DE102018218581A1 - Method for determining a coupling inductance and / or a variable proportional to the coupling inductance, control unit - Google Patents

Method for determining a coupling inductance and / or a variable proportional to the coupling inductance, control unit Download PDF

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Gabriel Krein
Tobias Illg
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Robert Bosch GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2611Measuring inductance

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Koppelinduktivität und/oder einer zu der Koppelinduktivität proportionalen Größe, insbesondere eines Koppelfaktors, einer Energieübertragungseinrichtung (1), wobei die Energieübertragungseinrichtung (1) eine erste Spule (2) und eine von der ersten Spule (2) elektrisch getrennte zweite Spule (3) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass eine elektrische Wechselspannung oder ein elektrischer Wechselstrom an der ersten Spule (2) angelegt wird, dass zumindest ein erster Spannungswert einer der Spulen (2,3), zumindest ein erster Stromwert der ersten Spule (2) und zumindest ein zweiter Stromwert der zweiten Spule (3) ermittelt werden, und dass in Abhängigkeit von einem elektrischen Widerstand einer der Spulen (2,3), einer Selbstinduktivität einer der Spulen (2,3), dem ersten Spannungswert, dem ersten Stromwert und dem zweiten Stromwert die Koppelinduktivität und/oder die Größe ermittelt werden.The invention relates to a method for determining a coupling inductance and / or a variable proportional to the coupling inductance, in particular a coupling factor, an energy transmission device (1), the energy transmission device (1) comprising a first coil (2) and one of the first coil (2). has electrically separated second coil (3). It is provided that an electrical alternating voltage or an electrical alternating current is applied to the first coil (2), that at least one first voltage value of one of the coils (2, 3), at least one first current value of the first coil (2) and at least one second Current value of the second coil (3) are determined, and that depending on an electrical resistance of one of the coils (2, 3), a self-inductance of one of the coils (2, 3), the first voltage value, the first current value and the second current value Coupling inductance and / or the size can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Koppelinduktivität und/oder einer zu der Koppelinduktivität proportionalen Größe, insbesondere eines Koppelfaktors, einer Energieübertragungseinrichtung, wobei die Energieübertragungseinrichtung eine erste Spule und eine von der ersten Spule elektrisch getrennte zweite Spule aufweist.The invention relates to a method for determining a coupling inductance and / or a variable proportional to the coupling inductance, in particular a coupling factor, of an energy transmission device, the energy transmission device having a first coil and a second coil electrically separated from the first coil.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Durchführen des eingangs genannten Verfahrens.The invention also relates to a control device for carrying out the method mentioned at the beginning.

Stand der TechnikState of the art

Energieübertragungseinrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise weisen induktive Ladestationen eine erste Spule auf. Wird an die erste Spule ein elektrischer Wechselstrom oder eine elektrische Wechselspannung angelegt, so wird in der ersten Spule ein Spulenstrom und durch den Spulenstrom beziehungsweise durch die erste Spule ein Magnetfeld erzeugt. Wird nun eine zweite elektrisch von der ersten Spule getrennte Spule geeignet in dem Magnetfeld angeordnet, wird durch das Magnetfeld eine elektrische Spannung in die zweite Spule induziert, wobei durch die induzierte Spannung beispielsweise ein elektrisch mit der zweiten Spule verbundener Verbraucher betrieben oder ein elektrisch mit der zweiten Spule verbundener Energiespeicher aufgeladen werden kann. Somit bilden die erste Spule und die zweite Spule bei geeigneter Anordnung der zweiten Spule eine Energieübertragungseinrichtung.Energy transmission devices of the type mentioned are known. For example, inductive charging stations have a first coil. If an electrical alternating current or an electrical alternating voltage is applied to the first coil, a coil current is generated in the first coil and a magnetic field is generated by the coil current or by the first coil. If a second coil, which is electrically separated from the first coil, is now suitably arranged in the magnetic field, an electrical voltage is induced in the second coil by the magnetic field, with the induced voltage, for example, operating a consumer electrically connected to the second coil or one electrically connected to the second coil connected energy storage can be charged. With a suitable arrangement of the second coil, the first coil and the second coil thus form an energy transmission device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Koppelinduktivität der Energieübertragungseinrichtung einfach und zuverlässig ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine zu der Koppelinduktivität proportionale Größe, beispielsweise ein Koppelfaktor, ermittelt. Die Kenntnis der Koppelinduktivität beziehungsweise der Größe bietet aus steuerungs- beziehungsweise regelungstechnischer Sicht Vorteile. Beispielsweise kann anhand der Koppelinduktivität beziehungsweise der Größe festgestellt werden, ob eine Energieübertragung zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule möglich ist beziehungsweise erfolgt, oder mit welchem Wirkungsgrad die Energieübertragung möglich ist beziehungsweise erfolgt. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass eine elektrische Wechselspannung oder ein elektrischer Wechselstrom an die erste Spule angelegt wird, dass zumindest ein erster Spannungswert einer der Spulen, zumindest ein erster Stromwert der ersten Spule und zumindest ein zweiter Stromwert der zweiten Spule ermittelt werden, und dass in Abhängigkeit von einem Widerstand einer der Spulen, einer Selbstinduktivität einer der Spulen, dem ersten Spannungswert, dem ersten Stromwert und dem zweiten Stromwert die Koppelinduktivität und/oder die Größe ermittelt werden. Somit werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zumindest die Größen ermittelt, die zum Ermitteln der Koppelinduktivität benötigt werden. Insbesondere werden der erste Spannungswert, der erste Stromwert und/oder der zweite Stromwert erfasst. Es werden demnach Messeinrichtungen verwendet, die dazu ausgebildet sind, die oben genannten Werte direkt zu erfassen. Alternativ dazu wird zum Ermitteln zumindest eines der Werte eine Messeinrichtung verwendet, die nicht direkt den Wert, also den ersten Spannungswert, den ersten Stromwert oder den zweiten Stromwert, erfasst, sondern einen Wert, in Abhängigkeit dessen der erste Spannungswert, der erste Stromwert oder der zweite Stromwert berechnet beziehungsweise ermittelt wird. Vorzugsweise wird als erster Spannungswert ein Spannungswert der ersten Spule ermittelt. Alternativ dazu wird als erster Spannungswert ein Spannungswert der zweiten Spule ermittelt. Vorzugsweise werden die Koppelinduktivität und/oder die Größe in Abhängigkeit von dem Widerstand und der Selbstinduktivität derjenigen der Spulen ermittelt, deren Spannungswert ermittelt und beim Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder Größe berücksichtigt wird.The method according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a coupling inductance of the energy transmission device is determined simply and reliably. Alternatively or additionally, a variable proportional to the coupling inductance, for example a coupling factor, is determined by the method according to the invention. Knowing the coupling inductance or the size offers advantages from a control point of view. For example, the coupling inductance or the size can be used to determine whether an energy transfer between the first coil and the second coil is possible or takes place, or with what efficiency the energy transfer is possible or takes place. According to the invention, it is provided that an electrical alternating voltage or an electrical alternating current is applied to the first coil, that at least a first voltage value of one of the coils, at least a first current value of the first coil and at least a second current value of the second coil are determined, and that in Depending on a resistance of one of the coils, a self-inductance of one of the coils, the first voltage value, the first current value and the second current value, the coupling inductance and / or the size are determined. The method according to the invention thus determines at least the quantities which are required to determine the coupling inductance. In particular, the first voltage value, the first current value and / or the second current value are recorded. Accordingly, measuring devices are used which are designed to directly record the above-mentioned values. As an alternative to this, a measuring device is used to determine at least one of the values, which does not directly record the value, i.e. the first voltage value, the first current value or the second current value, but rather a value, depending on which the first voltage value, the first current value or the second current value is calculated or determined. A voltage value of the first coil is preferably determined as the first voltage value. Alternatively, a voltage value of the second coil is determined as the first voltage value. The coupling inductance and / or the size are preferably determined as a function of the resistance and the self-inductance of those of the coils, the voltage value of which is determined and taken into account when determining the coupling inductance and / or size.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere erste Spannungswerte, mehrere erste Stromwerte und/oder mehrere zweite Stromwerte ermittelt und beim Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe berücksichtigt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Genauigkeit beim Ermitteln des Koppelfaktors und/oder der Größe gesteigert wird. Vorzugsweise wird dabei ein erster der ersten Spannungswerte, ersten Stromwerte und/oder zweiten Stromwerte zu einem anderen Zeitpunkt ermittelt beziehungsweise erfasst als ein zweiter der ersten Spannungswerte, ersten Stromwerte und/oder zweiten Stromwerte.According to a preferred embodiment, it is provided that a plurality of first voltage values, a plurality of first current values and / or a plurality of second current values are determined and taken into account when determining the coupling inductance and / or the variable. This has the advantage that the accuracy when determining the coupling factor and / or the size is increased. In this case, a first of the first voltage values, first current values and / or second current values is preferably determined or recorded at a different point in time than a second of the first voltage values, first current values and / or second current values.

