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Die Erfindung betrifft eine Komponente einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung mit einer Objekterkennung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung mit einer Objekterkennung.
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Es sind Komponenten induktiver Energieübertragungsvorrichtungen mit Objekt- oder Metallobjekterkennung bekannt. Induktive Energieübertragungsvorrichtungen dienen hierbei dazu, von einer stationären Komponente, etwa einer festen Ladestation, über ein Magnetfeld einer Energieübertragung eine Energie zu einer mobilen Komponente, welche in einem Kraftfahrzeug angebracht sein kann, zu übertragen, um somit etwa eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden. Wenn sich zwischen einer Spule oder Induktivität der stationären Komponente und einer Spule oder Induktivität der mobilen Komponente ein Metallobjekt, genauer ein elektrisch leitfähiges Objekt befindet, stellt dieses ein Sicherheitsrisiko dar, da es durch die vom Magnetfeld der Energieübertragung induzierten Wirbelströme stark erhitzt wird. Das Objekt selbst kann etwa beschädigt werden oder einen Brand verursachen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die stationäre Komponente in oder auf einer Straßenfläche bereitgestellt ist und die Energieübertragung zu einem darüber stehenden Kraftfahrzeug erfolgt, wobei auf der Straße unter dem Kraftfahrzeug beispielsweise eine Aluminiumdose oder ein leitfähig beschichtetes Papier liegt. Um das Sicherheitsrisiko zu vermeiden, ist es notwendig, dass eine Energieübertragung nur dann stattfindet, wenn sich keine solchen Objekte im Magnetfeld der Energieübertragung befinden. Mit einem Objekt, das durch die Objekterkennungseinrichtung erkannt oder detektiert werden kann ist im Folgenden ein Metallobjekt oder elektrisch leitfähiges Objekt gemeint. Wenn ein solches Objekt detektiert oder erkannt ist, kann die Energieübertragung verhindert werden.
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Zur Detektion oder Erkennung von solchen Objekten oder zur Minimierung des Sicherheitsrisikos durch erhitzte Objekte sind Einrichtungen in induktiven Energieübertragungsvorrichtungen bekannt.
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Aus der
DE 20 2009 009 693 U1 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer stationären Einheit mit mindestens einer Primärinduktivität zu einem Fahrzeug bekannt. Dabei weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Detektion des Vorhandenseins eines elektrisch leitfähigen Gegenstandes auf. Als Messinduktivität oder Messspule zur Detektion wird dabei die Primärinduktivität verwendet, es können auch eine Vielzahl separater Messinduktivitäten verwendet werden. Dabei wird je eine Messspule mit einem Messstrom vorbestimmter Stärke beaufschlagt. Ein elektrisch leitfähiger Gegenstand wird dadurch detektiert, dass das Messfeld der Messspule im Gegenstand Wirbelströme erzeugt, deren magnetische Rückwirkung auf die jeweilige Messspule eine Änderung der Impedanz dieser Messspule bewirkt. Der Nachteil daran ist, dass die Messung mit nur einer Spule, nämlich der Primärspule, geschieht, wodurch eine Genauigkeit der Detektion verringert ist, oder eine Vielzahl von Messspulen mit Messströmen angesteuert werden muss, was eine hohe Komplexität an eine Leistungselektronik der Vorrichtung fordert.
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Aus der
DE 10 2014 220 224 A1 ist ein Verfahren zum berührungslosen Laden eines batteriebetriebenen Objekts über ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar mit einer Primärspule und einer Sekundärspule bekannt. Es ist vorgesehen, dass das magnetische Feld zwischen den Spulen möglichst minimal wird, da dieses zu einer Erhitzung von metallischen Objekten, welche sich zwischen den Spulen befinden können, durch induzierte Wirbelströme führt. Durch die Minimierung des magnetischen Feldes wird die Erhitzung und somit ein einhergehendes Sicherheitsrisiko verringert. Der Nachteil daran ist, dass das batteriebetriebene Objekt auch dann geladen wird, wenn sich ein metallisches Objekt zwischen den Spulen findet, so dass sich dieses dennoch bis zu einem gewissen Grad erhitzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Komponente einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine Einrichtung zur Detektion von elektrisch leitfähigen Objekten aufweist, wobei die Einrichtung besonders effizient ausgestaltet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere Vorteile der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung und die Figur beschrieben.
