. Dadurch wird in der Sekundärspule 300 eine Spannung (nicht dargestellt) induziert. Eine übliche Konvention zur Bezeichnung der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule 200 bezeichnet diejenige Komponente der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds mit Bz, welche sich ausgehend von dem Mittelpunkt der Primärspule 200 in beiden Richtungen von derjenigen Ebene erstreckt, welche durch die Primärspule 200 gebildet wird. Dabei ist die positive Richtung der Komponente Bz diejenige Richtung, welche von der Primärspule 200 zu der Sekundärspule 300 verläuft. Entsprechend werden diejenigen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds mit Bx und By bezeichnet, welche sich ausgehend von dem Mittelpunkt der Primärspule 200 in der Ebene der Primärspule 200 erstrecken, wobei diese orthogonal zueinander sind. Die Komponenten Bx, By und Bz definieren ein rechtwinkliges Koordinatensystem zur Beschreibung des Ortes und der jeweiligen Stärke der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule 200.This is done by a primary coil 200 generates a magnetic field which is schematically represented in its shape by a plurality of arrows. A secondary coil 300 , Which for the most efficient energy transfer as close as possible with regard to the vertical distance of the two coils 200 . 300 and should be positioned concentric with each other, is penetrated by a part of the magnetic field, which from the primary coil 200 is produced. This will be in the secondary coil 300 induces a voltage (not shown). A common convention for designating the individual components of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil 200 denotes the component of the magnetic flux density of the magnetic field with Bz, which extends from the center of the primary coil 200 extending in both directions from the plane passing through the primary coil 200 is formed. In this case, the positive direction of the component Bz is that direction, that of the primary coil 200 to the secondary coil 300 runs. Accordingly, those components of the magnetic flux density of the magnetic field are denoted by Bx and By, which are derived from the center of the primary coil 200 in the plane of the primary coil 200 extend, which are orthogonal to each other. The components Bx, By and Bz define a rectangular coordinate system for describing the location and the respective strength of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil 200 ,

Bezugnehmend auf 3 und 4 wird nun eine Gesamtanordnung der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug erläutert werden, wobei die Primärspule 200 mittig in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist. Dabei zeigt 3 eine schematische Darstellung der Unterseite des Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 3, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt sind.Referring to 3 and 4 Now, an overall arrangement of the present apparatus for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of a vehicle inductive charging system, wherein the primary coil 200 positioned centrally with respect to the central axis of the vehicle and spaced from it in the longitudinal direction of the vehicle. It shows 3 a schematic representation of the underside of the vehicle with the present device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil 200 an inductive charging system. 4 shows a schematic representation of the structure according to 3 with the vehicle omitted and in addition lines of the magnetic field of the primary coil 200 are shown.

Das Doppelwicklungssystem 100 ist direkt vor der Sekundärspule 300 mit Ferriten angeordnet, da in diesem Bereich die magnetische Flussdichte wegen der Ferrite der Sekundärspule 300 am größten ist. Das Doppelwicklungssystem 100 ist dabei derart angeordnet, dass es in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs mittig und in Längsrichtung des Fahrzeugs vor der Sekundärspule 300 angeordnet ist. Das Doppelwicklungssystem 100 ist im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet, und eine Diagonale des Doppelwicklungssystems 100 ist in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent. Außerdem ist das Doppelwicklungssystem 100 derart an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet, dass dessen Wicklungen jeweils um 45° gegenüber der Mittelachse des Fahrzeugs in einer Richtung versetzt angeordnet, wodurch ein Rauschen der induzierten Spannungen in dem Doppelwicklungssystem wesentlich verringert ist, und somit eine optimale Bestimmung der Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems möglich ist. Zusätzlich dazu sind die beiden Wicklungen des Doppelwicklungselements 100 um 90° zueinander versetzt.The double winding system 100 is right in front of the secondary coil 300 arranged with ferrites, since in this area the magnetic flux density due to the ferrite of the secondary coil 300 is greatest. The double winding system 100 is arranged such that it is centered with respect to the central axis of the vehicle and in the longitudinal direction of the vehicle in front of the secondary coil 300 is arranged. The double winding system 100 is arranged substantially in the region of the central axis of the vehicle on its underside, and a diagonal of the double-winding system 100 is with respect to the longitudinal extent of the vehicle with this congruent. In addition, the double winding system 100 arranged on the underside of the vehicle such that its windings are each offset by 45 ° with respect to the center axis of the vehicle in one direction, whereby noise of the induced voltages in the double winding system is substantially reduced, and thus with respect to an optimal determination of the positional deviation of the passive coil the primary coil of an inductive charging system is possible. In addition, the two windings of the double winding element 100 offset by 90 ° to each other.