Vorzugsweise wird als erster Spannungswert ein erster Spannungsverlauf, als erster Stromwert ein erster Stromverlauf und/oder als zweiter Stromwert ein zweiter Stromverlauf ermittelt. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter gesteigert.A first voltage curve is preferably determined as the first voltage value, a first current curve as the first current value and / or a second current curve as the second current value. This further increases the accuracy of the method.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als erster Spannungswert eine erste Spannungsamplitude, als erster Stromwert eine erste Stromamplitude und/oder als zweiter Stromwert eine zweite Stromamplitude ermittelt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren kostengünstig durchführbar ist. Insbesondere werden gemäß dieser Ausführungsform Messeinrichtungen zum Ermitteln beziehungsweise Erfassen des ersten Spannungswertes und/oder der Stromwerte verwendet, die kostengünstiger sind als solche Messeinrichtungen, durch die ein Spannungsverlauf beziehungsweise Stromverlauf ermittelt beziehungsweise erfasst werden könnte.According to a preferred embodiment, provision is made for a first voltage amplitude to be determined as the first voltage value, a first current amplitude as the first current value and / or a second current amplitude as the second current value. This has the advantage that the method can be carried out inexpensively. In particular, according to this embodiment, measuring devices for determining or detecting the first voltage value and / or the current values are used, which are less expensive than such measuring devices by means of which a voltage curve or current curve could be determined or recorded.

Vorzugsweise wird als erster Spannungswert ein erstes quadratisches Spannungsmittel, als erster Stromwert ein erstes quadratisches Strommittel und/oder als zweiter Stromwert ein zweites quadratisches Strommittel ermittelt. Auch daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren durch die einfache Ausgestaltung der Messeinrichtungen kostengünstig durchführbar ist.A first square voltage means is preferably determined as the first voltage value, a first square current means as the first current value and / or a second square current means as the second current value. This also has the advantage that the method can be carried out inexpensively due to the simple design of the measuring devices.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem ersten Stromwert eine erste Ableitung und/oder in Abhängigkeit von dem zweiten Stromwert eine zweite Ableitung ermittelt werden, und dass in Abhängigkeit von der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung die Koppelinduktivität und/oder die Größe ermittelt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Koppelinduktivität und/oder die Größe besonders einfach, insbesondere gemäß der untenstehenden Gleichung (0.1), berechnet werden können.According to a preferred embodiment, it is provided that a first derivative and / or a second derivative are determined as a function of the first current value and that the coupling inductance and / or as a function of the first derivative and / or the second derivative or the size can be determined. This has the advantage that the coupling inductance and / or the size can be calculated particularly easily, in particular according to equation (0.1) below.

Vorzugsweise werden die Koppelinduktivität und/oder die Größe mittels einer Regression, insbesondere linearen Regression, ermittelt. Durch eine derartige Vorgehensweise wird gewährleistet, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelte Werte beim Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe berücksichtigt werden. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens gesteigert.The coupling inductance and / or the size are preferably determined by means of a regression, in particular linear regression. Such a procedure ensures that values determined at different times are taken into account when determining the coupling inductance and / or the size. This increases the accuracy of the method.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem ersten quadratischen Strommittel oder der ersten Stromamplitude der erste Stromverlauf und/oder in Abhängigkeit von dem zweiten quadratischen Strommittel oder der zweiten Stromamplitude der zweite Stromverlauf ermittelt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der erste Stromverlauf und/oder der zweite Stromverlauf zur Verfügung stehen, obwohl diese nicht erfasst werden. Somit ist das Verfahren zum Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe einerseits genau und andererseits kostengünstig durchführbar.According to a preferred embodiment, provision is made for the first current profile to be determined as a function of the first square current means or the first current amplitude and / or the second current profile to be determined as a function of the second square current means or the second current amplitude. This has the advantage that the first current profile and / or the second current profile are available, although these are not recorded. The method for determining the coupling inductance and / or the size can thus be carried out precisely on the one hand and on the other hand inexpensively.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von dem ersten quadratischen Spannungsmittel oder der ersten Spannungsamplitude der erste Spannungsverlauf ermittelt. Auch daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren einerseits genau und andererseits kostengünstig durchführbar ist.The first voltage curve is preferably determined as a function of the first square voltage means or the first voltage amplitude. This also has the advantage that the method can be carried out precisely on the one hand and on the other hand inexpensively.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden zumindest zwei Phasenverschiebungen vorgegeben, die jeweils ein Maß für eine Phasendifferenz zwischen dem tatsächlichen ersten Spannungsverlauf einerseits und dem ersten Stromverlauf oder dem zweiten Stromverlauf andererseits sind, wobei in Abhängigkeit der vorgegebenen Phasenverschiebungen jeweils ein potentieller erster Spannungsverlauf ermittelt wird. Wie oben beschrieben werden insbesondere das erste quadratische Spannungsmittel oder die erste Spannungsamplitude als erster Spannungswert ermittelt. In diesen Fällen ist die tatsächliche Phasendifferenz zwischen dem ersten Spannungsverlauf und dem ersten Stromverlauf beziehungsweise dem zweiten Stromverlauf aus den Messwerten nicht ersichtlich. Durch das Vorgeben von zumindest zwei Phasenverschiebungen wird erreicht, dass die Koppelinduktivität und/oder die Größe auch dann ermittelt werden können, wenn die tatsächliche Phasendifferenz unbekannt ist.According to a preferred embodiment, at least two phase shifts are specified, each of which is a measure of a phase difference between the actual first voltage curve on the one hand and the first current curve or the second current curve on the other hand, a potential first voltage curve being determined as a function of the specified phase shifts. As described above, in particular the first square voltage means or the first voltage amplitude are determined as the first voltage value. In these cases, the actual phase difference between the first voltage curve and the first current curve or the second current curve cannot be seen from the measured values. By specifying at least two phase shifts, it is achieved that the coupling inductance and / or the size can also be determined if the actual phase difference is unknown.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von jedem der ermittelten potentiellen Spannungsverläufe jeweils eine potentielle Koppelinduktivität und/oder eine zu der potentiellen Koppelinduktivität proportionale potentielle Größe ermittelt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass in Abhängigkeit von den mehreren potentiellen Koppelinduktivitäten oder potentiellen Größen entschieden werden kann, welche der potentiellen Koppelinduktivitäten oder potentiellen Größen der tatsächlichen Koppelinduktivität oder der tatsächlichen Größe zumindest im Wesentlichen entspricht, und dass diese potentielle Koppelinduktivität oder potentielle Größe dann als Koppelinduktivität oder Größe ausgewählt werden kann.According to a preferred embodiment, a potential coupling inductance and / or a potential variable proportional to the potential coupling inductance are determined as a function of each of the potential voltage curves determined. This has the advantage that, depending on the plurality of potential coupling inductances or potential sizes, it can be decided which of the potential coupling inductances or potential sizes at least substantially corresponds to the actual coupling inductance or size, and that this potential coupling inductance or potential size then as Coupling inductance or size can be selected.

