Title:
Spulenausrichtungsverfahren und drahtloses Elektrofahrzeug-Leistungsübertragungsgerät, das dasselbe verwendet
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer VA-Steuerung gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, enthält Folgendes: Abtasten von magnetischen Feldstärken, die von einer Spule einer Bodenanordnung (GA) induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die mit einer VA-Spule fest gekoppelt sind; Vergleichen einer durch die erste Hilfsspule abgetasteten ersten magnetischen Feldstärke mit einer durch die zweite Hilfsspule abgetasteten zweiten magnetischen Feldstärke; Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht; und Bewegen von zumindest der VA-Spule und/oder der GA-Spule in eine einander zugewandte Richtung, so dass sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches des kürzesten Abstands befinden, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke beibehalten wird.




Inventors:
Seong, Jae Yong (Gyeonggi-do, Anyang-si, KR)
Kang, Won Shil (Seoul, KR)
Ku, Hyun Chul (Seoul, KR)
Lim, Jong Gyun (Seoul, KR)
Application Number:
DE102017209491A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
06/06/2017
Assignee:
Hyundai Motor Company (Seoul, KR)
Kia Motors Corporation (Seoul, KR)
Konkuk University Industrial Cooperation Corp. (Seoul, KR)



Foreign References:
KR20160075311A2016-06-29
Other References:
IEC 61440
IEC 61140
Attorney, Agent or Firm:
isarpatent - Patentanwälte- und Rechtsanwälte Behnisch Barth Charles Hassa Peckmann & Partner mbB, 80801, München, DE
Claims:
1. Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
Abtasten von magnetischen Feldstärken, die von einer Spule einer Bodenanordnung (GA) induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die mit einer VA-Spule fest gekoppelt sind;
Vergleichen einer durch die erste Hilfsspule abgetasteten ersten magnetischen Feldstärke mit einer durch die zweite Hilfsspule abgetasteten zweiten magnetischen Feldstärke;
Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht; und
Bewegen von zumindest der VA-Spule und/oder der GA-Spule in eine einander zugewandte Richtung, so dass sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstand voneinander oder innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches des kürzesten Abstands befinden, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke beibehalten wird.

2. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in die Position Folgendes aufweist:
wenn ein Abstand von dem Mittelpunkt der VA-Spule zu der ersten Hilfsspule gleich einem Abstand von dem Mittelpunkt der VA-Spule zu der zweiten Hilfsspule ist, gleichermaßen Ausrichten eines ersten Winkels, der durch eine einen Mittelpunkt der ersten Hilfsspule und den Mittelpunkt der GA-Spule verbindende gerade Linie und eine den Mittelpunkt der GA-Spule und den Mittelpunkt der VA-Spule verbindende gerade Linie gebildet wird, mit einem zweiten Winkel, der durch eine einen Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule und den Mittelpunkt der GA-Spule verbindende gerade Linie und eine den Mittelpunkt der GA-Spule und den Mittelpunkt der VA-Spule verbindende gerade Linie gebildet wird.

3. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Mittelpunkt der VA-Spule, ein Mittelpunkt der ersten Hilfsspule und ein Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule auf einer geraden Linie angeordnet sind, in einer Dreieckform auf einer ersten Ebene parallel zu einer horizontalen Ebene senkrecht zu einer magnetischen Mittellinie der GA-Spule angeordnet sind, in einer Dreieckform auf einer zweiten Ebene, die sich mit der horizontalen Ebene schneidet, angeordnet sind oder in einer Dreieckform auf einer dritten Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnet sind.

4. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Differenz null oder eine Differenz innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von null ist.

5. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bewegen von zumindest der VA-Spule und/oder der GA-Spule in die einander zugewandte Richtung Folgendes aufweist:
Übertragen eines Signals oder einer Nachricht zum Steuern der Bewegung der GA-Spule von der VA-Steuerung zu einer mit der GA-Spule gekoppelten GA-Steuerung, wenn die GA-Spule bewegt wird.

6. Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
Abtasten von magnetischen Feldstärken, die von einer Spule einer Bodenanordnung (GA) induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die mit einer VA-Spule an jeweiligen relativen Positionen gekoppelt sind, die von der VA-Spule durch vorbestimmte Abstände beabstandet sind;
Vergleichen einer durch die erste Hilfsspule abgetasteten ersten magnetischen Feldstärke mit einer durch die zweite Hilfsspule abgetasteten zweiten magnetischen Feldstärke;
Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht;
Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters an der Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht, mit in einer Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern; und
Berechnen eines Abstands und einer Richtung zwischen der VA-Spule und der GA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

7. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmuster eine Gestalt der Normal-Verteilungs-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion mit einem höchsten Wert an einem Mittelpunkt der GA-Spule aufweisen.

8. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 6, wobei das Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in die Position Folgendes aufweist:
Bewegen von zumindest der GA-Spule und/oder der VA-Spule in eine einander zugewandte Richtung basierend auf dem berechneten Abstand und der berechneten Richtung, so dass sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden.

9. Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
Versorgen einer GA-Spule mit elektrischer Leistung, um ein Magnetfeld zu bilden, wenn ein Fahrzeug in einen Bereich zum drahtlosen Laden gelangt;
Empfangen von magnetischen Feldstärken, die an einer ersten Hilfsspule und einer zweiten Hilfsspule abgetastet werden, die mit einer Spule einer Fahrzeuganordnung (VA) fest gekoppelt sind, von einer an dem Fahrzeug montierten VA-Steuerung durch die GA-Steuerung;
Bewegen der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken besteht; und
Bewegen der GA-Spule in eine der VA-Spule zugewandte Richtung, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken beibehalten wird.

10. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren vor dem Bewegen der GA-Spule in die der VA-Spule zugewandte Richtung ferner Folgendes aufweist:
Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters an der Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken besteht, mit Magnetfeldmustern, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind; und
Bestimmen eines Abstands und einer Richtung der GA-Spule von der VA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

11. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Bewegen der GA-Spule in die der VA-Spule zugewandte Richtung beendet wird, wenn sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden.

12. Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
Versorgen einer an einem Fahrzeug montierten VA-Spule mit elektrischer Leistung, um ein Magnetfeld zu bilden, nachdem das Fahrzeug in einen Bereich zum drahtlosen Laden gelangt;
Empfangen von Ausrichtungsinformationen von einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA), die eine Bewegungsrichtung und einen Bewegungsabstand angeben, die basierend auf magnetischen Feldstärken berechnet werden, die an einer Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, die mit einer mit der GA-Steuerung verbundenen GA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der GA-Spule gekoppelt sind; und
Bewegen der VA-Spule gemäß den empfangenen Ausrichtungsinformationen.

13. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 12, wobei das Empfangen der Ausrichtungsinformationen und das Bewegen der VA-Spule wiederholt werden, bis eine maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die an der Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, in einen vorbestimmten Fehlerbereich gerät.

14. Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
Abtasten von Magnetfeldern, die in einer Vielzahl von Abtastspulen, die mit einer sich in einem Bereich zum drahtlosen Laden befindenden GA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der GA-Spule gekoppelt sind, von einem Fahrzeug induziert werden, das in den Bereich zum drahtlosen Laden gelangt;
erstmaliges Bewegen der GA-Spule in eine Richtung zu einer Abtastspule mit einer maximalen magnetischen Feldstärke unter der Vielzahl von Abtastspulen; und
ein zweites Mal Bewegen der GA-Spule zu einer Abtastspule mit einer maximalen magnetischen Feldstärke unter den magnetischen Feldstärken, die durch die Vielzahl von Abtastspulen an einer Position abgetastet werden, in die die GA-Spule das erste Mal bewegt wird.

15. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das Bewegen zum zweiten Mal beendet wird, wenn eine maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die durch die Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, in einen vorbestimmten Fehlerbereich gerät.

16. Spulenausrichtungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren nach dem Abtasten der Magnetfelder ferner Folgendes aufweist:
Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters gemäß magnetischen Feldstärken, die an der Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, mit in einer Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern; und
Bestimmen der Richtung zu der Abtastspule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

Description:
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 16. Juni 2016 im Korean Intellectual Property Office (KIPO; koreanisches Amt für geistiges Eigentum) eingereichten koreanischen Patentanmeldung NR. 2016-0075311, deren gesamte Inhalte durch Verweis hierin aufgenommen sind, als wären sie vollständig hierin dargelegt.

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Spulenausrichtungsverfahren und genauer Spulenausrichtungsverfahren zum Ausrichten einer Spule einer Fahrzeuganordnung mit einer Spule einer Bodenanordnung, die in einem drahtlosen Leistungsübertragungssystem verwendet werden, und drahtlose Leistungsübertragungsgeräte eines Elektrofahrzeugs, die dasselbe verwenden.

HINTERGRUND

Ein Elektrofahrzeug (EV; engl. electric vehicle) ist eine Art von Fahrzeug, das durch einen batteriebetriebenen Motor angetrieben wird. Folglich weist das Fahrzeug weniger Verschmutzungs- bzw. Belastungsquellen, wie beispielsweise Abgas und Lärm, als ein herkömmliches Fahrzeug mit Benzinmotor, weniger Ausfälle, eine längere Lebensdauer und eine einfache Antriebsoperation auf.

EVs werden gemäß der Antriebsquelle üblicherweise in ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) und ein Elektrofahrzeug (EV) klassifiziert. Das HEV weist eine Kraftmaschine als Hauptleistungsquelle und einen Motor als Hilfsleistungsquelle auf. Das PHEV weist einen Motor als Hauptleistungsquelle und eine Kraftmaschine auf, die in erster Linie verwendet wird, wenn eine Batterie entladen ist. Das EV weist indessen keine Kraftmaschine und einen Motor als alleinige Antriebsquelle desselben auf.

Um eine in einem EV eingerichtete Batterie unter Verwendung eines drahtlosen Ladeverfahrens zu laden, kann es erforderlich sein, eine Primärspule einer Ladestation mit einer Sekundärspule des EV unter Verwendung von magnetischer Resonanz zu koppeln. Um den Wirkungsgrad des drahtlosen Ladens zu verbessern, kann es erforderlich sein, die Primärspule mit der Sekundärspule auszurichten. Bei einem drahtlosen Magnetresonanz-Leistungsübertragungssystem kann sich der Wirkungsgrad der drahtlosen Leistungsübertragung drastisch verschlechtern, wenn die Primärspule und die Sekundärspule nicht ausgerichtet sind.