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Dazu ist vorgesehen, dass eine Komponente einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung eine Objekterkennung oder Objekterkennungseinrichtung aufweist. Die Objekterkennungseinrichtung weist zumindest zwei elektrische Induktivitäten auf. Dabei ist die erste elektrische Induktivität durch eine Energieübertragungsspule der Komponente ausgebildet, welche je nach Art der Komponente eine Primärspule oder eine Sekundärspule sein kann. Die Energieübertragungsspule dient also auch dazu, eine Energie in einer Energieübertragung an eine weitere Komponente der induktiven Energieübertragungsvorrichtung zu übertragen. In der Energieübertragungsspule wird in einem Betriebsmodus durch einen Übertragungsstrom ein Übertragungsmagnetfeld erzeugt. In einem weiteren Betriebsmodus, der sich von einem Energieübertragungsbetrieb unterscheidet, ist die Energieübertragungsspule mit einem vorbestimmten Messstrom beaufschlagt. Dieser Messstrom ist dafür vorgesehen, einer Objekterkennung zu dienen. Dabei ist der vorbestimmte Messstrom so gewählt, dass er im Vergleich zu einem Übertragungsstrom für eine Energieübertragung geringer ist. Beispielsweise beträgt er nur wenige Prozent des Wertes des Übertragungsstroms.
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Die Komponente weist eine Messvorrichtung, eine Energieübertragungseinheit und eine Auswertevorrichtung auf. Die Energieübertragungseinheit ist beispielsweise eine Elektronik oder Leistungselektronik, mittels derer ein Übertragungsstrom erzeugt werden kann, welcher ein Magnetfeld zur Energieübertragung in der Energieübertragungsspule erzeugt. Die Messvorrichtung ist dazu ausgestaltet, den Messstrom zu erzeugen, welcher insbesondere gegenüber dem Übertragungsstrom geringer ist. Der Vorteil der sich daraus ergibt ist, dass einerseits für ein Magnetfeld der Messvorrichtung, durch das ein Objekt erkannt werden kann, keine zusätzliche Spule benötigt ist. Andererseits ist durch die Messvorrichtung sichergestellt, dass ein Magnetfeld eine so geringe Feldstärke aufweist, dass dann, falls ein Objekt in dem Magnetfeld positioniert ist, sich dieses nicht erhitzt, da die Wirbelströme dafür zu gering sind. Der Messstrom kann so eingestellt sein, dass alle zu erfüllenden Normen und Grenzwerte von Magnetfeldern, die außerhalb einer Energieübertragung auftreten, stets eingehalten sind. Dadurch, dass die Energieübertragungsspule auch zur Erzeugung des Magnetfeldes für die Detektion eingesetzt werden kann, ist die Objekterkennung sehr effizient und benötigt keine zusätzliche Spule zum Erzeugen dieses Magnetfeldes.