Dabei wird vorzugsweise für jede der potentiellen Koppelinduktivitäten und/oder potentiellen Größen jeweils ein Gütemaß bestimmt, wobei in Abhängigkeit von den Gütemaßen eine der potentiellen Koppelinduktivitäten als Koppelinduktivität und/oder eine der potentiellen Größen als Größe ausgewählt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass eine der potentiellen Koppelinduktivitäten als Koppelinduktivität und/oder eine der potentiellen Größen als Größe ausgewählt wird, die der tatsächlichen Koppelinduktivität beziehungsweise der tatsächlichen Größe zumindest im Wesentlichen entspricht. Demnach wird auch durch ein derartiges Vorgehen die Genauigkeit des Verfahrens gesteigert. Als Gütemaß wird vorzugsweise für jede der potentiellen Koppelinduktivitäten und/oder potentiellen Größen jeweils ein Bestimmtheitsmaß ermittelt.In this case, a quality measure is preferably determined for each of the potential coupling inductances and / or potential variables, with one of the potential coupling inductances being selected as coupling inductance and / or one of the potential variables as a variable depending on the quality measures. This ensures that one of the potential coupling inductances is selected as the coupling inductance and / or one of the potential variables as a variable which at least substantially corresponds to the actual coupling inductor or the actual variable. Accordingly, the accuracy of the method is also increased by such a procedure. A coefficient of determination is preferably determined as a quality measure for each of the potential coupling inductances and / or potential variables.

Das erfindungsgemäße Steuergerät für eine Energieübertragungseinrichtung, die eine erste Spule, eine von der ersten Spule elektrisch getrennte zweite Spule, eine elektrisch leitend mit der ersten Spule verbundene Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle, eine Spannungsmesseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Spannungswert, insbesondere der ersten Spule, zu ermitteln, eine erste Strommesseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Stromwert der ersten Spule zu ermitteln, und eine zweite Strommesseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen zweiten Stromwert der zweiten Spule zu ermitteln, aufweist, zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 13 dadurch aus, dass das Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich daraus die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.The control device according to the invention for an energy transmission device, the first coil, a second coil that is electrically separated from the first coil, an alternating current or alternating voltage source that is electrically conductively connected to the first coil, a voltage measuring device that is designed to at least a first voltage value, in particular the first coil to determine a first current measuring device, which is designed to at least a first current value to determine the first coil and has a second current measuring device, which is designed to determine at least a second current value of the second coil, is characterized by the features of claim 13 in that the control device is specially designed for the intended use to carry out the method according to the invention. This results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features result from what has been described above and from the claims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und entsprechende Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigen

  • 1 eine Energieübertragungseinrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ermitteln einer Koppelinduktivität der Energieübertragungseinrichtung und
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, the same and corresponding elements in the figures being provided with the same reference symbols. Show this
  • 1 an energy transmission device in a schematic representation,
  • 2nd a first embodiment of a method for determining a coupling inductance of the energy transmission device and
  • 3rd a second embodiment of the method.

1 zeigt eine Energieübertragungseinrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die Energieübertragungseinrichtung 1 weist eine erste Spule 2 und eine elektrisch von der ersten Spule 2 getrennte zweite Spule 3 auf. Vorliegend ist die erste Spule 2 Bestandteile einer induktiven Ladestation 11. Die zweite Spule 3 ist Bestandteil einer mobilen Einrichtung, die einen elektrisch mit der zweiten Spule 3 verbundenen Energiespeicher 6 aufweist, wobei eine zwischen dem Energiespeicher 6 und der zweiten Spule 3 angeordnete Leistungselektronik aus Übersichtlichkeitsgründen in 1 nicht dargestellt ist. Insbesondere handelt es sich bei der mobilen Einrichtung um ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Vorliegend sind zumindest ein elektrischer Widerstand der ersten Spule 2 und eine Selbstinduktivität beziehungsweise Eigeninduktivität der ersten Spule 2 bekannt. Die erste Spule 2 ist mit einer Wechselstromquelle 4 der Energieübertragungseinrichtung 1 verbunden. Alternativ dazu weist die Energieübertragungseinrichtung 1 eine mit der ersten Spule 2 verbundene Wechselspannungsquelle auf. Wird durch die Wechselstromquelle 4 ein Wechselstrom an der ersten Spule angelegt, so wird in der ersten Spule 2 ein Spulenstrom und durch den Spulenstrom beziehungsweise durch die erste Spule 2 ein Magnetfeld 5 erzeugt. Die zweite Spule 3 ist vorliegend derart in dem Magnetfeld 5 angeordnet, dass durch das Magnetfeld 5 eine elektrische Spannung in die zweite Spule 3 induziert wird. Dabei wird durch die induzierte Spannung der Energiespeicher 6 geladen. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Spule 3 mit einem Verbraucher verbunden beziehungsweise verbindbar, wobei durch die in die zweite Spule 3 induzierte Spannung der Verbraucher betrieben wird beziehungsweise betreibbar ist. 1 shows an energy transmission device 1 in a schematic representation. The energy transfer device 1 has a first coil 2nd and one electrically from the first coil 2nd separate second coil 3rd on. The first coil is present 2nd Components of an inductive charging station 11 . The second coil 3rd is part of a mobile device that is electrically connected to the second coil 3rd connected energy storage 6 has, one between the energy storage 6 and the second coil 3rd arranged power electronics for reasons of clarity in 1 is not shown. In particular, the mobile device is a motor vehicle with an electric drive machine. At least one electrical resistance of the first coil is present 2nd and a self-inductance or self-inductance of the first coil 2nd known. The first coil 2nd is with an AC power source 4th the energy transmission device 1 connected. Alternatively, the energy transmission device has 1 one with the first coil 2nd connected AC voltage source. Is by the AC power source 4th an alternating current is applied to the first coil, so in the first coil 2nd a coil current and through the coil current or through the first coil 2nd a magnetic field 5 generated. The second coil 3rd is in the present case in the magnetic field 5 arranged that by the magnetic field 5 an electrical voltage in the second coil 3rd is induced. The energy storage is induced by the induced voltage 6 loaded. The second coil is alternatively or additionally 3rd connected or connectable to a consumer, with the in the second coil 3rd induced voltage of the consumer is operated or is operable.

