WO2015074838A1 - Energieübertragungssystem und verfahren zur diagnose eines energieübertragungssystems - Google Patents

Energieübertragungssystem und verfahren zur diagnose eines energieübertragungssystems Download PDF

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Markus Mayer
Florian Malchow
Markus Becker
Steffen Eppler
Philipp Schumann
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a power transmission system and a method for diagnosing a power transmission system
  • Inductive energy transfer systems are known. Such inductive energy systems are used, for example, for charging the traction battery of an electric or
  • Hybrid vehicle used In the transmission of energy through such an inductive charging system arise in the air gap between primary and secondary coils strong alternating magnetic fields.
  • the magnetic field strength of such alternating fields increases proportionally to the reduction of the coil size of the coils used.
  • the occurring alternating magnetic fields can have a negative impact on the nervous system of living beings such as humans or animals. Therefore, such inductive
  • Energy transmission systems equipped with a device for detecting or detecting objects. If an object is detected in the air gap between the primary and secondary coils of an inductive energy transmission system, then the power of the energy transmission is reduced or, if appropriate, the energy transmission is completely adjusted. Subsequently, the energy transfer process may be continued only if it is ensured that no object is located in the air gap of the inductive charging system.
  • German patent application DE 10 2009 033 236 A1 discloses a device for inductive transmission of electrical energy from a stationary unit to a vehicle.
  • the apparatus comprises means for detecting the presence of an object within a predetermined space.
  • Detection device has at least one non-contact sensor and an evaluation device connected to the sensor.
  • the sensor may be an ultrasonic, radar or infrared sensor or an electronic image sensor.
  • Foreign object recognition is a safety-relevant function of the charging system. Therefore, the functionality must be made safe if necessary via redundant sensor systems and / or monitoring the sensitivity of the sensor system. A malfunction of the foreign object detection must be reliably detected. There is therefore a need for an energy transmission device for inductive energy transmission, which allows monitoring of the foreign object detection.
  • the present invention provides a
  • An energy transfer device for inductive energy transfer from a primary coil to a secondary coil, comprising a detector adapted to receive an object in the
  • the present invention provides a method of diagnosing an inductive power transmission system having a
  • Foreign object monitoring with the steps of introducing a predetermined fault into a monitoring area of the foreign object monitoring; of Receiving a detection signal from the foreign object monitor after the predetermined disturbance has been introduced into the foreign object monitor monitoring area; and determining a diagnostic information at
  • the diagnostic system of a foreign object detection also makes it possible to detect a slowly adjusting continuous deterioration of the sensor system by comparison with defined reference objects / signals.
  • the result of the diagnosis and possibly detected malfunctions can be stored in an error memory and provided for later evaluation. This simplifies maintenance and repair of the inductive power transmission system.
  • the device for introducing a disturbance varies the introduced disturbance in size and / or intensity.
  • the effective diameter or effective cross-sectional area of the introduced disturbance varies the introduced disturbance in size and / or intensity.
  • the device for introducing a disturbance is designed to introduce a metallic object into the monitoring area.
  • a metallic object of a defined shape may be slowly led from an area outside the surveillance area into the surveillance area.
  • a metallic object is conceivable that initially in a position with a relatively small effective cross section with respect to the
  • the device for introducing a fault is one
  • Heat source can be verified in particular by means of such a heat source.
  • the device further comprises a memory device configured to store the diagnostic information determined by the diagnostic device. This makes it possible at a later date, the
  • the storage device may be the fault memory of a vehicle.
  • the device further comprises a display device configured to display the diagnostic information determined by the diagnostic device.
  • a display device configured to display the diagnostic information determined by the diagnostic device.
  • Foreign object detection can be displayed immediately to a user then the user can immediately take appropriate action and, for example, cause a repair.
  • the method varies for diagnosing a
  • the present invention further comprises a system for charging a motor vehicle, in particular an electric vehicle, with a motor vehicle having an electrical energy store and a power transmission system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a power transmission device according to an embodiment
  • 2a and 2b a schematic representation of a device for introducing a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a power transmission device according to a further embodiment
  • FIG. 4 is a schematic representation of a flowchart, as it is a
  • Method for diagnosing a power transmission system is based.