Wenn das EV, wie in 1 gezeigt, beispielsweise eine Sekundärspule (als „Rx-Spule” bezeichnet) aufweist, die mit einer am Boden installierten Primärspule (als „Tx-Spule” bezeichnet) magnetisch gekoppelt ist, sollte die Sekundärspule mit der Primärspule ausgerichtet werden. Anderenfalls kann der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung drastisch abnehmen, während sich beispielsweise der Abstand (a) zwischen einer ersten Verlängerungslinie, die entlang der Mittelachse der Tx-Spule in Form eines Kreisringes verlängert ist, und einer zweiten Verlängerungslinie vergrößert, die entlang der Mittelachse der Rx-Spule in Form eines Kreisringes verlängert ist. Hier kann als Beispiel der Durchmesser der Primär- und Sekundärspule als 300 mm betrachtet werden und der Abstand (d) zwischen denselben als 105 mm betrachtet werden. Wie in 2 gezeigt, wird der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung (mit dem S-Parameter S21 repräsentiert) in dem oben beschriebenen drahtlosen Leistungsübertragungssystem mit der Primärspule und der Sekundärspule von –2,5 dB bis –22,5 dB drastisch verringert, während der Abstand (a) zwischen den Mittelachsen der Tx-Spule und der Rx-Spule von 0 bis 400 mm um 50 mm vergrößert wird.

Wie oben beschrieben wurde, beeinträchtigt bei einem drahtlosen Leistungsübertragungssystem (WPT-System; engl. wireless power transfer system) eines EV die Ausrichtung zwischen einer Übertragungsspule und einer Empfangspule den Wirkungsgrad der drahtlosen Leistungsübertragung stark. Eine Spulenausrichtung kann folglich ein wichtiges Erfordernis für die drahtlose Leistungsübertragung mit einem hohen Wirkungsgrad werden. Folglich sind verschiedene Forschungen und Entwicklungen in Bezug auf eine Spulenausrichtung im Gange.

Indessen wird bei dem WPT-System des EV die drahtlose Leistungsübertragung zwischen dem in dem Parkbereich installierten Übertragungspad und dem an dem EV montierten Empfangspad durchgeführt. Daher ist die Spulenausrichtung des EV-WPT-Systems im Vergleich zu Fällen von mobilen Vorrichtungen und Ladepads für dieselben schwierig. Aus diesem Grund wird ein Verfahren zum Durchführen einer Spulenausrichtung auf der Basis einer Position, die einen maximalen Magnetfeldkopplungskoeffizienten über einem Bezugswert aufzeigt, unter Verwendung einer Hilfsspule oder dergleichen vorgeschlagen. Es besteht jedoch noch ein Mangel an effektiven Spulenausrichtungsverfahren, die auf die EV-WPT-Systeme anwendbar sind. Folglich besteht eine Notwendigkeit eines neuen Spulenausrichtungsschemas für die EV-WPT-Systeme.

ZUSAMMENFASSUNG

Folglich sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geliefert, um ein oder mehrere Probleme aufgrund der Einschränkungen und Nachteile der verwandten Technik im Wesentlichen zu umgehen.

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Spulenausrichtungsverfahren zum effektiven Ausrichten einer Spule einer Fahrzeuganordnung mit einer Spule einer Bodenanordnung, um eine bessere Leistungsfähigkeit und einen besseren Wirkungsgrad in einem drahtlosen Leistungsübertragungssystem zu erzielen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern auch Spulenausrichtungsverfahren zum effektiven Ausrichten einer Spule einer Fahrzeuganordnung und einer Spule einer Bodenanordnung unter Verwendung von zumindest einer Hilfsspule, einer Magnetfeldmuster-Nachschlagetabelle oder einer Kombination derselben und ein drahtloses Leistungsübertragungssystem eines Elektrofahrzeugs, das dieselben verwendet.

Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA; engl. vehicle assembly) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, Folgendes: Abtasten von magnetischen Feldstärken, die von einer Spule einer Bodenanordnung (GA; engl. ground assembly) induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die mit einer VA-Spule fest gekoppelt sind; Vergleichen einer ersten magnetischen Feldstärke, die durch die erste Hilfsspule abgetastet wird, mit einer zweiten magnetischen Feldstärke, die durch die zweite Hilfsspule abgetastet wird; Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht; und Bewegen von zumindest der VA-Spule und/oder der GA-Spule in eine einander zugewandte Richtung, so dass sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches des kürzesten Abstands befinden, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke beibehalten wird.

Das Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in die Position kann Folgendes enthalten: wenn ein Abstand von dem Mittelpunkt der VA-Spule zu der ersten Hilfsspule gleich einem Abstand von dem Mittelpunkt der VA-Spule zu der zweiten Hilfsspule ist, gleichermaßen Ausrichten eines ersten Winkels, der durch eine einen Mittelpunkt der ersten Hilfsspule und den Mittelpunkt der GA-Spule verbindende gerade Linie und eine den Mittelpunkt der GA-Spule und den Mittelpunkt der VA-Spule verbindende gerade Linie gebildet wird, mit einem zweiten Winkel, der durch eine einen Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule und den Mittelpunkt der GA-Spule verbindende gerade Linie und eine den Mittelpunkt der GA-Spule mit dem Mittelpunkt der VA-Spule verbindende gerade Linie gebildet wird.

Der Mittelpunkt der VA-Spule, ein Mittelpunkt der ersten Hilfsspule und ein Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule können auf einer geraden Linie angeordnet sein, in einer Dreieckform auf einer ersten Ebene parallel zu einer horizontalen Ebene senkrecht zu einer magnetischen Mittellinie der GA-Spule angeordnet sein, in einer Dreieckform auf einer zweiten Ebene, die sich mit der horizontalen Ebene schneidet, angeordnet sein oder in einer Dreieckform auf einer dritten Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnet sein.

Die vorbestimmte Differenz kann null oder eine Differenz innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von null sein.

Das Bewegen von zumindest der VA-Spule und/oder der GA-Spule in die einander zugewandte Richtung kann Folgendes enthalten: Übertragen eines Signals oder einer Nachricht zum Steuern der Bewegung der GA-Spule von der VA-Steuerung zu einer GA-Steuerung, die mit der GA-Spule gekoppelt ist, wenn die GA-Spule bewegt wird.

Des Weiteren enthält nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, Folgendes: Abtasten von magnetischen Feldstärken, die von einer Spule einer Bodenanordnung (GA) induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die mit einer VA-Spule an jeweiligen relativen Positionen gekoppelt sind, die von der VA-Spule durch vorbestimmte Abstände beabstandet sind; Vergleichen einer durch die erste Hilfsspule abgetasteten magnetischen Feldstärke mit einer durch die zweite Hilfsspule abgetasteten zweiten magnetischen Feldstärke; Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht; Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters an der Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen der ersten magnetischen Feldstärke und der zweiten magnetischen Feldstärke besteht, mit Magnetfeldmustern, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind; und Berechnen eines Abstands und einer Richtung zwischen der VA-Spule und der GA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den Magnetfeldmustern, die in der Nachschlagetabelle gespeichert sind, dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

Die in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmuster können eine Gestalt der Normal-Verteilungs-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion mit einem höchsten Wert an einem Mittelpunkt der GA-Spule aufweisen.

Das Bewegen der VA-Spule oder der GA-Spule in die Position kann Folgendes enthalten: Bewegen von zumindest der GA-Spule und/oder der VA-Spule in eine einander zugewandte Richtung basierend auf dem berechneten Abstand und der berechneten Richtung, so dass sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden.

Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, des Weiteren Folgendes: Versorgen einer GA-Spule mit elektrischer Leistung, um ein Magnetfeld zu bilden, wenn ein Fahrzeug in einen Bereich zum drahtlosen Laden gelangt; Empfangen von magnetischen Feldstärken, die an einer ersten Hilfsspule und einer zweiten Hilfsspule abgetastet werden, die mit einer Spule einer Fahrzeuganordnung (VA) fest gekoppelt sind, von einer VA-Steuerung, die an dem Fahrzeug montiert ist, durch die GA-Steuerung; Bewegen der GA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken besteht; und Bewegen der GA-Spule in eine Richtung, die der VA-Spule zugewandt ist, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken beibehalten wird.

Das Spulenausrichtungsverfahren kann vor dem Bewegen der GA-Spule in eine der VA-Spule zugewandte Richtung ferner Folgendes enthalten: Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters an der Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken besteht, mit Magnetfeldmustern, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind; und Bestimmen eines Abstands und einer Richtung der GA-Spule von der VA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

Das Bewegen der GA-Spule in die der VA-Spule zugewandte Richtung kann beendet werden, wenn sich ein Mittelpunkt der VA-Spule und ein Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb eines kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden.

Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Fahrzeuganordnung (VA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, des Weiteren Folgendes: Versorgen einer an einem Fahrzeug montierten VA-Spule mit elektrischer Leistung, um ein Magnetfeld zu bilden, nachdem das Fahrzeug in einen Bereich zum drahtlosen Laden gelangt; Empfangen von Ausrichtungsinformationen von einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA), die eine Bewegungsrichtung und einen Bewegungsabstand angeben, die basierend auf magnetischen Feldstärken berechnet werden, die an einer Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, die mit einer mit der GA-Steuerung verbundenen GA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der GA-Spule gekoppelt sind; und Bewegen der VA-Spule gemäß den empfangenen Ausrichtungsinformationen.

Das Empfangen der Ausrichtungsinformationen und das Bewegen der VA-Spule kann wiederholt werden, bis eine maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die an der Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, in einen vorbestimmten Fehlerbereich gerät.

Des Weiteren enthält nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Spulenausrichtungsverfahren, das in einem mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt wird, Folgendes: Abtasten von Magnetfeldern, die in einer Vielzahl von Abtastspulen, die mit einer sich in dem Bereich zum drahtlosen Laden befindenden GA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der GA-Spule gekoppelt sind, von einem Fahrzeug induziert werden, das in den Bereich zum drahtlosen Laden gelangt; erstmaliges Bewegen der GA-Spule in eine Richtung zu einer Abtastspule mit einer maximalen magnetischen Feldstärke unter der Vielzahl von Abtastspulen; und ein zweites Mal Bewegen der GA-Spule zu einer Abtastspule mit einer maximalen magnetischen Feldstärke unter den magnetischen Feldstärken, die durch die Vielzahl von Abtastspulen an einer Position abgetastet werden, in die die GA-Spule das erste Mal bewegt wird.

Das Bewegen zum zweiten Mal kann beendet werden, wenn eine maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die durch die Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, in einen vorbestimmten Fehlerbereich gerät.

Das Spulenausrichtungsverfahren kann nach dem Abtasten der Magnetfelder ferner Folgendes enthalten: Vergleichen eines ersten Magnetfeldmusters gemäß den an der Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken mit Magnetfeldmustern, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind; und Bestimmen der Richtung zu der Abtastspule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein an einem Fahrzeug montiertes drahtloses Leistungsübertragungsgerät des Weiteren Folgendes: eine Spule einer Fahrzeuganordnung (VA), die an dem Fahrzeug montiert ist; zwei Hilfsspulen, die mit der VA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der VA-Spule gekoppelt sind; eine VA-Steuerung, die Operationen zur Leistungsübertragung und zum Leistungsempfang durch die VA-Spule steuert und mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) durch eine Kommunikationseinheit kommuniziert; und ein mit der VA-Steuerung gekoppeltes Spulenausrichtungsgerät. Das Spulenausrichtungsgerät enthält auch Folgendes: zumindest einen Sensor, der magnetische Feldstärken abtastet, die in den zwei Hilfsspulen von einer mit der GA-Steuerung gekoppelten GA-Spule induziert werden; einen Komparator, der die magnetischen Feldstärken vergleicht; und einen mit der VA-Spule gekoppelten Aktuator. Der Aktuator bewegt auch die VA-Spule in eine Position, an der eine vorbestimmte Differenz oder kleiner zwischen den magnetischen Feldstärken besteht, bewegt die VA-Spule in eine Richtung, die der GA-Spule zugewandt ist, und beendet die Bewegung der VA-Spule, wenn die in der VA-Spule von der GA-Spule induzierte magnetische Feldstärke größer als ein vorbestimmtes Niveau oder gleich demselben wird.