Der ersten Spule 2 sind eine erste Spannungsmesseinrichtung 7 und eine erste Strommesseinrichtung 8 zugeordnet. Die erste Spannungsmesseinrichtung 7 ist parallel zu der ersten Spule 2 geschaltet und dazu ausgebildet, zumindest einen Spannungswert der ersten Spule 2 zu erfassen. Die erste Strommesseinrichtung 8 ist in Reihe mit der ersten Spule 2 geschaltet und dazu ausgebildet, zumindest einen ersten Stromwert der ersten Spule 2 zu erfassen. Außerdem sind auch der zweiten Spule 3 eine optionale Spannungsmesseinrichtung, also eine zweite Spannungsmesseinrichtung 9, und eine Strommesseinrichtung, also eine zweite Strommesseinrichtung 10, zugeordnet. Die zweite Spannungsmesseinrichtung 9 ist parallel zu der zweiten Spule 3 geschaltet und dazu ausgebildet, zumindest einen Spannungswert der zweiten Spule 3 zu erfassen. Die zweite Strommesseinrichtung 10 ist in Reihe mit der zweiten Spule 3 geschaltet und dazu ausgebildet, zumindest einen zweiten Stromwert der zweiten Spule 3 zu erfassen.The first coil 2nd are a first voltage measuring device 7 and a first current measuring device 8th assigned. The first voltage measuring device 7 is parallel to the first coil 2nd switched and designed to at least one voltage value of the first coil 2nd capture. The first current measuring device 8th is in line with the first coil 2nd switched and designed to at least a first current value of the first coil 2nd capture. In addition, the second coil is also 3rd an optional voltage measuring device, ie a second voltage measuring device 9 , and a current measuring device, ie a second current measuring device 10th , assigned. The second voltage measuring device 9 is parallel to the second coil 3rd switched and designed to at least one voltage value of the second coil 3rd capture. The second current measuring device 10th is in series with the second coil 3rd switched and designed to at least a second current value of the second coil 3rd capture.

Außerdem weist die Energieübertragungseinrichtung 1 ein Steuergerät 12 auf. Das Steuergerät 12 ist mit den Spannungsmesseinrichtungen 7 und 9 und mit den Strommesseinrichtungen 8 und 10 kommunikationsverbunden, sodass dem Steuergerät 12 die durch die Einrichtungen 7 bis 10 erfassten Werte zur Verfügung stehen. Vorliegend ist das Steuergerät 12 dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Spannungswert der ersten Spule 2, dem ersten Stromwert, dem zweiten Stromwert sowie dem elektrischen Widerstand der ersten Spule 2 und der Selbstinduktivität der ersten Spule 2 die Koppelinduktivität und/oder den Koppelfaktor der Energieübertragungseinrichtung 1 zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät 12 dazu ausgebildet, die Koppelinduktivität und/oder den Koppelfaktor in Abhängigkeit von dem Spannungswert der zweiten Spule 3, dem ersten Stromwert, dem zweiten Stromwert sowie dem elektrischen Widerstand der zweiten Spule 3 und der Selbstinduktivität der zweiten Spule 3 zu ermitteln. Dabei wird der Spannungswert, der beim Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe berücksichtigt wird, als erster Spannungswert bezeichnet.In addition, the energy transmission device 1 a control unit 12th on. The control unit 12th is with the voltage measuring devices 7 and 9 and with the current measuring devices 8th and 10th communication-linked, so that the control unit 12th through the facilities 7 to 10th recorded values are available. The control unit is present 12th designed to depend on the voltage value of the first coil 2nd , the first current value, the second current value and the electrical resistance of the first coil 2nd and the self-inductance of the first coil 2nd the coupling inductance and / or the coupling factor of the energy transmission device 1 to determine. The control unit is alternative or additional 12th designed for the coupling inductance and / or the coupling factor as a function of the voltage value of the second coil 3rd , the first current value, the second current value and the electrical resistance of the second coil 3rd and the self-inductance of the second coil 3rd to determine. The voltage value that is taken into account when determining the coupling inductance and / or the size is referred to as the first voltage value.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zum Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder des Koppelfaktors der Energieübertragungseinrichtung 1 erläutert.The following are two exemplary embodiments of a method for determining the coupling inductance and / or the coupling factor of the energy transmission device 1 explained.

Die Koppelinduktivität M lässt sich gemäß Gleichung (0.1) wie folgt darstellen: U 1 ( t ) = R 1 I 1, c o i l ( t ) + L 1 I ˙ 1, c o i l ( t ) M I ˙ 2, c o i l ( t )

Figure DE102018218581A1_0001
Dabei ist U1(t) der Spannungswert der ersten Spule 2 zum Zeitpunkt t, R1 der elektrische Widerstand der ersten Spule 2, h1,coil(t) der erste Stromwert der ersten Spule 2 zum Zeitpunkt t, L1 die Selbstinduktivität der ersten Spule 2, İ1,coil(t) die Ableitung des ersten Stromwertes der ersten Spule 2 zum Zeitpunkt t und İ2,coil(t) die Ableitung des zweiten Stromwertes der zweiten Spule 3 zum Zeitpunkt t.The coupling inductance M can be represented as follows according to equation (0.1): U 1 ( t ) = R 1 I. 1, c O i l ( t ) + L 1 I. ˙ 1, c O i l ( t ) - M I. ˙ 2, c O i l ( t )
Figure DE102018218581A1_0001
U 1 (t) is the voltage value of the first coil 2nd at time t, R 1 the electrical resistance of the first coil 2nd , h 1, coil (t) the first current value of the first coil 2nd at time t, L 1 the self-inductance of the first coil 2nd , İ 1, coil (t) the derivative of the first current value of the first coil 2nd at times t and İ 2, coil (t) the derivative of the second current value of the second coil 3rd at time t.