  • the present invention will be described below in the context of charging a traction battery of an electric vehicle, the present invention is not limited to this application.
  • the present invention can be used in all other inductive power transmission systems, which have a space between primary coil and secondary coils, in which objects can penetrate.
  • the present invention can be used for any other applications in which an inductive energy transfer for charging an electrical energy storage device is used.
  • 1 shows a schematic representation of a power transmission device for inductive energy transmission from a primary coil 1 to a secondary coil 2.
  • the gap between the primary coil 1 and the secondary coil 2 is monitored by a detector 3.
  • it is, for example, a metal detector, which by means of additional test coils 3a a metallic foreign object in the space between the primary coil 1 and
  • Secondary coils 2 can detect.
  • Alternative surveillance systems such as
  • ultrasonic detectors for example, ultrasonic detectors, radar sensors, cameras or the like, are also possible.
  • the energy transmission device further comprises a device 4 for introducing a disturbance.
  • This device 4 brings, after appropriate control, a defined object 5, for example, a metallic object in the
  • Gap between primary coil 1 and secondary coil 2 a Gap between primary coil 1 and secondary coil 2 a.
  • Diagnostic device 6 the device 4 is first driven to introduce a fault. The device 4 then brings the defined object 5 in the
  • Diagnostic device 6 from the detector 3 a signal and evaluates this signal. If the size of the received signal is sufficient to detect a foreign object, the diagnostic device 6 can confirm the functionality of the detector 3 as diagnostic information. If the received signal from the detector 3 is not sufficient to enable a reliable foreign object detection after the introduction of the object 5 into the space between primary coil 1 and secondary coils 3, the diagnostic information generated by the diagnostic device 6 indicates a malfunction of the detector 3.
  • the thus determined diagnostic information of the diagnostic device 6 can be stored thereon, for example, in a suitable memory device 7.
  • the specific diagnostic information can also be applied to a
  • Display device 8 are displayed. Thus, a user can directly use the
  • the specific diagnostic information of the diagnostic device 6 can also be fed into the bus system of a vehicle. For example, this can be the
  • Diagnostic device via a suitable interface, such as OBDII, K-line, CAN bus or the like to be connected to the communication interfaces of a vehicle. This allows an immediate communication of the
  • Diagnostic device 6 with an on-board diagnostic system of the vehicle.
  • the individual components such as detector 3, device 4 for introducing a fault and the diagnostic device 6, can all be arranged on the side of primary coil 1 or secondary coil 2, as shown. Alternatively, it is also possible to arrange all the components for the foreign object detection and the self-test of foreign object detection on the side of the secondary coil 2.
  • the individual components can also be arranged on different sides. Moreover, if the individual components are not all arranged on the same side, then it is possible for the individual ones
  • Couple components together using appropriate interfaces Preferably, the individual components are coupled to one another via wireless communication interfaces.
  • the individual components are coupled to one another via wireless communication interfaces.
  • Energy transmission device can be initiated manually by a user. Alternatively, an automatic execution of the self-test is possible.
  • such a self-test can be performed regularly before or at the beginning of an inductive energy transfer.
  • Figs. 2a and 2b show an alternative embodiment of a device 4 for
  • FIG. 2a shows first the flat object in a plan view from above, ie viewed from the secondary coil 2 in the direction of the primary coil 1.
  • the flat object 5a seen in this direction initially has a relatively small cross-section.
  • the object 5a is rotated by 90 ° about the axis A as shown in FIG.
  • the object 5a subsequently having a significantly larger effective cross section in the direction from the secondary coils 2 to the primary coil 1 seen.
  • the effective cross-section of the object 5a can be deduced from this angle of rotation.
  • the current response threshold of the detector 3 can then be determined by the diagnostic device 6.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an energy transmission device for inductive energy transmission according to a further exemplary embodiment.
  • Device 4 for introducing a disturbance is designed as a heat source.
  • this heat source may be a heating element, a heat radiator or the like.