Das Fahrzeug weist ein magnetisch abschirmendes Element 50 für den Innenraum des Fahrzeugs auf, welches bevorzugt als ein Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist. Wird nun das Fahrzeug in Richtung zu der Primärspule 200 bewegt (siehe hierzu den Doppelpfeil zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs), so sind die induzierten Spannungen in beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100 aufgrund der mittigen Anordnung der Primärspule 200 in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs gleich groß. Die Dreiecke 60, 70 symbolisieren dabei jeweils die Höhe der induzierten Spannung für eine Wicklung des Doppelwicklungssystems 100 an der entsprechenden Stelle entlang des Abstands zwischen dem Doppelwicklungssystems 100 und der Primärspule 200. Wie vorstehend erwähnt, sind die beiden Dreiecke dabei gleich groß, das heißt, das Fahrzeug bewegt sind auf einer optimalen Bahn auf die Primärspule 200 zu, so dass in diesem Fall ein möglichst effizientes induktives Laden des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs realisiert werden kann.The vehicle has a magnetically shielding element 50 for the interior of the vehicle, which is preferably designed as a sheet of aluminum or an aluminum alloy. Will now the vehicle in the direction of the primary coil 200 moved (see the double arrow to indicate the direction of travel of the vehicle), so the induced voltages in both windings of the double winding system 100 due to the central arrangement of the primary coil 200 same size in relation to the central axis of the vehicle. The triangles 60 . 70 symbolize each case the height of the induced voltage for a winding of the double winding system 100 at the appropriate location along the distance between the double winding system 100 and the primary coil 200 , As mentioned above, the two triangles are the same size, that is, the vehicle is moved on an optimal path to the primary coil 200 to, so that as efficient as possible inductive charging of the energy storage device (not shown) of the vehicle can be realized in this case.

4 veranschaulicht zusätzlich die mittige Positionierung der Primärspule 200 in Bezug auf die Sekundärspule 300 und damit auch auf das Doppelwicklungssystem 100 entlang einer Mittelachse 90 des Fahrzeugs (nicht dargestellt). Zusätzlich dazu sind Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt, wie sie bei einer Annäherung des Doppelwicklungssystems 100 auf dieses wirken. 4 additionally illustrates the central positioning of the primary coil 200 with respect to the secondary coil 300 and thus also on the double winding system 100 along a central axis 90 of the vehicle (not shown). In addition, there are lines of the magnetic field of the primary coil 200 shown as they approach the double winding system 100 act on this.

Bezugnehmend auf 5 und 6 wird nun eine Gesamtanordnung der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug erläutert werden, wobei die Primärspule 200 seitlich versetzt in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von dieser beabstandet ist. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 5, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt sind.Referring to 5 and 6 Now, an overall arrangement of the device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle will be explained, wherein the primary coil 200 Positioned laterally offset with respect to the center axis of the vehicle and spaced from it in the longitudinal direction of the vehicle. 5 shows a schematic representation of the underside of a vehicle with the present device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil 200 an inductive charging system. 6 shows a schematic representation of the structure according to 5 with the vehicle omitted and in addition lines of the magnetic field of the primary coil 200 are shown.

Da in dieser Situation die Konfiguration der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug gleich wie diejenige gemäß 3 ist, soll an dieser Stelle lediglich die Wirkung der seitlich versetzten Anordnung der Primärspule 200 gegenüber dem Doppelwicklungssystem 100 erläutert werden.In this situation, since the configuration of the passive coil position deviation detecting device with respect to the primary coil of a vehicle inductive charging system is the same as that according to FIG 3 is, should at this point only the effect of the laterally offset arrangement of the primary coil 200 opposite the double winding system 100 be explained.

