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DE102012210930A1 - Energy transfer arrangement and method for operating the energy transfer arrangement - Google Patents

Energy transfer arrangement and method for operating the energy transfer arrangement Download PDF

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DE102012210930A1
DE102012210930A1 DE102012210930.7A DE102012210930A DE102012210930A1 DE 102012210930 A1 DE102012210930 A1 DE 102012210930A1 DE 102012210930 A DE102012210930 A DE 102012210930A DE 102012210930 A1 DE102012210930 A1 DE 102012210930A1
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DE
Germany
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primary
primary element
operating parameters
energy
secondary member
Prior art date
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Pending
Application number
DE102012210930.7A
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German (de)
Inventor
Cord Elsner
Thomas Eymann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2013/058724 priority patent/WO2014000910A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (60) zum Betreiben einer Energieübertragungsanordnung (10), wobei die Energieübertragungsanordnung (10) ein Primärglied (12) zum Abgeben von elektrischer Energie und ein Sekundärglied (14) zum Aufnehmen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind und wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) eine Mehrzahl von Betriebsparametern aufweisen, wobei zunächst die elektrische Energie von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14) übertragen wird, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds (12) erfasst wird, wobei der Betriebsparameter des Primärglieds (12) mit primärseitigen Referenzwerten verglichen wird, um die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung des Primärglieds (12) und des Sekundärglieds (14) zu bestimmen und damit ein Störobjekt zwischen dem Primärglied (12) und dem Sekundärglied (14) und/oder eine Bewegung des Sekundärglieds (14) relativ zu dem Primärglied (12) zu erfassen, und wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds (12) variiert wird, sofern der Betriebsparameter des Primärglieds (12) von den primärseitigen Referenzwerten abweicht.The invention relates to a method (60) for operating an energy transmission arrangement (10), the energy transmission arrangement (10) having a primary member (12) for delivering electrical energy and a secondary member (14) for receiving the electrical energy, the primary member (12 ) and the secondary member (14) are designed to be movable relative to one another and can be coupled magnetically and / or electromagnetically for the transmission of the electrical energy, and the primary member (12) and the secondary member (14) have a plurality of operating parameters, the electrical energy from the primary member being the first (12) is transmitted to the secondary member (14), at least one of the operating parameters of the primary member (12) being recorded, the operating parameter of the primary member (12) being compared with primary-side reference values in order to determine the magnetic and / or electromagnetic coupling of the primary member ( 12) and the secondary member (14) to be determined and dam it to detect a disturbing object between the primary member (12) and the secondary member (14) and / or a movement of the secondary member (14) relative to the primary member (12), and at least one of the operating parameters of the primary member (12) is varied, if the operating parameter of the primary element (12) deviates from the primary-side reference values.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Energieübertragungsanordnung, wobei die Energieübertragungsanordnung ein Primärglied zum Abgeben von elektrischer Energie und ein Sekundärglied zum Aufnehmen der elektrischen Energie aufweist, und wobei das Primärglied und das Sekundärglied beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind.The present invention relates to a method for operating an energy transmission arrangement, wherein the energy transmission arrangement has a primary element for discharging electrical energy and a secondary element for receiving the electrical energy, and wherein the primary element and the secondary element are movable relative to one another and magnetic and / or transferring the electrical energy. or are electromagnetically coupled.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied zum Abgeben von elektrischer Energie und einem Sekundärglied zum Aufnehmen der elektrischen Energie, wobei das Primärglied und das Sekundärglied beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind.Furthermore, the present invention relates to a power transmission arrangement having a primary member for discharging electrical energy and a secondary member for receiving the electrical energy, wherein the primary member and the secondary member are movable to each other and magnetic and / or electromagnetically coupled to transmit the electrical energy.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeug-Antriebstechnik ist es allgemein bekannt, eine elektrische Maschine als alleinigen Antrieb oder gemeinsam mit einem Antriebsmotor eines anderen Typs (Hybridantrieb) zu verwenden. In derartigen Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden typischerweise elektrische Maschinen als Antriebsmotor verwendet, die durch einen elektrischen Energiespeicher, wie zum Beispiel einen Akkumulator, mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei die elektrischen Energiespeicher regelmäßig je nach Ladezustand aufgeladen werden. Dabei dient üblicherweise ein Kabel zur Übertragung der elektrischen Energie von einer Ladestation auf das Fahrzeug. Eine derartige Kabelverbindung bietet einen sehr schlechten Bedienungskomfort und stellt außerdem eine mögliche Gefahr für den Anwender dar, da die Steckverbindung und das Kabel aufgrund von Beschädigungen beispielsweise elektrische Entladungen an den Anwender übertragen können. Alternativ zu einer Kabelverbindung besteht die Möglichkeit, Fahrzeuge über eine kontaktlose Energieübertragung mit elektrischer Energie zu versorgen. Dabei können verschiedene Wirkprinzipien zur kontaktlosen Energieübertragung genutzt werden, beispielsweise eine induktive Energieübertragung oder eine elektromagnetische Energieübertragung. Bei der induktiven Energieübertragung wird auf der Primärseite mithilfe einer Spule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Zumindest ein Teil dieses magnetischen Wechselfelds durchdringt die Sekundärseite, die ebenfalls eine Spule enthält. Dadurch wird in der Spule der Sekundärseite eine Spannung induziert und somit Energie von der Primärseite auf die Sekundärseite übertragen. Bei der elektromagnetischen Energieübertragung ist der Abstand zwischen der Primärseite und der Sekundärseite so groß, dass die Welleneigenschaften der elektromagnetischen Felder relevant sind und genutzt werden können. Üblicherweise werden Antennen als Sender/Empfänger auf der Primär-/Sekundärseite verwendet. In the field of motor vehicle drive technology, it is generally known to use an electric machine as the sole drive or together with a drive motor of another type (hybrid drive). In such electric or hybrid vehicles electrical machines are typically used as a drive motor, which are supplied by an electrical energy storage, such as an accumulator, with electrical energy, the electric energy storage are charged regularly depending on the state of charge. In this case, usually a cable is used to transfer the electrical energy from a charging station to the vehicle. Such a cable connection offers a very poor ease of use and also represents a potential danger to the user, since the connector and the cable due to damage, for example, electrical discharges can be transmitted to the user. As an alternative to a cable connection, it is possible to supply vehicles with electrical energy via contactless energy transmission. In this case, different principles of action can be used for contactless energy transfer, for example, an inductive energy transfer or electromagnetic energy transfer. In the case of inductive energy transmission, a magnetic alternating field is generated on the primary side by means of a coil. At least part of this alternating magnetic field penetrates the secondary side, which also contains a coil. As a result, a voltage is induced in the coil of the secondary side and thus energy is transferred from the primary side to the secondary side. In the case of electromagnetic energy transmission, the distance between the primary side and the secondary side is so great that the wave properties of the electromagnetic fields are relevant and can be used. Usually antennas are used as transceivers on the primary / secondary side.

Der Wirkungsgrad dieser kontaktlosen Energieübertragung ist insbesondere durch Streuverluste schlechter als bei der kabelgebundenen Übertragung, wobei bei einem Luftspalt von 20 bis 30 cm der Wirkungsgrad ca. 90 % sein kann. Jedoch ist eine derartige Energieübertragung durch die einfachere Handhabung komfortabler und bietet somit eine höhere Akzeptanz bei dem Anwender.The efficiency of this contactless energy transfer is in particular by scattering losses worse than in the wired transmission, with an air gap of 20 to 30 cm, the efficiency can be about 90%. However, such energy transfer is more comfortable due to the easier handling and thus offers greater acceptance by the user.

Bei der kontaktlosen Energieübertragung stellt die Betriebssicherheit ein wichtiges Thema dar. Zum einen darf die Energieübertragung nur dann gestartet werden, wenn tatsächlich ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug über der Ladestation/Bodenstation geparkt ist, die zum Beispiel in den Straßenbelag eingelassen ist. Befinden sich andere Objekte oder gar Menschen über der Ladestation, so muss eine Übertragung von elektrischer Energie verhindert werden, um weitere Gefährdungen auszuschließen. Zum anderen wird während der Energieübertragung in einem Bereich zwischen der Bodenstation und einer fahrzeugseitigen Übertragungseinrichtung ein magnetisches Feld hoher Feldstärke und Flussdichte aufgebaut. Gelangen Menschen oder Tiere während des Ladevorgangs in diesen Bereich, so können Körperströme induziert werden. Befinden sich beispielsweise elektrisch leitfähige Gegenstände in diesem Bereich, so können diese durch die induzierten Wirbelströme erwärmt werden. Um derartige Gefährdungen auszuschließen, muss die Energieübertragung sofort beendet werden, sobald ein Objekt in dem Luftspalt zwischen der Bodenstation und der fahrzeugseitigen Übertragungseinrichtung erfasst wird.Operational safety is an important issue in non-contact power transmission. Firstly, the energy transmission may only be started if an electrically driven vehicle is actually parked above the charging station / ground station, which is embedded in the road surface, for example. If other objects or even people are above the charging station, a transfer of electrical energy must be prevented in order to exclude further hazards. On the other hand, a magnetic field of high field strength and flux density is built up during the energy transmission in a region between the ground station and a vehicle-side transmission device. If humans or animals enter this area during the charging process, body currents can be induced. If, for example, electrically conductive objects are in this area, they can be heated by the induced eddy currents. In order to exclude such hazards, the energy transfer must be terminated immediately as soon as an object in the air gap between the ground station and the vehicle-side transmission device is detected.

Aus der DE 10 2009 033 236 A1 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie von einer stationären Einheit mit mindestens einer primären Induktivität zu einem benachbart zu dieser stehenden Fahrzeug mit mindestens einer Sekundärinduktivität bekannt. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zur Detektion des Vorhandensein eines Gegenstands auf, mit der ein vorbestimmter Raum, der zwischen der Primär- und Sekundärinduktivität liegt, überwacht wird. Die Detektionseinrichtung weist mindestens einen berührungslosen Sensor auf, wobei der Sensor ein Ultraschall-, Radar-, Infrarotsensor oder ein elektronischer Bildsensor sein kann. Durch diese Sensoren, die auf Seite der stationären Einheit oder des Fahrzeugs verbaut werden, entstehen jedoch höhere Materialkosten. Des Weiteren müssen diese Sensoren für eine zuverlässige Erkennung von beliebigen Objekten aufwändig justiert werden. Durch die komplexe Justierung werden weitere Kosten verursacht. Werden die Sensoren lediglich in dem Fahrzeug installiert, so muss die Information, dass beispielsweise ein Objekt in dem Luftspalt erkannt wurde, gesichert zu der stationären Einheit übertragen werden, um dort ein Abschalten der Energieübertragung zu initiieren. Diese Anforderung führt zu einer erhöhten Komplexität des Gesamtsystems.From the DE 10 2009 033 236 A1 is a device for the inductive transmission of electrical energy from a stationary unit having at least one primary inductance to a stationary adjacent to this vehicle with at least one secondary inductance known. The apparatus comprises means for detecting the presence of an object with which a predetermined space lying between the primary and secondary inductances is monitored. The detection device has at least one non-contact sensor, wherein the sensor may be an ultrasound, radar, infrared sensor or an electronic image sensor. These sensors, which are installed on the side of the stationary unit or of the vehicle, however, result in higher material costs. Furthermore, these sensors must be extensively adjusted for reliable detection of any objects. The complex adjustment causes additional costs. Be the sensors installed only in the vehicle, the information that, for example, an object has been detected in the air gap, must be transmitted to the stationary unit secured to initiate a shutdown of the power transmission. This requirement leads to increased complexity of the overall system.