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Die zumindest zweite elektrische Induktivität der Komponente ist als Messspule ausgebildet. Die Messspule empfängt das von der Energieübertragungsspule durch den Messstrom erzeugte Magnetfeld. Die Messspule erzeugt in Abhängigkeit dieses Magnetfelds ein Messsignal und sendet dieses an die Auswertevorrichtung oder leitet es an die Auswertevorrichtung weiter. Die Auswertevorrichtung ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des Messsignals zu detektieren, ob sich in dem Magnetfeld, also in einem vorbestimmten Bereich um die Komponente, ein elektrisch leitfähiges Objekt befindet. Der vorbestimmte Bereich kann bei einer horizontal liegenden Komponente ein Bereich in einem bestimmten Abstand darüber oder um die Komponente herum sein. Dazu kann die Auswertevorrichtung beispielsweise ein empfangenes Messsignal mit einem gespeicherten Messsignal, welches in einem Kalibrierschritt ohne das Vorhandensein eines Objektes empfangen wurde, vergleichen. Wenn das empfangene Messsignal vom gespeicherten Messsignal abweicht, kann sie daran erkennen oder detektieren, dass ein Objekt vorhanden ist. Die Auswertungsvorrichtung kann das Vorhandensein eines Objektes auch dadurch detektieren, dass das Messsignal eine vorbestimmte, objektabhängige Spannung aufweist. Weiterhin ist die Auswertevorrichtung dazu eingerichtet, in einem Signal auszugeben, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht.
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Der Vorteil daran ist, dass dann, wenn ein Objekt vorhanden ist beispielsweise durch das Signal eine Energieübertragung verhindert werden kann. Die Energieübertragungseinheit erzeugt in diesem Fall also keinen Übertragungsstrom, so dass kein Magnetfeld erzeugt wird durch welches ein vorhandenes Objekt erhitzt werden würde. Der Vorteil, dass die Messspule durch eine zweite, von der ersten elektrischen Induktivität verschiedene Induktivität ausgebildet ist liegt darin, dass dadurch ein Objekt besonders genau erkannt werden kann, da der Messstrom nicht durch die Messspule fließen muss. Zum Beispiel können dadurch auch sehr kleine Objekte zuverlässig erkannt werden. Eine Messspule bietet auch den Vorteil, dass sie nicht dazu ausgelegt sein muss, mit einem Messstrom oder Übertragungsstrom beaufschlagt zu werden, sodass sie effizient allein zum Empfangen eines Magnetfeldes ausgelegt ist und dadurch klein und materialsparend ausgestaltet ist.
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Zur Erfindung gehören auch Weiterbildungen der Komponente, durch die sich weitere Vorteile ergeben.
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In einer Weiterbildung weist die Komponente an ihrer Oberfläche eine Vielzahl von Messspulen auf, wobei die Messspulen räumlich verteilt sind. Dabei können die Messspulen auch mit einer Verkleidung von außen geschützt sein. Die Messspulen können zum Beispiel zwischen der Außenverkleidung und der Energieübertragungsspule angebracht sein. Der Vorteil an einer räumlichen Verteilung einer Vielzahl von Messspule ist, dass dadurch eine räumliche Position eines Objektes erkannt werden kann. Die Messspulen sind je einzeln an die Auswertevorrichtung gekoppelt und senden jeweils ein zugehöriges Messsignal an die Auswertevorrichtung. Wenn sich ein Objekt über einer der Messspule befindet, unterscheidet sich das Messsignal dieser einzelnen Messspule von den Signalen der anderen Messspule. Dadurch erkennt die Auswertevorrichtung die Position des Objektes und kann auch die Position des Objektes in dem Signal ausgeben. Besonders bei kleinen Objekten ergibt sich dadurch der Vorteil, dass die Position des Objektes beispielsweise einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs angezeigt werden kann und dieser das Objekt entfernen kann, ohne es lange suchen zu müssen.