Wird das Fahrzeug in Richtung zu der Primärspule 200 bewegt (siehe hierzu den Doppelpfeil zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs), so sind die induzierten Spannungen in beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100 aufgrund der seitlich versetzten Anordnung der Primärspule 200 in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs unterschiedlich groß. Die Dreiecke 60, 70 symbolisieren wiederum jeweils die Höhe der induzierten Spannung für eine Wicklung des Doppelwicklungssystems 100 an der entsprechenden Stelle entlang des Abstands zwischen dem Doppelwicklungssystems 100 und der Primärspule 200. Da das Doppelwicklungssystem 100 nicht mehr mittig zur Primärspule 200 positioniert ist, gibt es einen Spannungsunterschied im Hinblick auf die Höhe der induzierten Spannungen der beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100. Da in diesem Beispiel durch das linke Dreieck 70 in seiner Fläche mehr Feldlinien durchgehen, ist auch die Spannungsamplitude bei dieser Wicklung größer als bei dem rechten Dreieck 60.Will the vehicle be moving towards the primary coil 200 moved (see the double arrow to indicate the direction of travel of the vehicle), so the induced voltages in both windings of the double winding system 100 due to the laterally offset arrangement of the primary coil 200 different in size with respect to the central axis of the vehicle. The triangles 60 . 70 in turn each symbolize the height of the induced voltage for a winding of the double winding system 100 at the appropriate location along the distance between the double winding system 100 and the primary coil 200 , Because the double winding system 100 no longer in the middle of the primary coil 200 is positioned, there is a voltage difference with respect to the magnitude of the induced voltages of the two windings of the double winding system 100 , Because in this example by the left triangle 70 Passing through more field lines in its surface, the voltage amplitude in this winding is greater than in the right triangle 60 ,

Auf diese Weise kann die vorliegende Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug bestimmen, dass sich das Fahrzeug nicht auf einer optimalen Bahn auf die Primärspule 200 zu bewegt, was ohne eine Korrektur durch den Fahrer nach dem Abstellen des Fahrzeugs zu einem ineffizienten induktiven Laden des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs führen würde. Außerdem kann die vorliegende Vorrichtung auch bestimmen, zu welcher Seite hin die Primärspule 200 gegenüber dem Doppelwicklungssystem 100 (und damit der Sekundärspule 300) versetzt ist, so dass eine entsprechende Rückmeldung an den Fahrer beim Zusteuern auf die Primärspule 200 möglich ist.In this way, the present device for detecting a positional deviation of the passive coil from the primary coil of a vehicle inductive charging system can determine that the vehicle is not on an optimal path to the primary coil 200 to move, which would lead to an inefficient inductive charging of the energy storage (not shown) of the vehicle without a correction by the driver after stopping the vehicle. In addition, the present device may also determine to which side the primary coil 200 opposite the double winding system 100 (and thus the secondary coil 300 ), so that a corresponding feedback to the driver when driving on the primary coil 200 is possible.

6 veranschaulicht zusätzlich die seitlich versetzte Positionierung der Primärspule 200 in Bezug auf die Sekundärspule 300 und damit auch auf das Doppelwicklungssystem 100 entlang einer Mittelachse 90 des Fahrzeugs (nicht dargestellt). Zusätzlich dazu sind Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt, wie sie bei einer Annäherung des Doppelwicklungssystems 100 auf dieses wirken. Die rechte Seite von 6 zeigt außerdem eine Schnittansicht durch die Anordnung, welche von dem magnetisch abschirmenden Element 50 für den Innenraum des Fahrzeugs, dem Doppelwicklungssystem 100, der Primärspule 200 und der Sekundärspule 300 gebildet wird. Die Primärspule 200 ist dabei um einen Abstand d unterhalb der Unterseite des magnetisch abschirmenden Elements 50 versetzt angeordnet. 6 additionally illustrates the laterally offset positioning of the primary coil 200 with respect to the secondary coil 300 and thus also on the double winding system 100 along a central axis 90 of the vehicle (not shown). In addition, there are lines of the magnetic field of the primary coil 200 shown as they approach the double winding system 100 act on this. The right side of 6 also shows a Sectional view through the arrangement, which of the magnetic shielding element 50 for the interior of the vehicle, the double winding system 100 , the primary coil 200 and the secondary coil 300 is formed. The primary coil 200 is at a distance d below the bottom of the magnetically shielding element 50 staggered.