In einem weiteren Aspekt wird außerdem bei bekannten Anordnungen zur Energieübertragung nicht erkannt, dass sich beispielsweise durch Beladen des Fahrzeugs während des Ladevorgangs der Abstand zwischen dem Fahrzeug und der Bodenstation ändert und damit die Effizienz der Energieübertragung verringert wird.In a further aspect, it is also not recognized in known arrangements for energy transmission that, for example, by loading the vehicle during the charging process, the distance between the vehicle and the ground station changes and thus the efficiency of energy transfer is reduced.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Verfahren zum Betreiben einer Energieübertragungsanordnung bereit, wobei die Energieübertragungsanordnung ein Primärglied zum Abgeben von elektrischer Energie und ein Sekundärglied zum Aufnehmen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Primärglied und das Sekundärglied beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind und wobei das Primärglied und das Sekundärglied eine Mehrzahl von Betriebsparametern aufweisen, wobei zunächst die elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied übertragen wird, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds erfasst wird, wobei der Betriebsparameter des Primärglieds mit primärseitigen Referenzwerten verglichen wird, um die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung des Primärglieds und des Sekundärglieds zu bestimmen und damit ein Störobjekt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied und/oder eine Bewegung des Sekundärglieds relativ zu dem Primärglied zu erfassen, und wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds variiert wird, sofern der Betriebsparameter des Primärglieds von den primärseitigen Referenzwerten abweicht. The present invention therefore provides a method of operating an energy transfer assembly, wherein the energy transfer assembly comprises a primary member for discharging electrical energy and a secondary member for receiving the electrical energy, wherein the primary member and the secondary member are movably formed to each other and magnetic and for transmitting the electrical energy and / or are electromagnetically coupled and wherein the primary member and the secondary member having a plurality of operating parameters, wherein first the electrical energy is transmitted from the primary member to the secondary member, wherein at least one of the operating parameters of the primary member is detected, wherein the operating parameter of the primary member with primary reference values is compared to determine the magnetic and / or electromagnetic coupling of the primary member and the secondary member and thus an interference object between the primary member and the Secondary member and / or movement of the secondary member relative to the primary member to detect, and wherein at least one of the operating parameters of the primary member is varied, provided that the operating parameter of the primary member deviates from the primary-side reference values.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied zum Abgeben von elektrischer Energie und einem Sekundärglied zum Aufnehmen der elektrischen Energie bereit, wobei das Primärglied und das Sekundärglied beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind, und wobei das Primärglied und das Sekundärglied wenigstens eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren der oben genannten Art auszuführen.Furthermore, the present invention provides a power transmission arrangement with a primary member for discharging electrical energy and a secondary member for receiving the electrical energy, wherein the primary member and the secondary member are movable to each other and magnetically and / or electromagnetically coupled for transmitting the electrical energy, and wherein the primary member and the secondary member have at least one control unit which is adapted to carry out the method of the above-mentioned type.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Störobjekt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied und/oder eine Bewegung des Sekundärglieds relativ zu dem Primärglied durch Auswertung der magnetischen und/oder elektromagnetischen Kopplung der beiden Energieübertragungsglieder erfasst. Dabei wird die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung lediglich mithilfe der Betriebsparameter des Primärglieds und/oder des Sekundärglieds bestimmt. Somit sind beispielsweise keine separaten Sensoren notwendig, die einzeln für die Erfassung von Störobjekten justiert werden müssen. Dies führt zu einer reduzierten Komplexität der Energieübertragungsanordnung und zu geringeren Produktionskosten, da weniger Bauteile erforderlich sind. Aufgrund der Objekterkennung im Luftspalt kann das Gefährdungspotential der Energieübertragungsanordnung verringert werden. Die Betriebssicherheit der Anordnung wird erhöht. Des Weiteren wird die Effizienz der Energieübertragung gesteigert, da auch Abstandsänderungen der Energieübertragungsglieder zueinander berücksichtigt werden.In the present invention, an interfering object between the primary member and the secondary member and / or movement of the secondary member relative to the primary member is detected by evaluating the magnetic and / or electromagnetic coupling of the two energy transfer members. In this case, the magnetic and / or electromagnetic coupling is determined only by means of the operating parameters of the primary member and / or the secondary member. Thus, for example, no separate sensors are necessary, which must be adjusted individually for the detection of interfering objects. This leads to a reduced complexity of the power transmission arrangement and lower production costs, since fewer components are required. Due to the object recognition in the air gap, the risk potential of the energy transmission arrangement can be reduced. The reliability of the arrangement is increased. Furthermore, the efficiency of the energy transfer is increased, as well as changes in the distance of the energy transfer elements are taken into account.

Das statische oder dynamische Störobjekt in dem Luftspalt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied und/oder die Abstandsänderung der Energieübertragungsglieder zueinander wird durch den Vergleich wenigstens eines der Betriebsparameter des Primärglieds mit primärseitigen Referenzwerten erfasst. Dabei können die primärseitigen Referenzwerte vordefinierte Werte und/oder Werte von früheren Messungen aufweisen. The static or dynamic interference object in the air gap between the primary element and the secondary element and / or the change in distance of the energy transmission elements relative to one another is detected by comparing at least one of the operating parameters of the primary element with primary reference values. The primary-side reference values may have predefined values and / or values from earlier measurements.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Sekundärglied vor dem Erfassen des Betriebsparameters des Primärglieds in einen vordefinierten Zustand geschaltet wird, um wenigstens einen der Betriebsparameter des Primärglieds zu variieren.It is of particular advantage if the secondary element is switched to a predefined state before the acquisition of the operating parameter of the primary element in order to vary at least one of the operating parameters of the primary element.

Das Schalten in den vordefinierten Zustand kann beispielsweise bedeuten, dass das Sekundärglied in einem Kurzschluss geschaltet wird oder dass auf der Seite des Sekundärglieds vordefinierte Widerstände zugeschaltet werden. Infolge des vordefinierten Zustands auf der Seite des Sekundärglieds, wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds verändert. Somit kann durch diesen Mechanismus eine Information von dem Sekundärglied zu dem Primärglied übertragen werden.The switching to the predefined state can mean, for example, that the secondary element is switched to a short circuit or that predefined resistances are switched on on the side of the secondary element. Due to the predefined state on the secondary link side, at least one of the operating parameters of the primary link is changed. Thus, information can be transmitted from the secondary link to the primary link by this mechanism.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Sekundärglied in einem vordefinierten zeitlichen Intervall in den vordefinierten Zustand geschaltet.According to a further embodiment, the secondary element is switched to the predefined state at a predefined time interval.

Durch diese Maßnahme kann die Primärseite bei Kenntnis dieses zeitlichen Intervalls regelmäßig die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung überprüfen und bei Erfassen einer Veränderung der Kopplung, zum Beispiel infolge eines Störobjekts in dem Luftspalt, entsprechende Maßnahmen einleiten.By this measure, the primary side with knowledge of this time interval regularly check the magnetic and / or electromagnetic coupling and upon detection of a change the coupling, for example, as a result of a disturbing object in the air gap, take appropriate action.

In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds erfasst und das Sekundärglied in Abhängigkeit eines Vergleichs des Betriebsparameters des Sekundärglieds mit sekundärseitigen Referenzwerten in den vordefinierten Zustand geschaltet.In a further embodiment, at least one of the operating parameters of the secondary link is detected and the secondary link is switched to the predefined state as a function of a comparison of the operating parameter of the secondary link with secondary-side reference values.

In dieser Ausführungsform wird das Sekundärglied in den vordefinierten Zustand geschaltet, sobald wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds von sekundärseitigen Referenzwerten abweicht, das heißt sobald beispielsweise ein Objekt in den Luftspalt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied eindringt. Somit kann das Störobjekt noch schneller erfasst werden, Gegenmaßnahmen können zu einem frühen Zeitpunkt eingeleitet werden. Infolgedessen wird die Sicherheit der Energieübertragung erhöht.In this embodiment, the secondary element is switched to the predefined state as soon as at least one of the operating parameters of the secondary element deviates from secondary reference values, that is, as soon as, for example, an object penetrates into the air gap between the primary element and the secondary element. Thus, the fault object can be detected even faster, countermeasures can be initiated at an early stage. As a result, the security of energy transfer is increased.

Dabei können die sekundärseitigen Referenzwerte vordefinierte Werte und/oder frühere Messwerte der Betriebsparameter aufweisen. The secondary-side reference values may have predefined values and / or earlier measured values of the operating parameters.

In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Übertragen der elektrischen Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied zunächst eine elektrische Prüfenergie mittels des Primärglieds abgegeben. Des Weiteren wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds erfasst. Schließlich wird der erfasste Betriebsparameter des Sekundärglieds mit sekundärseitigen Prüfreferenzwerten verglichen, um auf der Seite des Sekundärglieds das benachbart angeordnete Primärglied zu erkennen.In a further embodiment, before transmitting the electrical energy from the primary element to the secondary element, an electrical test energy is first emitted by means of the primary element. Furthermore, at least one of the operating parameters of the secondary link is detected. Finally, the detected operating parameter of the secondary link is compared with secondary-side check reference values in order to recognize on the secondary link side the adjacently arranged primary link.

