用于确定初级与次级绕组结构之间的相对位置和/或方位的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定感应式功率传输系统(2)的初级绕组结构(18)与次级绕组结构(21)之间的相对位置和/或方位的系统，其中，系统(1)包括至少一个次级侧发送单元，其中，具有定位频率的定位信号(PS)可由所述次级侧发送单元发送，其中，所述系统包括至少一个初级侧接收单元，其中，接收到的信号的具有所述定位频率的信号部分是可确定的，其中所述相对位置和/或方位可依据所确定的信号部分来确定，本发明专利技术还涉及一种用于确定感应式功率传输系统(2)的初级绕组结构(18)与次级绕组结构(21)之间的相对位置和/或方位的方法。

System and method for determining relative position and / or orientation between primary and secondary winding structures

The invention relates to a system for determining the relative position and / or azimuth of the primary winding structure (18) and the secondary winding structure (21) for the induction power transmission system (2), in which the system (1) includes at least one secondary side transmission unit, in which the positioning signal (PS) with a fixed position frequency can be provided by the secondary side transmission unit. The system includes at least one primary side receiving unit, in which the signal portion of the received signal is definite, in which the relative position and / or orientation may be determined according to the determined signal portion, and the invention also involves a kind of power transmission for determining induction type power transmission. The method of the relative position and / or azimuth between the primary winding structure (18) of the system (2) and the secondary winding structure (21).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定初级与次级绕组结构之间的相对位置和/或方位的系统和方法
本专利技术涉及一种用于确定感应式功率传输系统、特别是向车辆进行感应式功率传输的系统的初级绕组结构与次级绕组结构之间的相对位置和/或方位的系统。
技术介绍
电动车辆、特别是有轨车辆和/或道路汽车可以通过借助于感应式功率传输而传递的电能来操作。这种车辆可以包括所谓的接收装置，该接收装置适于接收交变电磁场并且通过电磁感应产生交变电流。这种接收装置可以包括或提供所谓的次级绕组结构。此外，这种车辆可以包括适于将交流电(AC：AlternatingCurrent)转换为直流电(DC：DirectCurrent)的整流器。DC可以用来给牵引电池充电或者操作电机。整流器将接收装置提供的AC转换为DC。感应式功率传输通常使用通过初级绕组结构产生交变电磁场的初级单元和包括用于接收所述电磁场的接收装置的次级单元来执行。初级单元和次级单元可以例如每个都包括一组提供前述初级和次级绕组结构的三相绕组。初级单元的一组绕组可以安装在地面上(初级绕组)，并可由路侧电源转换器(WPC：WaysidePowerConverter)供电。次级单元的一组绕组安装在车辆上。例如，第二组绕组可以附接在车辆的下面、在有轨电车情况下在它的一些车厢之下。初级和次级侧可以是高频变换器的一部分以将电能传输到车辆。这种传输可以在处于静态状态(当车辆没有移动时)和处于动态状态(当车辆移动时)时完成。