7 zeigt eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte der Primärspule (nicht dargestellt), sowie die induzierten Spannungen (jeweils gleich groß) in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem 100 bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems auf der Sekundärspule 300. Das Doppelwicklungssystem 100 und die Sekundärspule 300 sind auf der Unterseite eines magnetisch abschirmenden Elements 50 angeordnet. Die Sekundärspule 300 ist mittig in einem rechtwinkligen ausgebildeten plattenförmigen Ferritkörper 250 angeordnet. 7 shows a schematic view of the course of the individual components of the magnetic flux density of the primary coil (not shown), and the induced voltages (equal in size) in the present double-winding system 100 in the arrangement of the double winding system on the secondary coil 300 , The double winding system 100 and the secondary coil 300 are on the bottom of a magnetically shielding element 50 arranged. The secondary coil 300 is centered in a rectangular shaped plate-shaped ferrite body 250 arranged.

Bei dieser Anordnung ist für das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 ein Detektieren der Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule nicht in allen Richtungen (Bz, By, Bx) möglich. Unter dem Ferritkörper 250 sind alle Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds vorhanden. Sobald jedoch der Bereich des Ferritkörpers 250 endet, verschwindet die Komponente Bz der magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes. Die Komponenten Bx und By sind jedoch weiterhin vorhanden und können durch das Doppelwicklungssystem 100 detektiert werden.In this arrangement is for the present double-winding system 100 Detecting the components of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil not possible in all directions (Bz, By, Bx). Under the ferrite body 250 all components of the magnetic flux density of the magnetic field are present. However, as soon as the area of the ferrite body 250 ends, the component Bz of the magnetic flux density of the magnetic field disappears. However, the components Bx and By are still present and can by the double winding system 100 be detected.

8 zeigt eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule (nicht dargestellt) sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem 100 bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems 100 außerhalb der Sekundärspule 300. Das Doppelwicklungssystem 100 und die Sekundärspule 300 sind auf der Unterseite eines magnetisch abschirmenden Elements 50 angeordnet. Die Sekundärspule 300 ist mittig in einem rechtwinklig ausgebildeten plattenförmigen Ferritkörper 250 angeordnet. 8th shows a schematic view of the course of the individual components of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil (not shown) and the induced voltage in the present double-winding system 100 in the arrangement of the double winding system 100 outside the secondary coil 300 , The double winding system 100 and the secondary coil 300 are on the bottom of a magnetically shielding element 50 arranged. The secondary coil 300 is centered in a rectangular plate-shaped ferrite body 250 arranged.

In diesem Fall ist für das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 ein Detektieren sämtlicher Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule nicht in alle Richtungen (Bx, By, Bz) möglich. Die Komponente Bz der Flussdichte B ist im Bereich des magnetisch abschirmenden Elements 50 Null. Das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 kann jedoch mit den vorhandenen Komponenten Bx und By eine Information hinsichtlich der Positionierung des Doppelwicklungssystems 100 gegenüber der Primärspule auf Basis der induzierten Spannungen bestimmen, wie vorstehend beschrieben.In this case, for the present double-winding system 100 Detecting all components of the magnetic flux density of the magnetic field of the primary coil not in all directions (Bx, By, Bz) possible. The component Bz of the flux density B is in the region of the magnetic shielding element 50 Zero. The present double winding system 100 can, however, with the existing components Bx and By information regarding the positioning of the double winding system 100 to the primary coil based on the induced voltages as described above.

9 bis 11 zeigen eine Abfolge unterschiedlicher Positionen eines Fahrzeugs 500 beim Zusteuern auf eine Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems, sowie den Verlauf von einer induzierten Spannung in das Doppelwicklungssystem (nicht dargestellt) gemäß der vorliegenden Erfindung. 9 to 11 show a sequence of different positions of a vehicle 500 when driving on a primary coil 200 an inductive charging system, and the course of an induced voltage in the double-winding system (not shown) according to the present invention.

Dabei soll mit Hilfe des Doppelwicklungssystems und der ausgegebenen Induktionsspannung die Sekundärspule 300, welche auf der Unterseite des Fahrzeugs 500 eingebaut ist, über die Primärspule 200 am Parkplatz 400 optimal positioniert werden, so dass ein nachfolgendes induktives Aufladen des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 500 möglichst effizient erfolgt. Die 9 bis 11 veranschaulichen beispielhaft den Vorgang der Erfassung des Abstands des Fahrzeugs 500 in Längsrichtung zu der Primärspule 200 sowie die Rückmeldung an den Fahrer für eine bestmögliche Positionierung des Fahrzeugs 500 zu der Parkposition hin.It should be using the double winding system and the output induction voltage secondary coil 300 which is on the bottom of the vehicle 500 is installed, via the primary coil 200 At the parking lot 400 be optimally positioned so that a subsequent inductive charging of the energy storage (not shown) of the vehicle 500 as efficiently as possible. The 9 to 11 exemplify the process of detecting the distance of the vehicle 500 in the longitudinal direction of the primary coil 200 and the feedback to the driver for the best possible positioning of the vehicle 500 towards the parking position.

