用于检测相对位置的方法、用于以无电缆的方式对车辆进行充电的方法、定向信号接收器和感应式充电设备技术

本发明专利技术涉及用于检测相对位置的方法、用于以无电缆的方式对车辆进行充电的方法、定向信号接收器和感应式充电设备。建议一种用于检测在车辆侧的接收充电线圈与固定的发送充电线圈（110）之间的相对位置的方法。该方法包括：利用所述线圈之一产生交替的磁定向场（100）；并且利用至少一个被设置用于感应地激励的线圈（122a‑126c）检测定向场。定向场（100）以频率选择的方式被检测。根据定向接收信号测定相对位置，所述定向接收信号在线圈中感应定向场。此外，描述用于以无电缆的方式对车辆进行充电的定位方法，所述方法使用前述方法。此外，描述定向信号接收器（4），所述定向信号接收器具有以至少一个车辆侧的或固定的传感器线圈（122a‑126c）为形式的至少一个被设置用于感应地激励的线圈（10）。定向信号接收器此外包括接收装置（2），所述接收装置连接到至少一个传感器线圈（10）上。最后，描述感应式充电设备，所述感应式充电设备具有相应的定向信号接收器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及车辆中的电池的无电缆充电领域。

技术介绍

在使用电池用于产生牵引功率的电动车辆和混合动力车辆情况下以及在需要车载电网电池用于运行的机动车辆情况下，经常有必要将电功率从外部功率源传输给车辆。有缆解决方案（所谓的插入式（Plug-In）解决方案）已经是已知的，其中使用电插接接触件和所属的引线，以便将外部静止功率源与车辆连接，用以对所述车辆的电池进行充电。此外，更舒服的解决方案是已知的，其中通过交替磁场将电功率从静止线圈（下文为：发送充电线圈）传输给车辆侧的线圈，其中车辆侧的线圈用作接收充电线圈。
从在该无电缆传输系统情况下杂散场损耗的一般观察中得出期望：尽可能高地拟定在传输功率时的效率，其中这意味着，杂散场应该尽可能地低。
因此，本专利技术的任务是说明一种策略，利用所述策略可以以简单的方式检测在发送充电线圈与接收充电线圈之间的相对位置，以便能够使所述线圈彼此对准。

