DE102017218014A1

DE102017218014A1 - Induktives Ladesystem und Verfahren zur Verbesserung des Kopplungsfaktors

Info

Publication number: DE102017218014A1
Application number: DE102017218014.5A
Authority: DE
Inventors: Marius Haßler; Florian Niedermeier; Josef Krammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2019-04-11

Abstract

Es wird ein induktives Ladesystem (300) zum Laden eines Energiespeichers (103) beschrieben. Das Ladesystem (300) umfasst eine Primärspule (111), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (250) zur Übertragung von Energie zu erzeugen, sowie eine Sekundärspule (121), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld (250) einen Strom zum Laden des Energiespeichers (103) zu erzeugen. Außerdem umfasst das induktive Ladesystem (300) einen Dreh-Aktuator (311), der eingerichtet ist, die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen. Das Ladesystem (300) umfasst ferner eine Steuereinheit (312), die eingerichtet ist, Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen sind, um eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu verbessern. Des Weiteren ist die Steuereinheit (312) eingerichtet, den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Ladesystem, das Mittel umfasst, um eine Übertragungseigenschaft, insbesondere einen Kopplungsfaktor, des Ladesystems zu verbessern. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Übertragungseigenschaft eines induktiven Ladesystems.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie (d.h. über einen elektrischen Energiespeicher), in der elektrische Energie zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Energiespeicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine Sekundärspule 121 im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule 121 über einen Gleichrichter mit dem Speicher 103 für elektrische Energie verbunden ist. Der Gleichrichter ist Teil einer Sekundärelektronik 123. Die Sekundärspule 121 und die Sekundärelektronik 123 sind typischerweise über zumindest eine (Wechselstrom-) Leitung 122 elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden zusammen eine sogenannte „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit 120 bzw. Sekundäreinheit 120.
Die Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 kann über einer Primärspule 111 positioniert werden, wobei die Primärspule 111 z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule 111 ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 110 bzw. Primäreinheit 110. Die Primärspule 111 ist über eine (Wechselstrom-) Leitung 112 mit einer Primärelektronik 113 und weiter mit einer Stromversorgung verbunden. Die Primärelektronik 113 kann einen RadioFrequenz-Generator bzw. Wechselrichter umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule 111 der WPT-Bodeneinheit 110 erzeugt, wodurch ein Magnetfeld (insbesondere ein magnetisches Ladefeld) induziert wird. Das magnetische Ladefeld kann eine Frequenz aus einem vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Die Ladefeldfrequenz des elektromagnetischen Ladefelds kann im Bereich von 80-90kHz (insbesondere bei 85kHz) liegen.
Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule 111 der Primäreinheit 110 und Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 (d.h. bei einem ausreichend hohen Kopplungsfaktor bzw. Kopplungsgrad) über die Unterbodenfreiheit 130 wird durch das Magnetfeld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule 121 induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 wird durch den Gleichrichter der Sekundärelektronik 123 gleichgerichtet und im Energiespeicher 103 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von einer Stromversorgung zum Energiespeicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät der Sekundärelektronik 123 gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos (etwa über WLAN), mit der Primäreinheit 110 zu kommunizieren.
Fahrzeuge 100 können versetzt über einer Bodeneinheit 110 abgestellt werden, so dass sich ein translatorischer Versatz zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121 ergibt. Als Folge daraus können der Kopplungsfaktor und damit die Effizienz des Ladevorgangs reduziert werden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein induktives Ladesystem bereitzustellen, mit dem auch bei Versatzsituationen zwischen der Primärspule und der Sekundärspule ein effizienter Ladevorgang ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird ein induktives Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers beschrieben. Der Energiespeicher kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Straßenkraftfahrzeug, etwa einem Personenkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad, einem Lastkraftwagen, etc., angeordnet sein. Das Ladesystem umfasst eine Primärspule (insbesondere als Teil einer Primäreinheit), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (insbesondere ein Ladefeld mit einer Ladefeldfrequenz, z.B. im Bereich zwischen 80kHz und 90kHz) zur Übertragung von Energie zu erzeugen. Außerdem umfasst das Ladesystem eine Sekundärspule (z.B. als Teil einer Sekundäreinheit), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld einen Strom zum Laden des Energiespeichers zu erzeugen. Insbesondere kann durch das (Wechselstrom-) Magnetfeld ein (Wechsel-) Strom in der Sekundärspule induziert werden. Dieser Strom kann dann gleichgerichtet und zu einem Energiespeicher weitergeleitet werden. Die Primärspule und/oder die Sekundärspule können jeweils eine Zirkularspule und/oder eine Doppel D Spule umfassen.
Das Ladesystem umfasst ferner zumindest einen (steuerbaren und/oder elektrisch betriebenen) Dreh-Aktuator, der eingerichtet ist, die Primärspule und/oder die Sekundärspule (insbesondere relativ zueinander) zu drehen. Dabei kann ggf. entweder die Primärspule aber nicht die Sekundärspule oder die Sekundärspule aber nicht die Primärspule gedreht werden. Mit anderen Worten, eine der beiden Spulen kann feststehend sein, während die andere Spule gedreht wird. So kann in effizienter Weise eine Relativ-Drehung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule bewirkt werden. Insbesondere kann so die Bereitstellung eines Dreh-Aktuators entweder auf die Primäreinheit oder auf die Sekundäreinheit beschränkt sein.