Um die Sekundärspule 300 und die Primärspule 200 in der Parkposition übereinander zu positionieren, können Faktoren wie beispielsweise die induzierte Spannung, ein Kopplungsfaktor, die Schwingkreisgüte, die Impedanz oder andere Parameter benutzt werden. Bei der folgenden Erfassung des Abstands des Doppelwicklungssystems in Längsrichtung des Fahrzeugs 500 zu der Primärspule 200 wird lediglich die induzierte Spannung verwendet, weil sie am einfachsten zu messen ist.To the secondary coil 300 and the primary coil 200 in the park position, factors such as the induced voltage, a coupling factor, the resonant circuit quality, the impedance or other parameters may be used. In the following detection of the distance of the double winding system in the longitudinal direction of the vehicle 500 to the primary coil 200 only the induced voltage is used because it is easiest to measure.

Die 9 bis 11 zeigen den qualitativen Verlauf der induzierten Spannung Uist im Doppelwicklungssystem in Abhängigkeit von der Entfernung x des Doppelwicklungssystems von der Primärspule 200. Die Entfernung x = 0 bezeichnet dabei die Parkposition, in welcher die beiden Spulen 200, 300 kongruent zueinander angeordnet sind, und das induktive Aufladen des Energiespeichers des Fahrzeugs 500 erfolgt.The 9 to 11 show the qualitative profile of the induced voltage U is in the double winding system as a function of the distance x of the double winding system from the primary coil 200 , The distance x = 0 indicates the parking position in which the two coils 200 . 300 are arranged congruent to each other, and the inductive charging of the energy storage of the vehicle 500 he follows.

Ab einem bestimmten Abstand (in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfelds der Primärspule 200) kann das Doppelwicklungssystem das Magnetfeld der Primärspule 200 detektieren. Die induzierte Spannung ist bei diesem Abstand jedoch noch sehr gering und das Fahrzeug 500 muss weiter in Längsrichtung x fahren, bis die induzierte Spannung Uist das Niveau einer Sollspannung Usoll erreicht, welche das Erreichen der Parkposition repräsentiert. Die Sollspannung Usoll wird anhand von (mehreren) Messungen und Simulationen festgelegt. Die aktuelle Größe der induzierten Spannung Uist ist zur deutlicheren Veranschaulichung mit einem Punkt P in den 9 bis 11 gekennzeichnet.From a certain distance (depending on the strength of the magnetic field of the primary coil 200 ), the double winding system, the magnetic field of the primary coil 200 detect. However, the induced voltage at this distance is still very low and the vehicle 500 must continue to drive x in the longitudinal direction until the induced voltage U is the level of a target voltage U soll reached, which represents the achievement of the parking position. The setpoint voltage U is determined on the basis of (several) measurements and simulations. The actual magnitude of the induced voltage U is for clarity, with a point P in the 9 to 11 characterized.

9 zeigt, dass der Abstand x des Fahrzeugs 500 zur Ladestelle noch groß ist, und somit ist die induzierte Spannung Uist an dieser Stelle gering und liegt weit unterhalb des Sollwerts Usoll. So befindet sich zum Beispiel im Armaturenbrett (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 500 eine grafische Anzeige (nicht dargestellt), welche dem Fahrer in der Form eines farbigen Lichtpunkts 600 den aktuellen Abstand des Fahrzeugs 500 von der Parkposition anzeigt, so dass dieser anhand der Rückmeldung die Parkposition leicht ansteuern kann. In diesem Fall erhält der Fahrer mittels eines roten Lichtpunkts die Aufforderung weiter in Längsrichtung auf die Primärspule 200 hin zu fahren, bis der Sollwert Usoll für die induzierte Spannung Uist erreicht ist. Der Fachmann wird jedoch leicht erkennen, dass eine Vielzahl von optischen, akustischen und haptischen Rückmeldungen für diesen Zweck denkbar ist, und somit ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. 9 shows that the distance x of the vehicle 500 to the loading point is still large, and thus the induced voltage U is low at this point and is far below the setpoint U soll . This is the case, for example, in the dashboard (not shown) of the vehicle 500 a graphical display (not shown) which provides the driver in the form of a colored spot of light 600 the current distance of the vehicle 500 from the parking position so that it can easily control the parking position based on the feedback. In this case, the driver receives by means of a red light point the request further in the longitudinal direction of the primary coil 200 to drive out until the desired value V set is for the induced voltage U has been reached. However, those skilled in the art will readily recognize that a variety of optical, auditory and haptic feedbacks are conceivable for this purpose, and thus the present invention is not limited thereto.