技术实现思路

该任务通过独立权利要求的方法和设备来解决。其他实施方式利用从属权利要求的特征得出。此外，在说明书中给出众多指示，其中所述方法和设备可以以所述指示的方式来构造。
已知的是，可以以简单和安全的方式通过观察磁定向场来检测在接收充电线圈和发送充电线圈之间的相对位置，其方式是使用仅可以检测交变磁场并且保持不受静态磁场影响的传感器类型。通过使用保持不受静态磁场影响的传感器类型来检测定向场，用于检测所使用的信号不受静态磁场干扰，所述静态磁场尤其是在具有钢筋混凝土墙的建筑物中或在由钢铁制成的置放位置（例如多位车库）中出现。因此，不由于非线性性或者由于磁场传感器的过激励而发生信号失真，由此提高定向的精确性。
因此作为传感器类型使用线圈，所述线圈原则上保持不受静止磁场影响，使得通过使用用于检测定向场本身的线圈而在高通或带通意义上出现频率选择性。规定，定向场由线圈以频率选择的方式检测，其中线圈尤其是由于包含在谐振回路中或者由于接在线圈之后的（模拟或数字）滤波器而仅检测交变信号频谱的一部分。因此，定向场可以具有频率分量，所述频率分量处于所述频谱中，所述频谱由频率选择性线圈检测，使得在检测定向场时干扰性交变信号分量也基本上保持不被考虑，换句话说，可以使灵敏的频率范围（通带范围）或者频率选择性线圈的谐振频率与定向场的频率或者频率分量或频谱匹配。
此外规定，除了发送充电线圈和接收充电线圈之外使用至少一个传感器线圈用于检测定向场。因为线圈（例如传感器线圈）的固有特性是仅由磁交变场激励并且保持不受静态磁场影响，所以单独地通过使用传感器线圈得出对如例如在钢筋混凝土建筑物中或在（例如多位车库的）钢铁置放位置上出现的静态磁场的耐干扰性。
另一优点是，用于检测定向场所使用的线圈、也即传感器线圈与发送充电线圈和接收充电线圈的要求无关地来设计，其中尤其是通过设计具有比发送线圈或接收线圈的横截面面积小的横截面面积的传感器线圈得出较小的尺寸。由于较小的尺寸得出较小的位置需求以及此外实现通过磁干扰场引起的较小影响。传感器线圈可以具有电感，所述电感大于发送充电线圈和/或接收充电线圈的电感。传感器线圈的电感优选地是发送充电线圈和/或接收充电线圈的电感的至少2倍（2x）、5倍、10倍、50倍或者100倍，以便在到定向场的中心大的距离时能够实现高的敏感度。因此优选地对于传感器线圈的接收信号设置（可调整的）衰减，以便在较小的距离时和因此在所检测的高的定向场强时不使接在传感器线圈之后的信号处理组件（诸如滤波器、放大器等）过载。此外，传感器线圈在车辆处可以被放置在与接收线圈不同的地点处，其中优选地多个传感器线圈被放置在车辆的不同地点处，以便能够有效地检测定向场。因此，例如能够将传感器安置在车辆的外围处并且因此可以特别早地和敏感地检测测量信号。同时，基本上保持不受静止磁场影响的线圈固有特性用于相对于如通过在建筑物中的钢铁组分或者通过直流电流充电设备可能产生的静止磁场的抗干扰性。
描述用于检测在车辆侧的接收充电线圈和固定的（也即静止的）发送充电线圈之间的相对位置的方法。车辆侧的接收充电线圈优选地固定在车辆的下侧处或固定在车辆的下侧中。在此情况下，接收充电线圈可以直接固定或者经由定位机构与车辆连接。静止的发送充电线圈固定地或经由定位装置与置放位置的地板连接，但是也可以被安放在地板上或被安放在置放位置上。以下发送充电线圈被称为固定的或静止的发送充电线圈，即所述发送充电线圈不被车辆夹带，而是通常位于地板上或至少部分地位于地板中，车辆可以被定位在所述地板上方。在此情况下，建筑物（车库）的混凝土地面、沥青地面或者钢筋混凝土地面以及此外置放位置、尤其是多位车库或升降式停车库（Parklift）的金属地面被称为地板。接收充电线圈和/或发送充电线圈分别可以被设置为唯一的线圈或者被设置为具有多个线圈片段的线圈，所述线圈片段可以彼此偏移。尤其是，接收充电线圈和/或发送充电线圈可以包括磁心。接收充电线圈和/或发送充电线圈此外可以被装备有功率操控电路。
交替的磁定向场利用这些线圈中的一个产生、尤其是利用发送充电线圈产生。定向场可以在频率和/或场强方面对应于充电场，利用所述充电场，发送充电线圈在位置模式（Lagemodus）中将功率传输给接收充电线圈。但是，优选地定向场的功率、频率和/或场形式与充电场的功率、频率和/或场形式不同。尤其是，定向场具有比充电场小的场强或功率。定向场的场强或功率尤其是为充电场的场强或功率的不超过50%、20%、10%或优选1%、0.5%或者0.1%。例如，定向场可以借助于不超过50、20、10、5或2瓦特的功率被产生。充电场可以以至少1kW、至少2kW、至少3kW或者至少5kW的功率运行（该功率说明从发送充电线圈传输给接收充电线圈的功率）。