Die Gleichung (0.1) kann wie folgt umgestellt werden: U 1 ( t ) = R 1 I 1, c o i l ( t ) + L 1 I ˙ 1, c o i l ( t ) M I ˙ 2, c o i l ( t )

Figure DE102018218581A1_0002
Gemäß dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird in einem Schritt S1 als erster Spannungswert ein erster Spannungsverlauf der ersten Spule 2, als erster Stromwert ein erster Stromverlauf der ersten Spule 2 und als zweiter Stromwert ein zweiter Stromverlauf der zweiten Spule 3 ermittelt. In einem Schritt S2 wird aus dem ersten Stromverlauf und aus dem zweiten Stromverlauf jeweils eine Ableitung ermittelt beziehungsweise berechnet. Demzufolge ist gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich die Koppelinduktivität M eine Unbekannte in den Gleichungen (0.1) beziehungsweise (0.2).Equation (0.1) can be changed as follows: U 1 ( t ) = R 1 I. 1, c O i l ( t ) + L 1 I. ˙ 1, c O i l ( t ) - M I. ˙ 2, c O i l ( t )
Figure DE102018218581A1_0002
According to the in 2nd illustrated first embodiment of the method is in one step S1 a first voltage curve of the first coil as the first voltage value 2nd , a first current profile of the first coil as the first current value 2nd and as a second current value a second current profile of the second coil 3rd determined. In one step S2 a derivation is determined or calculated from the first current curve and from the second current curve. Accordingly, according to the in 2nd In the exemplary embodiment shown, only the coupling inductance M is unknown in equations (0.1) and (0.2).

Da in dem Schritt S1 ein erster Spannungsverlauf, ein erster Stromverlauf und ein zweiter Stromverlauf ermittelt werden, liegt jeweils eine Vielzahl an ersten Spannungswerten, ersten Stromwerten und zweiten Stromwerten vor. Bei n Messungen gilt weiterhin für jede einzelne Messung i = 1,2, ... n zum dazu gehörigen Zeitpunkt t die Gleichung (0.2). Diese kann vereinfacht wie folgt dargestellt werden: y i = β x i

Figure DE102018218581A1_0003
mit y i = U 1, i R 1 I 1, c o i l , i L 1 I ˙ 1, c o i l , i
Figure DE102018218581A1_0004
und x i = I ˙ 2, c o i l , i
Figure DE102018218581A1_0005
und β = M
Figure DE102018218581A1_0006
Ziel ist es, mit n Messungen den unbekannten Koeffizienten β (also die Koppelinduktivität M) zu schätzen. Da der erste Spannungsverlauf, der erste Stromverlauf und der zweite Stromverlauf vorliegen, ist die Anzahl der Messungen zumindest größer als die Anzahl der einen Unbekannten. In einem Schritt S3 wird gemäß Gleichung (0.7) eine lineare Regression durchgeführt, wodurch die Unbekannte β, also die Koppelinduktivität M, ermittelt wird. Mittels einer linearen Regression kann bei derartigen Problemen eine zuverlässige Parameterschätzung für die Unbekannte β durchgeführt werden. β = i = 1 n ( x i x ¯ ) ( y i y ¯ ) i = 1 n ( x i x ¯ ) 2
Figure DE102018218581A1_0007
Dabei wird yi gemäß der oben stehenden Gleichung (0.4) berechnet und y ist gemäß Gleichung (0.8) das arithmetische Mittel der berechneten Werte: y ¯ = 1 n i = 1 n y i
Figure DE102018218581A1_0008
Weiterhin wird xi gemäß Gleichung (0.5) berechnet, und x ist das arithmetische Mittel der verwendeten Werte xi.Because in the step S1 a first voltage curve, a first current curve and a second current curve are determined, there is a large number of first voltage values, first current values and second current values. In the case of n measurements, the equation (0.2) also applies to each individual measurement i = 1.2, ... n at the associated time t. This can be simplified as follows: y i = β x i
Figure DE102018218581A1_0003
With y i = U 1, i - R 1 I. 1, c O i l , i - L 1 I. ˙ 1, c O i l , i
Figure DE102018218581A1_0004
and x i = - I. ˙ 2, c O i l , i
Figure DE102018218581A1_0005
and β = M
Figure DE102018218581A1_0006
The aim is to estimate the unknown coefficient β (i.e. the coupling inductance M) with n measurements. Since the first voltage curve, the first current curve and the second current curve are present, the number of measurements is at least greater than the number of unknowns. In one step S3 a linear regression is carried out according to equation (0.7), whereby the unknown β, that is to say the coupling inductance M, is determined. In the case of such problems, linear regression can be used to perform a reliable parameter estimate for the unknown β. β = i = 1 n ( x i - x ¯ ) ( y i - y ¯ ) i = 1 n ( x i - x ¯ ) 2nd
Figure DE102018218581A1_0007
Here y i is calculated according to equation (0.4) above and y is the arithmetic mean of the calculated values according to equation (0.8): y ¯ = 1 n i = 1 n y i
Figure DE102018218581A1_0008
Furthermore, x i is calculated according to equation (0.5), and x is the arithmetic mean of the used values x i .

Insbesondere wird in einem optionalen Schritt S4 aus der Koppelinduktivität M der Koppelfaktor k der Energieübertragungseinrichtung 1 berechnet. Hierzu wird die nachfolgende Gleichung (0.9) verwendet, wobei L2 die Selbstinduktivität der zweiten Spule 3 und L1 wie oben beschrieben die Selbstinduktivität der ersten Spule 2 ist. k = M L 1 L 2

Figure DE102018218581A1_0009
Mittels der oben aufgeführten Gleichung (0.3) kann mit den Werten einer einzelnen Messung des ersten Spannungswertes, des ersten Stromwertes und des zweiten Stromwertes nach der Unbekannten β umgestellt und die Koppelinduktivität M berechnet werden. Der Vorteil des Verwendens von Werten mehrerer Messungen und das Durchführen der linearen Regression in dem Schritt S3 liegt darin, dass die Genauigkeit des Ermittelns der Koppelinduktivität beziehungsweise des Koppelfaktors gesteigert werden.In particular, in an optional step S4 from the coupling inductance M the coupling factor k of the energy transmission device 1 calculated. The following equation (0.9) is used for this, where L 2 is the self-inductance of the second coil 3rd and L 1, as described above, the self-inductance of the first coil 2nd is. k = M L 1 L 2nd
Figure DE102018218581A1_0009
Using equation (0.3) listed above, the values of a single measurement of the first voltage value, the first current value and the second current value can be converted to the unknown β and the coupling inductance M can be calculated. The advantage of using values from multiple measurements and performing linear regression in the step S3 lies in the fact that the accuracy of determining the coupling inductance or the coupling factor is increased.

Mit Bezug auf 3 wird im Folgenden ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens erläutert. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt T1 als erster Spannungswert ein erstes quadratisches Spannungsmittel, als erster Stromwert ein erstes quadratisches Strommittel und als zweiter Stromwert ein zweites quadratisches Strommittel ermittelt. Alternativ dazu werden in dem Schritt T1 als erster Spannungswert eine erste Spannungsamplitude, als erster Stromwert eine erste Stromamplitude und als zweiter Stromwert eine zweite Stromamplitude ermittelt.Regarding 3rd a second exemplary embodiment of the method is explained below. According to the second embodiment, in one step T1 a first quadratic voltage means is determined as the first voltage value, a first quadratic current means is determined as the first current value and a second quadratic current means is determined as the second current value. Alternatively, in the step T1 a first voltage amplitude as the first voltage value, a first current amplitude as the first current value and a second current amplitude as the second current value.

In einem Schritt T2 wird gemäß den Gleichungen (0.10) und (0.11) aus dem ersten quadratischen Strommittel und dem zweiten quadratischen Strommittel jeweils ein Stromverlauf ermittelt. Dabei beschreibt I1,coil,RMS das erste quadratische Strommittel, I2,coil,RMS das zweite quadratische Strommittel und T 4

Figure DE102018218581A1_0010
die bekannte Phasenverschiebung zwischen dem ersten Stromverlauf und dem zweiten Stromverlauf. Außerdem beschreibt f die vorliegend bekannte Frequenz der an der ersten Spule 2 angelegten Wechselspannung beziehungsweise des an der ersten Spule 2 angelegten Wechselstroms. Werden in dem Schritt T1 jedoch die erste Stromamplitude und die zweite Stromamplitude ermittelt, so wird in den Gleichungen (0.10) bis (0.13) anstelle des Produkts der quadratischen Strommittel mit der Quadratwurzel von 2 ( X R M S 2 )
Figure DE102018218581A1_0011
die jeweilige Amplitude Xmax verwendet. I 1, c o i l ( t ) = I 1, c o i l , R M S 2 sin ( 2 π f t )
Figure DE102018218581A1_0012
I 2, c o i l ( t ) = I 2, c o i l , R M S 2 sin ( 2 π f t + T 4 )
Figure DE102018218581A1_0013
In one step T2 a current profile is determined in each case from equations (0.10) and (0.11) from the first square current means and the second square current means. I 1, coil, RMS describes the first square current mean, I 2, coil, RMS describes the second square current mean and T 4th
Figure DE102018218581A1_0010
the known phase shift between the first current curve and the second current curve. In addition, f describes the presently known frequency of that on the first coil 2nd AC voltage applied or that of the first coil 2nd applied alternating current. Be in the step T1 however, the first current amplitude and the second current amplitude are determined, instead of the product of the quadratic current mean with the square root of 2 in equations (0.10) to (0.13) ( X R M S 2nd )
Figure DE102018218581A1_0011
the respective amplitude X max used. I. 1, c O i l ( t ) = I. 1, c O i l , R M S 2nd sin ( 2nd π f t )
Figure DE102018218581A1_0012
I. 2, c O i l ( t ) = I. 2, c O i l , R M S 2nd sin ( 2nd π f t + T 4th )
Figure DE102018218581A1_0013

In einem Schritt T3 wird gemäß den Gleichungen (0.12) und (0.13) jeweils eine Ableitung des ersten Stromverlaufs beziehungsweise des zweiten Stromverlaufs ermittelt. I ˙ 1, c o i l ( t ) = 2 π f I 1, c o i l , R M S 2 cos ( 2 π f t )

Figure DE102018218581A1_0014
I ˙ 2, c o i l ( t ) = 2 π f I 2, c o i l , R M S 2 cos ( 2 π f t + T 4 )
Figure DE102018218581A1_0015
Die tatsächliche Phasenverschiebung beziehungsweise Phasendifferenz zwischen dem ersten Spannungswert und dem ersten Stromwert beziehungsweise dem zweiten Stromwert ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens nicht bekannt. Um in Abhängigkeit von dem ersten quadratischen Spannungsmittel den ersten Spannungsverlauf zu ermitteln, werden in einem Schritt T4 mehrere Phasenverschiebungen α vorgegeben. In Abhängigkeit von jeder der Phasenverschiebungen α wird gemäß der nachfolgenden Gleichung (0.14) in einem Schritt T5 jeweils ein erster potentieller Spannungsverlauf ermittelt. Wird in dem Schritt T1 jedoch die erste Spannungsamplitude U1,max ermittelt, so wird in Gleichung (0.14) anstelle des Produkts des ersten quadratischen Spannungsmittels mit der Quadratwurzel von 2 ( U 1, R M S 2 )
Figure DE102018218581A1_0016
die erste Spannungsamplitude U1,max verwendet. U 1 ( t ) = U 1, R M S 2 sin ( 2 π f t + T 4 + α )
Figure DE102018218581A1_0017
In einem Schritt T6 wird in Abhängigkeit von jedem der potentiellen Spannungsverläufe jeweils eine potentielle Koppelinduktivität unter Verwendung der linearen Regression gemäß Gleichung (0.7) ermittelt. Optional wird außerdem gemäß Gleichung (0.9) für jede der potentiellen Koppelinduktivitäten ein potentieller Koppelfaktor berechnet. In einem Schritt T7 wird für jede der Regressionsrechnungen aus T6 jeweils ein Bestimmtheitsmaß R2 berechnet. Das Bestimmtheitsmaß R2 spiegelt die Güte der Regression wieder und kann Werte zwischen 0 und 1 aufweisen. Ein Wert des Bestimmheitsmaßes nahe 1 bedeutet, dass die potentielle Koppelinduktivität beziehungsweise der potentielle Koppelfaktor der tatsächlichen Koppelinduktivität beziehungsweise dem tatsächlichen Koppelfaktor zumindest im Wesentlichen entspricht.In one step T3 a derivation of the first current profile and the second current profile is determined in accordance with equations (0.12) and (0.13). I. ˙ 1, c O i l ( t ) = 2nd π f I. 1, c O i l , R M S 2nd cos ( 2nd π f t )
Figure DE102018218581A1_0014
I. ˙ 2, c O i l ( t ) = 2nd π f I. 2, c O i l , R M S 2nd cos ( 2nd π f t + T 4th )
Figure DE102018218581A1_0015
The actual phase shift or phase difference between the first voltage value and the first current value or the second current value is not known in the second exemplary embodiment of the method. In order to determine the first voltage curve as a function of the first square voltage means, in one step T4 several phase shifts α specified. Depending on each of the phase shifts, α is in one step according to equation (0.14) below T5 a first potential voltage curve is determined in each case. Will in the step T1 However, if the first voltage amplitude U 1, max is determined, then instead of the product of the first quadratic stress mean with the square root of 2, equation (0.14) ( U 1, R M S 2nd )
Figure DE102018218581A1_0016
the first voltage amplitude U 1, max used. U 1 ( t ) = U 1, R M S 2nd sin ( 2nd π f t + T 4th + α )
Figure DE102018218581A1_0017
In one step T6 Depending on each of the potential voltage profiles, a potential coupling inductance is determined using the linear regression according to equation (0.7). Optionally, a potential coupling factor is also calculated according to equation (0.9) for each of the potential coupling inductances. In one step T7 a coefficient of determination R 2 is calculated for each of the regression calculations from T6. The coefficient of determination R 2 reflects the quality of the regression and can have values between 0 and 1. A value of the measure of determination close to 1 means that the potential coupling inductance or the potential coupling factor at least substantially corresponds to the actual coupling inductance or the actual coupling factor.

Das Bestimmtheitsmaß R2 wird folgendermaßen berechnet: R 2 = 1 i = 1 n ( y i y ^ i 2 ) i = 1 n ( y i y ¯ 2 )

Figure DE102018218581A1_0018
Dabei beschreibt ŷi gemäß Gleichung (0.16) den nach dem Regressionsmodell für den Zeitpunkt i berechneten Wert: y ^ i = β x i = β I ˙ 2, c o i l , i
Figure DE102018218581A1_0019
Aus dem Bestimmtheitsmaß R2 lässt sich folgendes ableiten: Hat das Bestimmtheitsmaß den Wert 1, so bedeutet dies, dass die vorgegebene Phasenverschiebung korrekt ist. Des Weiteren ist in diesem Fall die zugehörige Schätzung der Koppelinduktivität beziehungsweise des Koppelfaktors korrekt.The coefficient of determination R 2 is calculated as follows: R 2nd = 1 - i = 1 n ( y i - y ^ i 2nd ) i = 1 n ( y i - y ¯ 2nd )
Figure DE102018218581A1_0018
According to equation (0.16), ŷ i describes the value calculated for the time i according to the regression model: y ^ i = β x i = - β I. ˙ 2, c O i l , i
Figure DE102018218581A1_0019
The following can be derived from the coefficient of determination R 2 : The coefficient of determination has the value 1 , this means that the specified phase shift is correct. Furthermore, in this case the associated estimate of the coupling inductance or the coupling factor is correct.

In einem Schritt T8 wird die potentielle Koppelinduktivität als Koppelinduktivität und/oder der potentielle Koppelfaktor als Koppelfaktor ausgewählt deren/dessen zugeordnetes Bestimmtheitsmaß den größten Wert aufweist.In one step T8 the potential coupling inductance is selected as the coupling inductance and / or the potential coupling factor is selected as the coupling factor whose assigned coefficient of determination has the greatest value.

Insbesondere werden in dem Schritt T4 die mehreren Phasenverschiebungen gleichzeitig vorgegeben und in Abhängigkeit jeder der Phasenverschiebungen jeweils eine potentielle Koppelinduktivität, ein potentieller Koppelfaktor und ein Bestimmtheitsmaß ermittelt. Alternativ dazu werden in dem Schritt T4 aufeinanderfolgend solange Phasenverschiebungen vorgegeben, bis in Abhängigkeit einer der vorgegebenen Phasenverschiebungen ein Bestimmtheitsmaß ermittelt wird, das einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. In dem Schritt T8 werden dann die potentielle Koppelinduktivität und/oder potentielle Größe, denen dieses Bestimmtheitsmaß zugeordnet ist, als Koppelinduktivität beziehungsweise Größe ausgewählt (Diese Vorgehensweise ist durch den gestrichelten Pfeil zwischen dem Schritt T7 und dem Schritt T4 angedeutet).In particular, in the step T4 the multiple phase shifts are specified simultaneously and a potential coupling inductance, a potential coupling factor and a coefficient of determination are determined as a function of each of the phase shifts. Alternatively, in the step T4 Sequential phase shifts are specified in succession until, depending on one of the predetermined phase shifts, a coefficient of determination is determined which exceeds a predetermined threshold value. In the step T8 The potential coupling inductance and / or potential variable to which this coefficient of determination is assigned are then selected as the coupling inductance or variable (this procedure is indicated by the dashed arrow between the step T7 and the step T4 indicated).

Zusätzlich zu den im Zusammenhang mit 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispielen existieren auch Mischformen der Verfahren aus 1 und 2. Beispielsweise werden gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel als erster Spannungswert ein erster Spannungsverlauf und als erster Stromwert und zweiter Stromwert jeweils ein quadratisches Strommittel oder eine Stromamplitude ermittelt. Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird als erster Spannungswert ein erstes quadratisches Spannungsmittel oder eine erste quadratische Spannungsamplitude und als erster Stromwert und zweiter Stromwert jeweils ein Stromverlauf ermittelt.In addition to those related to 1 and 2nd The exemplary embodiments described also exist in mixed forms of the methods 1 and 2nd . For example, according to a third exemplary embodiment, a first voltage curve is determined as the first voltage value and a quadratic current average or a current amplitude is determined as the first current value and second current value. According to a fourth exemplary embodiment, a first quadratic voltage means or a first quadratic voltage amplitude is determined as the first voltage value and a current profile is determined as the first current value and the second current value.

Alternativ zu der Gleichung (0.1) lässt sich die Koppelinduktivität M auch gemäß der nachfolgenden Gleichung (0.17) wie folgt darstellen: U 2 ( t ) = R 2 I 2, c o i l ( t ) + L 2 I ˙ 2, c o i l ( t ) M I ˙ 1, c o i l ( t )

Figure DE102018218581A1_0020
Dabei ist U2(t) der Spannungswert der zweiten Spule 3 zum Zeitpunkt t und İ2,coil(t) der zweite Stromwert der zweiten Spule 3 zum Zeitpunkt t. Insbesondere werden die Koppelinduktivität und/oder die Größe gemäß Gleichung (0.17) anstelle von Gleichung (0.1) ermittelt. Demnach werden die Koppelinduktivität und/oder die Größe dann in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand der zweiten Spule 3, der Selbstinduktivität der zweiten Spule 3, dem Spannungswert der zweiten Spule 3, dem ersten Stromwert der ersten Spule 2 und dem zweiten Stromwert der zweiten Spule 3 ermittelt. Somit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Spannungswert der zweiten Spule 3 der erste Spannungswert.As an alternative to equation (0.1), the coupling inductance M can also be represented as follows according to equation (0.17): U 2nd ( t ) = R 2nd I. 2, c O i l ( t ) + L 2nd I. ˙ 2, c O i l ( t ) - M I. ˙ 1, c O i l ( t )
Figure DE102018218581A1_0020
U 2 (t) is the voltage value of the second coil 3rd at time t and İ 2, coil (t) the second current value of the second coil 3rd at time t. In particular, the coupling inductance and / or the size are determined according to equation (0.17) instead of equation (0.1). Accordingly, the coupling inductance and / or the size are then dependent on the electrical resistance of the second coil 3rd , the self-inductance of the second coil 3rd , the voltage value of the second coil 3rd , the first current value of the first coil 2nd and the second current value of the second coil 3rd determined. Thus, according to this embodiment, the voltage value of the second coil 3rd the first voltage value.