  • a laser beam is possible, which specifically heats a point or an area in the space between the primary coil 1 and secondary coil 2. This possibility has the advantage that the area to be heated in position and size can be adapted almost arbitrarily.
  • detectors 3 which an object in the space between the primary coil 1 secondary coils 2 based on a
  • Detect temperature change be checked.
  • a detector could be a passive infrared sensor or the like.
  • the diagnostic device 6 can output a diagnostic information that indicates a malfunction of the detector 4 already after a malfunction of the detector 4 detected once.
  • a renewed self-test of the detector 4 can also be performed in order to detect a possible Disruption, for example, due to external influences or the like, exclude.
  • the diagnostic device 6 only then as
  • Diagnostic information outputs a malfunction of the detector 4 when a predetermined number of malfunctions have been detected by the diagnostic device 6.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a flow diagram, as it is based on a method 100 for the diagnosis of an inductive energy transmission system with a foreign object monitoring according to one exemplary embodiment.
  • a predetermined disturbance is first introduced into a monitoring area of the foreign object surveillance.
  • the predetermined disturbance may be, for example, one of the above-described disturbances in the form of a defined object, a rotating object, or a heat development.
  • a detection signal from the foreign object monitor is received after the predetermined disturbance into the monitor area of the
  • diagnostic information is determined using the received diagnostic signal.
  • the predetermined disturbance in the monitoring area can be varied both in size and / or intensity.
  • a malfunction of the sensor is then determined by the specific diagnostic function if the received diagnostic signal exceeds or falls short of a predetermined threshold value.
  • the present invention relates to a diagnosis of a
  • a defined disturbance is introduced into the area to be monitored between the primary coil and the secondary coil of the inductive energy transmission system, and the response of the foreign object detection to this defined disturbance is evaluated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft induktives Energieübertragungssystem und ein Verfahren zur Diagnose einer Fremdobjekterkennung eines induktiven Energieübertragungssystems. Hierzu wird in den zu überwachenden Bereich zwischen Primärspule und Sekundärspule des induktiven Energieübertragungssystems eine definierte Störung eingebracht und die Antwort der Fremdobjekterkennung auf diese definierte Störung ausgewertet.

Description

Beschreibung Titel
Energieubertragungssystem und Verfahren zur Diagnose eines
Energieübertragungssvstems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieübertragungssystem und ein Verfahren zur Diagnose eines Energieübertragungssystems
Stand der Technik
Induktive Energieübertragungssysteme sind bekannt. Solche induktiven Energiesysteme werden zum Beispiel für das Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektro- oder
Hybridfahrzeugs verwendet. Bei der Übertragung der Energie durch ein derartiges induktives Ladesystem entstehen im Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärspulen starke magnetische Wechselfelder. Dabei steigt die magnetische Feldstärke solcher Wechselfelder proportional zur Verkleinerung der Spulengröße der verwendeten Spulen. Die dabei auftretenden magnetischen Wechselfelder können ab einer gewissen Stärke negative Auswirkungen auf das Nervensystem von Lebewesen wie beispielsweise Menschen oder Tieren haben. Daher sind derartige induktiven
Energieübertragungssysteme mit einer Vorrichtung zur Detektion bzw. Erkennung von Objekten ausgestattet. Wird in dem Luftspalt zwischen Primär- und es Sekundärspule eines induktiven Energieübertragungssystems ein Objekt detektiert, so wird daraufhin die Leistung der Energieübertragung reduziert oder gegebenenfalls die Energieübertragung vollständig eingestellt. Anschließend darf der Energieübertragungsvorgang erst dann fortgesetzt werden, wenn sichergestellt ist, dass sich kein Objekt mehr im Luftspalt des induktiven Ladesystems befindet.