Außerdem umfasst das Ladesystem eine Steuereinheit (z.B. als Teil der Primäreinheit und/oder der Sekundäreinheit). Die Steuereinheit ist eingerichtet, Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule und/oder die Sekundärspule, insbesondere relativ zueinander, zu drehen sind, um eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu verbessern (insbesondere zu optimieren). Dabei kann die Übertragungseigenschaft einen Kopplungsfaktor zwischen der Primärspule und der Sekundärspule und/oder eine maximal übertragbare elektrische Leistung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule umfassen. Die Dreh-Information kann einen Drehwinkel anzeigen, mit der die Primärspule und/oder die Sekundärspule gedreht werden sollen, um die Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu verbessern (insbesondere zu optimieren).
Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, den Dreh-Aktuator in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern. Das induktive Ladesystem ist somit ausgebildet, durch eine Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule in effizienter Weise eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu verbessern. Insbesondere kann durch das Ladesystem in effizienter Weise zumindest teilweise ein translatorischer Versatz zwischen der Primärspule und der Sekundärspule kompensiert werden. Alternativ oder ergänzend kann durch die Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule ein Ladesystem bereitgestellt werden, das ein erhöhte Versatztoleranz aufweist.
Eine Primärachse der Primärspule kann senkrecht zu einer Spulenwicklung der Primärspule verlaufen. Insbesondere kann die Spulenwicklung um die Primärachse der Primärspule gewickelt sein. Dabei kann die Spulenwicklung innerhalb einer Primärfläche verlaufen. Die Primärachse kann ggf. zentral durch die Spulenwicklung verlaufen. In entsprechender Weise kann eine Sekundärachse der Sekundärspule senkrecht zu einer Spulenwicklung der Sekundärspule verlaufen. Insbesondere kann die Spulenwicklung um die Sekundärachse der Sekundärspule gewickelt sein. Dabei kann die Spulenwicklung innerhalb einer Sekundärfläche verlaufen. Die Sekundärachse kann ggf. zentral durch die Spulenwicklung verlaufen.
Die Spulenwicklung der Primärspule kann somit innerhalb einer Fläche angeordnet sein, die als Primärfläche bezeichnet werden kann. Die Primärachse kann dann senkrecht auf der Primärfläche stehen. Der Dreh-Aktuator kann eingerichtet sein, eine Drehung der Primärspule um die Primärachse und/oder eine Änderung der Orientierung der Primärachse bzw. der Primärfläche zu bewirken. Eine Änderung der Orientierung der Primärachse bzw. der Primärfläche kann dabei durch eine Drehung um eine erste Achse (z.B. eine x-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) der Primärfläche und/oder durch eine Drehung um eine zweite Achse (z.B. eine y-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) der Primärfläche bewirkt werden.
In entsprechender Weise kann die Spulenwicklung der Sekundärspule innerhalb einer Fläche angeordnet sein, die als Sekundärfläche bezeichnet werden kann. Die Sekundärachse kann dann senkrecht auf der Sekundärfläche stehen. Der Dreh-Aktuator kann eingerichtet sein, eine Drehung der Sekundärspule um die Sekundärachse und/oder eine Änderung der Orientierung der Sekundärachse bzw. der Sekundärfläche zu bewirken. Eine Änderung der Orientierung der Sekundärachse bzw. der Sekundärfläche kann dabei durch eine Drehung um die erste Achse (z.B. die x-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) der Sekundärfläche und/oder durch eine Drehung um die zweite Achse (z.B. die y-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) der Sekundärfläche bewirkt werden.
In einer Grundstellung der Primärspule und der Sekundärspule können die Primärachse und die Sekundärachse parallel zueinander verlaufen. Alternativ oder ergänzend können die Primärfläche der Primärspule und die Sekundärfläche der Sekundärspule in der Grundstellung parallel zueinander angeordnet sein. Dabei können die Primärfläche und die Sekundärfläche entlang der z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems beabstandet zueinander sein. Dieser Abstand entlang der z-Achse entspricht dem Spulenabstand zwischen der Primärspule und der Sekundärspule in der Grundstellung. Des Weiteren können die Primärfläche und die Sekundärfläche in der Grundstellung parallel zu der durch die x-Achse und die y-Achse des kartesischen Koordinatensystems aufgespannten Fläche sein.
Die ein oder mehreren Dreh-Aktuatoren können eingerichtet sein, die Primärspule und/oder die Sekundärspule derart zu drehen, dass die Primärachse und die Sekundärachse nicht mehr parallel zueinander verlaufen und/oder dass die Primärfläche und die Sekundärfläche nicht mehr parallel zueinander angeordnet sind. Zu diesem Zweck kann insbesondere die Primärfläche um die erste und/oder die zweite Achse gedreht werden, während die Sekundärfläche feststeht. Alternativ kann die Sekundärfläche um die erste und/oder die zweite Achse gedreht werden, während die Primärfläche feststeht. So kann durch die Drehung einer der beiden Spulen in effizienter Weise die Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems verbessert werden. Insbesondere kann so der Kopplungsfaktor des Ladesystems erhöht werden.
Wie bereits oben dargelegt, können die Primärspule und die Sekundärspule einen translatorischen Versatz zueinander aufweisen. Dabei kann insbesondere eine zentral durch die Primärspule verlaufende Primärachse einen lateralen Versatz (senkrecht zu der z-Achse) zu einer zentral durch die Sekundärspule verlaufenden Sekundärspule aufweisen. Der Versatz kann dann als lateraler Abstand zwischen der zentral verlaufenden Primärachse und der zentral verlaufenden Sekundärachse ermittelt werden (für den Fall, dass die Primärachse und die Sekundärachse parallel zueinander verlaufen, d.h. für den Fall, dass sich die Primärspule und die Sekundärspule in der Grundstellung befinden). Durch eine Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule können die negativen Einflüsse dieses lateralen Versatzes auf eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems, insbesondere auf den Kopplungsfaktor, zumindest teilweise kompensiert werden.