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In einer Weiterbildung der Komponente ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung, welche den Messstrom erzeugt von der Energieübertragungseinheit unabhängig bereitgestellt ist. Damit ist gemeint, dass die Komponenten der Messvorrichtung zusätzlich zu Komponenten der Energieübertragungseinheit bereitgestellt sind. Beispielsweise ist an den Anschlüssen der Energieübertragungsspule sowohl die Energieübertragungseinheit als auch die Messvorrichtung angeschlossen. Der Vorteil, der sich daraus ergibt ist, dass eine Objekterkennung auch dann stattfinden kann, wenn die Energieübertragungseinheit deaktiviert ist. Die Energieübertragungseinheit muss erst dann aktiviert werden, wenn die Messvorrichtung und die Auswertevorrichtung erkannt haben, dass kein Objekt vorhanden ist. Der Vorteil daran ist, dass in diesem Fall nicht unnötig Energie durch die Energieübertragungseinheit verbraucht wird. Dadurch erhöht sich die Effizienz der induktiven Energieübertragungsvorrichtung.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung und die Energieübertragungseinheit zumindest ein gemeinsames Element aufweisen. Die Messvorrichtung kann dazu in eine Leistungselektronik der Energieübertragungseinheit integriert sein. Zum Beispiel kann die Messvorrichtung den Messstrom über eine selbe elektrische Verbindung in die Energieübertragungsspule einspeisen wie auch die Energieübertragungseinheit. Der Vorteil daran ist, dass elektrische Komponenten nicht unnötigerweise doppelt bereitgestellt werden müssen. Bei gemeinsamen passiven Elementen wie Widerständen oder Spulen, die nicht aktiviert werden müssen, kann sich der Vorteil ergeben, dass die Messvorrichtung auch bei einer deaktivierten Energieübertragungseinheit aktiv sein kann.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das gemeinsame Element der Messvorrichtung und der Energieübertragungseinheit ein Zwischenkreiskondensator ist. Ein Zwischenkreiskondensator kann eine Zwischenkreisspannung aufweisen, die dazu geeignet ist, von der Energieübertragungseinheit genutzt zu werden, um daraus den Übertragungsstrom für die Energieübertragungsspule zu erzeugen. Die Messvorrichtung ist in diesem Fall dazu eingerichtet, die Zwischenkreisspannung herunterzusetzen, also zu verringern. Dadurch, dass die Zwischenkreisspannung von der Messvorrichtung verringert, ist sichergestellt, dass der vorbestimmte Messstrom nicht überschritten wird und somit die resultierende Feldstärke des Magnetfeldes der Messvorrichtung in einem vorbestimmten Wertebereich liegt. Dieser Wertebereich ist ein Wertebereich, in dem sich durch das Magnetfeld ein elektrisch leitfähiges Subjekt nicht oder nur um wenige Grad erhitzen würde.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Frequenz des Magnetfeldes, welches durch die Messvorrichtung durch den Messstrom erzeugt wird, zumindest in einem vorbestimmten Wertebereich variabel einstellbar ist. Dazu weist die Messvorrichtung beispielsweise einen Inverter auf, welcher durch ein jeweiliges Ansteuersignal eine Wechselspannung mit verschiedenen Frequenzen erzeugen kann, welche an der Energieübertragungsspule anliegt und den Messstrom hervorruft. Die Frequenz des Magnetfeldes entspricht dabei der Frequenz dieser erzeugten Wechselspannung. Der Vorteil daran ist, dass eine Frequenz des Magnetfeldes der Messvorrichtung nicht die gleiche Frequenz der Energieübertragungseinheit aufweisen muss. Die Frequenz der Energieübertragungseinheit ist vorteilhafter Weise für eine möglichst effiziente Energieübertragung optimiert. Die Frequenz der Messvorrichtung dagegen kann durch die Weiterbildung vorteilhafter Weise zur Erkennung von Objekten optimiert sein.
