WO2017041932A1 - Verfahren zur induktiven energieübertragung und vorrichtung zum betrieb einer induktiven energieübertragungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur induktiven energieübertragung und vorrichtung zum betrieb einer induktiven energieübertragungsvorrichtung Download PDF

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WO2017041932A1
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Ulrich Brenner
Anthony CHEVRET
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for inductive energy transfer from a transmitting coil to one spaced from the transmitting coil
  • Electric vehicles and hybrid vehicles usually have an electrical energy storage, such as a traction battery, which provides the electrical energy for propulsion. Is this electric
  • Electric vehicle is connected by a cable connection to the charging station.
  • This connection must be made disadvantageously by a user usually manually. It is also necessary that charging station and electric vehicle have a mutually corresponding connection system.
  • wireless charging systems for electric vehicles are known.
  • one or more coils transmitting coils
  • one or more coils receiving coil
  • the electric vehicle If an electric vehicle is parked above the transmitter coil, it sends out an alternating magnetic field. The magnetic alternating field is absorbed by the receiving coil within the vehicle and converted into electrical energy. By means of this electrical energy can then by the contactless Energy transfer a traction battery of the vehicle are loaded.
  • a battery of an electric vehicle is located between the transmitting coil of the charging station and the receiving coil in the
  • Air gaps are very common, if not by measures such as lowering the vehicle-fixed coil, the entire vehicle or lifting the stationary coil or a combination of these measures, an ideal small air gap is achieved.
  • the efficiency of the inductive energy transfer depends inter alia on the air gap (distance) between the / in the floor and / built in the vehicle floor coils. The smaller the air gap, the greater the efficiency to be achieved.
  • the energy storage of the electric vehicle can also be used for feeding back. For this purpose, if necessary, a
  • a disadvantage of the prior art is that the inductive charging is not done while driving - that is charged statically. Instead, the vehicle must be in the parked state.
  • Energy transmission device that reliably charging the vehicle during standing and / or driving - as a dynamic charging method - allows.
  • the method according to the invention with the characterizing part of claim 1 has the advantages that the vehicle can be charged both while standing and while driving. In addition, by this type of dynamic charging, the range of electrically powered vehicles can be extended. According to the invention, it is provided that the method for inductive
  • Underground standing or moving vehicle is arranged, in three steps expires.
  • a distance between the transmitter coil and / or the substrate and the receiver coil is determined
  • a minimally possible air gap between the transmitter coil and / or the substrate and the receiver coil is calculated from the distance
  • Receiver coil positioned so that the distance corresponds to the minimum possible air gap.
  • the method is that the air gap during the charging process kept as low as possible and thus the efficiency can be kept as high as possible. Furthermore, it is advantageous that the regulated air gap of the
  • the vehicle has at least one sensor, wherein the distance is determined by means of this sensor.
  • These sensors advantageously allow the monitoring of the air gap between the coils while driving, thereby enabling the adjustment of the minimum air gap.
  • the receiver coil is advantageously raised in a further method step D in a rest position when the crizaktorik fails.
  • the actuators comprehensive crizaktorik thus ensures that for safety reasons, a lifting of the coil takes place in the rest position even when the actuators failure. This will damage both the vehicle and the infrastructure
  • the raising of the receiving coil in a rest position is advantageously carried out by springs. So there is no electronics - which may be inoperative due to power failure - necessary to raise the coil.
  • the positioning of the receiver coil is advantageously carried out via the actively controlled damping system arranged in the vehicle. This is advantageous because in this case the vehicle coils can be permanently installed in the vehicle.
  • the positioning of the receiving coils is advantageous to a
  • the engagement distance advantageously corresponds to the distance between the field of view of the sensors and the coil. While covering this distance, the lowered coil (receiver coil) must be removed from the
  • the transmitting coil is arranged in or on the ground.
  • the arrangement of the transmitting coil in the ground has the advantage that it can not be regarded as an obstacle which lies on the road.