Durch diese Maßnahme wird auf der Seite des Sekundärglieds eine sichere Erkennung des benachbart angeordneten Primärglieds gewährleistet. Auf der Sekundärseite können nach der Erkennung vorbereitende Maßnahmen für die Energieübertragung eingeleitet werden. Die für den Erkennungsprozess verwendete Prüfenergie ist dabei vorzugsweise kleiner als die Energie, die während der regulären Energieübertragung von dem Primärglied auf das Sekundärglied übertragen wird. Infolgedessen kann der Energiebedarf für den Erkennungsprozess minimiert werden.By this measure, a secure detection of the adjacent arranged primary member is ensured on the side of the secondary link. On the secondary side, preparatory measures for the transmission of energy can be initiated after detection. The test energy used for the detection process is preferably smaller than the energy that is transferred during the regular energy transfer from the primary member to the secondary member. As a result, the energy consumption for the recognition process can be minimized.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden vor dem Übertragen der elektrischen Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied ferner die folgenden Schritte ausgeführt: zunächst wird eine elektrische Größe des Sekundärglieds in Abhängigkeit des Vergleichs des Betriebsparameters des Sekundärglieds mit sekundärseitigen Prüfreferenzwerten verändert, um wenigstens einen der Betriebsparameter des Primärglieds zu variieren, anschließend wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds erfasst, und schließlich wird der Betriebsparameter des Primärglieds mit primärseitigen Prüfreferenzwerten verglichen, um auf der Seite des Primärglieds das benachbart angeordnete Sekundärglied zu erkennen, wobei die elektrische Energie von dem Primärglied auf das Sekundärglied übertragen wird, sofern die benachbarte Positionierung des Primärglieds und des Sekundärglieds auf beiden Seiten erkannt wird.According to a further preferred embodiment, the following steps are further carried out before transmitting the electrical energy from the primary element to the secondary element: first, an electrical variable of the secondary element is changed in dependence on the comparison of the operating parameter of the secondary element with secondary-side test reference values to at least one of the operating parameters of the secondary element Finally, at least one of the operating parameters of the primary member is detected, and finally the operating parameter of the primary member is compared with primary-side Prüferferenzwerten to recognize on the side of the primary member, the adjacently arranged secondary member, wherein the electrical energy transmitted from the primary member to the secondary member is provided that the adjacent positioning of the primary member and the secondary member is recognized on both sides.

Diese Verfahrensschritte führen auf der Seite des Primärglieds zu einer zuverlässigen Erkennung des Sekundärglieds. Die Energieübertragung von dem Primärglied auf das Sekundärglied wird erst dann gestartet, wenn eine gegenseitige Erkennung der beiden Energieübertragungsglieder stattgefunden hat. Somit wird beispielsweise die Energieübertragung nicht gestartet, wenn sich ein metallisch leitfähiger Gegenstand oder auch ein Tier in dem direkten Umfeld des Primärglieds befindet. Daher wird durch diese Maßnahmen die Betriebssicherheit der Energieübertragung erhöht. These method steps lead on the side of the primary member to a reliable detection of the secondary link. The energy transfer from the primary element to the secondary element is only started when a mutual recognition of the two energy transfer elements has taken place. Thus, for example, the energy transfer is not started when a metallic conductive object or even an animal is in the immediate vicinity of the primary member. Therefore, the reliability of the energy transfer is increased by these measures.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Veränderns der elektrischen Größe des Sekundärglieds ein Verändern eines elektrischen Widerstands des Sekundärglieds auf.According to another embodiment, the step of varying the electrical size of the secondary member comprises varying an electrical resistance of the secondary member.

Durch das Verändern des elektrischen Widerstands kann auf einfache Art und Weise mindestens einer der Betriebsparameter des Primärglieds verändert werden.By changing the electrical resistance can be changed in a simple manner at least one of the operating parameters of the primary element.

In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds derart variiert, dass die Energieübertragung unterbrochen wird, sofern das Störobjekt zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied erkannt wird.In a further embodiment, at least one of the operating parameters of the primary element is varied in such a way that the energy transmission is interrupted if the disturbing object is detected between the primary element and the secondary element.

Um das Gefährdungspotential der Energieübertragung zu verringern, wird die Energieübertragung bei Erfassen eines Störobjekts, das sich vor oder während der Energieübertragung in einem unmittelbaren Bereich des Primärglieds befindet, beendet. Diese Maßnahme führt außerdem zu einer höheren Energieeffizienz, da die Energieübertragung nur dann erfolgt, wenn das Sekundärglied benachbart zu dem Primärglied angeordnet ist und sich außerdem keine Störobjekte in dem Luftspalt befinden.In order to reduce the hazard potential of the energy transfer, the energy transfer is terminated upon detection of a disturbing object which is located in an immediate area of the primary member before or during the energy transfer. This measure also leads to a higher energy efficiency, since the energy transfer takes place only when the secondary member is disposed adjacent to the primary member and also no jamming objects are in the air gap.

In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds derart variiert, dass ein Wirkungsgrad der Energieübertragung erhöht wird, sofern die Bewegung des Sekundärglieds relativ zu dem Primärglied erkannt wird.In a further embodiment, at least one of the operating parameters of the primary element is varied in such a way that an efficiency of the energy transmission is increased, as long as the movement of the secondary element relative to the primary element is detected.

Ändert sich der Abstand zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied, so verringert sich zunächst die Effizienz der Energieübertragung. Durch Variieren wenigstens eines Betriebsparameters des Primärglieds kann der Wirkungsgrad der Übertragung erhöht werden. Damit wird auch bei veränderlichen Bedingungen eine hohe Effizienz der Energieübertragung gewährleistet. If the distance between the primary element and the secondary element changes, the efficiency of the energy transmission first decreases. By varying at least one operating parameter of the primary element, the efficiency of the transmission can be increased. This ensures a high energy transfer efficiency even under variable conditions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens einer der sekundärseitigen Betriebsparameter von dem Sekundärglied auf das Primärglied und/oder wenigstens einer der primärseitigen Betriebsparameter von dem Primärglied auf das Sekundärglied übertragen.According to a further embodiment, at least one of the secondary-side operating parameters is transmitted from the secondary element to the primary element and / or at least one of the primary-side operating parameters from the primary element to the secondary element.

Die Übertragung der Betriebsparameter zwischen den Energieübertragungsgliedern stellt in den meisten Fällen eine redundante Information zu den lokal erfassten Daten dar. The transmission of the operating parameters between the energy transfer elements is in most cases a redundant information to the locally acquired data.

Aufgrund dieser Redundanz wird die Sicherheit und die Zuverlässigkeit der Energieübertragung erhöht. Außerdem ist die Übertragung der Betriebsparameter infolge der Redundanz nicht sicherheitsrelevant und kann daher auf einfache Art und Weise realisiert werden. Die Komplexität der Energieübertragung und der damit verbundenen Steuerung wird dadurch verringert.This redundancy increases the safety and reliability of the energy transfer. In addition, the transmission of the operating parameters due to the redundancy is not security-relevant and can therefore be implemented in a simple manner. The complexity of the energy transfer and the associated control is thereby reduced.

Zusätzlich zu den Betriebsparametern können auch weitere Informationselemente übertragen werden, die die Steuerung der Energieübertragung beeinflussen (zum Beispiel eine separat ermittelte Luftspalthöhe).In addition to the operating parameters, other information elements can also be transmitted which influence the control of the energy transmission (for example, a separately determined air gap height).

In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds auf der Grundlage des an dem Primärglied empfangenen sekundärseitigen Betriebsparameters angepasst.In a further embodiment, at least one of the operating parameters of the primary member is adjusted based on the secondary-side operating parameter received at the primary member.

Wird beispielsweise auf der Seite des Sekundärglieds während der Energieübertragung ein Störobjekt in dem Luftspalt detektiert, so kann dies als Information an das Primärglied übermittelt werden. Diese Maßnahme erhöht die Betriebssicherheit der Energieübertragung und führt zu einem einfacheren Verfahren auf der Seite des Primärglieds, da diese Information (Störobjekt im Luftspalt) nicht von einem Verlauf der primärseitigen Betriebsparameter abgeleitet werden muss.If, for example, an interfering object is detected in the air gap on the side of the secondary element during the energy transmission, this can be transmitted as information to the primary element. This measure increases the reliability of the energy transfer and leads to a simpler process on the side of the primary element, since this information (disturbing object in the air gap) does not have to be derived from a course of the primary-side operating parameters.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Sekundärglied auf der Grundlage des an dem Sekundärglied empfangenen primärseitigen Betriebsparameters in den vordefinierten Zustand geschaltet. According to a further embodiment, the secondary element is switched to the predefined state on the basis of the primary-side operating parameter received at the secondary element.

Beispielsweise kann das Primärglied die Information an das Sekundärglied übermitteln, dass die Energieübertragung demnächst beendet wird. Bei einem Abschalten der Energieübertragung besteht die Gefahr, dass Überspannungen auftreten, die zu einer Beschädigung von Energieaufnehmern auf der Sekundärseite führen können. Aufgrund der übermittelten Information (Beenden der Energieübertragung) können auf der Seite des Sekundärglieds vorbereitende Maßnahmen eingeleitet werden, die diese Beschädigungen verhindern.For example, the primary member may communicate the information to the secondary member that the power transmission will soon be terminated. When switching off the energy transfer, there is a risk that overvoltages may occur which can lead to damage of energy receivers on the secondary side. On the basis of the transmitted information (termination of the energy transfer) preparatory measures can be initiated on the side of the secondary link, which prevent this damage.

In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens eine der folgenden physikalischen Größen als Betriebsparameter des Primärglieds oder des Sekundärglieds erfasst: ein elektrischer Strom des Primärglieds oder des Sekundärglieds, eine elektrische Spannung des Primärglieds oder des Sekundärglieds, und/oder eine Frequenz des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung.In a further embodiment, at least one of the following physical quantities is detected as the operating parameters of the primary element or the secondary element: an electric current of the primary element or the secondary element, an electrical voltage of the primary element or the secondary element, and / or a frequency of the electric current or the electric voltage ,

Mithilfe dieser Größen kann auf einfache Art und Weise die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung des Primärglieds und des Sekundärglieds bestimmt werden. Dabei kann primärseitig und/oder sekundärseitig eine Wechselspannung/Wechselstrom und/oder eine Gleichspannung/Gleichstrom erfasst werden.These quantities can be used to easily determine the magnetic and / or electromagnetic coupling of the primary element and the secondary element. In this case, an AC voltage / AC current and / or a DC voltage / DC current can be detected on the primary side and / or secondary side.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Energieübertragungsanordnung weist das Primärglied und das Sekundärglied jeweils eine elektrische Spule und/oder eine Antenne zum Abgeben oder Aufnehmen der elektrisch Energie, eine Sende-/ Empfangseinheit zum Übertragen wenigstens eines Betriebsparameters des Primärglieds und/oder des Sekundärglieds, und eine Steuereinheit zum Steuern der Energieabgabe oder der Energieaufnahme auf.In a particularly preferred embodiment of the energy transmission arrangement, the primary element and the secondary element each have an electrical coil and / or an antenna for emitting or receiving the electrical energy, a transceiver unit for transmitting at least one operating parameter of the primary element and / or the secondary element, and a Control unit for controlling the energy delivery or the energy consumption.