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Eine Weiterbildung der Komponente sieht vor, dass die Frequenz der Messvorrichtung von der Frequenz der Energieübertragungseinheit verschieden ist. Damit ist gemeint, dass die Energieübertragungseinheit ein Magnetfeld mit einer anderen Frequenz erzeugt als die Messvorrichtung. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil dass etwa auch dann, wenn bereits eine Energie übertragen wird und während der Energieübertragung ein elektrisch leitfähiges Subjekt in das Magnetfeld der Energieübertragung gelangt, dieses von der Messvorrichtung erkannt werden kann, ohne dass das Magnetfeld der Energieübertragungseinheit das Magnetfeld der Messvorrichtung stört. Es ist auch möglich, dass ein Objekterkennungsvorgang so ausgestaltet ist, dass darin mehrere unterschiedliche Frequenzen verwendet werden. In einem Messvorgang verändert die Messvorrichtung also einmal oder mehrmals hintereinander die Frequenz des Magnetfeldes. Der Vorteil daran ist, dass verschiedene Objekte besonders gut bei verschiedenen Frequenzen erkannt werden können. Durch diese Weiterbildung ist also sichergestellt, dass vorhandene elektrisch leitfähige Objekte verschiedener Art besonders sicher erkannt werden können.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Komponente eine stationäre Komponente einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung ist oder eine mobile Komponente einer Energieübertragungsvorrichtung ist. Eine stationäre Komponente ist beispielsweise an einer festen Ladestation bereitgestellt, an der mit einer mobilen Komponente ausgestattete Kraftfahrzeuge geladen werden können.
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In einer Weiterbildung der Komponente ist vorgesehen, dass diese eine stationäre Komponente ist und eine Fahrzeugannäherungseinrichtung aufweist. Die Fahrzeugannäherungseinrichtung ist dazu ausgestaltet, eine Annäherung eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs zu signalisieren, welches für einen Ladevorgang zur Komponente fährt. Beispielsweise ist in der Fahrzeugannäherungseinrichtung ein WLAN-Empfänger oder eine Kamera bereitgestellt, wobei der WLAN-Empfänger ein WLAN-Signal des Kraftfahrzeugs erkennen kann und die Kamera das Kraftfahrzeug optisch erkennen kann, wenn sich dieses der Komponente genähert hat. Die Fahrzeugannäherungseinrichtung ist dazu ausgestaltet, einer Steuereinrichtung zu signalisieren, wenn sich ein Fahrzeug annähert. Die Steuereinrichtung kann bereits dann einen Objekterkennungsvorgang starten, wenn das Fahrzeug eine Parkposition zur Energieübertragung oder eine Ladeposition mit der Komponente noch nicht erreicht hat. Die Objekterkennung findet also dann statt, wenn die beiden Komponenten der induktiven Energieübertragungsvorrichtung noch nicht gegenüber angeordnet oder gekoppelt sind. Der Vorteil daran ist, dass dann, wenn sich ein elektrisch leitfähiges Objekt auf der stationären Komponente befindet, dies einem Fahrer des Kraftfahrzeugs bereits mitgeteilt werden kann, bevor dieser sein Kraftfahrzeug über dem Objekt abgestellt hat. Dadurch kann der Fahrzeugfahrer bereits vor der Position des Kraftfahrzeugs auf der stationären Komponente anhalten, das Objekt entfernen und erst danach mit seinem Kraftfahrzeug auf die stationäre Komponente fahren. Somit muss der Fahrer nicht erst das Kraftfahrzeug wieder von der stationären Komponente wegfahren, um das Objekt entfernen zu können, wodurch Zeit und Energie gespart werden kann.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung mit einer Objekterkennungseinrichtung. Diese weist zumindest eine erste und eine zweite elektrische Induktivität auf. Dabei wird als erste elektrische Induktivität eine Energieübertragungsspule verwendet. Die Energieübertragungsspule ist dabei zum Beispiel die Primärspule, welche an einer stationären Komponente bereitgestellt ist. Diese wird im Verfahren mit einem vorbestimmten Messstrom beaufschlagt. Dabei wird der Messstrom von einer Messvorrichtung erzeugt, welche insbesondere unabhängig von einer Übertragungsvorrichtung ist, welche einen Ladestrom in die Energieübertragungsspule speist, der zum Laden beispielsweise eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Weiterhin