Die vorbestimmte Differenz kann null oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches von null sein.

Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält ein an einem Fahrzeug montiertes drahtloses Leistungsübertragungsgerät des Weiteren Folgendes: eine Spule einer Fahrzeuganordnung (VA), die an dem Fahrzeug montiert ist; eine Vielzahl von Hilfsspulen, die mit der VA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der VA-Spule gekoppelt sind; eine VA-Steuerung, die mit der VA-Spule und der Vielzahl von Hilfsspulen gekoppelt ist und mit einer Steuerung einer Bodenanordnung (GA) durch eine Kommunikationseinheit kommuniziert; und ein Spulenausrichtungsgerät, das mit der VA-Steuerung gekoppelt ist. Das Spulenausrichtungsgerät enthält auch Folgendes: zumindest einen Sensor, der magnetische Feldstärken abtastet, die in der Vielzahl von Hilfsspulen von einer mit der GA-Steuerung gekoppelten GA-Spule induziert werden; einen Mustergenerator, der ein erstes Magnetfeldmuster gemäß den abgetasteten magnetischen Feldstärken generiert; eine Nachschlagetabelle, die Magnetfeldmuster gemäß den magnetischen Feldstärken speichert, die mit Abständen von der GA-Spule variieren; einen Musterkomparator, der das erste Magnetfeldmuster mit den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern vergleicht; und einen Aktuator, der mit der VA-Spule gekoppelt ist. Das Spulenausrichtungsgerät bewegt auch die VA-Spule oder die GA-Spule direkt oder indirekt gemäß Vektorinformationen, die von dem Musterkomparator ausgegeben werden.

Des Weiteren enthält nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein drahtloses Leistungsübertragungsgerät, das mit einer Bodenanordnung (GA) gekoppelt ist, die sich in einem Bereich zum drahtlosen Laden befindet, Folgendes: eine GA-Spule der GA; eine Vielzahl von Hilfsspulen, die an jeweiligen relativen Positionen angeordnet sind, die von der GA-Spule durch vorbestimmte Abstände beabstandet sind; eine GA-Steuerung, die mit der GA-Spule und der Vielzahl von Hilfsspulen gekoppelt ist und mit der GA-Steuerung durch eine Kommunikationseinheit kommuniziert; und ein Spulenausrichtungsgerät, das mit der GA-Steuerung gekoppelt ist. Das Spulenausrichtungsgerät enthält auch Folgendes: zumindest einen Sensor, der magnetische Feldstärken abtastet, die in der Vielzahl von Hilfsspulen von einer mit der GA-Steuerung gekoppelten GA-Spule induziert werden; einen Mustergenerator, der ein erstes Magnetfeldmuster gemäß den abgetasteten magnetischen Feldstärken generiert; eine Nachschlagetabelle, die Magnetfeldmuster gemäß magnetischen Feldstärken speichert, die mit Abständen von der GA-Spule variieren; einen Musterkomparator, der das erste Magnetfeldmuster mit den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern vergleicht; und einen Aktuator, der mit der VA-Spule gekoppelt ist. Das Spulenausrichtungsgerät bewegt die VA-Spule oder die GA-Spule direkt oder indirekt gemäß Vektorinformationen, die von dem Musterkomparator ausgegeben werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden durch detailliertes Beschreiben der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden, in denen:

1 ein Diagramm ist, das eine Ausrichtung zwischen Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung bei einem herkömmlichen EV erläutert;

2 ein Graph ist, der eine Änderung des Wirkungsgrads der drahtlosen Leistungsübertragung gemäß in 1 gezeigten Ausrichtungsfehlern veranschaulicht;

3 ein Blockdiagramm ist, das ein drahtloses Leistungsübertragungssystem veranschaulicht, das ein Ausrichtungsverfahren für Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet;

4 ein erster Ablaufplan ist, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert;

die 5 und 6 Konzeptionsdiagramme sind, die ein Operationsprinzip des Spulenausrichtungsverfahrens der 4 erläutern;

7 ein Blockdiagramm ist, das ein drahtloses Leistungsübertragungsgerät eines Elektrofahrzeugs veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 4 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet;

8 ein zweiter Ablaufplan ist, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert;

9 ein dritter Ablaufplan ist, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert;

10 ein Diagramm ist, das Magnetfeldmuster erläutert, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet wird;

die 11 bis 13 Diagramme sind, die Anordnungen von Hilfsspulen veranschaulichen, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet werden;

die 14A und 14B Diagramme sind, die andere Anordnungen von Hilfsspulen veranschaulichen, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet werden;

15 ein Blockdiagramm ist, das ein Spulenausrichtungsgerät veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 9 durchführt;

16 ein vierter Ablaufplan ist, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert;

17 ein Konzeptionsdiagramm ist, das ein Operationsprinzip des Spulenausrichtungsverfahrens der 16 erläutert;

18 ein fünfter Ablaufplan ist, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert;

19 ein Konzeptionsdiagramm ist, das das Spulenausrichtungsverfahren der 18 erläutert; und

20 ein Blockdiagramm ist, das ein Spulenausrichtungsgerät veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 18 durchführt.

Es sollte klar sein, dass die oben erwähnten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der Offenbarung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, die beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Hierin sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. Spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, sind jedoch lediglich zu Zwecken des Beschreibens der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung repräsentativ. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in vielen alternativen Formen ausgeführt werden und sind nicht auszulegen, auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschränkt zu sein, die hierin dargelegt sind. Beim Beschreiben der jeweiligen Zeichnungen bezeichnen ähnliche Bezugsnummern ähnliche Elemente.

Es wird klar sein, dass die Ausdrücke „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites” etc. hierin zwar verwendet werden können, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, aber diese Komponenten nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein sollen. Diese Ausdrücke werden lediglich verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, kann beispielsweise eine erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden und ähnlich die zweite Komponente als erste Komponente bezeichnet werden. Der Ausdruck „und/oder” enthält jedes beliebige und alle Kombinationen von einem der aufgelisteten Elemente.

Es wird klar sein, dass, wenn eine Komponente bezeichnet wird, „mit” einer anderen Komponente „verbunden” zu sein, dieselbe mit der anderen Komponente direkt oder indirekt verbunden sein kann. Das heißt, beispielsweise können dazwischenliegende Komponenten vorliegen. Wenn hingegen eine Komponente bezeichnet wird, „mit” einer anderen Komponente „direkt verbunden” zu sein, wird klar sein, dass keine dazwischenliegenden Komponenten vorliegen.

Ausdrücke werden hierin nur verwendet, um die Ausführungsformen zu beschreiben, aber nicht, um die vorliegende Offenbarung zu beschränken. Ausdrücke im Singular enthalten, sofern nicht anderweitig in dem jeweiligen Kontext definiert, Ausdrücke im Plural. In der vorliegenden Beschreibung werden die Ausdrücke „aufweisen” oder „haben” bzw. „mit” verwendet, um zu bezeichnen, dass Merkmale, Anzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Kombinationen derselben, die in der Beschreibung offenbart sind, vorliegen, aber nicht, um eine Möglichkeit des Vorhandenseins oder des Zusatzes von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, Anzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten oder Kombinationen derselben auszuschließen.

Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle Ausdrücke, die technische oder wissenschaftliche Termini enthalten, die gleiche Bedeutung, die gewöhnlich von jemanden mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik verstanden wird. Sofern nicht in der vorliegenden Beschreibung eindeutig anderweitig definiert, wird klar sein, dass Ausdrücke, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, interpretiert werden, Bedeutungen zu enthalten, die mit kontextuellen Bedeutungen der verwandten Technik identisch sind, und nicht als ideale oder übermäßig formale Bedeutungen interpretiert werden.

In der vorliegenden Offenbarung verwendete Ausdrücke sind wie folgt definiert.

„Elektrofahrzeug, EV”: Ein Automobil, wie in 49 CFR 523.3 definiert, das für den Straßengebrauch vorgesehen ist und durch einen Elektromotor angetrieben wird, der Strom von einer fahrzeugeigenen Energiespeichervorrichtung, wie beispielsweise eine Batterie, die von einer fahrzeugexternen Quelle aufladbar ist, wie beispielsweise Stromtankstelle im Haus oder öffentliche Stromtankstelle (residential or public electric service), oder einem fahrzeugeigenen, kraftstoffbetriebenen Generator aufnimmt. Das EV kann ein Fahrzeug mit vier oder mehr Rädern sein, das zur primären Verwendung auf öffentlichen Wegen, Straßen hergestellt wird.

Das EV kann als Elektroauto, Elektromobil, elektrisches Straßenfahrzeug (ERV; engl. electric road vehicle); Plug-In-Fahrzeug (PV; plug-in vehicle), Plug-In-Fahrzeug (xEV) etc. bezeichnet werden und das xEV kann in ein vollelektrisches Plug-In-Fahrzeug (BEV), ein batterieelektrisches Fahrzeug, ein Plug-In-Elektrofahrzeug (PEV), ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), ein Hybrid-Plug-In-Elektrofahrzeug (HPEV), ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) etc. klassifiziert werden.

„Plug-In-Elektrofahrzeug, PEV”: Ein Elektrofahrzeug, das die fahrzeugeigene Primärbatterie durch Verbinden mit dem Energieversorgungsnetz auflädt.

„Plug-In-Fahrzeug, PV”: Ein Elektrofahrzeug, das durch drahtloses Laden von einer Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung (EVSE; engl. electric vehicle supply equipment) ohne Verwenden eines physischen Steckers oder einer physischen Steckdose aufladbar ist.

„Schwerlastfahrzeug, HD-Fahrzeug (engl. heavy duty vehicle)”: Jedes Fahrzeug mit vier oder mehr Rädern, wie in 49 CFR 523.6 oder 49 CFR 37.3 (Bus) definiert.

„Leichtlast-Plug-In-Elektrofahrzeug”: Ein Fahrzeug mit drei oder vier Rädern, das durch einen Elektromotor getrieben wird, der Strom von einer aufladbaren Speicherbatterie oder anderen Energievorrichtungen aufnimmt, zur Verwendung in erster Linie auf öffentlichen Wegen, Straßen und Autobahnen und eingestuft bei weniger als 4.545 kg Bruttofahrzeuggewicht.