In dieser Ausführungsform kann die Sende-/Empfangseinheit beispielsweise ein SRD (short range device) sein. Alternativ kann die Sende-/Empfangseinheit dazu eingerichtet sein, die zu übertragenden Daten (zum Beispiel die Betriebsparameter) auf die magnetische und/oder elektromagnetische Energieübertragung aufzumodulieren. Da die Übertragung des wenigstens einen Betriebsparameters eine redundante Information darstellt, kann das Primärglied und das Sekundärglied in einer alternativen Ausführungsform auch ohne Sende-/Empfangseinheit ausgestaltet werden.In this embodiment, the transceiver unit may be, for example, an SRD (short range device). Alternatively, the transmitting / receiving unit can be set up to modulate the data to be transmitted (for example, the operating parameters) to the magnetic and / or electromagnetic energy transmission. Since the transmission of the at least one operating parameter represents a redundant information, in an alternative embodiment, the primary element and the secondary element can also be designed without a transmitting / receiving unit.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Energieübertragungsanordnung kann die Steuereinheit nur auf der Primärseite oder lediglich auf der Sekundärseite ausgeführt sein. In a further alternative embodiment of the energy transmission arrangement, the control unit may be designed only on the primary side or only on the secondary side.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Energieübertragungsanordnung ist das Primärglied eine Komponente einer mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz koppelbaren Bodenstation und das Sekundärglied eine Komponente eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Fahrzeug angeordnete Traktionsbatterie mittels der Bodenstation zu laden.In a particularly preferred embodiment of the energy transmission arrangement is the primary member is a component of a ground station that can be coupled to an electric power supply network; and the secondary member is a component of an electrically driven vehicle that is configured to charge a traction battery arranged in the vehicle by means of the ground station.

Alternativ zu dieser Ausführungsform kann das Primärglied aber auch im Fahrzeug und das Sekundärglied in der Bodenstation installiert sein. Konsequenterweise wird in diesem Anwendungsfall die in dem Fahrzeug gespeicherte Energie in das elektrische Energieversorgungsnetz eingespeist (Smart Grid).As an alternative to this embodiment, the primary element can also be installed in the vehicle and the secondary element in the ground station. Consequently, in this application, the energy stored in the vehicle is fed into the electric power grid (Smart Grid).

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Energieübertragungsanordnung in beliebigen Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden (beispielsweise Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge, maritime Fahrzeuge, elektrisch angetriebene Fahrräder, etc.).In addition, the power transmission arrangement according to the invention can be used in any type of vehicle (for example, passenger cars, commercial vehicles, maritime vehicles, electrically powered bicycles, etc.).

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features, properties and advantages of the method according to the invention also apply correspondingly to the device according to the invention or are applicable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Form eine Energieübertragungsanordnung mit einem Primärglied und einem Sekundärglied; 1 shows in schematic form an energy transfer arrangement with a primary member and a secondary member;

2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer beispielhaften Initialisierung des Primärglieds und des Sekundärglieds gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren; 2 shows a diagram for explaining an exemplary initialization of the primary member and the secondary member according to the inventive method;

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, falls ein Objekt zwischen das Primärglied und das Sekundärglied gerät; und 3 shows a diagram for explaining an embodiment of the method according to the invention, if an object between the primary member and the secondary member device; and

4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, falls sich der Abstand zwischen dem Primärglied und dem Sekundärglied verringert. 4 shows a diagram for explaining an embodiment of the method according to the invention, if the distance between the primary member and the secondary member decreases.

Für die Beschreibung der Figuren soll im Folgenden angenommen werden, dass das Sekundärglied auf der Seite eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs und das Primärglied auf der Seite einer Bodenstation installiert ist, die dazu eingerichtet ist, Energie an das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug zu übertragen. Es versteht sich, dass diese Zuordnung für andere Anwendungsfälle auch verändert werden kann (zum Beispiel Smart Grid) und dass die erfindungsgemäße Energieübertragungsanordnung auch in anderen Ladestationen/Fahrzeugen eingesetzt werden kann.For the description of the figures will be assumed below that the secondary link is installed on the side of an electrically driven motor vehicle and the primary member on the side of a ground station, which is adapted to transmit energy to the electrically driven motor vehicle. It is understood that this assignment can also be changed for other applications (for example Smart Grid) and that the energy transmission arrangement according to the invention can also be used in other charging stations / vehicles.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist eine Energieübertragungsanordnung schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Energieübertragungsanordnung 10 weist ein Primärglied 12 zum Abgeben von elektrischer Energie und ein Sekundärglied 14 zum Aufnehmen der elektrischen Energie auf. Das Primärglied 12 ist mittels eines Energieversorgungsadapters 16 mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz 18 gekoppelt. Der Energieversorgungsadapter 16 (EVSE: electric vehicle supply equipment) ist unter anderem dazu eingerichtet, die Übertragung der elektrischen Energie zu überwachen, Hardwarefehler zu erkennen und die Übertragung der Energie zu unterbrechen, falls beispielsweise der Betrieb der Energieübertragungsanordnung 10 gestört ist. Das Primärglied 12 und der Energieversorgungsadapter 16 bilden einen Teil einer in 1 nicht näher bezeichneten Bodenstation. In 1 a power transmission arrangement is shown schematically and generally with 10 designated. The energy transfer arrangement 10 has a primary link 12 for discharging electrical energy and a secondary link 14 to absorb the electrical energy. The primary link 12 is by means of a power supply adapter 16 with an electrical power supply network 18 coupled. The power supply adapter 16 (EVSE: electric vehicle supply equipment) is equipped inter alia to monitor the transmission of electrical energy, to detect hardware errors and to interrupt the transmission of energy, for example, if the operation of the power transmission arrangement 10 is disturbed. The primary link 12 and the power supply adapter 16 form part of an in 1 unspecified ground station.

Das Primärglied 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel magnetisch (induktiv) mit dem Sekundärglied 14 gekoppelt. In einer alternativen Ausführungsform können das Primärglied 12 und das Sekundärglied 14 zusätzlich oder alternativ elektromagnetisch miteinander gekoppelt sein. Das Sekundärglied 14 bildet einen Teil einer Ladeeinrichtung eines in 1 nicht näher bezeichneten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Das Sekundärglied 14 ist mit einer Traktionsbatterie 20 und einem CAN-Bus 22 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gekoppelt.The primary link 12 is in this embodiment, magnetic (inductive) with the secondary link 14 coupled. In an alternative embodiment, the primary member 12 and the secondary link 14 additionally or alternatively be electromagnetically coupled to each other. The secondary link 14 forms part of a charging device of a 1 unspecified electrically driven vehicle. The secondary link 14 is with a traction battery 20 and a CAN bus 22 coupled electrically powered vehicle.

Im Einzelnen weist das Primärglied 12 eine Leistungselektronik 24 und eine Spule 26 zum Abgeben der Energie auf. Dabei weist die Leistungselektronik 24 einen Frequenzwandler 28 zur Anpassung der Netzfrequenz und der Energieübertragungsfrequenz, einen Verstärker 30 und einen Blindleistungskompensator 32 zur Kompensation von Streu- bzw. Blindleistung auf, der seriell oder parallel ausgeführt werden kann.In detail, the primary member 12 a power electronics 24 and a coil 26 to give up the energy. This shows the power electronics 24 a frequency converter 28 for adjusting the mains frequency and the energy transmission frequency, an amplifier 30 and a reactive power compensator 32 to compensate for stray or reactive power, which can be carried out in series or in parallel.

Darüber hinaus weist das Primärglied 12 eine Steuereinheit 34 zum Steuern der Energieabgabe auf. Die Steuereinheit 34 kann mit dem Energieversorgungsnetz 18 gekoppelt sein, um beispielsweise Steuerparameter oder auch Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit dem Energieversorgungsnetz 18 auszutauschen. Des Weiteren weist das Primärglied 12 eine Sende-/Empfangseinheit 36 auf, die beispielsweise als SRD (short range device) ausgeführt sein kann. Die Sende-/Empfangseinheit 36 dient zum Übertragen der Betriebsparameter des Primärglieds 12 und/oder des Sekundärglieds 14. Optional kann die Sende-/Empfangseinheit 36 auch weitere Informationselemente übertragen, die zum Steuern der Energieübertragung benötigt werden (beispielsweise Übertragung der Information, dass die Energieübertragung abgeschaltet wird).In addition, the primary link points 12 a control unit 34 for controlling the energy delivery. The control unit 34 can with the power grid 18 be coupled, for example, control parameters or operating parameters of the primary element 12 with the power supply network 18 exchange. Furthermore, the primary member 12 a transmitting / receiving unit 36 on, which may for example be designed as SRD (short range device). The transmitting / receiving unit 36 serves to transmit the operating parameters of the primary link 12 and / or the secondary link 14 , Optionally, the transmitting / receiving unit 36 also transmit other information elements needed to control the transmission of energy (for example, transmission of the information that the power transmission is turned off).

Das Sekundärglied 14 weist eine Spule 38 zum Aufnehmen der Energie und eine Leistungselektronik 40 auf. Dabei weist die Leistungselektronik 40 einen Blindleistungskompensator 42 zur Kompensation von Streu- bzw. Blindleistung, der seriell oder parallel ausgeführt werden kann, einen Gleichrichter 44 und optional einen Gleichspannungswandler 46 auf, der dazu eingerichtet ist, eine ausgangsseitige Gleichspannung des Gleichrichters 44 an einen Spannungswert eines mit der Traktionsbatterie 20 gekoppelten elektrischen Netzes anzupassen. The secondary link 14 has a coil 38 to absorb the energy and power electronics 40 on. This shows the power electronics 40 a reactive power compensator 42 to compensate for stray or reactive power, which can be carried out in series or in parallel, a rectifier 44 and optionally a DC-DC converter 46 on, which is set up, an output-side DC voltage of the rectifier 44 to a voltage value of one with the traction battery 20 coupled electrical network.

Außerdem weist das Sekundärglied 14 eine Steuereinheit 48 zum Steuern der Energieaufnahme auf. Die Steuereinheit 48 kann über den CAN-Bus 22 (oder auch einen beliebigen anderen Kommunikationsbus innerhalb des Fahrzeugs) beispielsweise mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verbunden sein, das einen Ladevorgang der Traktionsbatterie 20 steuert. Des Weiteren weist das Sekundärglied 14 eine Sende-/Empfangseinheit 50 auf, die zum Beispiel als SRD (short range device) ausgeführt ist. Die Sende-/Empfangseinheit 50 dient zum Übertragen der Betriebsparameter des Primärglieds 12 und/oder des Sekundärglieds 14. Optional können weitere Informationselemente übertragen werden, die für die Steuerung der Energieübertragung relevant sind: zum Beispiel Hersteller der Traktionsbatterie 20, Luftspalthöhe zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14, Beladungszustand des Fahrzeugs, Betriebsparameter der Traktionsbatterie 20, Luftdruck der Reifen etc. In addition, the secondary link 14 a control unit 48 for controlling the energy consumption. The control unit 48 can over the CAN bus 22 (or any other communication bus within the vehicle), for example, be connected to a battery management system (BMS) of the electrically powered vehicle, the charging of the traction battery 20 controls. Furthermore, the secondary link 14 a transmitting / receiving unit 50 which is implemented, for example, as SRD (short range device). The transmitting / receiving unit 50 serves to transmit the operating parameters of the primary link 12 and / or the secondary link 14 , Optionally, further information elements can be transmitted which are relevant for the control of the energy transmission: for example manufacturer of the traction battery 20 , Air gap height between the primary member 12 and the secondary member 14 , Load state of the vehicle, operating parameters of the traction battery 20 , Tire pressure etc.

Als Betriebsparameter des Primärglieds 12 können an dem Referenzpunkt P1 eine Wechselspannung, ein Wechselstrom und/oder eine Frequenz der Wechselspannung oder des Wechselstroms erfasst werden. Analog dazu können an dem Referenzpunkt S1 eine Wechselspannung, ein Wechselstrom und/oder eine Frequenz der Wechselspannung oder des Wechselstroms als Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu besteht die Möglichkeit, eine Gleichspannung und/oder einen Gleichstrom an dem Referenzpunkt S2 zu messen und diese als Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 zu verwenden.As operating parameter of the primary element 12 At the reference point P1, an alternating voltage, an alternating current and / or a frequency of the alternating voltage or the alternating current can be detected. Analogously, at the reference point S1, an alternating voltage, an alternating current and / or a frequency of the alternating voltage or of the alternating current can be used as the operating parameter of the secondary element 14 be determined. Additionally or alternatively, it is possible to measure a DC voltage and / or a DC current at the reference point S2 and these as operating parameters of the secondary link 14 to use.

Die Messung der Betriebsparameter erfolgt bevorzugt sowohl auf der Seite des Primärglieds 12 als auch auf der Seite des Sekundärglieds 14. Alternativ kann die Messung der Betriebsparameter auch nur auf der Seite des Primärglieds 12 durchgeführt werden. In diesen Ausführungsformen ist die Übertragung der Betriebsparameter mittels der Sende-/Empfangseinheiten 36, 50 optional, da die Steuerung der Energieübertragung lediglich auf der Grundlage der lokal gemessenen Betriebsparameter durchgeführt werden kann. Allerdings erhöht die Redundanz die Betriebssicherheit der Energieübertragung. Zur Kosteneinsparung können das Primärglied 12 und das Sekundärglied 14 auch ohne die Sende-/Empfangseinheiten 36, 50 ausgebildet werden.The measurement of the operating parameters preferably takes place both on the side of the primary element 12 as well as on the side of the secondary link 14 , Alternatively, the measurement of the operating parameters may only be on the side of the primary element 12 be performed. In these embodiments, the transmission of the operating parameters is by means of the transceiver units 36 . 50 optional, since the control of the energy transfer can be performed only on the basis of the locally measured operating parameters. However, the redundancy increases the reliability of the energy transfer. For cost savings, the primary link 12 and the secondary link 14 even without the transmitting / receiving units 36 . 50 be formed.

Wird die Messung der Betriebsparameter in einer weiteren alternativen Ausführungsform lediglich auf der Seite des Sekundärglieds 14 ausgeführt, so ist eine Übertragung der Betriebsparameter von dem Sekundärglied 14 zu dem Primärglied 12 zwingend erforderlich, um beispielsweise ein Abschalten der Energieübertragung zu initiieren.In a further alternative embodiment, the measurement of the operating parameters is merely on the side of the secondary link 14 executed, so is a transmission of the operating parameters of the secondary link 14 to the primary link 12 imperative to initiate, for example, a shutdown of the energy transfer.

Wird das elektrisch angetriebene Fahrzeug über der Bodenstation geparkt, so wird zunächst eine Initialisierung des Primärglieds 12 und des Sekundärglieds 14 zur gegenseitigen Erkennung der benachbarten Positionierung durchgeführt. Dabei wird die benachbarte Positionierung lediglich aus den erfassten Betriebsparametern des Primärglieds 12 und/oder des Sekundärglieds 14 und einem anschließenden Vergleich der Betriebsparameter mit entsprechenden Referenzwerten abgeleitet. Optional können die erfassten Betriebsparameter zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 mittels der Sende-/Empfangseinheiten 36, 50 ausgetauscht werden. Die daraus resultierende Redundanz erhöht die Betriebssicherheit der Energieübertragung. Außerdem kann ein Austausch der Betriebsparameter den gegenseitigen Erkennungsprozess beschleunigen und/oder vereinfachen.If the electrically driven vehicle is parked above the ground station, initially an initialization of the primary link will take place 12 and the secondary link 14 performed for mutual recognition of the adjacent positioning. In this case, the adjacent positioning only from the detected operating parameters of the primary element 12 and / or the secondary link 14 and a subsequent comparison of the operating parameters with corresponding reference values. Optionally, the sensed operating parameters may be between the primary member 12 and the secondary member 14 by means of the transceiver units 36 . 50 be replaced. The resulting redundancy increases the operational reliability of the energy transfer. In addition, an exchange of operating parameters can speed up and / or simplify the mutual recognition process.

Sobald die Initialisierung des Primärglieds 12 und des Sekundärglieds 14 erfolgreich abgeschlossen ist (das heißt eine gegenseitige Erkennung hat stattgefunden), dann wird die Energie von dem Primärglied 12 auf das Sekundärglied 14 übertragen und die Traktionsbatterie 20 geladen. Die Energieübertragung erfolgt durch die magnetische/induktive Kopplung der beiden Spulen 26, 38.Once the initialization of the primary link 12 and the secondary link 14 is successfully completed (that is, a mutual recognition has taken place), then the energy from the primary link 12 on the secondary link 14 transfer and the traction battery 20 loaded. The energy transfer occurs through the magnetic / inductive coupling of the two coils 26 . 38 ,

Gerät während der Energieübertragung ein Objekt in einen Luftspalt zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14, so wird die Energieübertragung beendet, um das Gefährdungspotential der Energieübertragung zu minimieren und eine Betriebssicherheit zu gewährleisten. Dabei wird das Objekt lediglich auf der Grundlage einer Messung der Betriebsparameter des Primärglieds 12 und/oder des Sekundärglieds 14 und einem anschließenden Vergleich der Betriebsparameter mit entsprechenden Referenzwerten erfasst. Optional können die erfassten Betriebsparameter und möglicherweise weitere Informationselemente zusätzlich zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 ausgetauscht werden. In diesem Fall kann die Abschaltung der Energieübertragung beispielsweise aufgrund eines an dem Primärglied 12 empfangenen Betriebsparameters des Sekundärglieds 14 erfolgen. Zum Austausch der Daten können die Sende-/Empfangseinheiten 36, 50 die zu übertragenden Daten auf die magnetische/elektromagnetische Leistungsübertragung aufmodulieren.Device during the energy transfer an object in an air gap between the primary member 12 and the secondary member 14 , so the energy transfer is terminated to minimize the risk potential of energy transfer and to ensure operational safety. In this case, the object is merely based on a measurement of the operating parameters of the primary element 12 and / or the secondary link 14 and a subsequent comparison of the operating parameters with corresponding reference values. Optionally, the acquired operating parameters and possibly further information elements may additionally be between the primary element 12 and the secondary member 14 be replaced. In this case, the shutdown of the energy transfer, for example due to a on the primary element 12 received operating parameters of the secondary link 14 respectively. To exchange the data, the transmitting / receiving units 36 . 50 modulate the data to be transmitted on the magnetic / electromagnetic power transmission.

Verändert sich während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie 20 der Abstand zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 (zum Beispiel durch Beladen des Fahrzeugs), so werden Resonanzkreise der Blindleistungskompensatoren 32, 42 verstellt und damit die Effizienz der Energieübertragung verringert. Die Verringerung der Effizienz wird wiederum durch Messung der Betriebsparameter des Primärglieds 12 und/oder des Sekundärglieds 14 und einem anschließenden Vergleich der erfassten Betriebsparameter mit entsprechenden Referenzwerten erfasst. Durch eine Änderung mindestens eines der Betriebsparameter des Primärglieds 12, zum Beispiel der Frequenz der Energieübertragung, kann die Effizienz der Energieübertragung erhöht werden.Changes during a charging process of the traction battery 20 the distance between the primary link 12 and the secondary member 14 (For example, by loading the vehicle), so are resonant circuits of the reactive power compensators 32 . 42 adjusted and thus reduces the efficiency of energy transfer. The reduction of the efficiency is in turn by measuring the operating parameters of the primary element 12 and / or the secondary link 14 and a subsequent comparison of the detected operating parameters with corresponding reference values. By changing at least one of the operating parameters of the primary element 12 , For example, the frequency of energy transfer, the efficiency of energy transfer can be increased.

2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer beispielhaften Initialisierung des Primärglieds 12 und des Sekundärglieds 14 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren 60. Dabei ist links einer Trennlinie T die Initialisierung des Primärglieds 12 als Teil der Bodenstation und rechts der Trennlinie T die Initialisierung des Sekundärglieds 14 als Teil des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs gezeigt. 2 shows a diagram for explaining an exemplary initialization of the primary element 12 and the secondary link 14 according to a method of the invention 60 , In this case, to the left of a dividing line T is the initialization of the primary element 12 as part of the ground station and to the right of the dividing line T the initialization of the secondary link 14 shown as part of the electrically powered motor vehicle.

In einem ersten Schritt 62 wird das Kraftfahrzeug über der Bodenstation geparkt. In einem Schritt 64 wird in dem Kraftfahrzeug anstelle der Traktionsbatterie 20 ein vordefinierter erster Lastwiderstand R1 eingestellt. Auf der Seite des Primärglieds 12 wird in einem Schritt 65 eine Prüfenergie abgegeben, um zu überprüfen, ob sich das Fahrzeug über der Bodenstation befindet und um auf der Seite des Sekundärglieds 14 eine Detektion der Bodenstation zu ermöglichen. Dazu wird auf der Seite des Sekundärglieds 14 in einem Schritt 66 wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 erfasst (zum Beispiel eine Spannung, ein Strom und/oder eine Frequenz) und überprüft, ob der erfasste Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 mit einem entsprechenden sekundärseitigen Prüfreferenzwert für Spannung, Strom und/oder Frequenz übereinstimmt. Falls dies der Fall ist, wird auf der Seite des Sekundärglieds 14 in einem weiteren Schritt 67 festgestellt, dass sich die Bodenstation unter dem Kraftfahrzeug befindet. In a first step 62 the motor vehicle is parked above the ground station. In one step 64 is used in the motor vehicle instead of the traction battery 20 a predefined first load resistor R1 is set. On the side of the primary link 12 gets in one step 65 issued a test energy to check whether the vehicle is located above the ground station and on the side of the secondary link 14 to enable detection of the ground station. This is done on the side of the secondary link 14 in one step 66 at least one of the operating parameters of the secondary link 14 detects (for example, a voltage, a current and / or a frequency) and checks whether the detected operating parameter of the secondary link 14 coincides with a corresponding secondary-side test reference value for voltage, current and / or frequency. If so, it will be on the side of the secondary link 14 in a further step 67 determined that the ground station is located under the motor vehicle.

Zur Detektion des benachbart abgestellten Kraftfahrzeugs auf der Seite der Bodenstation wird in einem Schritt 68 wenigstens einer der Betriebsparameter (Spannung, Strom und/oder Frequenz) des Primärglieds 12 erfasst und mit dem entsprechenden ersten primärseitigen Prüfreferenzwert für Spannung, Strom oder Frequenz verglichen. Stimmt der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit dem ersten primärseitigen Prüfreferenzwert überein, so wird in einem Schritt 70 festgestellt, dass sich weder ein Fahrzeug noch Gegenstände über der Bodenstation befinden. Daher wird die Abgabe der Prüfenergie in einem Schritt 72 beendet und die Spule 26 stromfrei geschaltet.For detecting the adjacent parked motor vehicle on the side of the ground station is in one step 68 at least one of the operating parameters (voltage, current and / or frequency) of the primary element 12 and compared with the corresponding first primary-side test reference value for voltage, current or frequency. The detected operating parameter of the primary element is correct 12 coincides with the first primary-side check reference value, then in one step 70 determined that neither vehicle nor objects are above the ground station. Therefore, the emission of the test energy becomes one step 72 finished and the coil 26 switched off.

Da sich in dem vorliegenden Beispiel das Kraftfahrzeug über der Bodenstation befindet, weicht der erfasst Betriebsparameter von dem ersten primärseitigen Prüfreferenzwert ab. Somit wird in einem Schritt 74 festgestellt, dass sich ein Objekt über der Bodenstation befindet. Allerdings kann bis zu diesem Schritt nicht geklärt werden, ob es sich um einen beliebigen Gegenstand oder um das Kraftfahrzeug handelt, da die Prüfenergie sowohl von dem beliebigen Gegenstand als auch von dem Kraftfahrzeug aufgenommen wird. Aus diesem Grund wird in einem weiteren Schritt 76 geprüft, ob der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit einem zweiten primärseitigen Prüfreferenzwert übereinstimmt. Falls der erfasste Betriebsparameter von dem zweiten primärseitigen Prüfreferenzwert abweicht, so wird in einem Schritt 78 festgestellt, dass sich ein Objekt/Gegenstand (aber nicht das Kraftfahrzeug) über der Bodenstation befindet. Konsequenterweise wird die Abgabe der Prüfenergie gemäß dem Schritt 72 beendet.Since in the present example the motor vehicle is above the ground station, the detected operating parameter deviates from the first primary-side test reference value. Thus, in one step 74 detected that an object is above the ground station. However, it can not be clarified until this step, whether it is any object or the motor vehicle, since the test energy is absorbed by both the arbitrary object and the motor vehicle. For this reason, in a further step 76 checked whether the detected operating parameter of the primary element 12 coincides with a second primary-side check reference value. If the detected operating parameter deviates from the second primary-side test reference value, then in one step 78 determined that an object / object (but not the motor vehicle) is above the ground station. Consequently, the release of the test energy according to the step 72 completed.

In dem hier vorliegenden Beispiel stimmt jedoch der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit dem zweiten primärseitigen Prüfreferenzwert überein, da das Kraftfahrzeug über der Bodenstation geparkt ist und außerdem der vordefinierte erste Lastwiderstand R1 in dem Kraftfahrzeug eingestellt wurde.In the present example, however, the detected operating parameter of the primary element is correct 12 with the second primary-side check reference value, since the motor vehicle is parked above the ground station and also the predefined first load resistance R1 has been set in the motor vehicle.

Nach dem Vergleich gemäß dem Schritt 76 ist es auch aus Sicht der Bodenstation wahrscheinlich, dass sich das Kraftfahrzeug über der Bodenstation befindet. Allerdings muss noch sichergestellt werden, dass nicht ein Gegenstand über der Bodenstation liegt, der so ausgestaltet ist, dass sich zufällig der zweite primärseitige Prüfreferenzwert einstellt. After the comparison according to the step 76 It is also likely from the ground station's point of view that the motor vehicle is above the ground station. However, it must still be ensured that there is not an object above the ground station that is configured in such a way that the second primary-side test reference value occurs by chance.

Zu diesem Zweck wird in dem Kraftfahrzeug in einem Schritt 80 ein zweiter vordefinierter Lastwiderstand R2 zu dem ersten Lastwiderstand R1 hinzugeschaltet. Der zweite vordefinierte Lastwiderstand R2 kann beispielsweise nach einer vordefinierten Zeitspanne zugeschaltet werden, die sich von der Erkennung der Bodenstation auf der Seite des Sekundärglieds 14 bis zum aktuellen Zeitpunkt bemisst. Auf der Seite des Primärglieds 12 wird nun der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 in einem Schritt 82 mit einem entsprechenden dritten primärseitigen Prüfreferenzwert verglichen. Weicht der erfasste Betriebsparameter von dem dritten primärseitigen Prüfreferenzwert ab, so wird in einem Schritt 84 festgestellt, dass ein Gegenstand über der Bodenstation liegt, der so ausgestaltet ist, dass der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 zufällig dem zweiten primärseitigen Prüfreferenzwert entspricht. Somit wird gemäß dem Schritt 72 die Abgabe der Prüfenergie beendet.For this purpose, in the motor vehicle in one step 80 a second predefined load resistor R2 is connected to the first load resistor R1. The second predefined load resistor R2 can, for example, be switched on after a predefined period of time, which differs from the detection of the ground station on the side of the secondary link 14 measured to the current time. On the side of the primary link 12 now becomes the detected operating parameter of the primary element 12 in one step 82 compared with a corresponding third primary-side check reference value. If the detected operating parameter deviates from the third primary-side test reference value, then in one step 84 found that an object is above the ground station, which is designed so that the detected operating parameters of the primary element 12 coincidentally corresponds to the second primary-side check reference value. Thus, according to the step 72 the delivery of the test energy stops.

In dem vorliegenden Beispiel entspricht der erfasste Betriebsparameter des Primärglieds 12 jedoch dem dritten primärseitigen Prüfreferenzwert, da in dem Kraftfahrzeug der zweite vordefinierte Lastwiderstand R2 zugeschaltet wurde. Als Resultat dieses Vergleichs ergibt sich in einem Schritt 86 zweifelsfrei, dass das Kraftfahrzeug über der Bodenstation abgestellt ist. Die Initialisierung des Primärglieds 12 und des Sekundärglieds 14 ist somit erfolgreich beendet. Infolgedessen kann die Abgabe der Prüfenergie in einem Schritt 88 beendet werden. Des Weiteren kann die reguläre Energieübertragung von dem Primärglied 12 auf das Sekundärglied 14 in einem Schritt 90 gestartet werden. In the present example, the detected operating parameter of the primary element corresponds 12 However, the third primary-side test reference value, since in the motor vehicle, the second predefined load resistance R2 has been switched on. As a result of this comparison results in one step 86 beyond doubt that the motor vehicle is parked above the ground station. The initialization of the primary link 12 and the secondary link 14 is thus successfully completed. As a result, the delivery of the test energy in one step 88 to be ended. Furthermore, the regular energy transfer from the primary link 12 on the secondary link 14 in one step 90 to be started.

Die Verfahrensschritte aus 2 können im Wesentlichen analog angewendet werden, wenn Energie aus der Traktionsbatterie 20 in das Energieversorgungsnetz 18 übertragen wird (Smart Grid) und damit das Primärglied 12 in dem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug und das Sekundärglied 14 in der Bodenstation installiert ist.The process steps out 2 can be applied essentially analogously, if energy from the traction battery 20 into the power grid 18 (Smart Grid) and thus the primary link 12 in the electrically driven motor vehicle and the secondary link 14 installed in the ground station.

3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 60, falls ein Objekt zwischen das Primärglied 12 und das Sekundärglied 14 gerät. Dabei soll wiederum angenommen werden, dass das Primärglied 12 in der Bodenstation und das Sekundärglied 14 in dem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug installiert ist. Nachdem festgestellt wurde, dass kein Gegenstand zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 liegt, wird der Ladevorgang der Traktionsbatterie 20 bzw. die Energieübertragung von dem Primärglied 12 auf das Sekundärglied 14 begonnen oder fortgesetzt. Je nach Ladezustand der Traktionsbatterie 20 stellen sich dabei Referenzwerte für Strom, Spannung und Frequenz ein, die während des gesamten Ladevorgangs kontinuierlich überwacht werden. Die Referenzwerte liegen in einem Bereich, der je nach Ladezustand der Traktionsbatterie 20 vom Hersteller vorgegeben ist. 3 shows a diagram for explaining an embodiment of the method according to the invention 60 if an object is between the primary link 12 and the secondary link 14 device. It should again be assumed that the primary link 12 in the ground station and the secondary link 14 is installed in the electrically driven motor vehicle. After it has been found that no object between the primary link 12 and the secondary member 14 is located, the charging process of the traction battery 20 or the energy transfer from the primary member 12 on the secondary link 14 started or continued. Depending on the state of charge of the traction battery 20 In doing so, reference values for current, voltage and frequency are set which are continuously monitored during the entire charging process. The reference values are in a range depending on the state of charge of the traction battery 20 specified by the manufacturer.