Eine Möglichkeit zur Erkennung von Fremdobjekten im Luftspalt des induktiven
Energieübertragungssystem besteht in einer herkömmlichen induktiven Metalldetektion mittels zusätzlicher Probespulen, die pulsförmig angeregt werden. Andere Verfahren basieren auf 2- oder 3-dimensionalen Objekterkennungsmethoden. Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 033 236 A1 offenbart eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer stationären Einheit zu einem Fahrzeug. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zur Detektion des Vorhandenseins eines Gegenstandes innerhalb eines vorbestimmten Raumes auf. Die
Detektionseinrichtung weist mindestens einen berührungslosen Sensor und eine mit dem Sensor verbundene Auswertungseinrichtung auf. Der Sensor kann ein Ultraschall-, Radaroder Infrarotsensor oder ein elektronischer Bildsensor sein.
Bei der Fremdobjekterkennung handelt es sich um eine sicherheitsrelevante Funktion des Ladesystems. Daher muss die Funktionsfähigkeit gegebenenfalls über redundante Sensorsysteme und/oder eine Überwachung der Sensitivität des Sensorsystems sicher gestaltet werden. Eine Fehlfunktion der Fremdobjekterkennung muss sicher erkannt werden. Es besteht daher ein Bedarf nach einer Energieübertragungsvorrichtung zu induktiven Energieübertragung, das eine Überwachung der Fremdobjekterkennung ermöglicht.
Ferner besteht auch ein Bedarf nach einem Diagnoseverfahren für ein
Energieübertragungssystem mit einer Fremdobjekterkennung. Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine
Energieübertragungsvorrichtung zu induktiven Energieübertragung von einer Primärspule zu einer Sekundärspule, mit einem Detektor, der dazu ausgelegt ist, ein Objekt im
Zwischenraum zwischen Primärspule und Sekundärspulen zu detektieren und ein
Detektionssignal auszugeben; einer Vorrichtung zum Einbringen einer Störung, die dazu ausgelegt ist, eine vorbestimmte Störung in den Zwischenraum zwischen Primärspule und Sekundärspulen einzubringen; und einer Diagnosevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Vorrichtung zum Einbringen einer Störung anzusteuern, das ausgegebene
Detektionssignal von dem Detektor zu empfangen und eine Diagnoseinformation unter Verwendung des empfangenen Detektionssignals von dem Detektor zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Diagnose eines induktiven Energieübertragungssystems mit einer
Fremdobjektüberwachung, mit den Schritten des Einbringens einer vorbestimmten Störung in einen Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung; des Empfangens eines Detektionssignals von der Fremdobjektüberwachung, nachdem die vorbestimmte Störung in den Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung eingebracht worden ist; und des Bestimmens einer Diagnoseinformation unter
Verwendung des empfangenen Detektionssignals.
Vorteile der Erfindung
Es ist eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein System zur induktiven
Energieübertragung mit einer Fremdobjekterkennung mit einer automatischen Selbsttest- bzw. Diagnosefunktion auszustatten. Hierzu wird eine Möglichkeit geschaffen, in den von der Fremdobjekterkennung zu überwachenden Bereich eine definierte Störung
einzubringen und daraufhin das Ausgangssignal der Fremdobjekterkennung auszuwerten um die Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung zu bewerten. Eine solche Diagnosemöglichkeit ermöglicht einen automatischen Selbsttest der
Fremdobjekterkennung einer induktiven Energieübertragung. Somit kann eine
einwandfreie Funktion des Sensorsystems auch nach längerer Betriebsdauer
gewährleistet werden. Daher ist die bisher erforderliche Redundanz der
Fremdobjekterkennung nicht mehr in vollen Ausmaß erforderlich.
Das erfindungsgemäße Diagnosesystem einer Fremdobjekterkennung ermöglicht auch das Erkennen einer sich langsam einstellenden kontinuierlichen Verschlechterung des Sensorsystems durch den Vergleich mit definierten Referenzobjekten/-signalen. Das Ergebnis der Diagnose und eine gegebenenfalls detektierte Fehlfunktionen können in einem Fehlerspeicher abgelegt und für eine spätere Auswertung bereitgestellt werden. Dies vereinfacht die Wartung und Reparatur des induktiven Energieübertragungssystems.