wird von der zumindest einen zweiten elektrischen Induktivität das erzeugte Magnetfeld empfangen und in Abhängigkeit dieses Magnetfeldes ein korrespondierendes Messsignal erzeugt. Dieses Messsignal wird an eine Auswahl der Vorrichtung gesendet, wobei diese ein erstes Signal an eine Steuereinrichtung sendet wenn ein Objekt in einer vorbestimmten Nähe der induktiven Energieübertragungsvorrichtung erkannt wird. Die vorbestimmte Nähe ist dadurch bestimmt, dass ein Objekt innerhalb dieser vorbestimmten Nähe durch das Magnetfeld der elektrischen Energieübertragung stark erhitzt werden würde. Die Energieübertragung wird dann verhindert, wenn durch das Messsignal von der Auswertevorrichtung erkannt wird, dass sich ein Objekt innerhalb der vorbestimmten Nähe befindet. Dadurch ist sichergestellt, dass dieses Objekt durch das Magnetfeld der Energieübertragung nicht erhitzt wird und somit kein Risiko darstellt.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Komponente beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Fig. eine erfindungsgemäße Komponente in einer Darstellung eines schematischen Blockschaltbildes.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Fig. ist eine erfindungsgemäße Komponente 10 einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung dargestellt. Die Komponente 10 weist eine Energieübertragungseinheit 11, eine Messvorrichtung 12, eine Energieübertragungsspule 13 und eine Messspule 14 auf. Die Messspule 14 ist mit einer Auswertevorrichtung 15 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Komponente 10 eine stationäre Komponente, welche an ein Versorgungsnetz 16 angeschlossen ist. Eine mobile Komponente kann dagegen an eine Batterie angeschlossen sein.
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In einem Energieübertragungsmodus kann die Komponente 10 mit einer weiteren Komponente 10' gekoppelt sein, so dass eine Energie mittels induktiver Übertragung zwischen den Komponenten übertragen werden kann. In der stationären Komponente 10 ist die Energieübertragungsspule 13 dabei eine Primärspule, wohingegen in einer mobilen Komponente 10' die Energieübertragungsspule 13 eine Sekundärspule sein kann.
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Vor einer Energieübertragung muss sichergestellt sein, dass zwischen den beiden Spulen, also beispielsweise der Primärspule und der Sekundärspule, kein elektrisch leitfähiges Objekt vorhanden ist. Dieses würde sich nämlich durch das Magnetfeld der Energieübertragung erhitzen, so dass es beispielsweise in Brand geraten kann und ein Sicherheitsrisiko darstellen kann. Das kann der Fall sein, wenn es sich um eine Zigarettenschachtel mit Metall und Papier handelt. Deshalb sieht die Komponente 10 eine Objekterkennung vor. Diese ist durch die Messvorrichtung 12, die Energieübertragungsspule 13, Messspule 14 und die Auswertevorrichtung 15 bereitgestellt. Dabei kann entweder eine einzige Messspule 14 oder eine Vielzahl von Messspulen 14 bereitgestellt sein. Die Messvorrichtung 12 erzeugt einen Strom, der in die Energieübertragungsspule 13 eingespeist wird und dadurch ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist so gering, dass es ein eventuell vorhandenes elektrisch leitfähiges Objekt nicht erhitzt. Dazu ist die Messvorrichtung 12 ausgestaltet, einen Messstrom mit einer vorbestimmten Stärke erzeugen zu können. Dieser Messstrom ist geringer als ein Übertragungsstrom, welcher von der Energieübertragungseinheit 11 erzeugt werden kann. Ein Objekt im vorbestimmten Bereich, d.h. im Magnetfeld, verändert das Magnetfeld derart, dass die Messspule 14 bei einem vorhandenen Objekt ein anderes Magnetfeld empfängt als ohne ein solches vorhandenes Objekt. Die Messspule 14 erzeugt ein jeweiliges Messsignal, welches an die angekoppelte Auswertevorrichtung 15 gesendet wird. Die Auswertevorrichtung ist dazu ausgestaltet, das jeweilige Messsignal zu erfassen und zu interpretieren und zu erkennen, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht. Wenn ein Objekt vorhanden ist, kann die Auswertevorrichtung 15 ein erstes Signal ausgeben, wenn kein Objekt vorhanden ist kann die Auswertevorrichtung beispielsweise ein zweites Signal ausgeben.