Die Sekundärspule kann in einem Fahrzeug (insbesondere in einem Straßenkraftfahrzeug) angeordnet sein. Das Fahrzeug kann ein oder mehrere Fahrzeug-Aktuatoren, insbesondere einen (ggf. luftgefederten) Stoßdämpfer, umfassen, mit denen eine Neigung des Fahrzeugs verändert werden kann. Der Dreh-Aktuator kann dann die ein oder mehrere Fahrzeug-Aktuatoren umfassen. Zur Drehung der Sekundärspule kann somit zumindest teilweise eine Neigung des gesamten Fahrzeugs erfolgen. Dabei können ein oder mehrere Fahrzeug-Aktuatoren verwendet werden, die bereits für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs in dem Fahrzeug verbaut sind. So kann in besonders effizienter Weise eine Drehung der Sekundärspule bewirkt werden.
Der Dreh-Aktuator kann z.B. einen elektrisch angetriebenen Aktuator (etwa einen Elektromotor) umfassen. Dabei kann der Dreh-Aktuator eingerichtet sein, die Primärspule relativ zu einer Ladestation zu bewegen, in der die Primärspule angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann der Dreh-Aktuator eingerichtet sein, die Sekundärspule relativ zu einer Vorrichtung, insbesondere relativ zu einem Fahrzeug, zu bewegen, in der die Sekundärspule und ggf. der Energiespeicher angeordnet sind. Es kann somit durch den Dreh-Aktuator eine Relativbewegung zwischen der Primärspule und der Ladestation und/oder zwischen der Sekundärspule und dem Fahrzeug bewirkt werden. So kann eine präzise Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule bewirkt werden. Insbesondere kann so in präziser Weise ein bestimmter Drehwinkel der Primärspule und/oder der Sekundärspule bewirkt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Versatz-Information in Bezug auf einen translatorischen bzw. lateralen Versatzabstand zwischen der Primärspule und der Sekundärspule zu ermitteln. Der Versatzabstand kann dabei insbesondere von dem Abstand zwischen der zentral verlaufenden Primärachse und der zentral verlaufenden Sekundärachse abhängen bzw. diesem entsprechen (unter der Annahme, dass sich die Primärspule und die Sekundärspule in der Grundstellung befinden).
Die Dreh-Information kann dann auf Basis der Versatz-Information ermittelt werden. Insbesondere kann auf Basis des translatorischen Versatzabstands ermittelt werden, welcher Drehwinkel für die Primärspule und/oder die Sekundärspule einzustellen ist (um die Übertragungseigenschaft zu verbessern). Dabei kann der Drehwinkel den Zielwinkel der Primär- bzw. der Sekundärachse nach der Drehung relativ zu der Primär- bzw. der Sekundärachse in der Grundstellung der Primärspule bzw. der Sekundärspule anzeigen. Bei einem Ladesystem für ein Fahrzeug können die Primär- bzw. der Sekundärachse dabei in der Grundstellung senkrecht auf der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn stehen. Der Drehwinkel kann sich aus einem ersten Winkel für eine Drehung um die erste Achse (z.B. die x-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) und aus einem zweiten Winkel für eine Drehung um die zweite Achse (z.B. die y-Achse oder eine Achse parallel zu der x-Achse) zusammensetzen.
Insbesondere können im Vorfeld Kenndaten für ein bestimmtes Ladesystem ermittelt werden, wobei die Kenndaten für unterschiedliche Versatzabstände zwischen der Primärspule und der Sekundärspule jeweils entsprechende Dreh-Information für eine Verbesserung, insbesondere für eine Optimierung, der Übertragungseigenschaft des Ladesystems anzeigen. Beispielsweise kann im Vorfeld der Drehwinkel für die Primär- und/oder die Sekundärspule ermittelt werden, der bei einem bestimmten Versatzabstand eingestellt werden sollte. Dabei kann der Versatzabstand einen ersten Abstand entlang der ersten Achse (z.B. der x-Achse) und einen zweiten Abstand entlang der zweiten Achse (z.B. der y-Achse) umfassen. Es können somit für unterschiedliche Versatzabstände jeweils unterschiedliche Drehwinkel ermittelt werden, durch die die Übertragungseigenschaft verbessert, insbesondere optimiert, werden kann. So können Kenndaten für die Drehung der Primär- und/oder der Sekundärspule ermittelt werden. Des Weiteren kann die Steuereinheit so die Dreh-Information zur Ansteuerung des Dreh-Aktuators auf Basis der Kenndaten ermitteln. Durch die Berücksichtigung von Versatz-Information und ggf. von Kenndaten kann in effizienter Weise eine optimale Einstellung der Übertragungseigenschaft bewirkt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, für unterschiedliche (Relativ-) Drehungen der Primärspule und/oder der Sekundärspule, jeweils einen Wert der Übertragungseigenschaft zu ermitteln. Beispielsweise kann für unterschiedliche Drehwinkel der Primärspule und/oder der Sekundärspule jeweils ein Wert der Übertragungseigenschaft ermittelt werden. Ein derartiges Messverfahren kann z.B. vor Beginn eines Ladevorgangs durchgeführt werden. Dabei liegt eine bestimmte Versatzsituation zwischen der Primärspule und der Sekundärspule vor, die sich während des Ladevorgangs nicht ändern sollte.
Die Dreh-Information kann dann auf Basis der gemessenen Werte der Übertragungseigenschaft für die unterschiedlichen (Relativ-) Drehungen ermittelt werden. Insbesondere kann der Drehwinkel für die Primärspule und/oder für die Sekundärspule ausgewählt werden, durch den ein optimaler Wert der Übertragungseigenschaft (z.B. ein maximaler Kopplungsfaktor) bewirkt werden kann. So kann die Dreh-Information zur Ansteuerung des Dreh-Aktuators in flexibler und präziser Weise für eine bestimmte Versatzsituation ermittelt werden.