US7454170B2公开了一种用于在第一装置与第二装置之间感应式传输功率和全双工数据信号的感应式传输系统。传输系统包括这两个装置之间的双向感应信道、用于通过感应信道以第一频率将功率信号从第一装置传输到第二装置的发送机、用于以第一调制频率调制第一数据信号的第一调制装置以及用于以第二调制频率调制第二数据信号的第二调制装置。此外，发送机通过感应信道将调制后的第一数据信号从第一装置传输到第二装置，并且通过感应信道将调制后的第二数据信号从第二装置传输到第一装置。第一调制频率和第二调制频率至少相差一倍。感应式功率传输通常需要相对于初级绕组结构对车辆侧次级绕组结构进行正确定位，以便使传输功率量最大化，同时也为了满足安全要求并确保电磁兼容性。WO2011/127455A2描述了与车辆相关联的无线功率天线的无线充电和无线功率对准。WO2014/023595A2公开了一种车辆和一种感应充电单元，其中，感应充电单元包括初级线圈，车辆包括次级线圈。此外，在充电位置中，次级线圈相对于初级线圈位于优选的空间位置范围内，从而，为了设置充电位置，系统借助于电磁距离和利用三角测量法测量角度来确定描述次级线圈相对于初级线圈的与时间相关的空间位置的定位。系统借助于定位和充电位置来检测接近充电位置的定位所沿着的至少一个部分驱动方向。这些文件公开了感应式功率传输(IPT：InductivePowerTransfer)单元、也就是初级单元或次级单元的通信天线。部件容差和环境影响可导致用于确定相对位置和/或方位的发送器装置的失谐。这种失谐会因此导致测量误差和不精确的结果。通常，为了提供期望的结果准确度，系统的耗时的标定是必要的。
技术实现思路
存在这样的技术问题：提供一种用于确定感应式功率输送系统的初级绕组结构与次级绕组结构之间的相对位置和/或方位的系统和方法，其中，由于部件容差和环境影响而导致的不准确性被最小化，而用于所述最小化的安装和操作花费被减少。所述技术问题的解决方案由具有权利要求1和16的特征的主题提供。本专利技术的另外的有利实施例由从属权利要求的主题提供。本专利技术的主要思想是将发送频率自动调谐到发送单元的谐振电路的谐振频率，其中，所述发送单元用于发送定位信号。本专利技术的另一方面是使用宽带接收单元来接收定位信号，以提供对调谐的定位信号的可靠接收。提出了一种用于确定感应式功率传输系统、特别是向车辆进行感应式功率传输的系统的初级绕组结构与次级绕组结构之间的相对位置和/或方位的系统。感应式功率传输系统可以包括具有初级绕组结构的初级单元和具有次级绕组结构的次级单元。车辆可以包括具有次级绕组结构的次级单元，以用于接收由初级单元的初级绕组结构产生的交变电磁场。如果初级绕组结构被激励或提供有操作电流，则初级绕组结构产生交变电磁场。初级单元可以包括产生用于感应式功率传输的交变电磁场的部件的全部或子集。对应地，次级单元可以包括接收用于感应式功率传输的交变电磁场并且提供相应的输出电压的部件的全部或子集。初级单元可以由感应式功率传输垫提供。感应式功率传递垫可以安装在道路或停车位的表面上，或者可以集成在这种表面中。本专利技术特别可应用于任何陆地车辆(例如轨道车辆、例如有轨车辆(例如有轨电车))的感应式能量传输领域。特别地，本专利技术涉及向道路车辆(例如个人(私人)乘用车或公共交通工具(例如公共汽车))的感应式能量传输领域。在下文中，可以参考初级侧坐标系和次级侧坐标系。初级侧坐标系可以是初级绕组结构的坐标系，其中次级侧坐标系可以是次级绕组结构的坐标系。初级侧坐标系可以包括第一轴线，其也可以被称为纵向轴线，其中第一轴线可以是初级绕组结构的纵向轴线或者平行于该轴线的延伸。也可以被称为横向轴线的第二轴线可以是初级绕组结构的横向轴线或者平行于该轴线的延伸。也可以被称为竖直轴线的第三轴线可以垂直于第一轴线和第二轴线定向。第三轴线可以平行于期望的功率传输方向，即从初级单元到次级单元定向。如果从初级单元指向次级单元，则竖直轴线可以从底部向顶部定向。次级侧坐标系也可以包括第一轴线，该第一轴线可以被称为纵向轴线，其中第一轴线可以是次级绕组结构的纵向轴线或者平行于该轴线延伸。次级绕组结构的第二轴线可以被称为横向轴线，其中第二轴线可以是次级绕组结构的横向轴线或者可以平行于该轴线延伸。第三轴线可以被称为次级绕组结构的竖直轴线并且可以垂直于次级绕组结构的第一和第二轴线定向。次级绕组结构的第三轴线可以平行于功率传输的期望的方向定向。在下文中，可以沿着第一轴线测量长度，可以沿着第二轴线测量宽度并且可以沿着第三轴线测量高度。涉及诸如“上方”、“下方”、“前方”、“旁侧”方向的方向性表述可以与相应坐标系的前述纵向轴线、横向轴线和纵向轴线相关。初级侧坐标系的原点可以对应于初级绕组结构的几何中心。相应地，次级侧坐标系的原点可以对应于次级绕组结构的几何中心。初级和/或次级绕组结构可以包括至少一个子绕组结构。子绕组结构可以由绕组结构的至少一个区段提供。特别地，子绕组结构可以提供环路或线圈，其中环路或线圈由绕组结构的一个或多个区段提供。绕组结构可以沿着相应坐标系的纵向轴线延伸。优选地，绕组结构包括沿着纵向轴线延伸的多个子绕组结构。在这种情况下，绕组结构的连续的子绕组结构可以沿着所述纵向轴线彼此相邻地布置。彼此相邻可以意味着子绕组的中心轴线、特别是对称轴线彼此间隔开，例如沿着纵向轴线以预定的距离彼此间隔开。环路或线圈可以是圆形、椭圆形或矩形。绕组结构可以包括至少一个沿纵向轴线延伸的绕组区段和至少一个沿对应的坐标系的横向轴线延伸的绕组区段。绕组结构、特别是每个子绕组结构因此可以由基本上或完全平行于纵向轴线延伸的区段和基本上或完全平行于横向轴线延伸的区段提供。特别地，每个子绕组可以由基本上或完全平行于纵向轴线延伸的两个区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定感应式功率传输系统(2)的初级绕组结构(18)与次级绕组结构(21)之间的相对位置和/或方位的系统，其中，所述系统(1)包括至少一个次级侧发送单元，其中，具有定位频率的定位信号(PS)能够由所述次级侧发送单元发送，其中，所述系统包括至少一个初级侧接收单元，其中，接收到的信号的具有所述定位频率的信号部分是可确定的，其中，相对位置和/或方位能够依据所确定的信号部分来确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 GB 1516099.71.一种用于确定感应式功率传输系统(2)的初级绕组结构(18)与次级绕组结构(21)之间的相对位置和/或方位的系统，其中，所述系统(1)包括至少一个次级侧发送单元，其中，具有定位频率的定位信号(PS)能够由所述次级侧发送单元发送，其中，所述系统包括至少一个初级侧接收单元，其中，接收到的信号的具有所述定位频率的信号部分是可确定的，其中，相对位置和/或方位能够依据所确定的信号部分来确定。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发送单元包括至少一个谐振电路，其中，所述谐振电路的谐振频率是可确定的，其中，定位频率被选择为所述谐振频率或者相对于所述谐振频率的偏离不超过预定量。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，次级侧发送单元包括用于为所述谐振电路产生操作信号的至少一个信号发生器(6)，其中，所述操作信号的频率是可调整的。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述谐振频率能够依据信号发生器(6)的输入功率和/或输出功率来确定。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个初级侧接收单元是窄带接收单元。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括初级侧的至少两个接收单元，其中，所述至少两个接收单元是方向敏感式接收单元，其中，所述至少两个接收单元的主接收方向定向不同。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，第一接收单元的主接收方向平行于所述初级绕组结构(18)的纵向轴线(x)定向，其中，第二接收单元的主接收方向平行于所述初级绕组结构(18)的横向轴线(y)定向。8.根据权利要求6或7中的一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括至少两对至少两个初级侧接收单元，其中，所述至少两个接收单元是方向敏感式接收单元，其中，成一对的所述至少两个接收单元的主接收方向定向不同，其中，成一对的接收单元被邻近地布置。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括初级侧AD转换器(12)，其中，接收到的信号能够由所述AD转换器(12)数字化。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括至少一个频谱确定装置，其中，接收到的信号的频谱能够由所述至少一个频谱确定装置确定。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，基于所述频谱能够确定定位频率。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括用于初级单元(16)与次级单元(21)之间的通信的至少一个通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·克林斯波尔，D·米伦霍夫，D·安德斯，E·费尔特，
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