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Wenn das zweite Signal ausgegeben ist kann beispielsweise die Energieübertragungseinheit 11 aktiviert werden, sodass eine Energieübertragung zu einer mobilen Komponente stattfinden kann. Wenn das erste Signal ausgegeben ist kann die Energieübertragungseinheit dagegen blockiert werden, sodass durch ein vorhandenes Objekt kein Sicherheitsrisiko besteht, da dieses nicht erhitzt wird.
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Die Messvorrichtung 12 kann ein Magnetfeld mit verschiedenen Frequenzen erzeugen. In einem Messvorgang zur Detektion eines eventuell vorhandenen Objektes, welches in einem Magnetfeld einer Energieübertragung liegen würde, können mehrere verschiedene Frequenzen verwendet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in der Messung oder Detektion Störungen herausgefiltert werden können und das Ergebnis genauer wird. So ist es möglich, auch kleinere Objekte oder Objekte verschiedener Art zu erkennen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung 12 in die Energieübertragungseinheit 11 integriert, sodass einige elektrische Komponenten sowohl von der Messvorrichtung 12 als auch von der Energieübertragungseinheit 11 verwendet werden. Dies kann zum Beispiel ein Zwischenkreiskondensator sein. Während die Energieübertragungseinheit 11 aus diesem Zwischenkreiskondensator eine Spannung entnimmt und durch einen Wechselrichter ein hochfrequentes Signal zur Energieübertragung erzeugt, setzt die Messvorrichtung 12 die Zwischenkreisspannung des Zwischenkreiskondensators zunächst herunter. Das bedeutet, dass die Zwischenkreisspannung zum Beispiel auf 10 % ihres ursprünglichen Wertes heruntergesetzt werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass der Messstrom einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet und somit ein Magnetfeld welches zur Objekterkennung genutzt wird nur Feldstärken erreicht, welche ein Objekt nicht erhitzen oder nur um wenige Grad erhitzen, so dass von diesem Objekt kein Sicherheitsrisiko ausgeht.
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Durch die Erfindung ist ein System zur induktiven Energieübertragung, welches nur über eine Spule verfügt, in die ein Strom eingespeist wird, um eine gesonderte kleine Elektronik erweitert. Diese kleine Elektronik oder Hilfselektronik oder Messvorrichtung erzeugt in den Hauptspulen der induktiven Energieübertragungsvorrichtung in einem Detektionsvorgang einen Strom und somit ein Magnetfeld. Es ist auch möglich, dass eine Zwischenkreisspannung anhand eines vorangelagerten Netzeingangs zur Sicherstellung geringer Spannungen am Eingang eines Wechselrichters angepasst wird und somit geringere Feldstärken sichergestellt sind. Der Vorteil, der sich dadurch ergibt, ist, dass durch die Nutzung der Spulen des induktiven Energieübertragungssystems keine weiteren großflächigen Spulen eingebaut werden müssen. Dadurch sind der Bauraum und die Gesamtkosten reduziert. Insbesondere bei einer Objekterkennung vor einem Parkvorgang, also dann wenn ein Fahrzeug noch nicht auf einer stationären Komponente steht, um eine Energieübertragung zu beginnen, ist es möglich, die Objekterkennung durchzuführen und gleichzeitig geforderte Grenzwerte an das elektrische und/oder magnetische Feld einzuhalten.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Komponente einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung mit nur einer Induktivität in die ein Strom eingespeist wird eine effiziente und genaue Objekterkennung bereitstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009009693 U1 [0004]
- DE 102014220224 A1 [0005]