Die Ladevorrichtung mit der Primärspule und die Vorrichtung mit der Sekundärspule (insbesondere ein Fahrzeug) verbleiben während eines Ladevorgang typischerweise jeweils an einer festen Position. Es wird somit während eines Ladevorgang typischerweise eine feste laterale Versatzposition beibehalten. Dennoch können sich die Übertragungseigenschaften des induktiven Ladesystems während eines Ladevorgangs verändern (insbesondere verschlechtern). Insbesondere ändert sich während eines Ladevorgangs typischerweise die Spannung an einem zu ladenden Energiespeicher, wodurch eine Übertragungseigenschaft (insbesondere der Kopplungsfaktor) verändert werden kann. Ggf. kann es alternativ oder ergänzend zu einer Veränderung der lateralen Versatzposition und damit zu einer Veränderung des Wertes einer Übertragungseigenschaft (insbesondere des Kopplungsfaktors) kommen (z.B. durch ein Wegrollen des Fahrzeugs).
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, während eines Ladevorgangs wiederholt aktualisierte Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule und/oder die Sekundärspule zu drehen sind, um eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems (die sich während des Ladevorgangs verändert hat) zu verbessern. Der Dreh-Aktuator kann dann (wiederholt) in Abhängigkeit von der aktualisierten Dreh-Information angesteuert werden. Das induktive Ladesystem kann somit während eines Ladevorgangs wiederholt (z.B. periodisch mit einer bestimmten Frequenz, etwa 1 Mal pro Minute oder mehr, 1 Mal pro 10 Minuten oder mehr, 1 Mal pro 30 Minuten oder mehr, oder 1 Mal pro Stunde oder mehr) an einen sich ändernden Wert der Übertragungseigenschaft angepasst werden. Das induktive Ladesystem kann somit während eines gesamten Ladevorgangs in einem (nahezu) optimalen Arbeitspunkt betrieben werden. So kann die Effizienz eines Ladevorgangs weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass sich während eines Ladevorgangs eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems verändert hat. Beispielsweise kann wiederholt (insbesondere periodisch, etwa 1 Mal pro Minute oder mehr, 1 Mal pro 10 Minuten oder mehr, 1 Mal pro 30 Minuten oder mehr, oder 1 Mal pro Stunde oder mehr) der Wert der Übertragungseigenschaft überprüft werden. Es kann dabei ggf. eine Verschlechterung des Werts der Übertragungseigenschaft (z.B. um 5%, 10%, 20% oder mehr, seit der letzten Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule) detektiert werden. In Reaktion darauf kann aktualisierte Dreh-Information ermittelt werden, um den Wert der Übertragungseigenschaft wieder zu verbessern. Der Dreh-Aktuator kann dann in Abhängigkeit von der aktualisierten Dreh-Information angesteuert werden. Es kann somit wiederholt während eines Ladevorgangs überprüft werden, ob es zu einer Verschlechterung der Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems gekommen ist. Es kann dann zeitnah eine Drehung der Primärspule und/oder der Sekundärspule bewirkt werden, um den Wert der Übertragungseigenschaft wieder zu verbessern. So kann die Effizienz eines Ladevorgangs weiter erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Primäreinheit für ein induktives Ladesystem beschrieben (z.B. als Teil einer Ladevorrichtung). Das induktive Ladesystem umfasst dabei die Primäreinheit und eine Sekundäreinheit mit einer Sekundärspule. Die Primäreinheit umfasst eine Primärspule, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld zur Übertragung von Energie an die Sekundärspule zu erzeugen.
Außerdem umfasst die Primäreinheit einen Dreh-Aktuator, der eingerichtet ist, die Primärspule relativ zu der Sekundärspule zu drehen. Des Weiteren umfasst die Primäreinheit eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule relativ zu der Sekundärspule zu drehen ist, um eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu verbessern. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, den Dreh-Aktuator in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Sekundäreinheit für ein induktives Ladesystem beschrieben (z.B. als Teil eines Fahrzeugs). Das Ladesystem umfasst die Sekundäreinheit und eine Primäreinheit mit einer Primärspule. Die Sekundäreinheit umfasst eine Sekundärspule, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem von der Primärspule erzeugten Magnetfeld einen Strom zum Laden eines Energiespeichers zu erzeugen. Außerdem umfasst die Sekundäreinheit einen Dreh-Aktuator, der eingerichtet ist, die Sekundärspule relativ zu der Primärspule zu drehen. Des Weiteren umfasst die Sekundäreinheit eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Sekundärspule relativ zu der Primärspule zu drehen ist, um eine Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu erhöhen. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, den Dreh-Aktuator in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladevorrichtung beschrieben (insbesondere zum Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs), die die in diesem Dokument beschriebene Primäreinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Sekundäreinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Verbesserung (insbesondere zur Optimierung) einer Übertragungseigenschaft eines induktiven Ladesystems zum Laden eines Energiespeichers beschrieben. Das Ladesystem umfasst eine Primärspule, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld zur Übertragung von Energie zu erzeugen. Außerdem umfasst das Ladesystem eine Sekundärspule, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld einen Strom zum Laden des Energiespeichers zu erzeugen. Das Verfahren kann darauf ausgelegt sein, die Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems für einen bestimmten Versatzabstand zwischen der Primärspule und der Sekundärspule zu verbessern, insbesondere zu optimieren. Dabei können die Ladevorrichtung mit der Primärspule und die Vorrichtung mit der Sekundärspule (insbesondere ein Fahrzeug) während der Ausführung des Verfahrens (und ggf. des anschließenden Ladevorgangs) jeweils an einer festen Position verbleiben (und insbesondere eine feste laterale Versatzposition beibehalten).
Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Dreh-Information, die anzeigt, wie die Primärspule und/oder die Sekundärspule (ggf. relativ zueinander) zu drehen sind, um die Übertragungseigenschaft des induktiven Ladesystems zu verbessern. Außerdem umfasst das Verfahren das Ansteuern eines Dreh-Aktuators in Abhängigkeit von der Dreh-Information, wobei der Dreh-Aktuator eingerichtet ist, die Primärspule und/oder die Sekundärspule (insbesondere relativ zueinander) zu drehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 beispielhafte Komponenten eines induktiven Ladesystems zum Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs;
2a bis 2c beispielhafte Spulen für induktives Laden;
2d ein beispielhaftes Ersatzschaltbild für ein induktives Ladesystem;
3a ein Ladesystem mit einer beispielhaften drehbaren bzw. neigbaren Spule;
3b eine beispielhafte Erhöhung des Kopplungsfaktors durch das Neigen einer Spule; und
4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erhöhung des Kopplungsfaktors eines induktiven Ladesystems.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer Primäreinheit 110 und/oder einer Sekundäreinheit 120 für ein induktives Ladesystem, mit denen auch bei Versatzsituationen ein möglichst hoher Kopplungsgrad ermöglicht werden kann. In diesem Zusammenhang zeigt 2a eine beispielhafte Primärspule 111 und eine beispielhafte Sekundärspule 121, die jeweils einen Spulenkern 200, insbesondere ein Ferrit, aufweisen. Die Spulenkerne 200 sind jeweils flach ausgebildet, um eine möglichst geringe Ausdehnung der Primäreinheit 110 bzw. der Sekundäreinheit 120 in z-Richtung (d.h. entlang der Unterbodenfreiheit 130 bzw. entlang der magnetischen Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems) zu ermöglichen. Andererseits ist durch die flache Struktur die zu überbrückende Unterbodenfreiheit relativ groß. Durch die Primärspule 111 wird ein Magnetfeld 250 (in diesem Dokument als Ladefeld bezeichnet) bewirkt, das in der Sekundärspule 121 einen Strom zum Laden eines Energiespeichers 103 bewirkt.
2b zeigt eine Spulenwicklung 210 (z.B. der Primärspule 111 oder der Sekundärspule 121) in einer Seitenansicht. Der Spulenkern 200 ist typischerweise in Bezug auf die Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems auf der Rückseite der Spulenwicklung 210 angeordnet. Die Spulenwicklung 210 weist typischerweise eine Vielzahl von Windungen eines elektrisch leitenden Leiters 211 auf. Dabei kann der Leiter 211 als Litze mit einer Vielzahl von isolierten Einzeldrähten ausgebildet sein. Die Spule 111, 121 wird zur Unterbodenfreiheit 130 bzw. zur Übertragungsstrecke hin typischerweise mit einer Abdeckung 220 abgedeckt. 2c zeigt eine Draufsicht der Spulenwicklung 210 und des Spulenkern 200 aus Richtung der Übertragungsstrecke.
Das induktive Koppelsystem zwischen Primärspule 111 und Sekundärspule 121 kann z.B. durch ein T-Ersatzschaltbild (siehe 2d) beschrieben bzw. modelliert werden. Dieses Modell 230 weist als Übertragungsparameter bzw. Übertragungseigenschaften 231 die effektive Induktivität L₁ der Primärspule 111, die effektive Induktivität L₂ der Sekundärspule 121 und den Kopplungsfaktor k auf (mit der Gegeninduktivität $M = k \cdot \sqrt[2]{L_{1} L_{2}}$
). Die Übertragungsparameter bzw. Übertragungseigenschaften L₁ , L₂ , M, k 231 sind dabei typischerweise Funktionen der relativen Position zwischen Primärspule 111 und Sekundärspule 121, d.h. Funktionen von x, y, z.
Zur Überbrückung eines relativ großen Luftspalts zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121 werden typischerweise relativ hohe Ströme durch die Primärspule 111 verwendet, um in Zusammenhang mit einer entsprechenden Windungszahl der Primärspule 111 einen relativ großen magnetischen Fluss aufzubauen, um trotz des relativ geringen Kopplungsgrades auf der Sekundärseite eine entsprechende elektrische Spannung zu induzieren. Der relativ große Luftspalt ist insbesondere durch die Unterbodenfreiheit 130 des Fahrzeugs 100 gegeben. Um trotz eines relativ geringen Kopplungsgrads bzw. Kopplungsfaktors eine ausreichende Energieübertragung zu ermöglichen, werden typischerweise relativ großflächige Spulen 111, 121 verwendet. Dabei sind die Spulen 111, 121 derart auszulegen, dass auch eine gewisse Toleranz der induktiven Ladesystems in Bezug auf einen translatorischen Versatz zwischen den Spulen 111, 121 besteht. Die Berücksichtigung einer Versatz-Toleranz führt typischerweise zu einer weiteren Vergrößerung der Spulen 111, 121. In Summe ergibt sich somit ein relativ großer Materialaufwand für die Spulen 111, 121 und ein relativ großer Schaltungsaufwand für die Ansteuerung der Spulen 111, 121.
Weiterhin folgt aus einem relativ großen Volumen des Luftspalts und einer relativ hohen Flussdichte ein relativ hoher Aufwand zur Überwachung des Raumes zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121 (z.B. zur Erkennung von Fremdobjekten und/oder zum automatischen Abschalten bei Eintritt von Lebendobjekten, etc.). Dabei haben die relativ großen Dimensionen der Spulen 111, 121 und die relativ großen Flussdichten typischerweise zur Folge, dass das Magnetfeld 250 mit Abstand zu den Spulen 111, 121 nur relativ langsam abklingt (und somit den zu überwachenden Raum weiter vergrößern).