  • the arrangement of the transmitting coil on the ground has the advantage that one can easily get to the transmitting coil for repair purposes.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a cross section through a
  • FIG. 3 shows a further schematic representation of a cross section through
  • FIG. 5 is a schematic representation of a cross section through a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method for operating an inductive energy transmission device 21, as used, for example, for
  • Hybrid vehicle can be used.
  • the vehicle / electric vehicle 12 is in a standing or driving state. In a first
  • Method step A a distance between the transmitting coil 10 and / or the substrate 14 and the receiving coil 11 is determined.
  • Step B is from the distance 15 a minimum possible air gap 16 between the transmitting coil 10 and / or the substrate 14 and the
  • Receiving coil 11 is calculated. Furthermore, in step C, the receiving coil 11 is positioned so that the distance 15 corresponds to the minimum possible air gap 16.
  • the inductive charging can also be done while driving, whereby the range of an electrically powered vehicle is considerably expanded.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a cross section through a
  • Vehicle 12 with an inductive energy transfer device 21 The inductive energy transfer device 21 is located in a vehicle 12, which is an electric vehicle.
  • the vehicle 12 is standing or driving on the
  • a receiving coil 11 is arranged, which is preferably installed in the underbody of the vehicle 12. Below the vehicle 12 is at least one
  • Transmitting coil 10. This is installed in the underground 14 or lies on this.
  • the vehicle 12 has a crizaktorik 17 and / or an actively controlled damping system 18 with the receiving coil 11 or the vehicle 12 can be lowered or raised, whereby the distance 15 between the transmitting coil 10 and the receiving coil 11 can be adjusted.
  • the car 12 has a distance sensor 13. With this, the distance 15 between the transmitting coil 10 and the receiving coil 11 can be determined.
  • the distance sensor 13 is a radar sensor. If the vehicle 12 is in the state of driving, a constant occurs
  • the distance 15 between the transmitting coil 10 and the receiving coil 11 is readjusted permanently. Accordingly, the roadway during the loading operation while driving is monitored so that the lowered
  • Reception coil 11 is lifted in case of bumps 23 or obstacles 23 in a timely manner to avoid a possible collision between the receiving coil 11 with the respective obstacles or bumps 23.
  • the distance sensor 13 is used. If the vehicle 12 has an actively controlled damping system 18 and corresponding distance sensor 13, it is possible to draw conclusions about the road condition via the damping paths and to correspondingly take into account and adapt the air gap 16 between the coils. As a result, a placement of the receiving coil 11 on the ground / floor 14 is excluded while driving.
  • Engagement distance 22 corresponds to the distance between the field of view of the at least one sensor 13 and the receiving coil 11.
  • the lowered receiver coil 11 must be lifted out of the danger zone.
  • the lowering of the receiving coil 11 is also dependent on the driving speed and the reaction times (tl) of Regelaktorik 17 and / or a reaction time (t2) of the actively controlled
  • the crizaktorik 17 includes actuators that lower the receiving coil / vehicle coil 11 during the loading operation in the direction of the lane 14.
  • a raising of the receiving coil in the rest position takes place; This is done, for example, by springs.
  • the vehicle 12 has an actively controlled chassis (actively controlled damping system) 18, the lowering is also possible by the chassis.
  • the vehicle coils / receiver coils 11 can also be permanently installed in the vehicle.
  • the lowering of the vehicle coil / receiver coil 11 can also be used while charging in the state to increase the efficiency. This makes it possible to prevent living or metallic objects during the charging process in the air gap between the coils
  • Figure 3 shows a schematic representation of the continuation of the method described in Figure 2 for operating an inductive
  • the vehicle 12 is in the state of driving.
  • 14 transmitting coils 10 are arranged in the ground / in the road, over which the vehicle 12 moves while driving.
  • the air gap 16 between the transmitting coil 10 and the at least one receiving coil 11 is constantly monitored while driving by at least one sensor 13 measures the distance between the transmitting coil 10 / the substrate 14 and the receiving coil 11 and from the minimum possible air gap 16 is calculated.