„Drahtloses Leistungsladesystem, WCS (engl. wireless power charging system)”: Das System zur drahtlosen Leistungsübertragung und Steuerung zwischen der GA und VA einschließlich Ausrichtung und Kommunikationen. Dieses System überträgt elektromagnetisch Energie von dem Stromversorgungsnetz zu dem Elektrofahrzeug durch einen zweiteiligen, lose gekoppelten Transformator.

„Drahtlose Leistungsübertragung, WPT (engl. wireless power transfer)”: Die Übertragung von elektrischer Leistung von dem AC-Versorgungsnetz zu dem Elektrofahrzeug durch eine kontaktlose Einrichtung.

„Versorger”: Ein Satz Systeme, die elektrische Energie zuführen und ein Kundeninformationssystem (CIS; engl. customer information system), eine fortschrittliche Messinfrastruktur (AMI; engl. advanced metering infrastructure), Tarif- und Ertragssystem etc. enthalten. Der Versorger kann das EV mit Energie durch Tariftabellen und diskrete Ereignisse versorgen. Der Versorger kann auch Informationen über eine Zertifizierung auf EVs, einen Intervall von Leistungsverbrauchsmessungen und einen Tarif bzw. eine Preisliste bereitstellen.

„Intelligentes Laden”: Ein System, bei dem eine EVSE und/oder ein PEV mit einem Energieversorgungsnetz kommunizieren, um ein Ladeverhältnis oder Entladeverhältnis des EV durch Wiedergeben einer Kapazität des Energieversorgungsnetzes oder von Nutzungskosten zu optimieren.

„Automatisches Laden”: Ein Ablauf, bei dem ein induktives Laden automatisch durchgeführt wird, nachdem sich ein Fahrzeug an einer angemessenen Position befindet, die einer primären Ladegerätanordnung entspricht, die Leistung übertragen kann. Das automatische Laden kann durchgeführt werden, nachdem eine erforderliche Authentifizierung und Berechtigung erhalten werden.

„Interoperabilität”: Ein Zustand, in dem eine Komponente eines Systems mit entsprechenden Komponenten des Systems zusammenwirkt, um Operationen durchzuführen, die von dem System beabsichtig sind. Informationsinteroperabilität kann auch eine Fähigkeit bedeuten, dass zwei oder mehr Netzwerke, Systeme, Vorrichtungen, Anwendungen oder Komponenten Informationen effizient gemeinsam nutzen und leicht verwenden können, ohne Benutzern Unannehmlichkeiten zu bereiten.

„Induktives Ladesystem”: Ein System, das Energie von einer Leistungsquelle zu einem EV durch einen zweiteiligen Transformator mit einem mit einem Spalt versehenen Kern überträgt, bei dem die zwei Hälften des Transformators, Primär- und Sekundärspulen, voneinander physisch getrennt sind. Bei der vorliegenden Offenbarung kann das induktive Ladesystem einem EV-Leistungsübertragungssystem entsprechen.

„Induktiver Koppler”: Der Transformator, der durch die Spule in der GA-Spule und die Spule in der VA-Spule gebildet ist und eine Leistungsübertragung mit galvanischer Isolierung ermöglicht.

„Induktive Kopplung”: Magnetische Kopplung zwischen zwei Spulen. Bei der vorliegenden Offenbarung kann die Kopplung zwischen der GA-Spule und der VA-Spule stattfinden.

„Bodenanordnung, GA”: Eine Anordnung auf der Seite der Infrastruktur, die aus der GA-Spule, einer Leistungs-/Frequenz-Umwandlungseinheit und GA-Steuerung sowie der Verdrahtung von dem Netz und zwischen jeder Einheit, Filterschaltungen, Gehäuse(n) etc. besteht und erforderlich ist, um als Leistungsquelle des drahtlosen Leistungsladesystems zu fungieren. Die GA kann die Kommunikationselemente enthalten, die zur Kommunikation zwischen der GA und VA erforderlich sind.

„Fahrzeuganordnung, VA”: Eine Anordnung an dem Fahrzeug, die aus der VA-Spule, Gleichrichter/Leistungsumwandlungseinheit und VA-Steuerung sowie der Verdrahtung mit den Fahrzeugbatterien und zwischen jeder Einheit, Filterschaltungen, Gehäuse(n) etc. besteht und zum Fungieren als Fahrzeugteil eines drahtlosen Leistungsladesystems erforderlich ist. Die VA kann die zur Kommunikation zwischen der VA und der GA erforderlichen Kommunikationselemente enthalten.

Die GA kann als primäre Vorrichtung (PD; engl. primary device) bezeichnet werden und die VA kann als sekundäre Vorrichtung (SD; engl. secondary device) bezeichnet werden.

„Primäre Vorrichtung”: Ein Gerät, das die kontaktlose Kopplung mit der sekundären Vorrichtung liefert. Das heißt, die primäre Vorrichtung kann ein sich außerhalb eines EV befindendes Gerät sein. Wenn das EV Leistung empfängt, kann die primäre Vorrichtung als Quelle der zu übertragenden Leistung wirken. Die primäre Vorrichtung kann das Gehäuse und alle Abdeckungen enthalten.

„Sekundäre Vorrichtung”: Ein Gerät, das an dem EV montiert ist und die kontaktlose Kopplung mit der primären Vorrichtung liefert. Das heißt, die sekundäre Vorrichtung kann in dem EV installiert sein. Wenn das EV Leistung empfängt, kann die sekundäre Vorrichtung die Leistung von der primären Vorrichtung zu dem EV übertragen. Die sekundäre Vorrichtung kann das Gehäuse und alle Abdeckungen enthalten.

„GA-Steuerung”: Der Abschnitt der GA, der den Pegel der Ausgangsleistung zu der GA-Spule basierend auf Informationen von dem Fahrzeug reguliert.

„VA-Steuerung”: Der Abschnitt der VA, der spezifische fahrzeugeigene Parameter während des Ladens überwacht und eine Kommunikation mit der GA initiiert, um den Pegel der Ausgangsleistung zu steuern.

Die GA-Steuerung kann als Kommunikationssteuerung der primären Vorrichtung (PDCC; engl. primary device communication controller) bezeichnet werden und die VA-Steuerung kann als Elektrofahrzeug-Kommunikationssteuerung (EVCC; engl. electric vehicle communication controller) bezeichnet werden.

„Magnetspalt”: Der vertikale Abstand zwischen der Ebene des höheren Elements von der Oberseite der Litze oder der Oberseite des Magnetwerkstoffes in der GA-Spule zu der Ebene des unteren Elements von der Unterseite der Litze oder des Magnetwerkstoffes in der VA-Spule, wenn ausgerichtet.

„Umgebungstemperatur”: Die Lufttemperatur auf Bodenhöhe, die bei dem betrachteten Subsystem und nicht im direkten Sonnelicht gemessen wird.

„Bodenfreiheit des Fahrzeugs”: Der vertikale Abstand zwischen der Bodenoberfläche und dem untersten Teil des Bodenblechs des Fahrzeugs.

„Magnetische Bodenfreiheit des Fahrzeugs”: Der vertikale Abstand zwischen der Ebene des unteren Elements von der Unterseite der Litze oder des Magnetwerkstoffes in der VA-Spule, die an einem Fahrzeug montiert ist, zu der Bodenoberfläche.

„Magnetflächenabstand der VA-Spule”: Der Abstand zwischen der Ebene der nächsten Oberfläche einer magnetischen oder leitenden Komponente zu der unteren Außenfläche der VA-Spule, wenn montiert. Dieser Abstand enthält jegliche Schutzabdeckungen und zusätzliche Elemente, die in dem Gehäuse der VA-Spule verpackt sein können.

Die VA-Spule kann als Sekundärspule, Fahrzeugspule oder Empfangsspule bezeichnet werden. Ähnlich kann die GA-Spule als Primärspule oder Übertragungsspule bezeichnet werden.

„Freiliegende leitfähige Komponente”: Eine leitfähige Komponente der elektrischen Einrichtung (z. B. ein Elektrofahrzeug), die berührt werden kann und normalerweise nicht mit Strom versorgt wird, aber im Falle einer Störung mit Strom versorgt werden kann.

„Gefährliche, unter Spannung stehende Komponente”: Eine unter Spannung stehende Komponente, die unter bestimmten Bedingungen einen gesundheitsschädlichen Stromschlag geben kann.

„Unter Spannung stehende Komponente:” Jeder Leiter oder jede leitfähige Komponenten, die vorgesehen ist, um bei normaler Verwendung mit elektrischem Strom versorgt zu werden.

„Direkter Kontakt”: Kontakt von Personen mit unter Spannung stehenden Komponenten. (Siehe IEC 61440).

„Indirekter Kontakt”: Kontakt von Personen mit freiliegenden, leitfähigen und mit Strom versorgten Komponenten, die durch einen Isolationsfehler unter Spannung gesetzt werden. (Siehe IEC 61140).

„Ausrichtung”: Ein Prozess zum Feststellen der relativen Position der primären Vorrichtung zur sekundären Vorrichtung und/oder Feststellen der relativen Position der sekundären Vorrichtung zur primären Vorrichtung für die effiziente Leistungsübertragung, die spezifiziert ist. Bei der vorliegenden Offenbarung kann die Ausrichtung zu einer Feinpositionierung des drahtlosen Leistungsübertragungssystems führen.

„Paarung”: Ein Prozess, durch den ein Fahrzeug mit der unikalen, dedizierten primären Vorrichtung korreliert wird, an der sich dasselbe befindet und von der Leistung übertragen werden wird. Die Paarung kann den Prozess enthalten, durch den eine VA-Steuerung und GA-Steuerung einer Ladestelle korreliert werden. Der Korrelations-/Assoziationsprozess kann den Prozess der Errichtung eines Verhältnisses zwischen zwei gleichrangigen Kommunikationsentitäten enthalten.

„Befehls- und Steuerkommunikation”: Die Kommunikation zwischen der EV-Versorgungseinrichtung und dem EV tauscht Informationen aus, die zum Starten, Steuern und Beenden des Prozesses der WPT erforderlich sind.

„Kommunikation auf hoher Ebene (HLC; engl. high level communication)”: HLC ist eines spezielle Art der digitalen Kommunikation. HLC ist für zusätzliche Dienste erforderlich, die durch die Befehls- & Steuerkommunikation nicht gedeckt sind. Die Datenverbindung der HLC kann eine Powerline Communication (PLC; zu Deutsch etwa: Kommunikation über die Stromleitung) verwenden, aber dieselbe ist nicht beschränkt.

„Erregung mit niedriger Leistung (LPE; engl. low power excitation)”: LPE bedeutet eine Technik zum Aktivieren der primären Vorrichtung für die Feinpositionierung zur Paarung, so dass das EV die primäre Vorrichtung erfassen kann, und umgekehrt.