Die Primärspule 111 und die Sekundärspule 121 sind typischerweise in einer Grundstellung parallel zueinander ausgerichtet. Durch eine parallele Ausrichtung von Primär- und Sekundärspule 111, 121 zueinander, wird jedoch nur die z-Komponente des Magnetfeldes 250 für die Energieübertragung genützt. Die Komponenten in y- und x-Richtung tragen dagegen nicht zur Energieübertragung bei. Die z-Komponente verläuft dabei senkrecht zum Boden von der Primärspule 111 zu der Sekundärspule 121. Die x- und y-Richtung verlaufen parallel zum Boden zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121.
In diesem Dokument wird eine Spule 111, 121 für ein induktives Ladesystem beschrieben, die abhängig von der spezifischen Versatzsituation zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121 des Ladesystems (z.B. abhängig von der Parkposition eines Fahrzeugs 100) ausgerichtet, insbesondere geneigt, werden kann, um die Übertragungseigenschaften 231, insbesondere den Kopplungsfaktor k, des induktiven Ladesystems zu verbessern. Dabei weicht, abhängig von der translatorischen Positionierung der Spulen 111, 121 zueinander, d.h. abhängig von der Versatzsituation, die optimale Ausrichtung der Spulen 111, 121 von parallel zueinander angeordneten Spulen 111, 121 ab. Insbesondere kann durch die Neigung zumindest einer der Spulen 111, 121 eine wesentliche Verbesserung der Übertragungseigenschaften 231 des induktiven Ladesystems erreicht werden.
3a zeigt ein induktives Ladesystem 300 mit einer Primärspule 111 und einer Sekundärspule 121, die entlang der z-Achse einen bestimmten Abstand 301 zueinander aufweisen. Die Sekundärspule 121 kann dabei um die x-Achse und/oder um die y-Achse gedreht werden, so dass die Primärspule 111 und die Sekundärspule 121 nicht mehr senkrecht aufeinander stehen. Die Sekundärspule 121 weist eine Sekundärachse 332 auf, die senkrecht auf der Fläche der Sekundärspule 121 steht. Des Weiteren weist die Primärspule 111 eine Primärachse 331 auf, die senkrecht auf der Fläche der Primärspule 111 steht. Durch eine Drehung der Sekundärspule 121 kann bewirkt werden, dass die Primärachse 331 und die Sekundärachse 332 nicht mehr parallel zueinander verlaufen.
3a zeigt die y-Achse 302, die parallel zu der Fläche der Primärspule 111 verläuft. Durch eine Drehung um die x-Achse kann ein Dreh- bzw. Neigungswinkel ϕ 303 gegenüber der y-Achse 302 bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend kann durch eine Drehung um die y-Achse 302 ein Dreh- bzw. Neigungswinkel 8 303 gegenüber der x-Achse (nicht in 3a dargestellt) bewirkt werden. Es kann somit ein rotatorischer Versatz der Sekundärspule 121 relativ zu der Primärspule 111 bewirkt werden (durch Drehung um die x-Achse und/oder die y-Achse), um einen translatorischen Versatz der Primärspule 111 gegenüber der Sekundärspule 121 entlang der x-Achse und/oder der y-Achse zumindest teilweise zu kompensieren.
3b zeigt beispielhaft ein Verbesserungspotential 309 des Kopplungsfaktors k, das durch eine Drehung der Primärspule 111 und/oder der Sekundärspule 121 für unterschiedliche Versatzabstände 310 bewirkt werden kann. Aus 3b ist ersichtlich, dass in dem dargestellten Beispiel eine Verbesserung des Kopplungsfaktors k um bis zu 25% möglich ist.
Es wird somit eine Primäreinheit 110 und/oder eine Sekundäreinheit 120 zur induktiven Energieversorgung von Fahrzeugen 100 und zum Laden von Fahrzeugen 100 mit einem elektrischen Antriebssystem beschrieben, die es ermöglichen, dass bei einem induktiven Ladesystem 300 die Spulenausrichtung zueinander nicht auf Parallelität beschränkt ist, sondern dass eine Rotation um die x, y und/oder z-Achse als weiterer Freiheitsgrad zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften 231 bereitgestellt wird. Dabei kann eine Rotation um die x, y und/oder z-Achse mechanisch (durch zumindest einen Dreh-Aktuator 311) eingestellt werden. Insbesondere können die Primäreinheit 110 und die Sekundäreinheit 120 ein oder mehrere Dreh-Aktuatoren 311 umfassen, die eingerichtet sind, die jeweilige Spule 111, 121 um die x, y und/oder z-Achse zu drehen. Alternativ oder ergänzend kann durch eine Einstellung, z.B. durch eine Federung, an einem Fahrzeug 100 eine Drehung der Sekundärspule 121 bewirkt werden. Eine Spule 111, 121 kann dabei derart drehbar ausgeführt sein, dass die Spule 111, 121 weiterhin mit einem Standard für ein induktives Ladesystem 300 konform ist.
Das induktive Ladesystem 300 kann eine Steuereinheit 312 umfassen, die eingerichtet ist, eine Drehung der Primärspule 111 und/oder der Sekundärspule 121 eines induktiven Ladesystems 300 zu bewirken. Insbesondere kann die Steuereinheit 312 eingerichtet sein, einen Dreh-Aktuator 311 anzusteuern, durch den eine Drehung der Primärspule 111 und/oder der Sekundärspule 121 bewirkt wird. Des Weiteren kann die Steuereinheit 312 eingerichtet sein, Dreh-Information darüber zu ermitteln, wie die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 gedreht werden sollte, um den Kopplungsfaktor k des induktiven Ladesystems 300 zu erhöhen.