  • the lowering of the coil 11 is carried out as a function of the driving speed and the reaction time (tl) of the actuators.
  • FIG. 4 shows a further schematic representation of a cross section through a vehicle with an inductive energy transmission device as a continuation of the method described in FIGS. 2 and 3.
  • transmitting coil 10 are arranged on the ground or on the roadway 14.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention, a cross section through the vehicle 12 with an inductive power transmission device 21 and a crizaktorik 17 for raising or lowering receiving coil 11.
  • the crizaktorik 17 has actuators with which the receiving coil 11 can be raised or lowered, whereby the Air gap between
  • Transmitting coil 10 and receiving coil 11 is set.
  • the receiver coil 11 is raised to the rest position, for example by means of springs 19.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Energieübertragung von einer Sendespule zu einer von der Sendespule beabstandeten Empfangsspule. Die Empfangsspule ist in einem auf einem Untergrund stehenden oder fahrenden Fahrzeug angeordnet, wobei das Fahrzeug mindestens einen Sensor aufweist. In einem ersten Verfahrensschritt (A) wird ein Abstand zwischen der Sendespule und/oder dem Untergrund und der Empfangsspule ermittelt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt (B) wird aus dem Abstand ein minimal möglicher Luftspalt zwischen der Sendespule und/oder dem Untergrund und der Empfangsspule berechnet und in einem dritten Verfahrensschritt (C) wird die Empfangsspule so positioniert, dass der Abstand dem minimal möglichen Luftspalt entspricht.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur induktiven Energieübertragung und Vorrichtung zum Betrieb einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Energieübertragung von einer Sendespule zu einer von der Sendespule beabstandeten
Empfangsspule, sowie eine Vorrichtung zum Betrieb einer induktiven
Energieübertragungsvorrichtung.
Stand der Technik
Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge verfügen üblicherweise über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie, die die elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ist dieser elektrische
Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so muss das Elektrofahrzeug eine Ladestation ansteuern, an der der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann. Bisher ist es hierzu üblich, dass an einer solchen Ladestation das
Elektrofahrzeug mittels einer Kabelverbindung an die Ladestation angeschlossen wird. Diese Verbindung muss nachteilig von einem Benutzer üblicherweise manuell hergestellt werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass Ladestation und Elektrofahrzeug ein zueinander korrespondierendes Verbindungssystem aufweisen.
Ferner sind vereinzelt auch kabellose Ladesysteme für Elektrofahrzeuge bekannt. Beim induktiven Laden der Elektrofahrzeuge sind im oder auf dem Boden eine oder mehrere Spulen (Sendespulen) verbaut. Weiterhin sind im Elektrofahrzeug ebenfalls eine oder mehrere Spulen (Empfangsspule) angeordnet. Wird ein Elektrofahrzeug über der Sendespule abgestellt, sendet diese ein magnetisches Wechselfeld aus. Das magnetische Wechselfeld wird von der Empfangsspule innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Mittels dieser elektrischen Energie kann daraufhin durch die kontaktlose Energieübertragung eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen werden. Bei dem kabellosen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeuges befindet sich zwischen der Sendespule der Ladestation und der Empfangsspule in dem
Fahrzeug ein Luftspalt. Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit von
Kraftfahrzeugen beträgt dieser Luftspalt einige Zentimeter. Luftspalte sind dabei sehr verbreitet, wenn nicht durch Maßnahmen wie Absenken der fahrzeugfesten Spule, des gesamten Fahrzeugs oder Anheben der ortsfesten Spule oder einer Kombination dieser Maßnahmen ein ideal kleiner Luftspalt erreicht wird. Der Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung hängt unter anderem vom Luftspalt (Abstand) zwischen der/den im Boden und der/den im Fahrzeugboden verbauten Spulen ab. Je kleiner der Luftspalt, desto größer ist der zu erreichende Wirkungsgrad. Weiterhin kann der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs auch zur Rückspeisung verwendet werden. Hierzu kann gegebenenfalls eine
Kabelverbindung oder auch eine induktive Leistungsübertragung verwendet werden. Die Druckschrift DE102011010049 AI offenbart ein solches System zum Laden einer Fahrzeugbatterie, bei dem die Energie induktiv übertragen wird.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass das induktive Laden nicht während der Fahrt erfolgt - also statisch geladen wird. Stattdessen muss das Fahrzeug im abgestellten Zustand sein.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer induktiven
Energieübertragungsvorrichtung, die zuverlässig das Aufladen des Fahrzeugs während des Stehens und/oder der Fahrt - als dynamisches Ladeverfahren - ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, dass das Fahrzeug sowohl während des Stehens als auch während der Fahrt geladen werden kann. Zusätzlich kann durch diese Art des dynamischen Ladens die Reichweite der elektrisch betriebenen Fahrzeuge erweitert werden. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass das Verfahren zur induktiven
Energieübertragung von einer Sendespule zu einer von der Sendespule
beabstandeten Empfangsspule, wobei die Empfangsspulen einem auf dem
Untergrund stehenden oder fahrenden Fahrzeug angeordnet ist, in drei Schritten abläuft. Beim ersten Verfahrensschritt wird ein Abstand zwischen der Sendespule und/oder dem Untergrund und der Empfangsspule ermittelt, in einem zweiten Verfahrensschritt wird aus dem Abstand ein minimal möglicher Luftspalt zwischen der Sendespule und/oder dem Untergrund und der Empfangsspule berechnet und in einem dritten Verfahrensschritt wird die Empfangsspule so positioniert, dass der Abstand dem minimal möglichen Luftspalt entspricht. Vorteilhaft an diesem
Verfahren ist, dass der Luftspalt während des Ladevorgangs so gering wie möglich gehalten und somit der Wirkungsgrad möglichst hoch gehalten werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch den geregelten Luftspalt der
Wirkungsgrad während des dynamischen Ladens verbessert und somit die maximal mögliche Leistung übertragen werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Vorteilhaft weist das Fahrzeug mindestens einen Sensor auf, wobei der Abstand mittels dieses Sensors ermittelt wird. Diese Sensoren erlauben vorteilhaft während der Fahrt die Überwachung des Luftspaltes zwischen den Spulen wodurch die Einstellung des minimalen Luftspaltes ermöglicht wird.
Da in modernen Fahrzeugen ein Abstandsradar verbaut ist, ist vorteilhaft, dass als Sensor ein Radarsensor verwendet wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Abstand mittels eines im Fahrzeug
angeordneten, aktiv geregelten Dämpfungssystems ermittelt wird. Dabei kann über die Dämpfungswege Rückschlüsse auf den Fahrbahnzustand gezogen werden und der Luftspalt zwischen der Sende- und Empfangsspule entsprechend berücksichtigt werden. Es ist vorteilhaft, dass die Positionierung der Empfangsspule über im Fahrzeug angeordnete Regelaktoren erfolgt. Da der aktuelle Abstand der Fahrzeugspulen zum Boden im Regelsystem stets bekannt ist, wird ein Aufsetzen der Spule während der Fahrt am Boden ausgeschlossen.
Die Empfangsspule wird vorteilhaft in einem weiteren Verfahrensschritt D in eine Ruhelage angehoben, wenn die Regelaktorik ausfällt. Die Aktuatoren umfassende Regelaktorik gewährleistet somit, dass aus Sicherheitsgründen auch beim Ausfall der Aktuatoren ein Anheben der Spule in die Ruhelage erfolgt. Auf diese Weise werden Schäden sowohl für das Fahrzeug als auch für die Infrastruktur
vermieden.
Das Anheben der Empfangsspule in eine Ruhelage erfolgt vorteilhaft durch Federn. Es ist also keine Elektronik - die möglicherweise durch Stromausfall funktionsunfähig ist - notwendig, um die Spule anzuheben.
Die Positionierung der Empfangsspule wird über das im Fahrzeug angeordnete aktiv geregelte Dämpfungssystem vorteilhaft ausgeführt. Dies ist vorteilhaft, da hierbei die Fahrzeugspulen fest im Fahrzeug verbaut werden können.
Weiterhin wird die Positionierung der Empfangsspulen vorteilhaft an eine
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gekoppelt. Der aktuelle Abstand der
Fahrzeugspulen zum Boden muss im Regelsystem stets bekannt sein. Durch die Regelung wird ein Aufsetzen der Spule am Boden während der Fahrt
ausgeschlossen. Die Eingriffsdistanz entspricht hierbei vorteilhaft der Entfernung zwischen dem Sichtfeld der Sensoren und der Spule. Während des Zurücklegens dieser Distanz muss die abgesenkte Spule (Empfangsspule) aus dem
Gefahrenbereich angehoben werden. Die Absenkung der Spule ist somit vorteilhaft abhängig von der Fahrgeschwindigkeit aber auch von der Reaktionszeit der Aktoren zum Anheben. Vorteilhaft ist die Sendespule im oder auf dem Untergrund angeordnet. Die Anordnung der Sendespule im Untergrund hat den Vorteil dass diese nicht als Hindernis, welches auf der Straße liegt, angesehen werden kann. Wohingegen die Anordnung der Sendespule auf dem Untergrund den Vorteil hat, dass man zu Reparaturzwecken einfach an die Sendespule gelangen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen: Fig. 1: ein schematisches Diagramm der unterschiedlichen Schritte
bezüglich des Verfahrens zum Betrieb einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein
Fahrzeug mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3: eine weitere schematische Darstellung eines Querschnitts durch
Fahrzeug mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4: eine weitere schematische Darstellung eines Querschnitts durch
Fahrzeug mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein
Fahrzeug mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung und einer Regelaktorik zum Anheben oder Absenken der Empfangsspule. Die in den Figuren dargestellten Zeichnungen sind aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleichwirkende Komponenten. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung 21, wie sie beispielsweise zum
Aufladen einer Traktionsbatterie in einem Fahrzeug, Elektrofahrzeug oder
Hybridfahrzeug eingesetzt werden kann. Das Fahrzeug/Elektrofahrzeug 12 befindet sich im stehenden oder fahrenden Zustand. In einem ersten
Verfahrensschritt A wird ein Abstand zwischen der Sendespule 10 und/oder dem Untergrund 14 und der Empfangsspule 11 ermittelt. In einem zweiten
Verfahrensschritt B wird aus dem Abstand 15 ein minimal möglicher Luftspalt 16 zwischen der Sendespule 10 und/oder dem Untergrund 14 und der
Empfangsspule 11 berechnet. Weiterhin wird in Schritt C die Empfangsspule 11 so positioniert, dass der Abstand 15 dem minimal möglichen Luftspalt 16 entspricht. Durch dieses Verfahren kann das induktive Laden auch während der Fahrt erfolgen, wodurch die Reichweite eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges erheblich erweitert wird. Durch Sensoren im Fahrzeug 12 wird während der Fahrt der mögliche minimale Luftspalt 16 zwischen der Sendespule 10 und der
Empfangsspule 11 überwacht und durch eine Regelaktorik 17 bei Bedarf angepasst. Dadurch wird der Luftspalt 16 während des Ladevorgangs so gering wie möglich gehalten und der Wirkungsgrad möglichst hoch gehalten bzw.