定向场利用至少一个被设置用于感应地激励的线圈检测。因此为了检测使用线圈，所述线圈如此连接，使得在线圈中产生的定向接收信号可以被量取或者被输送给接收装置（或其输入端）。被设置用于感应地激励的线圈因此可以是接收充电线圈，所述接收充电线圈具有抽头，所述抽头与接收装置连接，所述接收装置关于在接收充电线圈和发送充电线圈之间的相对位置对由线圈产生的信号进行处理。所述接收单元与功率电路相区别，所述功率电路用于将功率从接收充电线圈传输给电池或车载电网。此外，被设置用于感应地激励的线圈可以是发送充电线圈，所述发送充电线圈在检测定向场期间优选地不被施加电流。尤其是，被设置用于感应地激励的线圈可以是传感器线圈，所述传感器线圈既不与发送充电线圈相同又不与接收充电线圈相同。
因此，定向场可以借助于发送充电线圈产生，而定向场借助于接收充电线圈或者（至少）一个传感器线圈检测。此外，定向场可以借助于接收充电线圈产生，而发送充电线圈或者传感器线圈检测定向场。除此之外，可以使用线圈、诸如传感器线圈用于产生定向场，而发送充电线圈和/或接收充电线圈检测定向场。在最后提及的情况下，用于产生定向场所使用的线圈可以如传感器线圈那样来构造，并且此外可以在车辆侧或者静止地设置。
定向场由被设置用于感应地激励的线圈以频率选择的方式检测。如已经注意到的，被设置用于感应地激励的线圈仅检测磁场的频谱的一部分，以便由此阻挡通过交变磁场引起的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测在车辆侧的接收充电线圈与固定的发送充电线圈（110）之间的相对位置的方法，具有步骤：利用所述线圈之一产生交替的磁定向场（100）；以及利用至少一个被设置用于感应地激励的线圈（122a‑126c）检测定向场，其中定向场（100）由被设置用于感应地激励的线圈以频率选择的方式检测，和根据定向接收信号测定相对位置，所述定向接收信号在至少一个被设置用于感应地激励的线圈中感应定向场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 DE 102013227129.81.用于检测在车辆侧的接收充电线圈与固定的发送充电线圈（110）之间的相对位置的方法，具有步骤：
利用所述线圈之一产生交替的磁定向场（100）；以及
利用至少一个被设置用于感应地激励的线圈（122a-126c）检测定向场，其中定向场（100）由被设置用于感应地激励的线圈以频率选择的方式检测，和
根据定向接收信号测定相对位置，所述定向接收信号在至少一个被设置用于感应地激励的线圈中感应定向场。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个被设置用于感应地激励的线圈设置在谐振回路（10，12）中，所述谐振回路的谐振频率对应于定向场的频率，或者定向接收信号被传导通过滤波器，所述滤波器具有通过频率范围，定向场的频率处于所述通过频率范围中。
3.按照前述权利要求之一所述的方法，其中定向场（100）由发送充电线圈产生，并且至少一个被设置用于感应地激励的线圈在车辆侧检测定向场（100），或者
定向场（100）由车两侧的接收充电线圈产生并且所述被设置用于感应地激励的线圈（122a-126c）在固定的位置检测定向场（100）。
4.按照前述权利要求之一所述的方法，其中利用至少一个车辆侧的或固定的传感器线圈（122a-126c）作为被设置用于感应地激励的线圈执行定向场（100）的检测，或者利用发送充电线圈或接收充电线圈作为被设置用于感应地激励的线圈执行定向场（100）的检测。
5.用于以无电缆的方式对车辆进行充电的方法，包括：
按照前述权利要求之一所述的用于检测相对位置的方法，其中车辆、接收充电线圈或者发送充电线圈按照预先给定的最佳相对位置被对准，其中在对准期间重复地测定相对位置，并且经由交替的磁充电场将电功率从发送充电线圈（110）传输给接收充电线圈。
6.按照权利要求5所述的方法，其中定向场和充电场利用发送充电线圈产生，其中
-发送充电线圈（110）在第一功率水平上产生定向场（110），直至所述至少一个被设置用于感应地激励的线圈开始检测定向场为止；
-在对准发生期间和在被设置用于感应地激励的线圈已经开始检测定向场（100）之后，发送充电线圈（110）以比第一功率水平小的功率工作；和
-如果通过对准实现最佳的相对位置，则由发送充电线圈（110）在高于第一水平的第二功率水平上产生充电场。
7.按照权利要求5或6所述的方法，其中定向场（100）可以具有与充电场不同的空间杂散。

【专利技术属性】
技术研发人员：T勒尔，M贝尔德，J福克尔曼，K霍夫曼，M特弗内，C魏冈德，S巴茨，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE