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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ladesystems, wobei das Ladesystem zumindest eine stationäre Induktionsladevorrichtung und zumindest eine mobile Induktionsladevorrichtung umfasst, und wobei die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung in einem Ladebetrieb zur induktiven Energieübertragung mit einer der zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtungen induktiv zusammenwirken kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein derart betriebenes Ladesystem.
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Zur induktiven und somit drahtlosen Energieübertragung können zwei Induktionsladevorrichtungen induktiv zusammenwirken. Dabei kann eine der Induktionsladevorrichtungen stationär und die andere mobile sein. Zur Energieübertragung sind die beiden Induktionsladevorrichtungen zueinander entsprechend zu positionieren. Der Betrieb, in welchem die miteinander induktiv Energie übertragenden Induktionsladevorrichtungen zusammenwirken, wird nachfolgend auch als Ladebetrieb bezeichnet. Ein Ladesystem kann mehrere solche stationäre Induktionsladevorrichtungen und/oder mehrere solche mobile Induktionsladevorrichtungen umfassenden, wobei die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung in der Lage ist, mit der jeweiligen mobilen Induktionsladevorrichtung mittels Induktion Energie zu übertragen. Im Ladebetrieb ist neben der induktiven Energieübertragung eine Kommunikation zwischen den miteinander zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtungen notwendig oder zumindest von Vorteil.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Verfahren zum Betreiben eines Ladesystems der eingangs genannten Art sowie für ein solches Ladesystem verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, für das Verfahren sowie für das Ladesystem verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine benutzerfreundliche und zugleich einfache Umsetzung auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Ladesystem zur Datenverbindung zwischen einer zwecks induktiver Energieübertragung induktiv zusammenzuwirkenden stationären Induktionsladevorrichtung und mobilen Induktionsladevorrichtung mit einem der Induktionsladevorrichtungen mittels eines lokalen Feldes einen Identifikator der Induktionsladevorrichtung an die andere Induktionsladevorrichtung zu übermitteln, wobei die andere Induktionsladevorrichtung den Identifikator empfängt und mit dem empfangenen Identifikator eine Datenverbindung zwischen den Induktionsladevorrichtungen aufbaut wird. Die Übermittlung des Identifikators, nachfolgend auch kurz als ID bezeichnet, über das lokale Feld führt dazu, dass die Zuordnung der Induktionsladevorrichtungen zwecks induktiver Energieübertragung unmittelbar beim Annähern der Induktionsladevorrichtungen aneinander erfolgen und die Datenverbindung entsprechend aufgebaut werden kann. Dies hat zur Folge, dass eine mobile Induktionsladevorrichtung sich ohne vorherige manuelle Auswahl zu einer stationären Induktionsladevorrichtung positionieren kann und aufgrund des lokalen Feldes bei der Positionierung über die ID die Datenverbindung aufgebaut wird. Somit muss die mobile Induktionsladevorrichtung oder eine zugehörige Anwendung nicht bereits vorab bestimmen/entscheiden, mit welcher stationären Induktionsladevorrichtung die Datenverbindung aufgebaut werden muss. In der Folge ist die Datenverbindung zwischen den Induktionsladevorrichtungen benutzerfreundlich und auf einfache Weise umgesetzt. Ist die Bestimmung/Entscheidung manuell zu treffen, führt dies zu einer weiteren benutzerfreundlichen Umsetzung, da der erfindungsgemäße Gedanke es einem Nutzer der mobilen Induktionsladevorrichtung entsprechend erlaubt, ohne vorherige manuelle Auswahl und ohne vorherigen Verbindungsaufbau zwischen den Induktionsladevorrichtungen eine Annäherung der miteinander zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen durchzuführen. Weist das Ladesystem zwei oder mehr stationäre Induktionsladevorrichtungen und/oder zwei oder mehr mobile Induktionsladevorrichtung auf, so können diese, wie vorstehend beschrieben, zum einen benutzerfreundlich jeweils miteinander induktiv Energie übertragen. Zum anderen führt die Übertragung der ID mittels des lokalen Feldes dazu, dass lediglich die ID der das lokale Feld erzeugenden Induktionsladevorrichtung empfangen wird. Dies führt zu einer weiteren benutzerfreundlichen Umsetzung und einem weniger störungsanfälligen und somit robusteren Betrieb des Ladesystems.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend umfasst das Ladesystem zumindest eine stationäre Induktionsladevorrichtung und zumindest eine mobile Induktionsladevorrichtung. Dabei ist die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung in der Lage, zur induktiven Energieübertragung mit der jeweiligen zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtung induktiv zusammenzuwirkenden. Das heißt, dass die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung in einem Ladebetrieb zur induktiven Energieübertragung mit einer jeweiligen der zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtungen induktiv zusammenwirkt. Im Ladebetrieb sind die induktiv zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtungen, das heißt die stationäre Induktionsladevorrichtung und die mobile Induktionsladevorrichtung, in einer Richtung gegenüberliegend angeordnet, welche nachfolgend auch als erste Richtung bezeichnet wird. Vor dem Ladebetrieb wird beim Annähern der induktiv zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen eine der Induktionsladevorrichtungen als Sende-Induktionsladevorrichtung und die andere Induktionsladevorrichtung als Empfangs-Induktionsladevorrichtung betrieben. Dabei erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung zumindest ein Feld, welches eine ID der Sende-Induktionsladevorrichtung überträgt und dessen Hauptachse entlang der ersten Richtung verläuft. Die Empfangs-Induktionsladevorrichtung empfängt mittels des zumindest einen Felds die ID der Sende-Induktionsladevorrichtung, wobei mittels der von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung empfangenen ID der Sende-Induktionsladevorrichtung eine Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung aufgebaut wird.
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Die Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung kann zumindest eines der wenigstens einen die ID übertragenden Felder nutzen.
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Vorteilhaft ist die Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung vom zumindest einen die ID übertragenden Felder separat.
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Die Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung wird zweckmäßig im anschließenden Ladebetrieb aufrechterhalten. Das heißt, dass die Datenverbindung zweckmäßig im anschließenden Ladebetrieb bestehen bleibt.
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Das zumindest eine Feld, mit welchem die Sende-Induktionsladevorrichtung ihre ID überträgt, wird nachfolgend auch als ID-Feld bezeichnet.
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Die Übermittlung der ID von der Sende-Induktionsladevorrichtung an die Empfangs-Induktionsladevorrichtung entspricht vorteilhaft dem sogenannten „Pairing“ oder ist Bestandteil des Pairings.
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Die Datenverbindung zwischen dem im Ladebetrieb zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen, nachfolgend auch als zugehörige Induktionsladevorrichtungen bezeichnet, kann prinzipiell auf beliebige Weise erfolgen, wobei die Datenverbindung bevorzugt vom zumindest einen ID-Feld zur ID-Übertragung separat erfolgt.
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Vorteilhaft erfolgt die Datenverbindung der jeweiligen zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtung drahtlos, vorteilhaft über WiFi, vorzugsweise über WLAN. Die Datenverbindung mit der stationären Induktionsladevorrichtung kann ebenfalls über WiFi oder drahtgebunden erfolgen.
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Zum Aufbau der Datenverbindung sowie zur Datenverbindung der Induktionsladevorrichtungen miteinander weist das Ladesystem zweckmäßig eine entsprechende Infrastruktur auf. Die Infrastruktur umfasst zweckmäßig ein Daten-Netzwerk, nachfolgend auch kurz als Netzwerk bezeichnet. Zur Infrastruktur können entsprechende Accesspoints und/oder zumindest ein Router gehören.
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Vorteilhaft umfasst das Ladesystem einen Server als Bestandteil der Infrastruktur auf, auf welchem die IDs zumindest der zumindest einen Sende-Induktionsladevorrichtung hinterlegt ist.
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Die ID entspricht, wie vorstehend erläutert, einem Identifikator bzw. einer Identifikator-Information. Zweckmäßig erlaubt die ID eine eindeutige Identifizierung der Sende-Induktionsladevorrichtung.
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Die ID kann prinzipiell beliebige Informationen enthalten. Vorstellbar ist es, dass die ID eine MAC-Adresse der Sende-Induktionsladevorrichtung beinhaltet oder daraus besteht. Alternativ oder zusätzlich kann die ID eine IP-Adresse und/oder eine Kennung der Infrastruktur des Ladesystems, insbesondere des Netzwerks, in welchem die Sende-Induktionsladevorrichtung eingebunden ist, beinhalten oder daraus bestehen. Die Kennung kann insbesondere in der Art eines SSID fungieren. Die Kennung kann dabei falsche Pairings verhindern oder zumindest reduzieren, wenn dieselbe IP für zwei Sende-Induktionsladevorrichtungen in unterschiedlichen Infrastrukturen, insbesondere Netzwerken, vergeben ist.
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Das Paring und/oder die Datenverbindung erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung von Normen, beispielsweise der „ISO 15118-20“.
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Die Datenverbindung zwischen den zugehörigen Induktionsladevorrichtungen ermöglicht eine Kommunikation zwischen diesen. Über die Datenverbindung können beispielsweise eine Anpassung von Betriebspunkten und/oder Betriebsparametern der zugehörigen Induktionsladevorrichtungen zur Verbesserung des Ladebetriebs erfolgen.
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Die jeweilige Induktionsladevorrichtung weist zur induktiven Energieübertragung eine Spule auf, welche nachfolgend auch als Energiespule bezeichnet wird. Im Ladebetrieb wirkt eine der Energiespulen als Primärspule und die andere Energiespule als Sekundärspule. Es ist also auch eine bidirektionale, induktive Energieübertragung möglich.
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Die in erste Richtung gegenüberliegende Anordnung der zugehörigen Induktionsladevorrichtung im Ladebetrieb bezieht sich dabei zweckmäßig auf die Energiespulen.
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Unter „gegenüberliegend“ ist dabei nicht zwingend eine unmittelbare gegenüberliegende Anordnung zu verstehen. Vielmehr sind die Induktionsladevorrichtung bzw. Energiespulen in erste Richtung zueinander beabstandet, vorzugsweise derart, dass sie sich quer zu erste Richtung überdecken.
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Der Verlauf der Hauptachse des Felds entlang der ersten Richtung bedeutet insbesondere, dass das Feld derart erzeugt wird, dass sich das Feld zumindest überwiegend in oder entlang der erste Richtung ausbreitet.
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Die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung ist bevorzugt an einer zugehörigen, mobilen Anwendung, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, angebracht. Bevorzugt wird dabei mittels der mobilen Induktionsladevorrichtung induktiv Energie auf die Anwendung übertragen, um beispielsweise eine Batterie der Anwendung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, zu laden.
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Die erste Richtung entspricht vorzugsweise einer Höhenrichtung der Anwendung und insbesondere einer Z-Richtung des Kraftfahrzeugs.
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Das jeweilige zumindest eine ID-Feld zur drahtlosen Übertragung der ID kann prinzipiell ein beliebiges Feld sein.
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Insbesondere ist es vorstellbar, zur Übertragung der ID ein eigenes, separat für diesen Zweck vorgesehenes ID-Feld zu erzeugen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen dient zumindest eines der wenigstens einen zur Übertragung der ID eingesetzten Felder auch einer weiteren Funktion.
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Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen in einem vor dem Ladebetrieb startenden Positionierbetrieb zum Positionieren der miteinander zur induktiven Energieübertragung induktiv zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen zueinander die Sende-Induktionsladevorrichtung zumindest eines der wenigstens einen ID-Felder als ein Feld zur Positionierung der Induktionsladevorrichtungen zueinander, nachfolgend auch als Positionierfeld bezeichnet, erzeugt. Das heißt, dass zumindest eines der wenigstens einen die ID übertragenden ID-Felder ein solches Positionierfeld ist. Bevorzugt ist das jeweilige zumindest eine ID-Feld ein solches Positionierfeld. Dabei empfängt die Empfangs-Induktionsladevorrichtung das zumindest eine Positionierfeld, wobei mittels des zumindest einen empfangenen Positionierfelds die relative Position der Sende-Induktionsladevorrichtung zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung zueinander ermittelt wird. Das heißt also, dass zumindest eines der wenigstens einen als Positionierfeld erzeugten ID-Felder auch die ID der Sende-Induktionsladevorrichtung überträgt. Mit anderen Worten, zumindest eines der wenigstens einen Felder wird sowohl zur Übertragung der ID als auch zur Ermittlung der relativen Position der der Sende-Induktionsladevorrichtung zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung verwendet.
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Da die Hauptachse des ID-Felds entlang der ersten Richtung verläuft, erfolgt mit dem zumindest einen Positionierfeld eine Ermittlung der relativen Position der der Sende-Induktionsladevorrichtung zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung lokal und somit nahe der Sende-Induktionsladevorrichtung, das heißt, wenn sich die mobile Induktionsladevorrichtung der stationären Induktionsladevorrichtung bereits annähert.
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Bevorzugt wird die ID mittels einer Modifikation des Positionierfelds übertragen. Das heißt, dass die Sende-Induktionsladevorrichtung die ID mittels einer Modifikation zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder überträgt. Somit können die Positionierung und die Übertragung der ID ohne oder zumindest mit geringer Zeitverzögerung, das heißt ohne oder mit zumindest reduzierter Latenz, erfolgen.
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Unter „Modifikation“ ist vorliegend insbesondere eine derartige Änderung des zumindest einen Positionierfelds zu verstehen, welche Änderung zur Ermittlung der relativen Position nicht benötigt wird.
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Die Modifikation kann eine solche beliebiger Art sein.
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Insbesondere kann es sich bei der Modifikation um eine Modulation, beispielsweise eine Modulation der Frequenz und/oder des „Duty Cycles“, handeln.
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Bevorzugt handelt es sich bei der Modifikation um eine temporäre, vorzugsweise wiederholte Änderung, Die Modifikation ist also bevorzugt eine Änderung für eine bestimmte Dauer, welche sich vorteilhaft in zeitlichen Abständen, vorzugsweise in vorgegebenen zeitlichen Abständen, wiederholt.
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Als vorteilhaft gelten dabei Ausführungsformen, bei welchen das zumindest eine Positionierfeld mittels einer Änderung in vorgegebenen zeitlichen Abständen modifiziert wird. Es ist also vorgegeben, in welchen zeitlichen Abständen das Positionierfeld zur Übertragung der ID geändert wird. Dies führt zu einer vereinfachten Übertragung der ID, wobei zugleich die Ermittlung der relativen Position der Sende-Induktionsladevorrichtung zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung mittels des zumindest einen Positionierfelds ebenfalls vereinfacht ermöglicht ist.
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Die vorgegebenen zeitlichen Abstände können beliebig groß sein, sofern sie weiterhin eine Ermittlung der relativen Position der Sende-Induktionsladevorrichtung zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung zulassen. Insbesondere können die zeitlichen Abstände unterschiedlich sein. Vorteilhaft sind die zeitlichen Abstände gleich lang.
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Als vorteilhaft erweisen sich Varianten, bei denen die zeitlichen Abstände mehrere Millisekunden betragen. Vorstellbar ist es insbesondere, dass die zeitlichen Abstände 50 ms, 100 ms und dergleichen betragen. Derartige zeitliche Abstände führen zu einer besonders zuverlässigen Übertragung sowohl der ID und zugleich einer möglichst reduzierten Zeitverzögerung bei der Ermittlung der relativen Position aufgrund der Modifikation des Positionierfelds.
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Es versteht sich, dass die zeitlichen Abstände und/oder die Dauer der jeweiligen Modifikation aufgrund von möglicherweise vorhandenen Trägheiten der Sende-Induktionsladevorrichtung, insbesondere aufgrund von sogenannten „Totzeiten“, in der Empfangs-Induktionsladevorrichtung verzerrt, insbesondere verlängert oder verkürzt, ankommen/empfangen werden können. Es versteht sich ferner, dass derartige Verzerrungen berücksichtigt werden.
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Denkbar ist es, die Modifikation zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelde mittels einer Änderung der Frequenz des Positionierfelds, beispielsweise mittels einer Frequenzmodulation, insbesondere in vorgegebenen zeitlichen Abständen, umzusetzen.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei welchen die Sende-Induktionsladevorrichtung die ID mittels einer, vorzugsweise temporären, Änderung einer Amplitude zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder in vorgegebenen zeitlichen Abständen überträgt. Die Modifikation mittels Änderung der Amplitude erlaubt auf der Empfangs-Induktionsladevorrichtung eine einfache Erkennung der Übertragung der ID, das heißt eine definierte und einfache Trennung zwischen der Übertragung der ID und dem eigentlichen Positionierfeld, insbesondere gegenüber der Modifikation über die Frequenz. Somit wird also die Zuverlässigkeit bei zugleich vereinfachter Umsetzung erhöht.
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Die Änderung der Amplitude kann insbesondere durch eine Erhöhung der Amplitude erfolgen.
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Bevorzugt erfolgt die Änderung der Amplitude mittels einer, vorzugsweise temporären, Reduzierung der Amplitude, vorzugsweise mittels einer Aussetzung der Amplitude und somit des Positionierfelds. Dies führt dazu, dass die Übertragung der ID klar erkannt und zudem klar vom Positionierfeld getrennt ist. Das heißt, dass auf diese Weise eine einfache und zuverlässige Übertragung der ID bei zugleich einfacher und zuverlässige Trennung zwischen der Übertragung der ID und dem eigentlichen Positionierfeld erfolgt.
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Die Übertragung der ID erfolgt vorteilhaft dadurch, dass mit dem zumindest einen ID-Feld ein die ID enthaltender Code übertragen wird.
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Der Code kann ein solcher beliebiger Art sein.
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Der Code ist bei bevorzugten Ausführungsformen ein Binär-Code. Das heißt, dass die Sende-Induktionsladevorrichtung die ID mit einem Binär-Code überträgt. Der Binär-Code ist dabei aus ersten Symbolen und zweiten Symbolen zusammengesetzt. Der Einsatz des Binär-Codes zur Übertragung der ID führt zu einer geringeren Störungsanfälligkeit und somit zu einer zuverlässigeren Übertragung der ID, sodass die Übertragung der ID robuster erfolgt.
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Das erste Symbol und das zweite Symbol können jeweils solche beliebiger Art sein.
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Beispielsweise kann das erste Symbol eine logische Null oder „false“ und das zweite Symbol einen logische Eins oder „true“ sein, oder umgekehrt.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird das erste Symbol durch eine temporäre Änderung zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelde und das zweite Symbol durch ein Ausbleiben der temporären Änderung übertragen. Bevorzugt werden die Symbole dabei in besagten zeitlichen Abständen übertragen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird das erste Symbol durch eine temporäre Aussetzung zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelde und das zweite Symbol durch ein Ausbleiben der Aussetzung übertragen. Bevorzugt werden die Symbole dabei in besagten zeitlichen Abständen übertragen. Somit kann die ID aus einer prinzipiell beliebig langen Abfolge von ersten und zweiten Symbolen zusammengesetzt werden und einfach, robust sowie zuverlässig übertragen werden.
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Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Übertragung der ID mittels zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelde und mit dem Binär-Code, wobei vorzugsweise in besagten zeitlichen Abständen das erste Symbol durch eine temporäre Aussetzung der Amplitude und das zweite Symbol durch ein Ausbleiben der Aussetzung übertragen werden, oder umgekehrt.
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Ebenso sind Ausführungsformen bevorzugt, bei welchen die Symbole mittels unterschiedlicher Dauer der Änderung zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder übertragen werden. Das heißt, dass eine Änderung des zumindest einen Positionierfelds für eine erste Dauer das erste Symbol und eine Änderung, insbesondere dieselbe Änderung, des zumindest einen Positionierfelds für eine zweite Dauer das zweite Symbol überträgt.
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Die erste Dauer und die zweite Dauer sind zweckmäßig unterschiedlich. Vorteilhaft beträgt die zweite Dauer ein ganzes Vielfaches der ersten Dauer oder umgekehrt. Beispielsweise beträgt die erste Dauer 1 ms und die zweite Dauer 2 ms oder 3 ms.
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Bei der Änderung handelt es sich dabei vorzugsweise um eine Aussetzung der Amplitude des zumindest einen Positionierfelds. Das heißt, das bei bevorzugten Ausführungsformen das erste Symbol durch Aussetzung der Amplitude zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelde für eine erste Dauer und das zweite Symbol durch eine Aussetzung der Amplitude des wenigstens einen Positionierfelds für eine zweite Dauer übertragen wird. Somit wird eine besonders zuverlässige und robuste Übertragung der Symbole erreicht.
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Der zeitliche Abstand gibt zweckmäßig vor, in welchen Abständen das Positionierfeld ein Symbol des Binär-Codes enthält. Betragen die zeitlichen Abstände beispielsweise 50 ms, wird jede 50 ms ein Symbol übertragen.
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Entsprechendes gilt für die temporäre Änderung und somit für die Dauer. Beträgt die Dauer beispielsweise 1 ms, so wird ein Symbol in den zeitlichen Abständen mittels einer Änderung des Positionierfelds für 1 ms übertragen. Beispielsweise wird eine logische Null oder „false“ mit einer Aussetzung der Amplitude im zeitlichen Abstand von 50 ms für 1 ms übertragen. Eine logische Eins oder „true“ wird übertragen, wenn diese Aussetzung im zeitlichen Abstand von 50 ms ausbleibt.
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Vorteilhaft überträgt die Sende-Induktionsladevorrichtung den Beginn und/oder das Ende der Übertragung der ID.
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Die Übertragung des Beginns und/oder des Endes der Übertragung der ID erlaubt es insbesondere, eine ID mit variabler Länge zu übertragen. Beispielsweise kann es notwendig sein, die ID aufgrund einer erhöhten Anzahl von benachbarten stationären Induktionsladevorrichtungen als Sende- Induktionsladevorrichtungen länger zu wählen als bei einer niedrigeren Anzahl von benachbarten stationären Induktionsladevorrichtungen als Sende- Induktionsladevorrichtungen. Dabei wird die jeweilige, variable Länge der Empfangs-Induktionsladevorrichtung mit der Übertragung des Beginns und/oder des Endes mitgeteilt, sodass die Empfangs-Induktionsladevorrichtung die ID jeweils erkennt.
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Vorstellbar ist es, für den Beginn der Übertragung der ID eine andere Modifikation des Positionierfelds vorzunehmen. Beispielsweise kann die Amplitude für eine andere Dauer, etwa für 2 ms, ausgesetzt werden.
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Das Ende der Übertragung der ID kann analog zum Beginn mit einer anderen Modifikation übertragen werden. Beispielsweise kann die Amplitude für eine andere Dauer modifiziert werden. Insbesondere kann die Amplitude für 3 ms ausgesetzt werden.
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Auch kann die ID periodisch übertragen, der Binär-Code also periodisch und wiederholt gesendet, werden.
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Insbesondere bei einer periodischen Übertragung kann der Beginn der Übertragung dem Ende entsprechen.
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Beim jeweiligen Feld handelt es sich vorliegend um ein physikalisches Feld, also um ein erzeugtes Signal, welches von der Gegenseite empfangen wird. Vorliegend erzeugt also die Sende-Induktionsladevorrichtung das jeweilige Feld, welches ein Signal ist, das von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung empfangen wird. Mit anderen Worten, das ID-Feld ist ein von der Sende-Induktionsladevorrichtung erzeugtes ID-Signal, welches die ID überträgt, und welches die Empfangs-Induktionsladevorrichtung empfängt. Zudem ist das jeweilige Positionierfeld ein von der Sende-Induktionsladevorrichtung erzeugtes Positioniersignal, das die Empfangs-Induktionsladevorrichtung empfängt. Folglich wird zur Übertragung der ID mittels einer Modifikation des Positionierfelds das Positioniersignal modifiziert.
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Das jeweilige zumindest eine ID-Feld, insbesondere Positionierfeld, kann ein Feld beliebiger Art sein.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung zumindest eines der wenigstens einen ID-Felder, insbesondere Positionierfelder, vorzugsweise das jeweilige ID-Feld, insbesondere das jeweilige Positionierfeld, als ein magnetisches Feld. Das heißt, dass zumindest eines der wenigstens einen ID-Felder, vorzugsweise das jeweilige ID-Feld, ein magnetisches Feld ist. Somit kommt es zu einer einfachen Erzeugung des ID-Felds sowie einer vereinfacht lokalen Ausbereitung, insbesondere geringere Ausbereitung, quer zur ersten Richtung.
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Zu Erzeugung des jeweiligen magnetischen Felds weist die Sende-Induktionsladevorrichtung bevorzugt zumindest eine Spule, nachfolgend auch als Sendespule bezeichnet, auf. Insbesondere kann die Sende-Induktionsladevorrichtung zu Erzeugung des jeweiligen ID-Felds, insbesondere des jeweiligen Positionierfelds, eine zugehörige solche Sendespule aufweisen.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der wenigstens einen Sendespulen, vorzugsweise die jeweilige Sendespule, von der Energiespule der Sende-Induktionsladevorrichtung unterschiedlich ist.
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Die Empfangs-Induktionsladevorrichtung kann zum Empfangen des zumindest einen ID-Felds, insbesondere des zumindest einen Positionierfelds, einen entsprechenden Empfänger aufweisen. Insbesondere kann der Empfänger zum Empfangen des zumindest einen ID-Felds zumindest eine Spule aufweisen, welche nachfolgend auch als Empfangsspule bezeichnet wird.
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Der Empfänger insbesondere die Empfangsspule, ist zweckmäßig mit einer Abtastrate betrieben. Dabei werden innerhalb eines Abstastintervalls mehrere Werte ermittelt und diese Werte gemittelt.
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Besonders bevorzugt entspricht dabei die Dauer, vorteilhaft die Dauer der Aussetzung zur Modifikation, einem Abtastintervall des Empfängers, insbesondere der Empfangsspule. Somit werden Latenzen beim Positionieren der Induktionsladevorrichtungen vermieden oder zumindest reduziert.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder als magnetisches Feld mittels eines Signals an der zugehörigen Sendespule, erzeugt, wobei die Modifikation mittels einer Änderung des Signals erzeugt wird. Beim Signal kann es sich insbesondere um eine Pulsweitenmodulation oder kurz „PWM“, vorzugsweise mit konstantem Tastgrad oder „Duty Cycle“, handeln. Die Modifikation wird dabei also mittels einer temporären Änderung der PWM erzeugt. Dies führt zu einer einfachen Umsetzung der Übertragung der ID.
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Die Sende-Induktionsladevorrichtung kann prinzipiell ein einziges solches Positionierfeld erzeugen.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei welchen die Sende-Induktionsladevorrichtung zumindest zwei zueinander räumlich versetzte Positionierfelder erzeugt. Dies ermöglicht eine vereinfachte und präzisere Ermittlung der relativen Position der zugehörigen Induktionsladevorrichtungen zueinander.
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Zweckmäßig kann die Empfangs-Induktionsladevorrichtung oder die zugehörige Anwendung zwischen den Positionierfeldern unterscheiden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das jeweilige Positionierfeld mit einer zugehörigen Frequenz erzeugt werden.
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Zur Ermittlung der relativen Position der Induktionsladevorrichtungen zueinander kann das lokal empfangene Verhältnis zwischen den zumindest zwei Positionierfeldern bestimmt werden. Dies ermöglicht eine vereinfachte und zuverlässige Ermittlung der relativen Position, insbesondere ohne vorherige Kalibrierung.
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Zur Positionierung der Induktionsladevorrichtungen zueinander für eine erhöhte Effizienz der induktiven Energieübertragung, das heißt für eine optimale Positionierung der Induktionsladevorrichtungen im Ladebetrieb, wird vorteilhaft anhand des zumindest einen Positionierfelds, insbesondere anhand des zumindest einen Verhältnisses, eine Navigationsanweisung erzeugt und ausgegeben.
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Die jeweilige Navigationsanweisung kann für die relative Bewegung der mobilen Induktionsladevorrichtung bzw. einer zugehörigen Anwendung, beispielsweise eines zugehörigen Kraftfahrzeugs, zur stationären Induktionsladevorrichtung eingesetzt werden. Vorstellbar ist es dabei, die jeweilige Navigationsanweisung einem Fahrzeugführer zur Verfügung zu stellen, der das Kraftfahrzeug entsprechend der Navigationsanweisung fahren, insbesondre lenken, kann. Alternativ oder zusätzlich kann die jeweilige Navigationsanweisung an ein Fahrassistenzsystem zum zumindest teilweisen autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, sodass das Fahrassistenzsystem das Kraftfahrzeug mittels der Navigationsanweisung zur Positionierung der Induktionsladevorrichtungen zueinander zumindest teilautonom fährt Vorteilhaft wird die ID mittels einer simultanen Modifikation von zumindest zwei der wenigstens zwei Positionierfeldern übertragen. Somit kommt es zu einer weniger störanfälligen Übertragung der ID sowie einer weniger störanfälligen Positionierung.
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Denkbar sind Ausführungsformen, bei welchen die ID mittels einer vorgegebenen Abfolge von Modifikationen von zumindest zwei der wenigstens zwei Positionierfeldern übertragen wird. Somit wird die Übertragung der ID auf die Positionierfelder verteilt, sodass die Positionierfelder jeweils für eine kürzere Dauer modifiziert werden müssen. Dies führt zu einer reduzierten Verzögerung bei der Ermittlung der relativen Position der Induktionsladevorrichtungen zueinander und folglich zu einer reduzierten Latenz bei der Ermittlung der relativen Position. Auf diese Weise wird also einerseits die Latenz bei der Ermittlung der relativen Position reduziert. Die vorgegebene Abfolge der Modifikationen der zumindest zwei Positionierfelder kann eine solche beliebiger Art sein. Bevorzugt ist die Abfolge periodisch. Das heißt, dass die Übertragung der ID mittels einer periodischen Abfolge von Modifikationen der zumindest zwei Positionierfeldern erfolgt. Daraus resultiert eine zuverlässige und robuste Übertragung der ID.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen die Sende-Induktionsladevorrichtung zumindest vier, insbesondere fünf, solche, zueinander räumlich versetzte Positionierfelder erzeugt. Dies führt neben einer verbesserten Ermittlung der relativen Position der Induktionsladevorrichtungen zueinander zu einer vereinfachten und zuverlässigeren Übertragung der ID.
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Das Ladesystem kann prinzipiell eine einzige stationäre Induktionsladevorrichtung umfassen.
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Bevorzugt weist das Ladesystem zwei oder mehr stationäre Induktionsladevorrichtung auf, welche einander benachbart und zueinander beabstandet, beispielsweise in Reihen angeordnet sind.
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Die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung ist vorteilhaft einer Parkfläche eines Parkplatzes zugeordnet. Das heißt, dass das Ladesystem für zumindest zwei Parkflächen des Parkplatzes jeweils eine zugehörige stationäre Induktionsladevorrichtung umfasst.
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Das Ladesystem kann beliebig viele stationäre Induktionsladevorrichtungen, jeweils für eine zugehörige Parkfläche umfassen. Vorstellbar sind mehre zehn oder mehrere hundert oder mehrere tausend stationäre Induktionsladevorrichtung mit einer jeweils zugehörigen ID. Dabei gilt, wie vorstehend erläutert, dass die Länge der ID mit steigender Anzahl vorhandener stationärer Induktionsladevorrichtungen als Sende-Induktionsladevorrichtungen größer werden kann, um jeweils eine eindeutige ID übertragen zu können.
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Vorteilhaft ist der Parkplatz für Kraftfahrzeuge vorgesehen, welche als mobile Anwendung jeweils mit einer solchen zugehörigen mobilen Induktionsladevorrichtung versehen sind.
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Mit dem Betriebsverfahren ist es dem jeweiligen Kraftfahrzeug ermöglicht, einen beliebigen der mit einer solchen stationären Induktionsladevorrichtung versehen Parkflächen ohne vorherige Auswahl anzufahren, um mit der stationären Induktionsladevorrichtung induktiv Energie zu übertragen. Es muss also nicht vorher ausgewählt/bestimmt werden, welche der verfügbaren Parkflächen bzw. stationären Induktionsladevorrichtung zur induktiven Energieübertragung angefahren wird bzw. wurde, um eine Datenverbindung zuverlässig aufzubauen. In der Folge ist also die Benutzerfreundlichkeit für die Fahrzeugführer der Kraftfahrzeuge erhöht und/oder das Betreiben der Kraftfahrzeuge vereinfacht.
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Prinzipiell kann die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung und die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung sowohl als Sende-Induktionsladevorrichtung als auch als Empfangs-Induktionsladevorrichtung betrieben werden, sofern jeweils einer der zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen als Sende-Induktionsladevorrichtung und die Induktionsladevorrichtung als Empfangs-Induktionsladevorrichtung betrieben wird.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die stationären Induktionsladevorrichtungen jeweils als eine solche Sende-Induktionsladevorrichtung und die mobilen Induktionsladevorrichtungen jeweils als eine solche Empfangs-Induktionsladevorrichtung betrieben werden, oder umgekehrt. Entsprechend sind die Induktionsladevorrichtungen ausgestattet.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung als eine solche Sende-Induktionsladevorrichtung und die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung als eine solche Empfangs-Induktionsladevorrichtung betrieben.
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Es versteht sich, dass neben dem Verfahren auch ein derart betriebenes Ladesystem als solches zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Das Ladesystem umfasst neben den Induktionsladevorrichtungen vorteilhaft auch die Infrastruktur.
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Die Infrastruktur ist bevorzugt mit der jeweiligen stationären Induktionsladevorrichtung kommunizierend verbunden und mit der jeweiligen mobilen Induktionsladevorrichtung drahtlos kommunizierend verbindbar. Dabei ist die kommunizierende Verbindung der Infrastruktur mit der jeweiligen Induktionsladevorrichtung vom zumindest einen ID-Feld, insbesondere vom jeweiligen Positionierfeld, unterschiedlich. Die kommunizierende Verbindung erfolgt, wie vorstehend erläutert, vorteilhaft zumindest mit der zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtung drahtlos, vorteilhaft mittels WiFi, vorzugsweise mittels WLAN.
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Die kommunizierende Verbindung mit der jeweiligen stationären Induktionsladevorrichtung kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
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Das Ladesystem kann zumindest zwei zueinander beabstandete stationäre Induktionsladevorrichtungen, jeweils für eine zugehörige Parkfläche eines Parkplatzes, aufweisen.
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Die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung kann an der zugehörigen Parkfläche beliebig angebracht sein. Vorstellbar ist es, dass zumindest eine der stationären Induktionsladevorrichtungen zumindest teilweise, vorzugsweise gänzlich, unterhalb der zugehörigen Parkfläche angeordnet ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Ladesystems in einem Ladebetrieb von zwei Induktionsladevorrichtungen,
- 2 eine stark vereinfachte Draufsicht auf das Ladesystem,
- 3 einen vereinfachten Schnitt durch eine stationäre Induktionsladevorrichtung des Ladesystems,
- 4 ein Diagramm zum Ansteuern einer Sendespule der stationären Induktionsladevorrichtung,
- 5 ein Diagramm zum Ansteuern einer Sendespule der stationären Induktionsladevorrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel.
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Ein Ladesystem 1, wie es beispielhaft in den 1 und 2 gezeigt ist, kommt zur induktiven Energieübertragung mittels Induktion zum Einsatz. Zu diesem Zweck weist das Ladesystem 1 zumindest zwei Induktionsladevorrichtungen 2, nämlich zumindest eine stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a und zumindest eine mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b auf. In einem in 1 gezeigten Ladebetrieb kann die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a zur induktiven Energieübertragung mit einer der zumindest einen mobilen Induktionsladevorrichtungen 2, 2b induktiv zusammenwirken. Im Ladebetrieb ist die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2 somit ein Ladepunkt des Ladesystems 1. Zur induktiven Energieübertragung weist die jeweilige Induktionsladevorrichtung 2, wie insbesondere in 1 gezeigt ist, eine Spule 3 auf, welche nachfolgend auch als Energiespulen 3 bezeichnet wird. Somit weist die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a eine stationäre Energiespule 3, 3a und die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b eine mobile Energiespule 3, 3b auf. Eine der Energiespulen 3 dient im Ladebetrieb als Primärspule, welche ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in der anderen, als Sekundärspule dienenden Energiespule 3 eine Spannung zur Energieübertragung induziert. Wie 1 entnommen werden kann, sind im Ladebetrieb die zur Energieübertragung induktiv zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2, insbesondere die Energiespulen 3 der Induktionsladevorrichtung 2, in einer Richtung R1 zueinander beabstandet und gegenüberliegend angeordnet, welche nachfolgend auch als erste Richtung R1 bezeichnet wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b in einer zugehörigen mobilen Anwendung 100 vorgesehen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der Anwendung 100 um ein Kraftfahrzeug 101. Dabei verläuft die erste Richtung R1 in den gezeigten Ausführungsbeispielen entlang, insbesondere parallel, zur Z-Richtung des Kraftfahrzeugs 101. Die erste Richtung R1 entspricht also insbesondere einer Höhenrichtung. Zudem sind, um den Ladebetrieb zu ermöglichen und im Ladebetrieb hohe Wirkungsgrade zu erzielen, die Energiespulen 3 relativ zueinander quer zur ersten Richtung R1, also in einer quer zur ersten R1 verlaufenden zweiten Richtung R2 und in einer quer zur ersten Richtung R1 und quer zur zweiten Richtung R2 verlaufenden dritten Richtung R3, positioniert. Bei dieser Positionierung überdecken sich die Energiespulen 3 vorzugsweise in zweiter Richtung R2 und in dritter Richtung R3 zumindest teilweise. Bei der zweiten Richtung R2 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen um die Fahrtrichtung der mobilen Anwendung 100 bzw. des Kraftfahrzeugs 101, also um die X-Richtung des Kraftfahrzeugs 101. Bei der Energieübertragung kann, wie in 1 gezeigt, insbesondere induktiv Energie auf die mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b übertragen werden, um eine Batterie 102 der mobilen Anwendung 100 zu laden. Zu diesem Zweck kann zwischen der mobilen Energiespule 3, 3b und der Batterie 102 ein Gleichrichter 14 vorgesehen sein, welcher die in der mobilen Energiespule 3, 3b induzierte Spannung in eine gleichgerichtete Spannung umwandelt. Der Gleichrichter 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft Bestandteil der mobilen Induktionsladevorrichtung 2, 2b. Die Energieübertragung kann auch von der mobilen Induktionsladevorrichtung 2, 2b auf die stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a, also prinzipiell auch bidirektional, erfolgen.
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Beim in 2 angedeuteten Annähern der miteinander im Ladebetrieb zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2, das heißt wenn sich eine mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b einer stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a zur Energieübertragung mittels Induktion annähert, und vor dem Ladebetrieb, wird eine der im Ladebetrieb zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2 als Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und die andere Induktionsladevorrichtung 2 als Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 betrieben. Beim Annähern der miteinander im Ladebetrieb zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2 und vor dem Ladebetrieb fungiert also eine der im anschließenden Ladebetrieb zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2 als Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und die andere Induktionsladevorrichtung 2 als Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel fungiert somit, wenn die mobile Anwendung 100 sich einem der zumindest einen stationären Induktionsladevorrichtungen 2, 2a annähert, diese stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a als Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und die mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b der mobilen Anwendung 100 als Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 oder umgekehrt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird die stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a als Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und die mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b als Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 betrieben. Dabei erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 5 zumindest ein in 2 spulenartig angedeutetes Feld 6 und somit Signal, dessen Hauptachse entlang der ersten Richtung R1 verläuft, und welches einen Identifikator oder kurz „ID“ der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 überträgt. Das Feld 6 wird nachfolgend auch als ID-Feld 6 bezeichnet. Aufgrund des Verlaufs der Hauptachse des zumindest einen ID-Felds 6 entlang der ersten kommt es zu einer lediglich lokalen Übertragung der ID, sodass das zumindest eine ID-Feld 6 und somit die ID lediglich beim Annähern der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 an die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 empfangen werden kann. Die Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 empfängt beim Annähern mittels des zumindest einen ID-Felds 6 die ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4. Mit der von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 empfangenen ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 wird anschließend eine Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 aufgebaut, welche in den gezeigten Ausführungsbeispielen vom ID-Feld 6 separat ist. Das heißt, dass mittels der von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 empfangenen ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 eine vom ID-Feld 6 separate Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 aufgebaut wird. Mit dem zumindest einen ID-Feld 6 und der somit übertragenen ID erfolgt also eine lokal ermöglichtes und lokal im Bereich der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 begrenztes sogenanntes „Pairing“ zwischen den miteinander im anschließenden Ladebetrieb zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2. Eine vorherige Auswahl oder Entscheidung der miteinander zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2 ist also nicht notwendig. Das heißt im gezeigten Ausführungsbeispiel, dass in der mobilen Anwendung 100 nicht vorzeitig entschieden oder ausgewählt werden muss, mit welcher stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a die der Anwendung 100 zugehörige mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b im Ladebetrieb zusammenwirkt. Die Datenverbindung wird dann hergestellt, wenn sich die miteinander zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtungen bereits annähern, sodass die mobile Anwendung 100 bzw. die zugehörige mobile Induktionsladevorrichtung 2, 2b benutzerfreundlicher sind. Somit ist das Ladesystem 1 benutzerfreundlicher. Aufgrund der lediglich lokalen Übertragung der ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 5 kommt es ferner zu einer geringeren Störanfälligkeit und folglich zu einem robusteren und verbesserten Betrieb des Ladesystems 1.