In einer Ausführungsform variiert die Vorrichtung zum Einbringen einer Störung die eingebrachte Störung in Größe und/oder Intensität. Beispielsweise kann der effektive Durchmesser bzw. die effektive Querschnittsfläche der eingebrachten Störung
kontinuierlich vergrößert oder verkleinert werden um so eine Ansprechschwelle des Detektors zu ermitteln. Durch diese, vorzugsweise sukzessive, Variation der
eingebrachten Störung ist eine genaue Bestimmung des Grenzwertes möglich, ab dem ein Fremdobjekt erkannt wird. Somit kann auch eine gegebenenfalls schleichend auftretende Verschlechterung des Sensorsystems zuverlässig diagnostiziert werden. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Einbringen einer Störung dazu ausgelegt, ein metallisches Objekt in den Überwachungsbereich einzubringen.
Beispielsweise kann ein metallisches Objekt einer definierten Form von einem Bereich außerhalb des Überwachungsbereich langsam in den Überwachungsbereich hinein geführt werden. Alternativ ist auch ein metallisches Objekt denkbar, dass sich zunächst in einer Stellung mit einem relativ geringen effektiven Querschnitt bezüglich des
magnetischen Wechselfelds befindet, und dass nach Veränderung seiner relativen Lage zu der Primärspule bzw. Sekundärspule einen größeren effektiven Querschnitt aufweist. Somit kann zuverlässlich das Ansprechen der Fremdobjekterkennung auf metallische Objekte verifiziert werden.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Einbringen einer Störung eine
Wärmequelle. Durch eine solche Wärmequelle können insbesondere wärmebasierte Sensorsysteme, wie beispielsweise Infrarotsensoren oder Ähnliches verifiziert werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Speichervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die von der Diagnosevorrichtung bestimmte Diagnoseinformation zu speichern. Hierdurch ist es auch zu einem späteren Zeitpunkt möglich, das
Diagnoseergebnis aus der Speichervorrichtung auszuschließen und zu analysieren. Beispielsweise kann es sich bei der Speichervorrichtung um den Fehlerspeicher eines Fahrzeugs handeln.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Anzeigevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die von der Diagnosevorrichtung bestimmte Diagnoseinformation anzuzeigen. Somit kann das Ergebnis des durchgeführten Selbsttests der
Fremdobjekterkennung unmittelbar einem Benutzer angezeigt werden daraufhin kann der Benutzer sofort geeignete Maßnahmen einleiten und beispielsweise eine Reparatur veranlassen.
In einer Ausführungsform variiert das Verfahren zur Diagnose eines
Energieübertragungssystem die Größe und/oder Intensität der in den
Überwachungsbereich eingebrachten vorbestimmten Störung. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Fehlfunktion des Sensors bestimmt, wenn das empfangene Antwortsignal einen vorbestimmten Schwellenwert über-/unterschreitet. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein System zum Aufladen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mit einem Kraftfahrzeug, das einen elektrischen Energiespeicher aufweist und einem erfindungsgemäßen Energieübertragungssystem.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. Dabei zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Energieübertragungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2a und 2b: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einbringen einer
Störung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Energieübertragungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einen
Verfahren zur Diagnose eines Energieübertragungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zugrunde liegt.
Ausführungsformen der Erfindung
Obwohl die vorliegende Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit dem Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung bei allen weiteren induktiven Energieübertragungssystemen eingesetzt werden, die zwischen Primärspule und Sekundärspulen einen Raumbereich aufweisen, in denen Objekte eindringen können. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung für beliebige weitere Anwendungsfälle eingesetzt werden, bei denen eine induktive Energieübertragung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eingesetzt wird. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieübertragungsvorrichtung zur induktiven Energieübertragung von einer Primärspule 1 zu einer Sekundärspule 2. Der Zwischenraum zwischen der Primärspule 1 und der Sekundärspule 2 wird dabei von einem Detektor 3 überwacht. In dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich dabei beispielsweise um einen Metalldetektor, der mittels zusätzlicher Probespulen 3a ein metallisches Fremdobjekt in den Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und
Sekundärspulen 2 detektieren kann. Alternative Überwachungssysteme, wie
beispielsweise Ultraschalldetektoren, Radarsensoren, Kameras oder Ähnliches, sind darüber hinaus ebenfalls möglich.
