用于将电能传输至车辆的感应电力传输制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将电能传输至车辆(81)的感应电力传输系统，其中，该系统包括：‑路侧电导体布置结构(1)，其用于产生交变电磁场并用于将能量传输至车辆(81)，‑车辆侧接收装置(2)，其用于接收交变电磁场并用于通过磁感应来产生电能，其中，‑路侧电导体布置结构(1)与多个传感器线圈(4)的阵列(14)组合，传感器线圈(4)并排地布置以形成阵列(14)，‑阵列(14)沿着横向于电磁场的磁场方向的方向延伸，在将能量传输至车辆的过程中，所述磁场方向从路侧电导体布置结构(1)延伸至车辆侧接收装置(2)，‑检测器布置结构(12)连接至所述多个传感器线圈(4)，所述检测器布置结构(12)适于检测可能位于磁场方向上的任何磁导体和/或电导体(3，6)对所述传感器线圈(4)中的至少一个的至少一种电特性的影响，‑至少一个标记体(6)与车辆侧接收装置(2)组合，所述至少一个标记体是磁导体和/或电导体，‑位置确定装置(15)连接至检测器布置结构(12)，且适于通过检测器布置结构(12)的检测结果来确定车辆侧接收装置(2)的位置，所述检测结果指示最靠近所述标记体(6)的一个所述传感器线圈(4)/多个所述传感器线圈(4)。本发明专利技术还涉及操作和制造感应电力传输系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将电能传输至车辆的感应电力传输系统，其中，该系统包括：路侧(初级侧)电导体布置结构，其用于产生交变电磁场并用于由此将能量传输至车辆；且包括：车辆侧(次级侧)接收装置，其用于接收交变电磁场并用于通过磁感应来产生电能。另外，本专利技术涉及一种包括车辆侧接收装置的车辆。本专利技术还涉及一种包括路侧电导体布置结构的布置结构。此外，本专利技术还涉及一种操作用于将电能传输至车辆的感应电力传输系统的方法。一种制造用于将电能传输至车辆的感应电力传输系统的方法也是本专利技术的一部分。
技术介绍
WO2012/136303A1公开了一种用于将能量从初级绕组无接触传送至包括可感应联接至初级绕组的次级绕组的车辆的系统，公开了一种用于检测该系统中的金属件的方法，公开了一种用于定位车辆的方法，公开了一种用于确定方向的方法，并公开了一种定位控制方法，其中，初级绕组以固定方式布置，且可通过交变电流来运作。绕组布置结构以固定方式布置，所述绕组布置结构具有第一绕组和第二绕组，尤其地，其中，绕组布置结构相对于初级绕组居中地布置，其中，第一和第二绕组分别由至少两个部分绕组构成。特定绕组的部分绕组所围绕的表面暴露于由初级绕组所产生的磁通，且彼此间隔开，尤其以如下方式间隔开：由初级绕组所产生的磁通的磁通线不共同穿过所述表面，其中，部分绕组均具有绕组数和所述部分绕组所围绕的表面，以使得所述部分绕组的电压(该电压通过初级绕组的尤其是变化的磁通感应)在大小上相等，尤其地，其中，第一绕组布置成以如下方式相对于第二绕组旋转：第一绕组的每个部分绕组分别布置成感应联接至第二绕组的每个部分绕组。例如，如WO2012/136303A1所公开，早先已经提出了通过磁感应以非
接触方式将电能传输至车辆。一个优点是，不需要到车辆的缆线连接。另一方面，用于产生交变电磁场的初级侧电导体布置结构以及次级侧接收装置应定位成相对的。与最佳位置或最佳位置范围相比的任何横向移位都会降低能量传输的效率。另一问题是，导电物体可能处于感应电力传输(IPT)系统的初级侧和次级侧之间。尤其地，金属物体、包括金属化物体将在非接触能量传输过程中快速变热，且可能损坏该系统的部件、可能对人员造成伤害和/或可能着火。WO2012/136303A1提出了一种包括两侧(初级侧和次级侧)上的附加绕组布置结构的系统，以用于次级侧接收装置的位置检测。交变电压施加于绕组布置结构的与初级侧电导体布置结构组合的第一绕组。车辆被操纵到一方向上，此时绕组布置结构的在次级侧上的部分绕组中所感应的电压的大小达到最大，其中，所感应的电压包括相对于交变电压的基本上180°的相移。这意味着，车辆的或次级侧接收装置的位置在次级侧上确定。另一方面，如前所述，除了能量传输所需的装置之外，初级侧和次级侧两侧上还需要绕组布置结构。本专利技术尤其涉及IPT系统的一个实施例，其中，初级侧导体布置结构以如下方式产生电磁场：在IPT系统的初级侧和次级侧之间的区域内磁场强度最高的位置处的磁场线沿着与车辆行驶所在的地面垂直的方向延伸。“地面”是指一般道路的地表面，因而在地表面可能有在尺度上小于车辆的尺寸的突起或起伏，其不影响初级侧导体布置结构的定向。一般来说，前述磁场线的方向在多数情况下是竖直方向，且尤其在地表面在车辆所行驶的水平面内延伸的这些情况下是竖直方向。尤其地，初级侧导体布置结构可包括电线的至少一个线圈，以用来产生用于能量传输的电磁场。由线圈环绕的或由线圈覆盖的区域可平行于地表面的路线延伸或在地表面内延伸。由初级侧导体布置结构产生的电磁场可对周围环境造成不期望的影响。要遵守相应的EMC限制。如果次级侧接收装置定位成靠近初级侧导体布置结构，尤其在初级侧导体布置结构上方，次级侧接收装置就至少部分地覆盖导体布置结构。优选的是，接收装置的接收电磁场或磁场分量的整