„Service Set Identifier (SSID)”: SSID ist eine unikale Kennung, die aus 32 Zeichen besteht, die einem Header eines über ein drahtloses lokales Netz (WLAN) übertragenen Paktes beigefügt sind. Das SSID identifiziert ein Basic Service Set (BSS), mit dem sich die drahtlose Vorrichtung versucht zu verbinden. SSID distinguiert im Grunde mehrere WLANs. Daher können alle Zugangspunkte (APs; engl. access points) und alle Endgerät-/Stationsvorrichtungen, die ein spezifisches WLAN verwenden wollen, das gleiche SSID verwenden. Vorrichtungen, die kein unikales SSID verwenden, können sich nicht mit dem BSS verbinden. Da das SSID als Klartext gezeigt wird, kann dasselbe dem Netz keine Sicherheitsmerkmale liefern.

„Extended Service Set Identifier (ESSID)”: ESSID ist der Name des Netzwerks, mit dem eine Verbindung hergestellt werden soll. Derselbe ähnelt SSID, kann aber ein erweitertes Konzept sein.

„Basic Service Set Identifier (BSSID)”: BSSID, das aus 48 Bits besteht, wird zum Distinguieren eines spezifischen BSS verwendet. Im Falle eines Infrastruktur-BSS-Netzes kann das BSSID eine Medienzugriffssteuerung (MAC; engl. media access control) der AP-Einrichtungen sein. Für ein unabhängiges BSS oder Ad-hoc-Netz kann das BSSID mit jedem Wert generiert werden.

Die Ladestation kann zumindest eine GA und zumindest eine GA-Steuerung aufweisen, die die zumindest eine GA managt. Die GA kann zumindest eine Drahtloskommunikationsvorrichtung aufweisen. Die Ladestation kann ein Ort mit zumindest einer GA bedeuten, die in bzw. an einem Wohnort, einem Büro, einem öffentlichen Ort, einer Straße, einem Parkplatz bzw. Parkbereich etc. installiert ist.

Zudem ist klar, dass eines oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder Aspekte derselben durch zumindest eine Steuerung ausgeführt werden können. Der Ausdruck „Steuerung” kann sich auf eine Hardwarevorrichtung beziehen, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern von Programmbefehlen konfiguriert und der Prozessor ist insbesondere zum Ausführen der Programmbefehle programmiert, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden. Zudem ist klar, dass die nachstehenden Verfahren durch ein Gerät ausgeführt werden können, das die Steuerung in Verbindung mit einer oder mehreren anderen Komponenten aufweist, wie wohl von jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik eingesehen wird.

Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Fahren bzw. Antreiben bei Niedriglast oder der Niedriglast-Betrieb beispielsweise das Laden der Hochspannungsbatterie mit einer geringeren Ladespannung als eine vorbestimmte Nennspannung in der letzteren Hälfte des Ladens für die Hochspannungsbatterie, die mit der VA in dem WPT-System verbunden ist, enthalten. Auch der Niedriglast-Betrieb kann einen Fall enthalten, in dem die Hochspannungsbatterie des EV mit einer relativ niedrigen Spannung und geringen Geschwindigkeit unter Verwendung eines Langsam-Ladegerätes, wie beispielsweise ein Haushalts-Ladegerät, geladen wird.

Nachstehend werden Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung durch Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren detailliert erläutert werden.

3 ist ein Blockdiagramm, das ein drahtloses Leistungsübertragungssystem veranschaulicht, das ein Ausrichtungsverfahren für Spulen zur drahtlosen Leistungsübertragung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet.

Wie in 3 gezeigt, kann ein drahtloses Leistungsübertragungssystem 100 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Bodenanordnung (GA) 110 und eine Fahrzeuganordnung (VA) 120 aufweisen.

Die GA 110 kann einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (AC-DC-Wandler) 172 mit einer Leistungsfaktorkorrektur-Funktion (PFC-Funktion), der mit einem Netz verbunden ist, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter (DC-AC-Inverter) 174, ein Filter/Impedanzanpassungsnetzwerk (IMN; engl. impedance matching network) 176 und eine GA-Spule (auch als „Primärspule” bezeichnet) 150 enthalten. Die GA 110 kann ferner eine GA-Steuerung 130 enthalten.

Die VA 120 kann eine VA-Spule (auch als „Sekundärspule” bezeichnet) 160, die eine magnetisch gekoppelte Schaltung mit der GA-Spule 150 bildet, ein(e) Resonanzschaltung (RC; engl. resonant circuit)/INN 182, ein(en) Gleichrichter/Filter 184 und einen Impedanzwandler 186 enthalten. Der Impedanzwandler 186 kann mit der Hochspannungsbatterie 190 des Fahrzeugs gekoppelt sein. Die VA 120 kann ferner eine VA-Steuerung 140 enthalten.

Die GA-Steuerung 130 und die VA-Steuerung 140 können über eine drahtlose Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann die GA-Steuerung 130, die VA-Steuerung 140 oder eine Kombination derselben ein Spulenausrichtungsgerät enthalten, das später beschrieben werden wird, oder eine Funktion durchführen, die dem Spulenausrichtungsgerät entspricht. Die GA-Steuerung 130 und/oder VA-Steuerung 140 kann/können als Rechenvorrichtung implementiert werden, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist, wie beispielsweise ein Mikroprozessor oder eine elektronische Steuereinheit, und zum Verarbeiten von digitalen Signalen fähig ist.

4 ist ein erster Ablaufplan, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert.

Wie in 4 gezeigt, kann ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen in einem mit der VA-Steuerung gekoppelten Spulenausrichtungsgerät durchgeführt werden.

Das Spulenausrichtungsgerät kann magnetische Feldstärken, die von der GA-Spule induziert werden, durch eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule abtasten, die mit der VA-Spule 160 fest gekoppelt sind, (S41).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät eine durch die erste Hilfsspule abgetastete erste magnetische Feldstärke mit einer durch die zweite Hilfsspule abgetasteten zweiten magnetischen Feldstärke vergleichen (S42).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät die VA-Spule 160 oder die GA-Spule 150 in eine Position bewegen, an der die erste magnetische Feldstärke und die zweite magnetische Feldstärke eine vorbestimmte Differenz aufweisen, (S43).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät zumindest die VA-Spule 160 und/oder die GA-Spule 150 in eine einander zugewandte Richtung bewegen, so dass sich ein erster Mittelpunkt der VA-Spule 160 und ein zweiter Mittelpunkt der GA-Spule 150 innerhalb des kürzesten Abstands oder innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden, während die vorbestimmte Differenz der magnetischen Feldstärken beibehalten wird, (S44).

Die 5 und 6 sind Konzeptionsdiagramme, die ein Operationsprinzip des Spulenausrichtungsverfahrens der 4 erläutern.

Zunächst in Bezug auf 5 können die VA-Spule 160, eine erste Hilfsspule 161 und eine zweite Hilfsspule 162, die an vorbestimmten Positionen relativ zu der VA-Spule 160 angeordnet sind, an einem EV montiert sein. Die Batterie des EV kann durch drahtloses Laden in einem Parkbereich (PA; engl. parking area) zum drahtlosen Laden, in dem die GA-Spule 150 angeordnet ist, durch Montieren eines fahrzeugseitigen drahtlosen Leistungsempfangspads (nachstehend als „sekundäres Pad” bezeichnet) geladen werden. Der Parkbereich PA kann mit einem Sensor 12 zum Erfassen eines Eintritts des EV versehen sein. Die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 können auch mit dem sekundären Pad 163 integriert sein (S51). Die Hilfsspulen können auch als Abtastspulen bezeichnet werden.

Wenn das EV in den Parkbereich PA gelangt, kann der Sensor 12 ein Fahrzeugeintritt-Erfassungssignal an die GA-Steuerung übertragen (S521). In 5 kann das Fahrzeugeintritt-Erfassungssignal an die GA-Steuerung übertragen werden. Wenn das Fahrzeugeintritt-Erfassungssignal eingegeben oder abgetastet wird, kann die GA-Steuerung beginnen zu wirken, um die GA-Spule 150 mit Leistung zu versorgen, um ein Magnetfeld in der GA-Spule 150 zu bilden, (S52). Bei diesem Schritt kann die GA-Steuerung vorbereitet sein, um die GA-Spule 150 mit einer Leistung zu versorgen, die kleiner als eine Leistung ist, die für die drahtlose Leistungsübertragung verwendet wird.

Wenn die GA-Spule 150 mit der Leistung versorgt wird, kann das Spulenausrichtungsgerät eine elektromotorische Kraft (d. h., Spannung), einen Strom oder eine magnetische Feldstärke, die in der VA-Spule 160, der ersten Hilfsspule 161 und der zweiten Hilfsspule 162 durch magnetische Induktion und/oder Resonanzinduktion induziert werden, erfassen (S53).

Wie in 6 gezeigt, kann das Spulenausrichtungsgerät dann die magnetische Feldstärke (nachstehend als „erste magnetische Feldstärke” bezeichnet), die in der ersten Hilfsspule 161 induziert wird, und die magnetische Feldstärke (nachstehend als „zweite magnetische Feldstärke” bezeichnet), die in der zweiten Hilfsspule 162 induziert wird, vergleichen (S54).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät das sekundäre Pad 163 in eine Position bewegen, an der die erste magnetische Feldstärke und die zweite magnetische Feldstärke gleich oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches oder kleiner sind, (S55).

Wenn ein Abstand von einem Mittelpunkt (nachstehend als „erster Mittelpunkt” bezeichnet) der VA-Spule 160 zu der ersten Hilfsspule 161 gleich einem Abstand von dem ersten Mittelpunkt zu der zweiten Hilfsspule 162 ist, kann der Schritt zum Bewegen des sekundären Pads in die oben erwähnte Position einen Schritt zum gleichermaßen Ausrichten eines ersten Winkels, der durch eine gerade Linie L1, die einen Mittelpunkt der ersten Hilfsspule 161 und einen Mittelpunkt (nachstehend als „zweiter Mittelpunkt” bezeichnet) der GA-Spule 150 verbindet, und eine gerade Linie L2 gebildet wird, die den ersten Mittelpunkt und den zweiten Mittelpunkt verbindet, mit einem zweiten Winkel enthalten, der durch eine gerade Linie L3, die einen Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule 162 und den zweiten Mittelpunkt verbindet, und die gerade Linie L2 gebildet wird. Das Ausrichten kann durchgeführt werden, um eine vorbestimmte Differenz zu enthalten, und die vorbestimmte Differenz kann null oder eine Differenz innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches von null sein.

Abhängig von der Implementierung kann das Spulenausrichtungsgerät, wenn sich der Abstand von dem ersten Mittelpunkt zu der ersten Hilfsspule 161 von dem Abstand von dem ersten Mittelpunkt zu der zweiten Hilfsspule 162 unterscheidet, das sekundäre Pad durch eine Richtung und einen Abstand bewegen, die einer Differenz zwischen den Abständen entsprechen, im Verhältnis zu dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel proportional zu der Differenz sind oder basierend auf dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel berechnet werden.

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät das sekundäre Pad 163 mit der GA-Spule 150 unter Verwendung der ersten und zweiten Hilfsspule 161 und 162 ausrichten und dann magnetische Feldstärken, die an der ausgerichteten Position abgetastet werden, (nachstehend als „erste ausgerichtete magnetische Feldstärken” bezeichnet) zu der GA-Steuerung übertragen. Die GA-Steuerung kann ein bodenseitiges drahtloses Leistungsübertragungspad (nachstehend als „primäres Pad” bezeichnet) mit der GA-Spule 150 in eine Richtung D1, die der VA-Spule 160 zugewandt ist, basierend auf den ersten ausgerichteten magnetischen Feldstärken bewegen (S56). Die ersten ausgerichteten magnetischen Feldstärken können von der VA-Steuerung zu der GA-Steuerung als in einem Signal oder einer Nachricht, das/die eine Bewegung der GA-Spule anfordert, enthalten übertragen werden.

Beispielsweise kann das Spulenausrichtungsgerät die Schritte zum Abtasten und Vergleichen der magnetischen Feldstärken und Bewegen der VA-Spule oder GA-Spule wiederholt durchführen, um die VA-Spule mit der GA-Spule auszurichten, während die vorbestimmte Differenz oder kleiner (z. B. null oder innerhalb eines Fehlerbereiches von null) zwischen den magnetischen Feldstärken beibehalten wird. Das heißt, das Spulenausrichtungsgerät kann die Bewegung der VA-Spule 160 oder der GA-Spule 150 anhalten und den Ausrichtungsprozess beenden, wenn eine maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die an der Vielzahl von Hilfsspulen abgetastet werden, gleich einem vorbestimmten Fehlerbereich oder kleiner als derselbe ist und eine magnetische Feldstärke, die in der VA-Spule, der ersten Hilfsspule oder der zweiten Hilfsspule induziert wird, gleich einem vorbestimmten Bezugswert oder größer als derselbe ist.

Indessen können die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 derart angeordnet sein, dass der Mittelpunkt (d. h., der erste Mittelpunkt) der VA-Spule 160, der Mittelpunkt der ersten Hilfsspule 161 und der Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule 162 auf einer geraden Linie angeordnet sind, wobei Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt sind. Die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 können auf einer ersten Ebene parallel zu einer horizontalen Ebene senkrecht zu einer Mittellinie (d. h., eine Mittellinie unter Berücksichtigung einer physischen Form oder symmetrischen Mitte eines Magnetfeldes) der GA-Spule 150 angeordnet sein, um eine Dreieckform mit der VA-Spule 160 zu bilden, die sich auf einer anderen Höhe befindet, auf einer zweiten Ebene angeordnet sein, die sich mit der horizontalen Ebene schneidet, um eine Dreieckform mit der VA-Spule 160 zu bilden, die sich auf einer anderen Höhe befindet, oder in einer Form einer vertikalen Linie auf einer dritten Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnet sein.

7 ist ein Blockdiagramm, das ein drahtloses Leistungsübertragungsgerät eines Elektrofahrzeugs veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 4 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet.

Wie in 7 gezeigt, kann ein drahtloses Leistungsübertragungsgerät (nachstehend als „WPT-Gerät” bezeichnet) eines Elektrofahrzeugs (EV), das das Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als ein in einem EV montiertes WPT-Gerät verwendet, die VA-Steuerung 140, die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161, die zweite Hilfsspule 162, den Leistungswandler 180 und das mit der VA-Steuerung 140 gekoppelte Spulenausrichtungsgerät aufweisen.

Die VA-Steuerung 140 kann Leistungsempfangs- oder Leistungsübertragungsoperationen durch die VA-Spule steuern und mit der GA-Steuerung durch eine Kommunikationseinheit 142 verbunden sein, um Signale, Nachrichten und dergleichen zu übertragen und zu empfangen. Die VA-Spule 160 kann in dem sekundären Pad 163 eingebettet sein und die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 können in dem sekundären Pad 163 mit einem vorbestimmten Positionsverhältnis angeordnet sein. Der Leistungswandler 180 kann auch ein(e) Resonanzschaltung/IMN (siehe 182 in 3), ein(en) Gleichrichter/Filter und einen Impedanzwandler enthalten und mit einer in dem EV eingebetteten Batterie 190 verbunden sein.

Das Spulenausrichtungsgerät kann Sensoren 211 und 212 zum Abtasten von magnetischen Feldstärken, die an die erste und zweite Hilfsspule 161 und 162 angelegt werden, einen Komparator 220 zum Vergleichen der abgetasteten magnetischen Feldstärken und einen Aktuator 230 enthalten, der mit der VA-Spule 160 oder dem sekundären Pad 163, das die VA-Spule 160 aufweist, gekoppelt ist.

Jeder Sensor 211 und 212 kann einen Sensor zur Messung des Magnetfeldes, wie beispielsweise einen Hall-Sensor, enthalten, der mit jeder Hilfsspule gekoppelt ist. Die durch die Sensoren 211 und 212 abgetasteten Signale oder die abgetasteten Ergebnisse können in den Komparator 220 eingegeben werden.

Abhängig von der Implementierung kann das Spulenausrichtungsgerät die magnetischen Feldstärken in den Hilfsspulen durch den Leistungswandler 180 oder durch die VA-Steuerung 140 abtasten, die mit einem in dem Leistungswandler 180 installierten Sensor gekoppelt ist.

Gemäß Ausgangssignalen des Komparators 220 oder Steuersignalen der VA-Steuerung 140 kann der Aktuator 230 die VA-Spule 160 oder das sekundäre Pad 163 in eine Position bewegen, an der die magnetischen Feldstärken der Hilfsspulen 161 und 162 eine vorbestimmte Differenz aufweisen, die VA-Spule 160 in die Richtung bewegen, die der GA-Spule zugewandt ist, während die vorbestimmte Differenz beibehalten wird, und dann die Bewegung des sekundären Pads 163 anhalten, wenn eine in zumindest der VA-Spule 160, der ersten Hilfsspule 161 und/oder der zweiten Hilfsspule 162 von der GA-Spule induzierte magnetische Feldstärke gleich einem vorbestimmten Niveau oder größer als dasselbe wird. Die vorbestimmte Differenz kann null oder innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches sein.

Der Aktuator 230 kann mit dem sekundären Pad 163 über einen Betätigungsarm 232 verbunden sein. Ein zweidimensionales oder dreidimensionales drehbares Verbindungs- bzw. Gelenkteil 234 kann mit der Mitte des Betätigungsarms 232 gekoppelt sein und der Aktuator 230 kann das sekundäre Pad 163 in einem zweidimensionalen oder dreidimensionalen Raum durch die derartige Konfiguration bewegen.

Der Komparator 220 und der Aktuator 230 können in dem EV installiert sein, um in einem einzigen Gehäuse 202 untergebracht zu sein. Das sekundäre Pad 163, das mit dem Aktuator 230 verbunden ist, kann ferner eine elastische Auflagestruktur, die in Erwiderung auf eine Kraft des Aktuators 230 aus dem EV ausgefahren und eingefahren werden kann, zusätzlich zu der Verbindungsstruktur mit dem Aktuator 230 enthalten.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird das Spulenausrichtungsgerät, das den Komparator 220 und den Aktuator 230 enthält, als eine von der VA-Steuerung 140 separate Vorrichtung beschrieben, aber Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die derartige Konfiguration beschränkt. Das heißt, Komponenten, wie beispielsweise der Komparator 220 und dergleichen, können mit einigen Vergleichs-Funktionseinheiten, die an der VA-Steuerung 140 montiert sind, oder mit einigen Komponenten der VA-Steuerung implementiert werden, die Funktionen durchführen, die diesen Funktionseinheiten entsprechen.

8 ist ein zweiter Ablaufplan, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert.

Wie in 8 gezeigt, kann ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durch ein mit der VA-Steuerung gekoppeltes Spulenausrichtungsgerät durchgeführt werden. Das Spulenausrichtungsverfahren kann sich jedoch von dem Spulenausrichtungsverfahren der 4 darin unterscheiden, dass auf dem primären Pad angeordnete Hilfsspulen verwendet werden. Diese Struktur ähnelt im Wesentlichen der in 5 veranschaulichten Struktur mit Ausnahme, dass die Rollen des primären Pads und des sekundären Pads umgekehrt sind. Folglich wird eine Veranschaulichung dessen weggelassen, um eine Redundanz zu vermeiden.

Zunächst kann das Spulenausrichtungsgerät ein Magnetfeld durch Zuführen von elektrischer Leistung zu der an dem EV montierten VA-Spule generieren, nachdem das EV in den drahtlosen Ladebereich, wie beispielsweise ein Parkbereich zum drahtlosen Laden, gelangt, (S81). Hier können in dem Parkbereich zum drahtlosen Laden die GA-Spule (siehe 150 in 5), eine erste Hilfsspule und eine zweite Hilfsspule, die von der GA-Spule durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind, angeordnet sein. Die GA-Spule, die erste Hilfsspule und die zweite Hilfsspule können auf dem primären Pad einstückig angeordnet sein.

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät von der GA-Steuerung magnetische Feldstärken empfangen, die durch die Vielzahl von Abtastspulen (die den Hilfsspulen entsprechen) abgetastet werden, die mit der GA-Spule an jeweiligen Positionen relativ zu der GA-Spule gekoppelt sind, (S82). Das Spulenausrichtungsgerät kann auch eine Bewegungsrichtung und einen Bewegungsabstand basierend auf den empfangenen magnetischen Feldstärken berechnen. Die Bewegungsrichtung und der Bewegungsabstand können derart berechnet werden, dass die magnetischen Feldstärken, die durch die zwei Hilfsspulen abgetastet werden, eine vorbestimmte Differenz aufweisen. Gemäß der Implementierung können Ausrichtungsinformationen, die die Bewegungsrichtung und den Bewegungsabstand enthalten, durch die GA-Steuerung berechnet werden und dann zu der VA-Steuerung oder dem Spulenausrichtungsgerät übertragen werden.

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät das sekundäre Pad in eine Position (erste Ausrichtungsposition) bewegen, an der die an den zwei Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken die vorbestimmte Differenz aufweisen, (S83). Zwar wird erfordert, dass das Spulenausrichtungsgerät eine kompliziertere Konfiguration aufweist, aber das Spulenausrichtungsgerät kann zudem eine Bewegung des primären Pads derart steuern, dass sich das primäre Pad in eine Position bewegt, an der die magnetischen Feldstärken an den zwei Abtastspulen eine vorbestimmte Differenz aufweisen.

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät die VA-Spule in eine der GA-Spule zugewandte Richtung bewegen, bis die VA-Spule oder das sekundäre Pad mit der VA-Spule von der ersten Ausrichtungsposition in eine zweite Ausrichtungsposition gelangt, die eine magnetische Feldstärke gleich einem vorbestimmten Bezugswert oder höher als derselbe aufweist, (S84).

Abhängig von der Implementierung kann das Spulenausrichtungsgerät auch wirken, um die GA-Spule aus der gegenwärtigen Position derselben in eine Position (eine Ausrichtungsposition) zu bewegen, die der ersten Ausrichtungsposition in der vertikalen Richtung oder Gravitationsrichtung gegenüberliegt. Zu diesem Zweck kann das Spulenausrichtungsgerät ein relevantes Signal oder eine relevante Nachricht zu der GA-Steuerung übertragen.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann das Spulenausrichtungsgerät die Schritte zum Empfangen der Ausrichtungsinformationen (z. B. magnetische Feldstärken, die an den Abtastspulen abgetastet werden) und Bewegen der VA-Spule wiederholt durchführen, um die VA-Spule zu bewegen, während ein geradliniger Weg (d. h., ein Weg auf einer Ebene, die eine gerade Linie enthält, die die Mittellinien der VA-Spule und der GA-Spule verbindet) über die erste Ausrichtungsposition beibehalten wird. Das heißt, das Spulenausrichtungsgerät kann das Bewegen der VA-Spule anhalten, wenn eine maximale Differenz zwischen den magnetischen Feldstärken der Vielzahl von Abtastspulen gleich einem vorbestimmten Fehlerbereich oder kleiner als derselbe ist und die in der GA-Spule, der ersten Hilfsspule oder der zweiten Hilfsspule induzierte magnetische Feldstärke gleich einem vorbestimmten Bezugswert oder größer als derselbe wird, und den Spulenausrichtungsprozess beenden, wobei die Spulen zu dieser Zeit positioniert sind.

9 ist ein dritter Ablaufplan, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert.

Wie in 9 gezeigt, kann ein Spulenausrichtungsverfahren nach der vorliegenden Ausführungsform durch ein Spulenausrichtungsgerät durchgeführt werden, das mit der VA-Steuerung gekoppelt ist und eine Nachschlagetabelle (auch als „LUT” (engl. look-up table) bezeichnet) verwendet.

Zunächst kann das Spulenausrichtungsgerät magnetische Feldstärken von der GA-Spule durch die erste und zweite Hilfsspule abtasten, die jeweils mit der VA-Spule an jeweiligen relativen Positionen gekoppelt sind, die von der VA-Spule durch vorbestimmte Abstände beabstandet sind, (S91).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät eine erste magnetische Feldstärke, die durch die erste Hilfsspule abgetastet wird, mit einer zweiten magnetischen Feldstärke, die durch die zweite Hilfsspule abgetastet wird, vergleichen (S92).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät die VA-Spule oder die GA-Spule in eine Position bewegen, an der die erste magnetische Feldstärke und die zweite magnetische Feldstärke eine vorbestimmte Differenz aufweisen, (S93).

Das Spulenausrichtungsgerät kann dann ein erstes Magnetfeldmuster an der Position mit der vorbestimmten Differenz mit Magnetfeldmustern vergleichen, die zuvor in der LUT gespeichert werden, (S94).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät einen Abstand und eine Richtung zwischen der VA-Spule und der GA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster, das unter den in der LUT gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am ähnlichsten ist, bestimmen (S95).

Basierend auf dem Abstand und der Richtung, die im obigen Schritt bestimmt werden, kann dann die VA-Spule und/oder die GA-Spule in eine einander zugewandte Richtung bewegt werden, so dass sich der Mittelpunkt der VA-Spule und der Mittelpunkt der GA-Spule innerhalb des kürzesten Abstands voneinander oder innerhalb eines bestimmten Fehlerbereiches von dem kürzesten Abstand befinden.

10 ist ein Diagramm, das Magnetfeldmuster erläutert, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet wird.

Wie in 10 gezeigt, kann die LUT Musterinformationen über die Magnetfeldmuster speichern, deren magnetische Feldstärken in einer Vielzahl von konzentrischen Formen bei Betrachtung auf der x-y-Ebene gemäß dem Abstand von der Mitte der GA-Spule variieren. Die Musterinformationen können verschiedene Informationen der magnetischen Feldstärke abhängig von dem Abstand und der Richtung von der Mitte der GA-Spule enthalten. Wenn die magnetischen Feldstärken durch die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161 oder die zweite Hilfsspule 162 oder durch vorzugsweise zwei oder mehr derselben abgetastet werden, kann ein Vektor LE, der die Richtung und den Abstand von der Mitte der VA-Spule 160 zu der Mitte der GA-Spule angibt, berechnet werden.

Die in der LUT gespeicherten Magnetfeldmuster weisen eine Gestalt PR der Normal-Verteilungs-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion mit dem höchsten Wert an dem Mittelpunkt der GA-Spule auf. Das heißt, die LUT kann Musterinformationen über die Magnetfeldmuster speichern.

Die 11 bis 13 sind Diagramme, die Anordnungen von Hilfsspulen veranschaulichen, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet werden.

Zunächst in Bezug auf 11 können gemäß einer Anordnung die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 in einer Gestalt angeordnet werden, bei der die Mitten derselben in einer geraden Linie auf der gleichen Ebene parallel zu einer x-y-Ebene angeordnet sind, auf der die GA-Spule platziert ist und die magnetische Feldstärke in einer Vielzahl von konzentrischen Kreisen gemäß dem Abstand von der Mitte der GA-Spule variiert. Hier kann die magnetische Feldstärke ein umgekehrtes Verhältnis aufweisen, bei dem der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung abnimmt, während der Abstand zunimmt.

Als Nächstes in Bezug auf 12 können nach einer anderen Anordnung die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 derart angeordnet sein, dass die Mitten der Spulen in einer Dreieckform auf der gleichen Ebene parallel zu der x-y-Ebene sind.

Als Nächstes in Bezug auf 13 können nach noch einer anderen Anordnung die VA-Spule 160, die erster Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 derart angeordnet sein, dass die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 der Reihe nach in Radialrichtung auf einer Seite der VA-Spule 160 in der gleichen Ebene parallel zu der x-y-Ebene angeordnet sind.

Die 14A und 14B sind Diagramme, die andere Anordnungen von Hilfsspulen veranschaulichen, die in dem Spulenausrichtungsverfahren der 9 verwendet werden.

Gemäß den 14A und 14B können die VA-Spule 160, die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 nicht auf der gleichen Ebene parallel zu der x-y-Ebene angeordnet sein.

Zunächst in Bezug auf 14A können die erste Hilfsspule 161 und die zweite Hilfsspule 162 auf einer zweiten Ebene, die sich von einer ersten Ebene unterscheidet, die sich mit dem Mittelpunkt MC1 der VA-Spule 160 schneidet, in Z-Richtung senkrecht zu der x-y-Ebene angeordnet sein. Der Mittelpunkt AC1 der ersten Hilfsspule 161 und der Mittelpunkt AC2 der zweiten Hilfsspule 162 können auf der zweiten Ebene platziert sein. Auch kann die zweite Ebene an einer niedrigeren Position als die erste Ebene in z-Richtung angeordnet sein.

Als Nächstes in Bezug auf 14B kann der Mittelpunkt AC1 der ersten Hilfsspule 161 auch auf der zweiten Ebene, die sich von der ersten Ebene unterscheidet, die sich mit dem Mittelpunkt MC1 der VA-Spule 160 schneidet, in z-Richtung senkrecht zu der x-y-Ebene angeordnet sein und der Mittelpunkt AC2 der zweiten Hilfsspule 162 auf einer dritten Ebene angeordnet sein, die sich von der ersten Ebene und der zweiten Ebene unterscheidet. In diesem Fall können die Mittelpunkte MC1, AC1 und AC2 abhängig von der Implementierung in einer geraden Line angeordnet sein, die sich in eine vorbestimmte Richtung (z. B. I-Richtung) erstreckt.

Wie oben beschrieben wurde, kann als eine Anordnungsstruktur der VA-Spule 160, der ersten Hilfsspule 161 und der zweiten Hilfsspule 162 für das Spulenausrichtungsverfahren nach der vorliegenden Offenbarung eine Anordnungsstruktur verwendet werden, bei der die Hilfsspulen in vorbestimmten relativen Positionen und nicht in symmetrischen oder regulären Positionen platziert werden.

Nach dem oben beschriebenen Beispiel können der Mittelpunkt der VA-Spule, der Mittelpunkt der ersten Hilfsspule und der Mittelpunkt der zweiten Hilfsspule auf einer geraden Linie angeordnet sein, in einer Dreieckform auf der ersten Ebene parallel zu der horizontalen Ebene senkrecht zu einer magnetischen Mittellinie der GA-Spule angeordnet sein, in einer Dreieckform auf der zweiten Ebene, die die horizontale Ebene schneidet, angeordnet sein oder in einer vertikalen Linie oder einer Dreieckform auf der dritten Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnet sein.

15 ist ein Blockdiagramm, das ein Spulenausrichtungsgerät veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 9 durchführt.

Wie in 15 gezeigt, kann das Spulenausrichtungsgerät nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit einem WPT-Gerät gekoppelt sein, das an einem EV montiert ist, und zumindest einen Sensor 210, einen Komparator 220, einen Aktuator 230, einen Mustergenerator 240, einen Musterkomparator 250 und eine Nachschlagetabelle 260 aufweisen. Der Komparator 220, der Aktuator 230, der Mustergenerator 240 und der Musterkomparator 250 können implementiert werden, um in einem einzigen Gehäuse 202 untergebracht zu sein. Abhängig von der Implementierung können der Komparator 220, der Mustergenerator 240 und der Musterkomparator 250 als Teil oder Funktion der VA-Steuerung implementiert werden. Der zumindest eine Sensor 210 kann mit dem Komparator 220 gekoppelt sein und der Musterkomparator 250 kann mit einer Speichervorrichtung oder einem Speicher 144 gekoppelt sein, in der/dem die Nachschlagetabelle 260 gespeichert ist.

Der Sensor 210, der Komparator 220 und der Aktuator 230 können im Wesentlichen denen des Spulenausrichtungsgerätes der 7 gleichen, so dass eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen werden wird.

Der Mustergenerator 240 kann ein erstes Magnetfeldmuster an einer gegenwärtigen Position des sekundären Pads basierend auf magnetischen Feldstärken generieren, die an der VA-Spule, der ersten Hilfsspule und der zweiten Hilfsspule abgetastet werden. Abhängig von der Implementierung kann der Mustergenerator 240 das erste Magnetfeldmuster basierend auf magnetischen Feldstärken von zumindest der VA-Spule, der ersten Hilfsspule und/oder der zweiten Hilfsspule an einer Position (eine erste Ausrichtungsposition) generieren, in die das sekundäre Pad gemäß dem Ergebnis des Vergleichens von zwei magnetischen Feldstärken der ersten Hilfsspule und der zweiten Hilfsspule bewegt wurde.

Der Musterkomparator 250 kann das erste Magnetfeldmuster und die in der LUT 260 gespeicherten Magnetfeldmuster vergleichen, um ein zweites Magnetfeldmuster, das dem ersten Magnetfeldmuster im Wesentlichen gleicht oder demselben am nächsten kommt, innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches auszuwählen. Der Musterkomparator 250 kann Positionsinformationen ausgeben, die dem ausgewählten zweiten Magnetfeldmuster entsprechen. Die Positionsinformationen können Informationen eines relativen Vektors enthalten. Das Spulenausrichtungsgerät kann eine Richtung und einen Abstand der VA-Spule in Richtung der Mitte der GA-Spule basierend auf dem Ausgang von dem Musterkomparator 250 oder den Positionsinformationen berechnen.

Das Spulenausrichtungsgerät kann beispielsweise die magnetischen Feldstärken an der Vielzahl von Hilfsspulen von der GA-Spule, die mit der GA-Steuerung verbunden ist, durch den Sensor abtasten, das erste Magnetfeldmuster infolge der abgetasteten magnetischen Feldstärken generieren, das erste Magnetfeldmuster und Magnetfeldmuster, die magnetische Feldstärken wiedergeben, die mit dem Abstand von der GA-Spule variieren, und in der LUT 260 gespeichert sind, durch den Musterkomparator 250 vergleichen und die VA-Spule mit der GA-Spule durch den mit der VA-Spule gekoppelten Aktuator 230 gemäß dem Vergleichsergebnis ausrichten.

Zwar wurde das mit der VA-Steuerung verbundene Spulenausrichtungsgerät auf die oben erwähnte Weise beschrieben, aber Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt, sondern können als Spulenausrichtungsgerät implementiert werden, das mit der GA-Steuerung verbunden ist.

In dem oben beschriebenen Fall kann das mit der GA-Steuerung verbundene Spulenausrichtungsgerät ein Magnetfeld durch Versorgen der GA-Spule mit Leistung generieren, wenn ein EV in einen Parkbereich zum drahtlosen Laden gelangt, magnetische Feldstärken, die durch die erste Hilfsspule und zweite Hilfsspule abgetastet werden, die mit der VA-Spule fest gekoppelt sind, von der VA-Steuerung durch die GA-Steuerung empfangen, die GA-Spule in eine Position bewegen, an der die magnetischen Feldstärken der Hilfsspulen eine vorbestimmte Differenz aufweisen, und die GA-Spule in eine der VA-Spule zugewandte Richtung bewegen, während die vorbestimmte Differenz innerhalb des Fehlerbereiches beibehalten wird.

Das Spulenausrichtungsgerät kann auch das erste Magnetfeldmuster an der Position mit der vorbestimmten Differenz mit den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern vergleichen. Das Spulenausrichtungsgerät kann auch eine Richtung und einen Abstand der GA-Spule von der VA-Spule basierend auf einem zweiten Magnetfeldmuster bestimmen, das unter den in der Nachschlagetabelle gespeicherten Magnetfeldmustern dem ersten Magnetfeld gleicht oder am nächsten kommt.

16 ist ein vierter Ablaufplan, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert.

Wie in 16 gezeigt, kann das Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in einem an einem EV montierten Spulenausrichtungsgerät unter Verwendung einer GA-Spule (siehe 150 in 17) und einer Vielzahl von abtastenden (Hilfs-)Spulen (siehe 151 bis 154 in 17) durchgeführt werden, die um die GA-Spule 150 herum angeordnet sind.

Wenn das EV in den Parkbereich zum drahtlosen Laden gelangt, kann das Spulenausrichtungsgerät ein Magnetfeld in der VA-Spule 160 generieren (S161). Dann können Ausrichtungsinformationen basierend auf den magnetischen Feldstärken VS, die durch die Vielzahl von abtastenden Spulen bzw. Abtastspulen abgetastet werden, von der GA-Steuerung empfangen werden (S162). Dann kann die VA-Spule 160 gemäß den Ausrichtungsinformationen bewegt werden (S163). Das Spulenausrichtungsgerät kann dann den Schritt zum Empfangen der Ausrichtungsinformationen und den Schritt zum Bewegen der VA-Spule wiederholen. Die iterativen Operationen können vollendet werden, wenn eine maximale Differenz der durch die Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken einen vorbestimmten Fehlerbereich unterschreitet.

17 ist ein Konzeptionsdiagramm, das ein Operationsprinzip des Spulenausrichtungsverfahrens der 16 erläutert.

Wie in 17 gezeigt, kann ein EV durch einen in dem Parkbereich installierten Sensor 12 erfasst werden (S171). Wenn das EV erfasst wird, kann der Sensor 12 ein Anweisungssignal (das einem Fahrzeugeintritt-Erfassungssignal entsprechen kann) zum Initiieren einer Übertragung einer geringen Leistung der GA-Spule 150 und Betätigen der Vielzahl von Abtastspulen 151 bis 154 zu einer GA-Steuerung oder einem bodenseitigen Spulenausrichtungsgerät übertragen, das mit der GA-Steuerung gekoppelt ist.

Dann kann das fahrzeugseitige Spulenausrichtungsgerät überwachen, ob ein Magnetfeld von der VA-Spule 160 durch die Vielzahl von Abtastspulen 151, 152, 153 und 154 um die GA-Spule 150 herum abgetastet wird.

Das Spulenausrichtungsgerät kann dann die durch die Vielzahl von Abtastspulen 151 bis 154 abgetasteten magnetischen Feldstärken vergleichen, um eine Position einer Abtastspule zu verfolgen, an der das größte Magnetfeld erfasst wird. Das Spulenausrichtungsgerät kann die VA-Spule derart bewegen, dass die durch die Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken gleich werden. Wenn die durch die Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken gleich sind oder eine maximale Differenz innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereiches aufweisen, kann das Spulenausrichtungsgerät die Ausrichtung beenden.

Abhängig von der Implementierung kann das Spulenausrichtungsgerät eine Bewegung des primären Pads, das die GA-Spule enthält, zu der GA-Steuerung derart anfordern, dass die an der Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken gleich sind.

18 ist ein fünfter Ablaufplan, der ein Spulenausrichtungsverfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert, und 19 ist ein Konzeptionsdiagramm, das das Spulenausrichtungsverfahren der 18 erläutert.

Das Spulenausrichtungsverfahren nach der vorliegenden Ausführungsform kann durch ein Spulenausrichtungsgerät durchgeführt werden, das mit einer GA-Steuerung gekoppelt ist.

Wie in den 18 und 19 gezeigt, kann das Spulenausrichtungsgerät Stärken der Magnetfelder abtasten, die an der in einem Parkbereich zum drahtlosen Laden angeordneten GA-Spule 150 und der Vielzahl von Abtastspulen 151 bis 154, die jeweils mit der GA-Spule 150 an Positionen relativ zu der GA-Spule 150 gekoppelt sind, von einem EV induziert werden, das in den Parkbereich zum drahtlosen Laden gelangt, (S181).

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät eine relative Richtung zwischen der VA-Spule und der GA-Spule basierend auf den an der Vielzahl von Abtastspulen 151 bis 154 abgetasteten magnetischen Feldstärken berechnen oder bestimmen (S182). Das heißt, das Spulenausrichtungsgerät kann die durch die Abtastspulen 151 bis 154 abgetasteten magnetischen Feldstärken vergleichen und dadurch die Abtastspule bestimmen, in der die maximale magnetische Feldstärke erfasst wird. Abhängig von der Implementierung kann das Spulenausrichtungsgerät auch eine Vielzahl von Abtastspulen mit der maximalen magnetischen Feldstärke oder zwei oder drei Abtastspulen mit der höchsten Priorität identifizieren und eine Mitte der Gruppe, die aus zwei oder drei Abtastspulen besteht, als eine Richtung D3 identifizieren, in die die GA-Spule 150 zu bewegen ist.

Dann kann das Spulenausrichtungsgerät die GA-Spule 150 in die bestimmte Richtung D3 bewegen (S183).

Das Spulenausrichtungsgerät kann dann magnetische Feldstärken an einer neuen Position abtasten, die mit der Bewegung der GA-Spule variieren, und die Abtastspule mit der maximalen magnetischen Feldstärke unter den abgetasteten magnetischen Feldstärken identifizieren. Die obigen Schritte können wiederholt durchgeführt werden, bis die maximale magnetische Feldstärke oder die maximale Differenz unter den magnetischen Feldstärken, die an der Vielzahl von Abtastspulen abgetastet werden, in einen Fehlerbereich gerät. Dann kann das Spulenausrichtungsgerät die Ausrichtung beenden, wenn die maximale magnetische Feldstärke oder die maximale Differenz in den Fehlerbereich gerät (S184).

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird indessen die Nachschlagetabelle nicht grundsätzlich verwendet, aber die LUT kann gemäß einer Implementierung zusätzlich verwendet werden. In diesem Fall kann das Spulenausrichtungsgerät das erste Magnetfeldmuster gemäß den an der Vielzahl von Abtastspulen abgetasteten magnetischen Feldstärken und die in der LUT gespeicherten Magnetfeldmuster nach dem Abtastschritt vergleichen und die Richtung D3 auf der Basis des zweiten Magnetfeldmusters identifizieren, das dem ersten Magnetfeldmuster gleicht oder am nächsten kommt.

20 ist ein Blockdiagramm, das ein Spulenausrichtungsgerät veranschaulicht, das das Spulenausrichtungsverfahren der 18 durchführt.

Wie in 20 gezeigt, kann das Spulenausrichtungsgerät nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Spulenausrichtungsverfahren durchführen, während dasselbe mit einem bodenseitigen WPT-Gerät gekoppelt ist, das in einem Parkbereich zum drahtlosen Laden angeordnet ist.

Das bodenseitige WPT-Gerät kann als GA bezeichnet werden und eine GA-Steuerung 130, eine GA-Spule 150 und einen Leistungswandler 170 aufweisen. Die GA-Steuerung 130 kann Signale und/oder Daten mit einer VA-Steuerung durch eine Kommunikationseinheit 132 übertragen und empfangen. Die GA-Spule 150 kann in einem primären Pad 155 eingebettet sein und erste bis vierte Hilfsspulen 151 bis 154, die einer Vielzahl von Abtastspulen entsprechen, können in dem primären Pad 155 angeordnet sein. Der Leistungswandler 170 kann auch einen AC-DC-Wandler (siehe 172 in 3) mit einer PFC-Funktion, einen DC-AC-Inverter, ein Filter/IMN etc. aufweisen und mit einem Netz verbunden sein, das Netzleistung speist.

Das Spulenausrichtungsgerät 200 kann Sensoren 211 und 212, einen Komparator, einen Aktuator und dergleichen aufweisen und mit der GA-Steuerung 130 einstückig implementiert werden. Die integrierte Form kann ein einziges Gehäuse oder eine Kombination von Software und Hardware enthalten, die schwer zu trennen oder zu distinguieren ist.

Die Sensoren 211 und 212 können einen Sensor zur Messung eines Magnetfeldes, wie beispielsweise ein Hall-Sensor, enthalten, der mit jeder Hilfsspule gekoppelt ist. Die durch die Sensoren 211 und 212 abgetasteten Signale oder die Abtastergebnisse können in die GA-Steuerung 130 oder das Spulenausrichtungsgerät 200 eingegeben werden.

Zwar wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und die Vorteile derselben detailliert beschrieben, aber es sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hieran vorgenommen werden können, ohne von dem Bereich der Offenbarung abzuweichen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • KR 2016-0075311 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • IEC 61440 [0088]
  • IEC 61140 [0089]