Die Energieübertragungsvorrichtung weist ferner eine Vorrichtung 4 zum Einbringen einer Störung auf. Diese Vorrichtung 4 bringt dabei nach entsprechender Ansteuerung ein definiertes Objekt 5, beispielsweise einen metallischen Gegenstand, in den
Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und Sekundärspule 2 ein.
Soll die Funktionsfähigkeit des Detektors 3 überprüft werden, so wird durch eine
Diagnosevorrichtung 6 zunächst die Vorrichtung 4 zum Einbringen einer Störung angesteuert. Die Vorrichtung 4 bringt daraufhin das definierte Objekt 5 in den
Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und 2 ein. Daraufhin empfängt die
Diagnosevorrichtung 6 von dem Detektor 3 ein Signal und wertet dieses Signal aus. Ist die Größe des empfangenen Signals ausreichend, um ein Fremdobjekt zu erkennen, so kann die Diagnosevorrichtung 6 als Diagnoseinformationen die Funktionsfähigkeit des Detektors 3 bestätigten. Reicht das empfangene Signal von dem Detektor 3 nicht aus, um nach dem Einbringen des Objekts 5 in den Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und Sekundärspulen 3 eine zuverlässige Fremdobjekterkennung zu ermöglichen, so zeigt die von der Diagnosevorrichtung 6 generierte Diagnoseinformation eine Fehlfunktion des Detektors 3 an.
Die so bestimmte Diagnoseinformationen der Diagnosevorrichtung 6 kann darauf hin beispielsweise in einer geeigneten Speichervorrichtung 7 abgespeichert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die bestimmte Diagnoseinformation auch auf eine
Anzeigevorrichtung 8 angezeigt werden. Somit kann ein Benutzer unmittelbar die
Funktionsfähigkeit oder eine Fehlfunktion des Detektors 3 erkennen und daraufhin gegebenenfalls geeignete Gegenmaßnahmen, beispielsweise eine Reparatur, einleiten. Die bestimmte Diagnoseinformation der Diagnosevorrichtung 6 kann dabei auch in das Bussystem eines Fahrzeugs eingespeist werden. Beispielsweise kann hierzu die
Diagnosevorrichtung über eine geeignete Schnittstelle, wie beispielsweise OBDII, K- Leitung, CAN-Bus oder Ähnliches an die Kommunikationsschnittstellen eines Fahrzeugs angebunden sein. Dies ermöglicht eine unmittelbare Kommunikation der
Diagnosevorrichtung 6 mit einem On-Board-Diagnose-System des Fahrzeugs.
Die einzelnen Komponenten, wie Detektor 3, Vorrichtung 4 zum Einbringen einer Störung und die Diagnosevorrichtung 6, können dabei wie dargestellt alle auf der Seite der Primärspule 1 oder der Sekundärspule 2 angeordnet sein. Alternativ ist es ebenso möglich, alle Komponenten für die Fremdobjekterkennung und den Selbsttest der Fremdobjekterkennung auf de Seite der Sekundärspule 2 anzuordnen.
In einer weiteren Ausführungsform können den einzelnen Komponenten auch auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sein. Sind die einzelnen Komponenten nicht alle auf der gleichen Seite angeordnet, so ist es darüber hinaus möglich, die einzelnen
Komponenten über geeignete Schnittstellen miteinander zu koppeln. Vorzugsweise werden die einzelnen Komponenten dabei über drahtlose Kommunikationsschnittstellen miteinander gekoppelt. Beispielsweise können als Kommunikationsschnittstellen hierfür die bereits zur Verfügung stehenden Kommunikationskanäle des induktiven
Energieübertragungssystems verwendet werden.
Der durch die Diagnosevorrichtung 6 ausgeführte Selbsttest des Detektors 3 der
Energieübertragungsvorrichtung kann dabei manuell durch einen Benutzer initiieren werden. Alternativ ist auch eine automatische Ausführung des Selbsttests möglich.