Claims (13)

Verfahren zum Ermitteln einer Koppelinduktivität und/oder einer zu der Koppelinduktivität proportionalen Größe, insbesondere eines Koppelfaktors, einer Energieübertragungseinrichtung (1), wobei die Energieübertragungseinrichtung (1) eine erste Spule (2) und eine von der ersten Spule (2) elektrisch getrennte zweite Spule (3) aufweist, mit folgenden Schritten: a) Anlegen einer elektrischen Wechselspannung oder eines elektrischen Wechselstroms an der ersten Spule (2), b) Ermitteln zumindest eines ersten Spannungswertes einer der Spulen (2,3), zumindest eines ersten Stromwertes der ersten Spule (2) und zumindest eines zweiten Stromwertes der zweiten Spule (3), c) Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe in Abhängigkeit von einem elektrischen Widerstand einer der Spulen (2,3), einer Selbstinduktivität einer der Spulen (2,3), dem ersten Spannungswert, dem ersten Stromwert und dem zweiten Stromwert.Method for determining a coupling inductance and / or a variable proportional to the coupling inductance, in particular a coupling factor, of an energy transmission device (1), the energy transmission device (1) comprising a first coil (2) and a second coil electrically separated from the first coil (2) (3), with the following steps: a) applying an electrical alternating voltage or an electrical alternating current to the first coil (2), b) determining at least a first voltage value of one of the coils (2, 3), at least a first current value of the first coil (2) and at least a second current value of the second coil (3), c) determining the coupling inductance and / or the size as a function of an electrical resistance of one of the coils (2, 3), a self-inductance of one of the coils (2, 3), the first voltage value, the first current value and the second current value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Spannungswerte, mehrere erste Stromwerte und/oder mehrere zweite Stromwerte ermittelt und beim Ermitteln der Koppelinduktivität und/oder der Größe berücksichtigt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that several first voltage values, several first current values and / or several second current values are determined and taken into account when determining the coupling inductance and / or the size. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Spannungswert ein erster Spannungsverlauf, als erster Stromwert ein erster Stromverlauf und/oder als zweiter Stromwert ein zweiter Stromverlauf ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first voltage profile is determined as the first voltage value, a first current profile as the first current value and / or a second current profile as the second current value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Spannungswert eine erste Spannungsamplitude, als erster Stromwert eine erste Stromamplitude und/oder als zweiter Stromwert eine zweite Stromamplitude ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first voltage amplitude is determined as the first voltage value, a first current amplitude as the first current value and / or a second current amplitude as the second current value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Spannungswert ein erstes quadratisches Spannungsmittel, als erster Stromwert ein erstes quadratisches Strommittel und/oder als zweiter Stromwert ein zweites quadratisches Strommittel ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first square voltage means is determined as the first voltage value, a first square current means as the first current value and / or a second square current means as the second current value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem ersten Stromwert eine erste Ableitung und/oder in Abhängigkeit von dem zweiten Stromwert eine zweite Ableitung ermittelt werden, und dass in Abhängigkeit von der ersten Ableitung und/oder der zweiten Ableitung die Koppelinduktivität und/oder die Größe ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first derivative and / or a second derivative is determined as a function of the first current value and / or a second derivative is determined as a function of the first derivative and / or the second derivative Coupling inductance and / or the size is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelinduktivität und/oder die Größe mittels einer Regression, insbesondere linearen Regression, ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling inductance and / or the size are determined by means of a regression, in particular linear regression. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem ersten quadratischen Strommittel oder der ersten Stromamplitude der erste Stromverlauf und/oder in Abhängigkeit von dem zweiten quadratischen Strommittel oder der zweiten Stromamplitude der zweite Stromverlauf ermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 4 to 7 , characterized in that, depending on the first square current mean or the first current amplitude, the first current profile and / or the second current profile is determined as a function of the second square current means or the second current amplitude. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem ersten quadratischen Spannungsmittel oder der ersten Spannungsamplitude der erste Spannungsverlauf ermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that the first voltage curve is determined as a function of the first square voltage means or the first voltage amplitude. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Phasenverschiebungen vorgegeben werden, die jeweils ein Maß für eine Phasendifferenz zwischen dem ersten Spannungsverlauf einerseits und dem ersten Stromverlauf oder dem zweiten Stromverlauf andererseits sind, wobei in Abhängigkeit der vorgegebenen Phasenverschiebungen jeweils ein potentieller erster Spannungsverlauf ermittelt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that at least two phase shifts are specified, each of which is a measure of a phase difference between the first voltage curve on the one hand and the first current curve or the second current curve on the other hand, a potential first voltage curve being determined in each case as a function of the predetermined phase shifts. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von jedem der ermittelten potentiellen ersten Spannungsverläufe jeweils eine potentielle Koppelinduktivität und/oder eine zu der potentiellen Koppelinduktivität proportionale potentielle Größe ermittelt werden.Procedure according to Claim 10 , characterized in that depending on each of the potential first voltage curves determined, a potential coupling inductance and / or a potential variable proportional to the potential coupling inductance are determined. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der potentiellen Koppelinduktivitäten und/oder potentiellen Größen jeweils ein Gütemaß bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit von den Gütemaßen eine der potentiellen Koppelinduktivitäten als Koppelinduktivität und/oder eine der potentiellen Größen als Größe ausgewählt wird.Procedure according to Claim 11 , characterized in that a quality measure is determined in each case for each of the potential coupling inductances and / or potential quantities, one of the potential coupling inductances being selected as the coupling inductance and / or one of the potential quantities as a quantity depending on the quality measurements. Steuergerät (12) für eine Energieübertragungseinrichtung (1), die eine erste Spule (2), eine von der ersten Spule (2) elektrisch getrennte zweite Spule (3), eine elektrisch leitend mit der ersten Spule (2) verbundene Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle (4), eine Spannungsmesseinrichtung (7,9), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Spannungswert einer der Spulen (2,3) zu ermitteln, eine erste Strommesseinrichtung (8), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Stromwert der ersten Spule (2) zu ermitteln, und eine zweite Strommesseinrichtung (10), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen zweiten Stromwert der zweiten Spule (3) zu ermitteln, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.Control device (12) for an energy transmission device (1), which has a first coil (2), a second coil (3) which is electrically separated from the first coil (2), and an alternating current or alternating voltage source which is electrically conductively connected to the first coil (2) (4), a voltage measuring device (7, 9), which is designed to determine at least a first voltage value of one of the coils (2, 3), a first current measuring device (8), which is designed to at least a first current value of the first Determine coil (2), and has a second current measuring device (10), which is designed to determine at least a second current value of the second coil (3), characterized in that the control device (12) is specially prepared for Intended use the method according to one of the Claims 1 to 12th perform.
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