10 zeigt die Position des Fahrzeugs 500, das nun näher zur Ladestelle in Längsrichtung gefahren ist. In dieser Position ist die induzierte Spannung Uist größer als in der vorherigen Position gemäß 9, weil die Wicklungen (nicht dargestellt) des Doppelwicklungssystems näher zu der Primärspule 200 positioniert sind. Der Punkt P auf der Spannungskurve zeigt dabei den momentanen in den Wicklungen induzierten Spannungswert entsprechend der Abstands des Fahrzeugs 500 zu der Parkposition. Die Anzeige reagiert auf den verringerten Abstand in Längsrichtung dadurch, dass nun eine andere Farbe für den Lichtpunkt 600, hier zum Beispiel gelb, verwendet wird und drückt damit aus, dass die Parkposition fast erreicht ist. Die Wahl der Farben ist beliebig und die Zuordnung einer Farbe zu einem vorbestimmten Abstand ist dem Fachmann wohlbekannt. 10 shows the position of the vehicle 500 , which now moved closer to the loading point in the longitudinal direction. In this position, the induced voltage U ist is greater than in the previous position according to FIG 9 because the windings (not shown) of the double winding system are closer to the primary coil 200 are positioned. The point P on the voltage curve shows the instantaneous voltage induced in the windings according to the distance of the vehicle 500 to the parking position. The display reacts to the reduced distance in the longitudinal direction in that now another color for the light spot 600 , here yellow, for example, expresses that the parking position is almost reached. The choice of colors is arbitrary and the assignment of a color to a predetermined distance is well known to those skilled in the art.

Wenn das Fahrzeug 500 nun weiter in der Längsrichtung fährt, dann erreicht es schließlich die Parkposition (siehe hierzu 11). In dieser Position ist dann auch die Sollspannung Usoll erreicht und das Fahrzeug 500 sollte nun abgestellt werden, um seinen Energiespeicher aufladen. Der Fahrer sieht das Erreichen der Parkposition in der Anzeige anhand des Lichtpunkts 600, welcher hier beispielsweise nun grün dargestellt ist. Nun startet das induktive Aufladen des Energiespeichers des Fahrzeugs 500. Der Punkt P der induzierten Spannung auf der Spannungskurve im rechten Bereich von 11 befindet sich dabei auf dem Niveau des Sollwerts Usoll.If the vehicle 500 now continues in the longitudinal direction, then it finally reaches the parking position (see 11 ). In this position, then the target voltage U is achieved and the vehicle 500 should now be turned off to charge its energy storage. The driver sees that the parking position in the display has been reached using the light point 600 , which is shown in green here, for example. Now starts the inductive charging of the energy storage of the vehicle 500 , The point P of the induced voltage on the voltage curve in the right area of 11 is in this case at the level of the desired value U soll.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010053058 A1 [0005] DE 102010053058 A1 [0005]

Claims (10)

Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit – einem Doppelwicklungssystem (100), welches ein Ferritelement (10), eine erste Wicklung (20) und eine auf der ersten Wicklung (20) angeordnete zweite Wicklung (30) aufweist, wobei die zweite Wicklung (30) gegenüber der ersten Wicklung (20) um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, und wobei das Doppelwicklungssystem (100) die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule des induktiven Ladesystems in die jeweilige Wicklung (20, 30) induzierte Spannung über eine Ausgabeschnittstelle ausgibt; – einer Auswerteinheit, welche die induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems (100) über eine Eingabeschnitte einliest und derart verarbeitet, dass eine Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems basierend auf den induzierten Spannungen bestimmt wird, und wobei die Auswerteeinheit eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Information hinsichtlich der bestimmten Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems aufweist.Device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle, comprising - a double-winding system ( 100 ), which is a ferrite element ( 10 ), a first winding ( 20 ) and one on the first winding ( 20 ) arranged second winding ( 30 ), wherein the second winding ( 30 ) with respect to the first winding ( 20 ) is offset by a predetermined angle, and wherein the double winding system ( 100 ) each of the magnetic field of the primary coil of the inductive charging system in the respective winding ( 20 . 30 ) outputs induced voltage via an output interface; An evaluation unit which measures the induced voltages of the double-winding system ( 100 ) read in via an input section and processed in such a way that information regarding the positional deviation of the double-winding system adjacent to the passive coil (FIG. 100 ) is determined relative to the primary coil of the inductive charging system based on the induced voltages, and wherein the evaluation unit has an output interface for outputting the information concerning the particular positional deviation of the double-winding system ( 100 ) relative to the primary coil of the inductive charging system. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems (100) Informationen im Hinblick auf einen Winkel bestimmt, in welchem die Primärspule des induktiven Ladesystems gegenüber dem Doppelwicklungssystem (100) in seitlicher Richtung zu dem Doppelwicklungssystem (100) versetzt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the evaluation unit from the received induced voltages of the double winding system ( 100 ) Determines information with respect to an angle in which the primary coil of the inductive charging system with respect to the double winding system ( 100 ) in the lateral direction to the double winding system ( 100 ) is offset. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelwicklungssystem (100) dazu vorgesehen ist, unterhalb eines magnetisch abschirmenden Elements (50) für den Innenraum des Fahrzeugs angeordnet zu sein.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the double winding system ( 100 ) is provided below a magnetic shielding element ( 50 ) to be arranged for the interior of the vehicle. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Feldverhältnisse des magnetisch abschirmenden Elements (50) für den Innenraum des Fahrzeugs bei der Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems berücksichtigt werden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field conditions of the magnetically shielding element ( 50 ) for the interior of the vehicle in determining the information regarding the positional deviation of the double-winding system ( 100 ) are taken into account with respect to the primary coil of the inductive charging system. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelwicklungssystem (100) im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet ist, und dass eine Diagonale des Doppelwicklungssystems (100) in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the double winding system ( 100 ) is arranged substantially in the region of the center axis of the vehicle on its underside, and that a diagonal of the double-winding system ( 100 ) with respect to the longitudinal extent of the vehicle is congruent with this. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wicklung (30) gegenüber der ersten Wicklung (20) um 90° versetzt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second winding ( 30 ) with respect to the first winding ( 20 ) is offset by 90 °. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of the first winding ( 20 ) is substantially the same size as the cross-sectional area of the second winding ( 30 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) von der Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) verschieden ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cross-sectional area of the first winding ( 20 ) from the cross-sectional area of the second winding ( 30 ) is different. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ferritelement (10) eine quadratische Gestalt aufweist und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ferrite element ( 10 ) has a square shape and the cross-sectional area of the first winding ( 20 ) is substantially the same size as the cross-sectional area of the second winding ( 30 ). Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; b) Positionieren der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug in den Bereich des Magnetfelds der Primärspule; c) Erfassen einer ersten induzierten Spannung in der ersten Wicklung (20) des Doppelwicklungssystems (100) und einer zweiten induzierten Spannung in der zweiten Wicklung (30) des Doppelwicklungssystems (100) und Ausgeben der erfassten ersten und zweiten induzierten Spannung mit Hilfe der Ausgabeschnittstelle an die Auswerteeinheit; d) Bestimmen, in der Auswerteeinheit, einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems, basierend auf den ersten und zweiten induzierten Spannungen; und e) Ausgeben, von der Auswerteeinheit, der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems an der Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinheit.A method for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of a vehicle inductive charging system, comprising the steps of: a) providing a device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of an inductive charging system for a vehicle according to one of claims 1 to 9 ; b) positioning the device for detecting a positional deviation of the passive coil relative to the primary coil of a vehicle inductive charging system in the region of the magnetic field of the primary coil; c) detecting a first induced voltage in the first winding ( 20 ) of the double winding system ( 100 ) and a second induced voltage in the second winding ( 30 ) of the double winding system ( 100 ) and outputting the detected first and second induced voltages by means of the output interface to the evaluation unit; d) determining, in the evaluation unit, information regarding the positional deviation of the double winding system adjacent to the passive coil ( 100 ) to the primary coil of the inductive charging system based on the first and second induced voltages; and e) output, by the evaluation unit, of the information regarding the positional deviation of the double-winding system ( 100 ) relative to the primary coil of the inductive charging system at the output interface of the evaluation unit.
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