maximiert. Der Kontakt der Empfangsspule mit dem Untergrund 14 bzw. der Fahrbahn 14 wird so sicher vermieden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein
Fahrzeug 12 mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung 21. Die induktive Energieübertragungsvorrichtung 21 befindet sich in einem Fahrzeug 12, welches ein Elektrofahrzeug ist. Das Fahrzeug 12 steht bzw. fährt auf dem
Untergrund 14, der eine Straße oder ein Parkplatz ist. Im Fahrzeug 12 ist eine Empfangsspule 11 angeordnet, die vorzugsweise im Unterboden des Fahrzeugs 12 verbaut ist. Unterhalb des Fahrzeugs 12 befindet sich mindestens eine
Sendespule 10. Diese ist im Untergrund 14 verbaut bzw. liegt auf diesem auf. Das Fahrzeug 12 verfügt über eine Regelaktorik 17 und/oder über ein aktiv geregeltes Dämpfungssystem 18 mit dem die Empfangsspule 11 oder das Fahrzeug 12 abgesenkt oder angehoben werden kann, wodurch der Abstand 15 zwischen der Sendespule 10 und der Empfangsspule 11 angepasst werden kann. Weiterhin verfügt das Auto 12 über einen Abstandssensor 13. Mit diesem kann der Abstand 15 zwischen der Sendespule 10 und der Empfangsspule 11 ermittelt werden. Vorzugsweise ist der Abstandssensor 13 ein Radarsensor. Befindet sich das Fahrzeug 12 im Zustand des Fahrens, ereignet sich ein ständiger
Positionswechsel der Empfangsspule 11 über den auf dem Untergrund bzw. im Untergrund 14 befindlichen Sendespulen 10. Zur Optimierung des Wirkungsgrads beim dynamischen Laden, wird der Abstand 15 zwischen Sendespule 10 und Empfangsspule 11 permanent nachgeregelt. Entsprechend wird die Fahrbahn beim Ladebetrieb während der Fahrt so überwacht, dass die abgesenkte
Empfangsspule 11 bei Unebenheiten 23 oder Hindernissen 23 rechtzeitig angehoben wird, um eine mögliche Kollision zwischen Empfangsspule 11 mit den jeweiligen Hindernissen bzw. Unebenheiten 23 zu vermeiden. Diesbezüglich wird der Abstandssensor 13 verwendet. Verfügt das Fahrzeug 12 über ein aktiv geregeltes Dämpfungssystem 18 und entsprechenden Abstandssensor 13, kann über die Dämpfungswege Rückschlüsse auf den Fahrbahnzustand gezogen werden und der Luftspalt 16 zwischen den Spulen entsprechend berücksichtigt und angepasst werden. Dadurch wird während der Fahrt ein Aufsetzen der Empfangsspule 11 auf dem Untergrund/Boden 14 ausgeschlossen. Die
Eingriffsdistanz 22 entspricht hierbei der Entfernung zwischen dem Sichtfeld des mindestens einen Sensors 13 und der Empfangsspule 11. Während des
Zurücklegens dieser Distanz muss die abgesenkte Empfangsspule 11 aus dem Gefahrenbereich angehoben werden. Somit ist die Absenkung der Empfangsspule 11 auch abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Reaktionszeiten (tl) der Regelaktorik 17 und/oder einer Reaktionszeit (t2) des aktiv geregelten
Dämpfungssystems 18.
Die Regelaktorik 17 umfasst Aktuatoren, die die Empfangsspule/Fahrzeugspule 11 während des Ladebetriebs in Richtung der Fahrbahn 14 absenken. Aus
Sicherheitsgründen (wie zum Beispiel beim Ausfall der Aktuatoren) erfolgt ein Anheben der Empfangsspule in die Ruhelage; dies erfolgt beispielsweise durch Federn. Verfügt das Fahrzeug 12 über ein aktiv geregeltes Fahrwerk (aktiv geregeltes Dämpfungssystem) 18, ist das Absenken auch durch das Fahrwerk möglich. In diesem Fall können die Fahrzeugspulen/Empfangsspulen 11 auch fest im Fahrzeug verbaut werden.
Die Absenkung der Fahrzeugspule/Empfangsspule 11 kann natürlich auch während des Ladens im Stand zur Steigerung des Wirkungsgrades benutzt werden. Hierdurch ist es möglich zu verhindern, dass lebende oder metallische Objekte während des Ladevorgangs in den Luftspalt zwischen den Spulen
(Sendespulen und Empfangsspulen) gelangen. Somit wäre eine
Fremdobjekterkennung schon während des Ladens nicht notwendig.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Fortsetzung des in Figur 2 beschriebenen Verfahrens zum Betrieb einer induktiven
Energieübertragungsvorrichtung 21. Gleiche Elemente in Bezug auf Figur 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Fahrzeug 12 im Zustand des Fahrens. Hier sind im Untergrund/in der Fahrbahn 14 Sendespulen 10 angeordnet, über die das Fahrzeug 12 sich während des Fahrens bewegt. Der Luftspalt 16 zwischen den Sendespule 10 und der mindestens einen Empfangsspule 11 wird während der Fahrt permanent überwacht, indem mindestens ein Sensor 13 den Abstand zwischen der Sendespule 10/dem Untergrund 14 und der Empfangsspule 11 misst und daraus der minimal mögliche Luftspalt 16 errechnet wird. Die Absenkung der Spule 11 wird in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Reaktionszeit (tl) der Aktoren vorgenommen.
Figur 4 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Fahrzeug mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung als Fortsetzung des in Figur 2 und 3 beschriebenen Verfahrens. Gleiche Elemente in Bezug auf Figur 2 und 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel sind Sendespule 10 auf dem Untergrund bzw. auf der Fahrbahn 14 angeordnet.
Figur 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch das Fahrzeug 12 mit einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung 21 und eine Regelaktorik 17 zum Anheben oder Absenken Empfangsspule 11. Die Regelaktorik 17 verfügt über Aktuatoren, mit denen die Empfangsspule 11 angehoben oder abgesenkt werden kann, wodurch der Luftspalt zwischen
Sendespule 10 und Empfangsspule 11 eingestellt wird. Im Fehlerfall (zum Beispiel beim Ausfallen der Regelaktorik 17 bzw. der Aktuatoren) erfolgt das Anheben der Empfangsspule 11 in die Ruhelage beispielsweise durch Federn 19.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur induktiven Energieübertragung von einer Sendespule (10) zu einer von der Sendespule (10) beabstandeten Empfangsspule (11), wobei die Empfangsspule (11) in einem auf einem Untergrund (14) stehenden oder fahrenden Fahrzeug (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Verfahrensschritt (A) ein Abstand (15) zwischen der Sendespule (10) und/oder dem Untergrund (14) und der Empfangsspule (11) ermittelt wird,
- in einem zweiten Verfahrensschritt (B) aus dem Abstand (15) ein minimal möglicher Luftspalt (16) zwischen der Sendespule (10) und/oder dem Untergrund (14) und der Empfangsspule (11) berechnet wird und
- in einem dritten Verfahrensschritt (C) die Empfangsspule (11) so positioniert wird, dass der Abstand (15) dem minimal möglichen Luftspalt (16) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mindestens einen Sensor (13) aufweist, wobei der Abstand (15) mittels des Sensors (13) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) ein Radarsensor ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (15) mittels eines im Fahrzeug (12) angeordneten aktiv geregelten
Dämpfungssystems (18) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Positionierung der Empfangsspule (11) über eine im Fahrzeug (12) angeordnete Regelaktorik (17) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Empfangsspule (11) beim Ausfall der
Regelaktorik (17) in einem weiteren Verfahrensschritt (D) in eine Ruhelage angehoben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anheben der Empfangsspule (11) in eine Ruhelage durch Federn (19) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Empfangsspule (11) über das im Fahrzeug (12) angeordnete aktiv geregelte Dämpfungssystem (18) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, dass die Positionierung der Empfangsspule (11) abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (12) ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, dass die Positionierung der Empfangsspule (11) abhängig von einer Reaktionszeit (tl) der Regelaktorik (17) und/oder einer
Reaktionszeit (t2) des aktiv geregelten Dämpfungssystems (18) ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, dass die Sendespule (10) im oder auf dem Untergrund (14) angeordnet ist.
12. Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9.
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