Beispielsweise kann ein solcher Selbsttest regelmäßig vor bzw. zu Beginn einer induktiven Energieübertragung ausgeführt werden. Auch eine automatische Diagnose in regelmäßigen Zeitintervallen oder jeweils nach einer bestimmten Anzahl von
Energieübertragungsvorgängen ist möglich.
Fig. 2a und 2b zeigen eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung 4 zum
Einbringen einer Störung in den Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und
Sekundärspule 2. Im Unterschied zu Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei der ein Objekt 5 eine definierte Größe linearer in den Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und Sekundärspulen 2 hinein geführt wird, wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein flaches Objekt 5a um eine Achse A gedreht. Fig. 2a zeigt zunächst das flache Objekt in einer Draufsicht von oben, d.h. von der Sekundärspule 2 gesehen in Richtung Primärspule 1. Dabei weist das flache Objekt 5a in diese Richtung gesehen zunächst einen relativ kleinen Querschnitt auf. Zum Vergrößern des effektiven Querschnitts der durch das Objekt 5a verursachten Störung wird das Objekt 5a wie in Fig. 2b dargestellt um 90° um die Achse A gedreht, wobei das Objekt 5a anschließend einen deutlich größeren effektiven Querschnitt in Richtung von der Sekundärspulen 2 zu der Primärspule 1 gesehen aufweist. Während der Drehung von der in Fig. 2a dargestellten Position bis zu der in Fig. 2b dargestellten Position vergrößert sich kontinuierlich der effektive Querschnitt des Objekts 5a. Wird dabei beispielsweise der Drehwinkel des Objekts 5a mit überwacht, so kann aus diesem Drehwinkel auf die effektive Querschnittsfläche geschlossen werden. Durch Vergleich des Drehwinkels oder der effektiven Querschnittsfläche mit dem jeweils von dem Detektor 3 ausgegebenen Signal kann daraufhin die aktuelle Ansprechschwelle des Detektors 3 durch die Diagnosevorrichtung 6 bestimmt werden.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieübertragungsvorrichtung zur induktiven Energieübertragung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die
Vorrichtung 4 zum Einbringen einer Störung ist dabei als Wärmequelle ausgestaltet. Auch mehrere separate Wärmequellen sind möglich. Beispielsweise kann es sich bei dieser Wärmequelle um ein Heizelement, einen Wärmestrahler oder ähnliches handeln. Ebenso ist ein Laserstrahl möglich, der gezielt einen Punkt oder eine Fläche in den Zwischenraum zwischen Primärspule 1 und Sekundärspule 2 erwärmt. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil, dass der zu erwärmende Bereich in Position und Größe nahezu beliebig angepasst werden kann.
Durch eine solche Wärmequellen können insbesondere Detektoren 3 welche ein Objekt in Zwischenraum zwischen Primärspule 1 Sekundärspulen 2 auf Basis einer
Temperaturveränderung detektieren, überprüft werden. Beispielsweise könne sich einem solchen Detektor um einen passiven Infrarotsensor oder ähnliches handeln.
Die Diagnosevorrichtung 6 kann bereits nach einer einmalig detektierten Fehlfunktionen des Detektors 4 eine Diagnoseinformation ausgeben, die eine Fehlfunktion des Detektors 4 anzeigt. Alternativ kann nach einer detektierten einmaligen Fehlfunktion des Detektors 6 auch ein erneuter Selbsttest des Detektors 4 durchgeführt werden, um eine mögliche Störung, beispielsweise aufgrund externer Einflüsse oder Ahnlichem, auszuschließen. Ferner ist es auch möglich, dass die Diagnosevorrichtung 6 erst dann als
Diagnoseinformation eine Fehlfunktion des Detektors 4 ausgibt, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Fehlfunktionen durch die Diagnosevorrichtung 6 festgestellt wurden.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren 100 zur Diagnose eines induktiven Energieübertragungssystems mit einer Fremdobjektüberwachung gemäß einem Ausführungsbeispiel zugrunde liegt. In Schritt 1 10 wird zunächst eine vorbestimmte Störung in einen Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung eingebracht. Bei der vorbestimmte Störung kann es sich beispielsweise um eine der zuvor beschriebenen Störungen in Form eines definierten Objekts, eines rotierenden Objekts, oder um eine Wärmeentwicklung handeln. In Schritt 120 wird daraufhin ein Detektionssignal von der Fremdobjektüberwachung empfangen, nachdem die vorbestimmte Störung in den Überwachungsbereich der
Fremdobjektüberwachung eingebracht worden ist. Daraufhin wird in Schritt 130 eine Diagnoseinformation unter Verwendung des empfangenen Diagnosesignals bestimmt.
Die vorbestimmte Störung in dem Überwachungsbereich kann dabei sowohl Größe und/oder Intensität variiert werden. Dabei wird durch die bestimmte Diagnosefunktion dann eine Fehlfunktion des Sensors bestimmt, wenn das empfangene Diagnosesignal einen vorbestimmten Schwellenwert über- bzw. unterschreitet.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Diagnose einer
Fremdobjekterkennung eines induktiven Energieübertragungssystems. Hierzu wird in den zu überwachenden Bereich zwischen Primärspule und Sekundärspule des induktiven Energieübertragungssystem eine definierte Störung eingebracht und die Antwort der Fremdobjekterkennung auf diese definierte Störung ausgewertet.

Claims

Ansprüche
1 . Energieübertragungsvorrichtung zur induktiven Energieübertragung von einer Primärspule (1 ) zu einer Sekundärspule (2), mit: einem Detektor (3), der dazu ausgelegt ist, ein Objekt in einem Zwischenraum zwischen der Primärspule (1 ) und der Sekundärspule (2) zu detektieren und ein Detektionssignal auszugeben; einer Vorrichtung (4) zum Einbringen einer Störung, die dazu ausgelegt ist, eine vorbestimmte Störung in den Zwischenraum zwischen Primärspule (1 ) und
Sekundärspule (2) einzubringen; und einer Diagnosevorrichtung (6), die dazu ausgelegt ist, die Vorrichtung (4) zum Einbringen einer Störung anzusteuern, das ausgegebene Detektionssignal von dem Detektor (3) zu empfangen und eine Diagnoseinformation unter Verwendung des empfangenen
Detektionssignals von dem Detektor (3) zu bestimmen.
2. Energieübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung (4) zum Einbringen einer Störung die eingebrachte Störung in Größe und/oder Intensität variiert.
3. Energieübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (4) zum Einbringen einer Störung dazu ausgelegt ist, ein metallisches Objekt (5) in den Überwachungsbereich einzubringen.
4. Energieübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (4) zum Einbringen einer Störung eine Wärmequelle ist.
5. Energieübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Speichervorrichtung (7), die dazu ausgelegt ist, die von der
Diagnosevorrichtung (6) bestimmte Diagnoseinformation zu speichern.
6. Energieübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Anzeigevorrichtung (8), die dazu ausgelegt ist, die von der
Diagnosevorrichtung (6) bestimmte Diagnoseinformation anzuzeigen.
7. System zum Aufladen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mit:
einem Kraftfahrzeug, das einem elektrischen Energiespeicher aufweist; und
einer Energieübertragungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren (100) zur Diagnose eines induktiven Energieübertragungssystems mit einer Fremdobjektüberwachung, mit den Schritten:
Einbringen (1 10) einer vorbestimmten Störung in einen Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung;
Empfangen (120) eines Detektionssignals von der Fremdobjektüberwachung, nachdem die vorbestimmte Störung in den Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung eingebracht worden ist; und
Bestimmen (130) einer Diagnoseinformation unter Verwendung des empfangenen Detektionssignals.
9. Verfahren (100) nach Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Störung in dem
Überwachungsbereich der Fremdobjektüberwachung in Größe oder Intensität variiert wird.
10. Verfahren (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die bestimmte Diagnoseinformation eine Fehlfunktion der Fremdobjektüberwachung bestimmt, wenn das empfangene Detektionssignal einen vorbestimmten Schwellwert über- oder unterschreitet.
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