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Wie 2 entnommen werden kann, umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Ladesystem 1 zumindest zwei zueinander beabstandete stationäre Induktionsladevorrichtungen 2, 2a jeweils für eine zugehörige Parkfläche 201 eines Parkplatzes 200. Für zumindest zwei der Parkflächen 201 ist also eine zugehörige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a vorgesehen, welche an der zugehörigen Parkfläche 201 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Parkplatz 200 rein beispielhaft zwei Reihen von Parkflächen 201, welche entlang der jeweils zugehörigen Reihe aufeinanderfolgen und beispielhaft aneinander angrenzen. Dabei ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die jeweilige Parkfläche 201 mit einer zugehörigen stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a des Ladesystems 1 versehen. Wie 1 entnommen werden kann, kann die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a unterhalb der zugehörigen Parkfläche 201 angeordnet sein. Die stationären Induktionsladevorrichtungen 2, 2a sind in der Darstellung der 2 dennoch sichtbar. Die erfindungsgemäße Lösung bietet insbesondere den Vorteil, dass beim in 2 gestrichelt angedeuteten Fahren der mobilen Anwendung 100 auf den Parkplatz 200 oder zuvor in der Anwendung 100 oder der zugehörigen mobilen Induktionsladevorrichtung 2, 2b keine Vorauswahl oder Auswahl einer bestimmten stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a getroffen werden muss, mit welcher anschließend im Ladebetrieb induktiv Energie übertragen wird. Das heißt, dass die mobile Anwendung 100 eine beliebige der verfügbaren stationären Induktionsladevorrichtungen 2, 2a, im gezeigten Beispiel eine beliebige der freien Parkflächen 201, anfahren kann. Dabei wird erst aufgrund der lediglich lokalen Übertragung der ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 erst beim Befahren der Parkfläche 201 und somit Annähern an die der Parkfläche 201 zugehörigen stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a die ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4, vorliegend also die ID der stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a, von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5, vorliegend also der mobilen Induktionsladevorrichtung 2, 2a, empfangen und anschließend die Datenverbindung zwischen der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 und der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 und folglich der im Ladebetrieb induktiv zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtungen 2 aufgebaut.
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Wie in 2 angedeutet, umfasst das Ladesystem 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Infrastruktur 7 zum Aufbau der Datenverbindung auf. Die von dem zumindest ein ID-Feld 6 unterschiedliche Datenverbindung erfolgt in den gezeigten Ausführungsbeispielen, wie in 2 angedeutet, mittels WiFi, vorzugsweise WLAN, wobei die Infrastruktur 7 zu diesem Zweck zumindest einen in 2 angedeuteten Accesspoint 8 aufweist. In 2 wird dabei der Einfachheit halber angenommen, dass das Ladesystem 1 einen einzigen solchen Accesspoint 8 aufweist. Wie 2 ferner angedeutet ist die Infrastruktur 7 zudem kommunizierend mit der jeweiligen stationären Induktionsladevorrichtung 2, 2a verbunden. Diese kommunizierende Verbindung kann drahtgebunden oder drahtlos sein. Vorstellbar ist es auch, dass zumindest eine der stationären Induktionsladevorrichtungen 2, 2a einen zugehörigen solchen Accesspoint 8 aufweist (nicht gezeigt).
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Die ID der jeweiligen Sende-Induktionsladevorrichtung 4 kann beispielsweise eine MAC-Adresse und/oder eine IP-Adresse und/oder eine Kennung eines nicht weiter gezeigten Netzwerks der Infrastruktur 7, in welchem die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 eingebunden ist, enthalten.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 4, in den gezeigten Ausführungsbeispielen somit die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a, in einem Positionierbetrieb zumindest ein Positionierfeld 9 (siehe 2) und somit Positioniersignal zum Positionieren der miteinander zur induktiven Energieübertragung induktiv zusammenzuwirkenden Induktionsladevorrichtung 2 zueinander. Der Positionierbetrieb startet dabei vor dem Ladebetrieb. Im Positionierbetrieb erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 das zumindest eine Positionierfeld 9, welches von der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 empfangen wird. Das empfangene zumindest eine Positionierfeld 9 wird zur Ermittlung der relativen Position der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 und somit der miteinander im Ladebetrieb zusammenwirkenden Induktionsladevorrichtung 2 eingesetzt. Dabei erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zumindest eines der wenigstens einen ID-Felder 6 als ein solches Positionierfeld 9. Das heißt, das mittels zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder 9 sowohl die Übertragung der ID als auch die Ermittlung der relativen Position der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 erfolgt. Das heißt also, dass die Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 mittels des zumindest einen Positionierfelds 9 die relative Position der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 ermittelt, wobei zumindest eines der wenigstens einen als Positionierfelder 9 auch die ID der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 überträgt. Die Hauptachse des entsprechenden zumindest einen Positionierfelds 9, bevorzugt des jeweiligen Positionierfelds 9, verläuft somit wie beim zumindest einen ID-Feld 6 entlang der ersten Richtung R1. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das jeweilige ID-Feld 6 ein solches Positionierfeld 9.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 das jeweilige ID-Feld 6 und somit das jeweilige Positionierfeld 9 als ein magnetisches Feld. Zu diesem Zweck weist die Sende-Induktionsladevorrichtung 4, wie den 1 und 3 entnommen werden kann, zumindest eine Spule 10 auf, welche nachfolgend auch als Sendespule 10 bezeichnet wird. Zudem weist die jeweilige mobile Induktionsladevorrichtung 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Empfänger 11 zum Empfangen des zumindest einen ID-Feld 6 und somit Positionierfelds 9 auf. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 11 eine Spule 12, welche nachfolgend auch als Empfangsspule 12 bezeichnet wird. Mittels des zumindest einen empfangenen Positionierfelds 9 wird eine Navigationsanweisung erzeugt, welche in 1 mit Pfeilen angedeutet ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt die Erzeugung der Navigationsanweisung auf der Seite der mobilen Induktionsladevorrichtung 2, 2b und somit in der mobilen Anwendung 100, also insbesondere im Kraftfahrzeug 101. Mit der Navigationsanweisung erfolgt ein Fahren, insbesondere eine Lenkung, der Anwendung 100 zur optimalen oder zumindest verbesserten Positionierung der Induktionsladevorrichtungen 2 zueinander für den Ladebetrieb. Dabei kann die Auswertung des zumindest einen empfangenen Positionierfelds 9 und die Erzeugung und Ausgabe der Navigationsanweisung mittels einer Steuereinrichtung 103 der Anwendung 100 erfolgen.
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Die Übertragung der ID mit dem Positionierfeld 9 erfolgt in den gezeigten Ausführungsbeispielen mittels einer temporären Modifikation zumindest eines der wenigstens einen Positionierfelder 9, wie in den 4 und 5 beispielhaft gezeigt ist. In den 4 und 5 ist eine Pulsweitenmodulation oder kurz PWM mit konstantem Tastgrad oder „Duty Cycle“ zu sehen, welche an der das Positionierfeld 9 erzeugenden Sendespule 10 zur Erzeugung des Positionierfeld 9 angelegt wird. Hierbei ist entlang der angedeuteten Abzissenachse X der zeitliche Verlauf und entlang der angedeuteten Ordinatenachse Y die Stärke der Pulsweitenmodulation aufgetragen. Wie aus den 4 abgeleitet werden kann, wird also ein im Wesentlichen konstantes magnetisches Feld als Positionierfeld 9 und somit ID-Feld 6 erzeugt. Die Modifikation erfolgt dabei mittels einer temporären Änderung des Positionierfelds 9 in vorgegebenen zeitlichen Abständen t und für eine bestimmte Dauer D. Beim Ausführungsbeispiels der 4 sind die zeitlichen Abstände t jeweils gleich lang. Zudem sind in diesem Ausführungsbeispiel die Dauer D jeweils gleich lang. Die mögliche Modifikation des Positionierfelds 9 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel also periodisch. In den gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt die Modifikation durch eine Änderung der Amplitude des Positionierfelds 9. Das heißt, dass die ID mittels einer Änderung der im Übrigen im wesentlichen konstanten Amplitude des Positionierfelds 9 in den vorgegebenen zeitlichen Abständen t für die Dauer D übertragen wird. Die ID wird in den gezeigten Ausführungsbeispielen zudem mit einem Binär-Code übertragen, welcher aus ersten Symbolen, beispielsweise einem logischen Null oder „false“, und zweiten Symbolen, beispielsweise einem logischen Eins oder „true“, zusammengesetzt ist. Dabei wird beim Ausführungsbeispiel der 4 das erste Symbol durch eine temporäre Änderung des Positionierfelds 9, in den gezeigten Ausführungsbeispielen also einer temporären Änderung der Amplitude des Positionierfelds 9, also eine Änderung der Amplitude für die Dauer D, und das zweite Symbol durch ein Ausbleiben dieser Änderung übertragen. Wie in 4 angedeutet ist, wird dabei die Änderung der Amplitude durch eine temporäre Unterbrechung der Pulsweitenmodulation für die Dauer D und somit durch eine Reduzierung der Amplitude des Positionierfelds 9, also ein temporäres Aussetzen des Positionierfelds 9, für die Dauer D erreicht. Das Positionierfeld 9 wird also zur Übertragung eines der Symbole, beispielsweise des ersten Symbols, in den vorgegebenen zeitlichen Abständen t für die Dauer D unterbrochen bzw. ausgesetzt. Bleibt diese temporäre Änderung, in den gezeigten Ausführungsbeispielen also die Unterbrechung bzw. Aussetzung des Positionierfelds 9 in den zeitlichen Abständen t für die Dauer D aus, so wird das zweite Symbol übertragen. Die vorgegebenen zeitlichen Abständen t können beispielsweise 50 bis 100 ms betragen. Die temporäre Änderung D und somit die Dauer der Änderung kann beispielsweise wenige Millisekunden, beispielsweise zwischen 1 ms und 3 ms betragen.
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Beispielsweise kann zur Übertragung des ersten Symbols die PWM und somit das Positionierfeld 9 alle 50ms für 1ms geändert, insbesondere unterbrochen, werden. Zur Übertragung des zweiten Symbols kann die die PWM und damit das Positionierfeld 9 alle 50ms für 1ms unverändert bleiben. In 4 ist rein beispielhaft und zum besseren Verständnis angenommen, dass im in 4 sichtbaren Bereich nacheinander das erste Symbol übertragen wird.
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Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Symbole durch die gleiche Änderung des Positionierfelds 9, allerdings für unterschiedliche Dauer D, übertragen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das erstes Symbol durch eine Aussetzung der Amplitude für eine erste Dauer D, Da und das zweite Symbol durch eine Aussetzung der Amplitude für eine zweite Dauer D, Db übertragen. Dabei beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel die zweite Dauer D, Db rein beispielhaft der Doppelten der ersten Dauer D, Da. Insbesondere kann die erste Dauer D, Da 1 ms und die zweite Dauer D, Db 2 ms betragen.
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Somit ist es möglich, den Binär-Code mit einer beliebigen Länge und möglichst geringfügiger Beeinträchtigung der Ermittlung der relativen Position der Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zur Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5 und somit mit einer möglichst geringen Latenz zu übertragen.
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Auch ist es vorstellbar, den Beginn der Übertragung mit einer anderen Modifikation zu übertragen (nicht gezeigt). Hierzu kann beispielsweise die PWM und somit das Positionierfeld 9 für 4ms geändert, insbesondere unterbrochen, werden. Auch ist es denkbar, die ID periodisch zu übertragen.
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Etwaige Einschwingverhalten sind in 4 der Einfachhalt halber nicht dargestellt, können aber selbstverständlich berücksichtigt werden. Insbesondere können aufgrund der sogenannten „Totzeit“ die Dauer D und die zeitlichen Abstände t empfangsseitig, also in der Empfangs-Induktionsladevorrichtung 5, verzerrt sein.
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Wie in den 1 und 3 zu sehen ist, erzeugt in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zumindest zwei solche, zueinander räumliche versetzte Positionierfelder 9, wobei die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zu diesem Zweck für das jeweilige Positionierfeld 9 eine zugehörige Sendespule 10 aufweist. Das jeweilige Positionierfeld 9 kann als ein solches ID-Feld 6 erzeugt werden. Das heißt, dass die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zur Übertragung der ID zumindest zwei solche ID-Felder 6 erzeugen kann. Die ID kann dabei mittels simultanen Modifikationen von zumindest zwei der wenigstens zwei Positionierfelder 9 übertragen werden. In 2 ist zur besseren Übersicht lediglich für eine der Sende-Induktionsladevorrichtungen 4, im gezeigten Ausführungsbeispiel also lediglich eine der stationären Induktionsladevorrichtungen 2, 2a, ein einziges solches ID-Feld 6 und somit Positionierfeld 9 gezeigt.
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Wie lediglich in 3 zu sehen ist, erzeugt die Sende-Induktionsladevorrichtung 4, in den gezeigten Ausführungsbeispielen also die jeweilige stationäre Induktionsladevorrichtung 2, 2a, zumindest vier, in den gezeigten Ausführungsbeispielen fünf, solche Positionierfelder 9, welche zueinander räumlich versetzt sind. Dementsprechend weist die Sende-Induktionsladevorrichtung 4 zumindest vier, in den gezeigten Ausführungsbeispielen fünf, solche Sendespulen 10 auf, welche zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei sind in 1 lediglich zwei der Sendespulen 10 zu sehen.
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Entsprechend den 1 und 3 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die jeweilige Sendespule 10 von der Energiespule 3 der zugehörigen Induktionsladevorrichtung 2, 4 unterschiedlich. Wie 1 entnommen werden kann, ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Empfänger 11 und somit die Empfangsspule 12 von der Energiespule 3 der zugehörigen Induktionsladevorrichtung 2, 5 unterschiedlich.
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Wie lediglich in 3 zu sehen ist, ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die jeweilige Energiespule 3 als eine Flachspule 13 ausgebildet, welche um eine parallel zur ersten Richtung R1 verlaufende Wickelachse A1 gewickelt ist. Zudem ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die jeweilige Sendespule 10 als eine Flachspule 13 ausgebildet, welche um eine zugehörige, parallel zur ersten Richtung R1 verlaufende Wickelachse A2 gewickelt ist.