In einem Schritt 102 soll angenommen werden, dass sich ein Störobjekt in den Luftspalt zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied hineinbewegt. Dieses Störobjekt kann beispielsweise ein Gegenstand, ein Tier oder auch eine Extremität eines Menschen sein. Da während der Energieübertragung in einem räumlichen Bereich zwischen dem Primärglied 12 der Bodenstation und dem fahrzeugseitigen Sekundärglied 14 ein magnetisches Feld hoher Feldstärke und Flussdichte aufgebaut wird, können Körperströme induziert oder auch metallisch leitfähige Gegenstände erhitzt werden. Daher müssen entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, um die Betriebssicherheit der Energieübertragung zu gewährleisten. Dies soll anhand der folgenden Schritte erläutert werden. Links der Trennlinie T aus 3 sind die Verfahrensschritte auf der Seite des Primärglieds 12 und rechts der Trennlinie T die Verfahrensschritte auf der Seite des Sekundärglieds 14 dargestellt. In one step 102 Let it be assumed that a disturbing object is in the air gap between the primary element 12 and the secondary member moved in. This disruptive object can be, for example, an object, an animal or even an extremity of a human being. Because during the energy transfer in a spatial area between the primary member 12 the ground station and the vehicle-side secondary link 14 a magnetic field of high field strength and flux density is established, body currents can be induced or heated metal-conductive objects. Therefore, appropriate measures must be taken to ensure the reliability of the energy transfer. This will be explained by the following steps. Left of the dividing line T off 3 are the process steps on the side of the primary link 12 and to the right of the dividing line T, the process steps on the side of the secondary link 14 shown.

Zunächst wird in einem Schritt 104 wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds 12 erfasst. Als Betriebsparameter des Primärglieds 12 kann die Wechselspannung, der Wechselstrom und/oder die Frequenz der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms an dem Referenzpunkt P1 bestimmt werden. Außerdem kann aus den bestimmten Betriebsparametern eine aktuelle Scheinleistung des Primärglieds 12 abgeleitet werden. In einem Schritt 106 wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 erfasst. Als Betriebsparameter des Sekundärglieds kann die Wechselspannung, der Wechselstrom und/oder die Frequenz an dem Referenzpunkt S1 und/oder die Gleichspannung bzw. Gleichstrom an dem Referenzpunkt S2 gemessen werden. Des Weiteren kann aus den gemessenen Betriebsparametern des Sekundärglieds 14 eine sekundärseitige Scheinleistung abgeleitet werden.First, in one step 104 at least one of the operating parameters of the primary element 12 detected. As operating parameter of the primary element 12 For example, the alternating voltage, the alternating current and / or the frequency of the alternating voltage or of the alternating current at the reference point P1 can be determined. In addition, from the particular operating parameters a current apparent power of the primary element 12 be derived. In one step 106 becomes at least one of the operating parameters of the secondary link 14 detected. As an operating parameter of the secondary link, the AC voltage, the AC current and / or the frequency at the reference point S1 and / or the DC voltage or DC current at the reference point S2 can be measured. Furthermore, from the measured operating parameters of the secondary link 14 a secondary-side apparent power are derived.

In einem Schritt 108 wird der wenigstens eine erfasste Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 mit sekundärseitigen Referenzwerten verglichen. Sofern der Betriebsparameter von dem entsprechenden sekundärseitigen Referenzwert abweicht und außerdem eine verringerte Scheinleistung des Sekundärglieds 14 vorliegt, wird das Eindringen eines Störobjekts in den Luftspalt zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 erfasst. Infolgedessen wird das Sekundärglied 14 in einem Schritt 110 in einen definierten Zustand geschaltet. In dem vorliegenden Beispiel wird dazu in dem Sekundärglied 14 der vordefinierte erste Lastwiderstand R1 eingestellt. Des Weiteren wird nach einer vordefinierten Zeitspanne der zweite vordefinierte Lastwiderstand R2 hinzugeschaltet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Spule 38 des Sekundärglieds 14 auch in einem Kurzschluss geschaltet werden. In one step 108 becomes the at least one detected operating parameter of the secondary link 14 compared with secondary reference values. If the operating parameter deviates from the corresponding secondary-side reference value and also a reduced apparent power of the secondary link 14 is present, the penetration of an interfering object into the air gap between the primary member 12 and the secondary member 14 detected. As a result, the secondary link becomes 14 in one step 110 switched to a defined state. In the present example, this is done in the secondary link 14 the predefined first load resistor R1 is set. Furthermore, the second predefined load resistor R2 is connected after a predefined period of time. In an alternative embodiment, the coil 38 of the secondary link 14 also be switched in a short circuit.

In einem Schritt 112 werden die zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit primärseitigen Referenzwerten verglichen, die den zweiten und dritten primärseitigen Prüfreferenzwerten entsprechen. Würde sich kein Objekt in dem Luftspalt befinden, so müssten sich aufgrund der Schaltung des ersten und zweiten Lastwiderstands R1, R2 die zweiten und dritten primärseitigen Prüfreferenzwerte als Betriebsparameter des Primärglieds 12 einstellen. Da in dem vorliegenden Beispiel jedoch ein Störobjekt vorhanden ist, weichen die erfassten Betriebsparameter des Primärglieds 12 entweder von den zweiten oder den dritten primärseitigen Prüfreferenzwerten ab. Somit wird in einem Schritt 114 auf der Seite des Primärglieds 12 festgestellt, dass ein Störobjekt in den Luftspalt eingedrungen ist. Infolgedessen wird in einem Schritt 116 die Energieübertragung unterbrochen. Die Spule 26 wird stromfrei geschaltet. Durch das Abschalten der Energieübertragung kann das Gefährdungspotential reduziert werden.In one step 112 become the operating parameters of the primary element measured at different times 12 compared with primary-side reference values corresponding to the second and third primary-side test reference values. If no object were located in the air gap, the second and third primary-side test reference values would have to be used as operating parameters of the primary element due to the circuit of the first and second load resistors R1, R2 12 to adjust. However, since there is a disturbance object in the present example, the detected operating parameters of the primary link are different 12 either from the second or the third primary test reference values. Thus, in one step 114 on the side of the primary link 12 found that a faulty object has penetrated into the air gap. As a result, in one step 116 the energy transfer is interrupted. The sink 26 is switched off. By switching off the energy transfer, the risk potential can be reduced.

4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 60, falls sich der Abstand zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie 20 verringert. 4 shows a diagram for explaining an embodiment of the method according to the invention 60 if the distance between the primary link 12 and the secondary member 14 during a charging process of the traction battery 20 reduced.

In einem Schritt 120 wird zunächst Energie von dem Primärglied 12 auf das Sekundärglied 14 übertragen. Infolgedessen wird die Traktionsbatterie 20 mit Energie geladen.In one step 120 First, energy is taken from the primary element 12 on the secondary link 14 transfer. As a result, the traction battery becomes 20 charged with energy.

In einem Schritt 122 soll angenommen werden, dass sich der Abstand zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 verringert. Dies ergibt sich beispielsweise dadurch, dass das Fahrzeug beladen wird oder die Reifen des Fahrzeugs Luft verlieren. Aufgrund des veränderten Abstands verringert sich die Effizienz des Ladevorgangs. In einem Schritt 124 werden die Betriebsparameter des Primärglieds 12 erfasst. Des Weiteren wird aus den erfassten Betriebsparametern die Scheinleistung, die sich aus einer Blindleistung und einer Wirkleistung zusammensetzt, abgeleitet.In one step 122 should be assumed that the distance between the primary link 12 and the secondary member 14 reduced. This results for example from the fact that the vehicle is loaded or lose the tires of the vehicle air. Due to the changed distance, the efficiency of the charging process is reduced. In one step 124 become the operating parameters of the primary link 12 detected. Furthermore, the apparent operating parameters, which are composed of a reactive power and an active power, are derived from the acquired operating parameters.

In einem Schritt 126 werden die Betriebsparameter des Primärglieds 12 mit den primärseitigen Referenzwerten verglichen. Wird auf der Seite des Primärglieds 12 eine höhere Blindleistung bei konstanter Scheinleistung registriert und weichen außerdem die Betriebsparameter von den primärseitigen Referenzwerten ab, so wird die Abstandsänderung auf der Seite des Primärglieds 12 festgestellt. Als Folge daraus wird wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds 12 verändert, um den Wirkungsgrad der Energieübertragung bzw. die Ladeeffizienz zu erhöhen. Insbesondere wird das Optimum der Energieübertragung bei einer bestimmten Frequenz erreicht, die von dem Abstand zwischen dem Primärglied 12 und dem Sekundärglied 14 abhängig ist. Zusammenfassend kann die Abstandsänderung zwischen den Energieübertragungsgliedern 12, 14 alleine aus den erfassten Betriebsparametern ableitet werden. Damit kann auf einfache Art und Weise die Effizienz der Energieübertragung bei veränderten Randbedingungen (zum Beispiel Abstandsänderung) optimiert werden.In one step 126 become the operating parameters of the primary link 12 compared with the primary-side reference values. Will be on the side of the primary link 12 registered higher reactive power at constant apparent power and also deviate from the operating parameters of the primary-side reference values, the distance change is on the side of the primary element 12 detected. As a result, at least one of the operating parameters of the primary element 12 changed in order to increase the efficiency of energy transfer and the charging efficiency. In particular, the optimum of the energy transfer is achieved at a certain frequency, that of the distance between the primary member 12 and the secondary member 14 is dependent. In summary, the change in distance between the energy transfer members 12 . 14 are derived solely from the recorded operating parameters. In this way, the efficiency of the energy transfer can be optimized in a simple way in the case of changed boundary conditions (for example distance change).

In einer alternativen Ausführungsform können auch die Betriebsparameter des Sekundärglieds 14 erfasst werden. Diese können beispielsweise mittels der Sende-/ Empfangseinheiten 36, 50 an das Primärglied 12 übertragen werden. Mithilfe einer anschließenden Auswertung der sekundärseitigen Betriebsparameter wird schließlich die Effizienz der Energieübertragung erhöht. In an alternative embodiment, the operating parameters of the secondary link 14 be recorded. These can, for example, by means of the transmitting / receiving units 36 . 50 to the primary link 12 be transmitted. By means of a subsequent evaluation of the secondary-side operating parameters, the efficiency of the energy transmission is finally increased.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009033236 A1 [0006] DE 102009033236 A1 [0006]

Claims (16)

Verfahren (60) zum Betreiben einer Energieübertragungsanordnung (10), wobei die Energieübertragungsanordnung (10) ein Primärglied (12) zum Abgeben von elektrischer Energie und ein Sekundärglied (14) zum Aufnehmen der elektrischen Energie aufweist, wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind und wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) eine Mehrzahl von Betriebsparametern aufweisen, mit den Schritten: – Übertragen der elektrischen Energie von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14), – Erfassen wenigstens eines der Betriebsparameter des Primärglieds (12), – Vergleichen des Betriebsparameters des Primärglieds (12) mit primärseitigen Referenzwerten, um die magnetische und/oder elektromagnetische Kopplung des Primärglieds (12) und des Sekundärglieds (14) zu bestimmen und damit ein Störobjekt zwischen dem Primärglied (12) und dem Sekundärglied (14) und/oder eine Bewegung des Sekundärglieds (14) relativ zu dem Primärglied (12) zu erfassen, und – Variieren wenigstens eines der Betriebsparameter des Primärglieds (12), sofern der Betriebsparameter des Primärglieds (12) von den primärseitigen Referenzwerten abweicht.Procedure ( 60 ) for operating an energy transfer arrangement ( 10 ), wherein the energy transfer arrangement ( 10 ) a primary element ( 12 ) for discharging electrical energy and a secondary element ( 14 ) for receiving the electrical energy, wherein the primary member ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) are designed to be movable relative to one another and can be magnetically and / or electromagnetically coupled for transmitting the electrical energy, and wherein the primary element ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) have a plurality of operating parameters, comprising the steps of: - transmitting the electrical energy from the primary element ( 12 ) to the secondary member ( 14 ), - detecting at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ), - comparing the operating parameter of the primary element ( 12 ) with primary-side reference values for the magnetic and / or electromagnetic coupling of the primary element ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) and thus a disturbing object between the primary element ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) and / or movement of the secondary link ( 14 ) relative to the primary member ( 12 ), and - varying at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ), provided that the operating parameter of the primary element ( 12 ) deviates from the primary-side reference values. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sekundärglied (14) vor dem Erfassen des Betriebsparameters des Primärglieds (12) in einen vordefinierten Zustand geschaltet wird, um wenigstens einen der Betriebsparameter des Primärglieds (12) zu variieren.Method according to claim 1, wherein the secondary member ( 14 ) prior to detecting the operating parameter of the primary member ( 12 ) is switched to a predefined state to at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ) to vary. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Sekundärglied (14) in einem vordefinierten zeitlichen Intervall in den vordefinierten Zustand geschaltet wird.Method according to claim 2, wherein the secondary member ( 14 ) is switched to the predefined state at a predefined time interval. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Sekundärglieds (14) erfasst wird und wobei das Sekundärglied (14) in Abhängigkeit eines Vergleichs des Betriebsparameters des Sekundärglieds (14) mit sekundärseitigen Referenzwerten in den vordefinierten Zustand geschaltet wird. Method according to claim 2 or 3, wherein at least one of the operating parameters of the secondary link ( 14 ) and wherein the secondary member ( 14 ) in dependence on a comparison of the operating parameter of the secondary element ( 14 ) is switched to the predefined state with secondary-side reference values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei vor dem Übertragen der elektrischen Energie von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14) die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Abgeben einer elektrischen Prüf-Energie mittels des Primärglieds (12), – Erfassen wenigstens eines der Betriebsparameter des Sekundärglieds (14), und – Vergleichen des Betriebsparameters des Sekundärglieds (14) mit sekundärseitigen Prüf-Referenzwerten, um auf der Seite des Sekundärglieds (14) das benachbart angeordnete Primärglied (12) zu erkennen.Method according to one of claims 1 to 4, wherein prior to transmitting the electrical energy from the primary member ( 12 ) to the secondary member ( 14 ) the following steps are carried out: - emitting an electrical test energy by means of the primary element ( 12 ), - detecting at least one of the operating parameters of the secondary element ( 14 ), and - comparing the operating parameter of the secondary link ( 14 ) with secondary-side test reference values in order to determine on the secondary link side ( 14 ) the adjacently arranged primary element ( 12 ) to recognize. Verfahren nach Anspruch 5, wobei vor dem Übertragen der elektrischen Energie von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14) ferner die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Verändern einer elektrischen Größe des Sekundärglieds (14) in Abhängigkeit des Vergleichs des Betriebsparameters des Sekundärglieds (14) mit sekundärseitigen Prüf-Referenzwerten, um wenigstens einen der Betriebsparameter des Primärglieds (12) zu variieren, – Erfassen wenigstens eines der Betriebsparameter des Primärglieds (12), und – Vergleichen des Betriebsparameters des Primärglieds (12) mit primärseitigen Prüf-Referenzwerten, um auf der Seite des Primärglieds (12) das benachbart angeordnete Sekundärglied (14) zu erkennen, wobei die elektrische Energie von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14) übertragen wird, sofern die benachbarte Positionierung des Primärglieds (12) und des Sekundärglieds (14) auf beiden Seiten erkannt wird.The method of claim 5, wherein prior to transmitting the electrical energy from the primary member ( 12 ) to the secondary member ( 14 ), the following steps are carried out: - changing an electrical size of the secondary link ( 14 ) as a function of the comparison of the operating parameter of the secondary element ( 14 ) with secondary-side test reference values to at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ), - detecting at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ), and - comparing the operating parameter of the primary element ( 12 ) with primary-side test reference values in order to determine on the primary element side ( 12 ) the adjacently arranged secondary member ( 14 ), whereby the electrical energy from the primary element ( 12 ) to the secondary member ( 14 ), provided that the adjacent positioning of the primary member ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) is recognized on both sides. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Veränderns der elektrischen Größe des Sekundärglieds (14) ein Verändern eines elektrischen Widerstands des Sekundärglieds (14) aufweist.The method of claim 6, wherein the step of varying the electrical size of the secondary member ( 14 ) changing an electrical resistance of the secondary member ( 14 ) having. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds (12) derart variiert wird, dass die Energieübertragung unterbrochen wird, sofern das Störobjekt zwischen dem Primärglied (12) und dem Sekundärglied (14) erkannt wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ) is varied in such a way that the energy transmission is interrupted if the interfering object between the primary element ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) is recognized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds (12) derart variiert wird, dass ein Wirkungsgrad der Energieübertragung erhöht wird, sofern die Bewegung des Sekundärglieds (14) relativ zu dem Primärglied (12) erkannt wird.Method according to one of claims 1 to 8, wherein at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ) is varied such that an energy transfer efficiency is increased, provided that the movement of the secondary link ( 14 ) relative to the primary member ( 12 ) is recognized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens einer der sekundärseitigen Betriebsparameter von dem Sekundärglied (14) auf das Primärglied (12) und/oder wenigstens einer der primärseitigen Betriebsparameter von dem Primärglied (12) auf das Sekundärglied (14) übertragen wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein at least one of the secondary-side operating parameters of the secondary member ( 14 ) on the primary member ( 12 ) and / or at least one of the primary-side operating parameters of the primary element ( 12 ) to the secondary member ( 14 ) is transmitted. Verfahren nach Anspruch 10, wobei wenigstens einer der Betriebsparameter des Primärglieds (12) auf der Grundlage des an dem Primärglied (12) empfangenen sekundärseitigen Betriebsparameters angepasst wird.Method according to claim 10, wherein at least one of the operating parameters of the primary element ( 12 ) on the basis of the at the primary member ( 12 ) received secondary-side operating parameter is adjusted. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Sekundärglied (14) auf der Grundlage des an dem Sekundärglied (14) empfangenen primärseitigen Betriebsparameters in den vordefinierten Zustand geschaltet wird.Method according to claim 10 or 11, wherein the secondary member ( 14 ) on the basis of the at the secondary member ( 14 ) received primary-side operating parameter is switched to the predefined state. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei wenigstens eine der folgenden physikalischen Größen als Betriebsparameter des Primärglieds (12) oder des Sekundärglieds (14) erfasst wird: – ein elektrischer Strom des Primärglieds (12) oder des Sekundärglieds (14), – eine elektrische Spannung des Primärglieds (12) oder des Sekundärglieds (14), – eine Frequenz des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung. Method according to one of claims 1 to 12, wherein at least one of the following physical quantities as operating parameters of the primary element ( 12 ) or the secondary member ( 14 ): - an electrical current of the primary element ( 12 ) or the secondary member ( 14 ), - an electrical voltage of the primary element ( 12 ) or the secondary member ( 14 ), - a frequency of the electric current or the electric voltage. Energieübertragungsanordnung (10), mit: – einem Primärglied (12) zum Abgeben von elektrischer Energie, und – einem Sekundärglied (14) zum Aufnehmen der elektrischen Energie, wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) beweglich zueinander ausgebildet und zur Übertragung der elektrischen Energie magnetisch und/oder elektromagnetisch koppelbar sind, und wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) wenigstens eine Steuereinheit (34, 48) aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.Energy transfer arrangement ( 10 ), comprising: - a primary element ( 12 ) for discharging electrical energy, and - a secondary element ( 14 ) for receiving the electrical energy, wherein the primary member ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) are designed to be movable relative to one another and can be magnetically and / or electromagnetically coupled for transmitting the electrical energy, and wherein the primary element ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) at least one control unit ( 34 . 48 ) arranged to perform the method ( 60 ) according to one of claims 1 to 13. Energieübertragungsanordnung nach Anspruch 14, wobei das Primärglied (12) und das Sekundärglied (14) jeweils – eine elektrische Spule (26, 38) und/oder eine Antenne zum Abgeben oder Aufnehmen der elektrischen Energie, – eine Sende-/Empfangseinheit (36, 50) zum Übertragen wenigstens eines Betriebsparameters des Primärglieds (12) und/oder des Sekundärglieds (14), und – eine Steuereinheit (34, 48) zum Steuern der Energieabgabe oder der Energieaufnahme aufweisen.Energy transfer assembly according to claim 14, wherein the primary member ( 12 ) and the secondary member ( 14 ) each - an electric coil ( 26 . 38 ) and / or an antenna for emitting or receiving the electrical energy, - a transmitting / receiving unit ( 36 . 50 ) for transmitting at least one operating parameter of the primary element ( 12 ) and / or the secondary member ( 14 ), and - a control unit ( 34 . 48 ) for controlling the energy output or the energy consumption. Energieübertragungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Primärglied (12) eine Komponente einer mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz (18) koppelbaren Bodenstation ist und wobei das Sekundärglied (14) eine Komponente eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ist, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Fahrzeug angeordnete Traktionsbatterie (20) mittels der Bodenstation zu laden.Energy transfer arrangement according to claim 14 or 15, wherein the primary element ( 12 ) a component of an electric power supply network ( 18 ) and the secondary link ( 14 ) is a component of an electrically driven vehicle that is configured to control a traction battery ( 20 ) by means of the ground station.
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