Beispielsweise kann die Steuereinheit 312 Versatz-Information über den translatorischen Versatz zwischen der Primärspule 111 und der Sekundärspule 121 ermitteln. Die Versatz-Information kann z.B. den Versatzabstand 310 entlang der x-Achse und/oder den Versatzabstand 310 entlang der y-Achse anzeigen. Es können Kenndaten bereitgestellt werden, die in Abhängigkeit von der Versatz-Information Dreh-Information darüber anzeigen, wie die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 gedreht werden sollten, um den Kopplungsfaktor k zu erhöhen, insbesondere zu maximieren. Die Kenndaten können z.B. eine Look-Up Tabelle umfassen, die für unterschiedliche Versatzabstände 310 entlang der x- und/oder y-Achse Drehwinkel 303 für die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 anzeigen. Die ein oder mehreren Aktuatoren 311 können dann angesteuert werden, um die durch die Kenndaten angezeigten Drehwinkel 303 einzustellen.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 312 eingerichtet sein, die Dreh-Information im Rahmen eines iterativen Verfahrens zur Erhöhung, insbesondere zur Maximierung, des Kopplungsfaktors k des induktiven Ladesystems 300 zu ermitteln. Dabei können bei einer bestimmten Versatzsituation für unterschiedliche Drehwinkel 303 der Primär- und/oder der Sekundärspule 111, 121 die jeweiligen Kopplungsfaktor k des induktiven Ladesystems 300 ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann eine (drahtlose) Kommunikation zwischen der Primäreinheit 110 und der Sekundäreinheit 120 erfolgen. Es können dann die ein oder mehreren Drehwinkel 303 zur Einstellung der Primär- und/oder der Sekundärspule 111, 121 ausgewählt werden, durch die der Kopplungsfaktor k vergrößert, insbesondere maximiert, wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Verbesserung einer Übertragungseigenschaft 231, insbesondere des Kopplungsfaktors k, eines induktiven Ladesystems 300 zum Laden eines Energiespeichers 103. Das Ladesystem 300 umfasst eine Primärspule 111 (z.B. als Teil einer Primäreinheit 110 bzw. einer Ladevorrichtung bzw. Ladestation), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld 250 zur Übertragung von Energie zu erzeugen. Außerdem umfasst das induktive Ladesystem 300 eine Sekundärspule 121 (z.B. als Teil einer Sekundäreinheit 120, insbesondere innerhalb eines Fahrzeugs 100), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld 250 einen Strom zum Laden des Energiespeichers 103 zu erzeugen.
Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 von Dreh-Information, die anzeigt, wie die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 (insbesondere relativ zueinander) zu drehen sind, um die Übertragungseigenschaft 231 des induktiven Ladesystems 300 zu verbessern. Insbesondere kann die Dreh-Information einen Drehwinkel 303 für eine Drehung der Primärspule 111 und/oder der Sekundärspule 121 anzeigen. Beispielsweise kann ein Drehwinkel 303 angezeigt werden, mit dem die Primärspule 111 relativ zu einer feststehenden Sekundärspule 121 zu drehen ist oder mit dem die Sekundärspule 121 relativ zu einer feststehenden Primärspule 111 zu drehen ist.
Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Ansteuern 402 zumindest eines Dreh-Aktuators 311 in Abhängigkeit von der Dreh-Information. Dabei ist der Dreh-Aktuator 311 eingerichtet, die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 (insbesondere relativ zueinander) zu drehen. Der Dreh-Aktuator 311 kann somit die Primärspule 111 und/oder die Sekundärspule 121 derart drehen, dass die Übertragungseigenschaft 231 des induktiven Ladesystems 300 verbessert wird.
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften 231 eines induktiven Ladesystems 300 ermöglichen es, standardisierte Spulensysteme so abzuändern, dass höhere Wirkungsgrade der Übertragung und des gesamten Ladesystems 300 erzielt werden können. Diese Verbesserung kann ebenfalls zu einer Verkleinerung der Spulendimensionen genutzt werden, wodurch Bauraum, Material und Kosten eingespart werden können. Des Weiteren kann der translatorische Versatzbereich, in dem ein induktives Laden möglich ist, vergrößert werden. Außerdem kann durch Veränderung der Spulenorientierung auch bei extremen Versatzsituationen eine Anpassung der Impedanz erreicht werden, die mittels elektronischer Maßnahme nicht möglich wäre.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Induktives Ladesystem (300) zum Laden eines Energiespeichers (103); wobei das Ladesystem (300) umfasst, - eine Primärspule (111), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (250) zur Übertragung von Energie zu erzeugen; - eine Sekundärspule (121), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld (250) einen Strom zum Laden des Energiespeichers (103) zu erzeugen; - einen Dreh-Aktuator (311), der eingerichtet ist, die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen; und - eine Steuereinheit (312), die eingerichtet ist, - Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen sind, um eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu verbessern; und - den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.
Induktives Ladesystem (300) gemäß Anspruch 1, wobei - eine Primärachse (331) der Primärspule (111) senkrecht zu einer Spulenwicklung (210) der Primärspule (111) verläuft; - eine Sekundärachse (332) der Sekundärspule (112) senkrecht zu einer Spulenwicklung (210) der Sekundärspule (121) verläuft; und - der Dreh-Aktuator (311) eingerichtet ist, - eine Drehung der Primärspule (111) um die Primärachse (331) und/oder eine Änderung der Orientierung der Primärachse (331) zu bewirken; und/oder -eine Drehung der Sekundärspule (121) um die Sekundärachse (332) und/oder eine Änderung der Orientierung der Sekundärachse (332) zu bewirken.
Induktives Ladesystem (300) gemäß Anspruch 2, wobei - in einer Grundstellung der Primärspule (111) und der Sekundärspule (121) die Primärachse (331) und die Sekundärachse (332) parallel zueinander verlaufen; und - der Dreh-Aktuator (311) eingerichtet ist, die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) derart zu drehen, dass die Primärachse (331) und die Sekundärachse (332) nicht mehr parallel zueinander verlaufen.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Sekundärspule (121) in einem Fahrzeug (100) angeordnet ist; - das Fahrzeug (100) ein oder mehrere Fahrzeug-Aktuatoren, insbesondere einen Stoßdämpfer, umfasst, mit denen eine Neigung des Fahrzeugs (100) verändert werden kann; und - der Dreh-Aktuator (311) die ein oder mehrere Fahrzeug-Aktuatoren umfasst.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dreh-Aktuator (311) - einen elektrisch angetriebenen Aktuator umfasst; - eingerichtet ist, die Primärspule (111) relativ zu einer Ladestation (110) zu bewegen, in der die Primärspule (111) angeordnet ist; und/oder - eingerichtet ist, die Sekundärspule (121) relativ zu einer Vorrichtung, insbesondere einem Fahrzeug (100), zu bewegen, in der die Sekundärspule (121) und der Energiespeicher (103) angeordnet sind.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (312) eingerichtet ist, - Versatz-Information in Bezug auf einen translatorischen Versatzabstand (310) zwischen der Primärspule (111) und der Sekundärspule (121) zu ermitteln; und - die Dreh-Information auf Basis der Versatz-Information zu ermitteln.
Induktives Ladesystem (300) gemäß Anspruch 6, wobei - die Steuereinheit (312) eingerichtet ist, die Dreh-Information auf Basis von Kenndaten zu ermitteln; und - die Kenndaten für unterschiedliche Versatzabstände (310) jeweils entsprechende Dreh-Information anzeigt.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (312) eingerichtet ist, - für unterschiedliche Drehungen der Primärspule (111) und/oder der Sekundärspule (121) zueinander, jeweils einen Wert der Übertragungseigenschaft (231) zu ermitteln; und - die Dreh-Information auf Basis der Werte der Übertragungseigenschaft (231) für die unterschiedlichen Drehungen zu ermitteln.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (312) eingerichtet ist, während eines Ladevorgangs wiederholt, - aktualisierte Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen sind, um eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu verbessern; und - den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der aktualisierten Dreh-Information anzusteuern.
Induktives Ladesystem (300) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (312) eingerichtet ist, - zu detektieren, dass sich während eines Ladevorgangs eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) verändert hat; und - in Reaktion darauf, aktualisierte Dreh-Information zu ermitteln und den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der aktualisierten Dreh-Information anzusteuern.
Induktives Ladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) jeweils eine Zirkularspule und/oder eine Doppel D Spule umfassen; und/oder - entweder die Primärspule (111) aber nicht die Sekundärspule (121) oder die Sekundärspule (121) aber nicht die Primärspule (111) gedreht werden können; und/oder - die Übertragungseigenschaft (231) einen Kopplungsfaktor zwischen der Primärspule (111) und der Sekundärspule (121) umfasst; und/oder - die Dreh-Information einen Drehwinkel (303) anzeigt, mit der die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) gedreht werden sollen.
Primäreinheit (110) für ein induktives Ladesystem (300), das die Primäreinheit (110) und eine Sekundäreinheit (120) mit einer Sekundärspule (121) umfasst; wobei die Primäreinheit (110) umfasst, - eine Primärspule (111), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (250) zur Übertragung von Energie an die Sekundärspule (121) zu erzeugen; - einen Dreh-Aktuator (311), der eingerichtet ist, die Primärspule (111) relativ zu der Sekundärspule (121) zu drehen; und - eine Steuereinheit (312), die eingerichtet ist, - Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Primärspule (111) relativ zu der Sekundärspule (121) zu drehen ist, um eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu verbessern; und - den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.
Sekundäreinheit (120) für ein induktives Ladesystem (300), das die Sekundäreinheit (120) und eine Primäreinheit (110) mit einer Primärspule (111) umfasst; wobei die Sekundäreinheit (120) umfasst, - eine Sekundärspule (121), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem von der Primärspule (111) erzeugten Magnetfeld (250) einen Strom zum Laden eines Energiespeichers (103) zu erzeugen; - einen Dreh-Aktuator (311), der eingerichtet ist, die Sekundärspule (121) relativ zu der Primärspule (111) zu drehen; und - eine Steuereinheit (312), die eingerichtet ist, - Dreh-Information zu ermitteln, die anzeigt, wie die Sekundärspule (121) relativ zu der Primärspule (111) zu drehen ist, um eine Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu erhöhen; und - den Dreh-Aktuator (311) in Abhängigkeit von der Dreh-Information anzusteuern.
Verfahren (400) zur Verbesserung einer Übertragungseigenschaft (231) eines induktiven Ladesystems (300) zum Laden eines Energiespeichers (103); wobei das Ladesystem (300) eine Primärspule (111) umfasst, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (250) zur Übertragung von Energie zu erzeugen; und wobei das induktive Ladesystem (300) eine Sekundärspule (121) umfasst, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld (250) einen Strom zum Laden des Energiespeichers (103) zu erzeugen; wobei das Verfahren (400) umfasst, - Ermitteln (401) von Dreh-Information, die anzeigt, wie die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen sind, um die Übertragungseigenschaft (231) des induktiven Ladesystems (300) zu verbessern; und - Ansteuern (402) eines Dreh-Aktuators (311) in Abhängigkeit von der Dreh-Information; wobei der Dreh-Aktuator (311) eingerichtet ist, die Primärspule (111) und/oder die Sekundärspule (121) zu drehen.