个接收区域在IPT系统的操作过程中覆盖初级侧导体布置结构的同等大小的相应区域。如果接收装置在横向上移位，从而接收装置的至少一部分不相对地覆盖初级侧导体布置结构的一区域，且因此磁场强度最高的区域中的磁场线经过接收装置，可能就不满足EMC限制。这是次级侧接收装置应定位成相对于初级侧导体布置结构处于预定位置或在预定位置范围内的另一原因。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是实现次级侧接收装置相对于初级侧导体布置结构的位置检测，其中，用于提供装置以检测该相对位置的费用应该是低的。本专利技术的基本发现是，IPT系统的两侧、即初级侧和次级侧上的绕组布置结构是不必要的。尤其地，初级侧(路侧)上的传感器布置结构足以用于位置检测，只要次级侧具有其位置可由初级侧传感器装置检测到的特性。使用初级侧传感器装置所检测的车辆的或次级侧接收装置的位置或对正可以以不同的方式使用，以便将车辆操纵到最佳位置或最佳范围位置。一个方式是基于被确定的位置和/或对正而将当前位置和/或如何操纵车辆的信息发信号给车辆驾驶员。另一方式是将该位置、该对正和/或该信息传输至车辆，例如通过现有技术中已知的通信系统、比如根据蓝牙标准或根据近场通信(NFC)来进行传输。于是，车辆车载的装置可显示位置、对正和/或信息和/或可自动地操纵或支持操纵车辆至最佳位置或最佳位置范围。在以上或以下所述的关于最佳位置或最佳位置范围的所有情况中，也包括了车辆以最佳方式对正的可能性。另一方式是通过初级侧装置或系统来使用位置、对正和/或信息，从而移动初级侧导体布置结构或次级侧接收装置或车辆或两侧上的装置，以便实现最佳位置或最佳位置范围。优选地，车辆或次级侧接收装置具有特征，该特征使得初级侧传感器装置能够确定其位置。如果该特征是由导电材料制成的标记，初级侧传感器装置就还可用于检测初级侧导体布置结构和次级侧接收装置之间的电力传输区域中的导电材料。这种材料和标记可使用传感器装置的相同功能以相同方式来确定。附加地或替代性地，初级侧传感器装置可适于接收来自
安装至车辆或次级侧接收装置的发送器的通信信号，且通信信号可用于检测次级侧接收装置的位置。这意味着，初级侧传感器装置可适于检测IPT区域中不期望的导电材料，或适于接收来自次级侧的通信信号，或者适于两者。尤其地，初级侧传感器装置包括多个传感器线圈的阵列。每个传感器线圈可围绕或覆盖一区域，由初级侧导体布置结构产生的磁场的磁场线在电力传输至次级侧接收装置的过程中延伸穿过该区域。每个传感器线圈均可包括一匝或更多匝电导体。优选的是，阵列的每个传感器线圈分别围绕或覆盖一单独区域，该单独区域不被阵列的另一传感器线圈围绕或覆盖，即没有重叠。以这种方式，传感器线圈以及传感器线圈的指定区域可形成二维矩阵，其中，矩阵的每个单元分别明确地被指定给特定传感器线圈，或者可选地，被指定给两个或更多个相邻的传感器线圈之间的一区域。在该情况下，没有矩阵的单元被指定给两个或更多个传感器线圈。这意味着，作用在传感器线圈的矩阵上的任何信号或感应情况(influence)都可被指定给特定传感器线圈，或者可选地，被指定给两个或更多个传感器线圈之间的区域。例如，可应用用于检测金属物体的感应金属检测器的功能原理，以便确定受到信号或感应情况影响最大的特定线圈。因此，该特定线圈是最靠近信号的发送器的传感器线圈、被信号发送器定为目标的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将电能传输至车辆(81)的感应电力传输系统，其中，该系统包括：‑路侧电导体布置结构(1)，其用于产生交变电磁场，并用于将能量传输至车辆(81)，‑车辆侧接收装置(2)，其用于接收交变电磁场，并用于通过磁感应来产生电能，其中，‑路侧电导体布置结构(1)与多个传感器线圈(4)的阵列(14)组合，所述传感器线圈(4)并排地布置以形成所述阵列(14)，‑所述阵列(14)沿着横向于电磁场的磁场方向的方向延伸，在将能量传输至车辆的过程中，所述磁场方向从路侧电导体布置结构(1)延伸至车辆侧接收装置(2)，‑检测器布置结构(12)连接至所述多个传感器线圈(4)，所述检测器布置结构(12)适于检测可能位于磁场方向上的任何磁导体和/或电导体(3，6)对所述传感器线圈(4)中的至少一个的至少一种电特性的影响，‑至少一个标记体(6)与车辆侧接收装置(2)组合，所述至少一个标记体(6)是磁导体和/或电导体，‑位置确定装置(15)连接至检测器布置结构(12)，且适于通过检测器布置结构(12)的检测结果来确定车辆侧接收装置(2)的位置，所述检测结果指示最靠近所述标记体(6)的一个所述传感器线圈(4)/多个所述传感器线圈(4)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.06 GB 1321575.11.一种用于将电能传输至车辆(81)的感应电力传输系统，其中，该系统包括：-路侧电导体布置结构(1)，其用于产生交变电磁场，并用于将能量传输至车辆(81)，-车辆侧接收装置(2)，其用于接收交变电磁场，并用于通过磁感应来产生电能，其中，-路侧电导体布置结构(1)与多个传感器线圈(4)的阵列(14)组合，所述传感器线圈(4)并排地布置以形成所述阵列(14)，-所述阵列(14)沿着横向于电磁场的磁场方向的方向延伸，在将能量传输至车辆的过程中，所述磁场方向从路侧电导体布置结构(1)延伸至车辆侧接收装置(2)，-检测器布置结构(12)连接至所述多个传感器线圈(4)，所述检测器布置结构(12)适于检测可能位于磁场方向上的任何磁导体和/或电导体(3，6)对所述传感器线圈(4)中的至少一个的至少一种电特性的影响，-至少一个标记体(6)与车辆侧接收装置(2)组合，所述至少一个标记体(6)是磁导体和/或电导体，-位置确定装置(15)连接至检测器布置结构(12)，且适于通过检测器布置结构(12)的检测结果来确定车辆侧接收装置(2)的位置，所述检测结果指示最靠近所述标记体(6)的一个所述传感器线圈(4)/多个所述传感器线圈(4)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，车辆侧接收装置(2)与通信发送器(5)组合，所述通信发送器(5)适于将通信信号发送至所述传感器线圈(4)的所述阵列(14)，其中，所述检测器布置结构(12)和/或连接至所述多个传感器线圈(4)的通信接收器适于通过所述传感器线圈(4)中的至少一个来接收通信信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述通信发送器(5)相对于车辆侧接收装置(2)固定，其中，所述位置确定装置适于通过检测最靠近所述通信发送器(5)的一个所述传感器线圈(4)/多个所述传感器线圈(4)来确定所述通信发送器(5)的位置以及车辆侧接收装置(2)的位置。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，车辆侧接收装置(2)包括导磁材料和/或导电材料构成的至少一个标记体(6)。5.根据权利要求3和/或4所述的系统，其特征在于，该系统适于仅在车辆侧接收装置(2)的被确定的位置满足预定条件时才操作所述路侧电导体布置结构(1)。6.根据权利要求3和/或4或5所述的系统，其特征在于，该系统适于仅在车辆侧接收装置(2)的对正满足预定条件时才操作所述路侧电导体布置结构(1)，所述对正通过被确定的位置中的至少两个来确定，其中，所述至少两个被确定的位置包括：-根据权利要求3所述的通信发送器(5)的被确定的位置，和可选的相对于车辆侧接收装置(2)固定的另一通信发送器(5)的被确定的位置，和/或-根据权利要求4所述的一个标记体(6)的被确定的位置或多个根据权利要求4所述的标记体的被确定的位置。7.一种布置结构，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的与多个传感器线圈(4)的阵列(14)组合的路侧电导体布置结构(1)、检测器布置结构(12)和位置确定装置。8.一种车辆，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的车辆侧接收装置(2)和至少一个标记体(6)。9.一种操作用于将电能传输至车辆(81)的感应电力传输系统的方法，其中，-路侧电导体布置结构(1)产生交变电磁场，并将能量传输至车辆(81)，-车辆侧接收装置(2)接收交变电磁场并通过磁感应来产生电能，-路侧电导体布置结构(1)与多个传感器线圈(4)的阵列(14)组合地操作，所述传感器线圈(4)并排地布置以形成所述阵列(14)，-所述阵列(14)沿着横向于电磁场的磁场方向的方向延伸，在将能量传输至车辆的过程中，所述磁场方向从路侧电导体布置结构(1)延伸至车辆侧接...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉努瓦耶，R·查因斯基，D·安德斯，
申请(专利权)人：庞巴迪无接触运行有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE