DE102013220124A1 - Inductive energy transfer device and method for operating an inductive energy transfer device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft eine Überwachung eines Zwischenraumes, insbesondere des Luftspaltes, zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule bei einer induktiven Energieübertragung. Die Überwachung dieses Zwischenraumes erfolgt dabei mittels einer Überwachungsvorrichtung, die Ultraschallwandler aufweist. Durch eine Überwachung des Luftspaltes zwischen Sende- und Empfangsspule kann dabei das Eindringen eines Objektes zuverlässig detektiert werden, ohne dass das Magnetfeld der induktiven Energieübertragung beeinflusst wird.The present invention provides a monitoring of an intermediate space, in particular of the air gap, between a transmitting coil and a receiving coil in an inductive energy transmission. The monitoring of this gap is carried out by means of a monitoring device having ultrasonic transducer. By monitoring the air gap between the transmitting and receiving coil while the penetration of an object can be reliably detected without the magnetic field of inductive energy transfer is affected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung von mindestens einer Sendespule zu mindestens einer von der Sendespule beabstandeten Empfangsspule.The present invention relates to a device for inductive energy transmission from at least one transmitting coil to at least one receiving coil spaced from the transmitting coil.
Stand der TechnikState of the art
Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge verfügen üblicherweise über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktions-Batterie, die die elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ist dieser elektrische Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so muss das Elektrofahrzeug eine Ladestation ansteuern, an der der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann. Bisher ist es hierzu üblich, dass an einer solchen Ladestation das Elektrofahrzeug mittels einer Kabelverbindung an die Ladestation angeschlossen wird. Diese Verbindung muss von einem Benutzer üblicherweise manuell hergestellt werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass Ladestation und Elektrofahrzeug ein zueinander korrespondierendes Verbindungssystem aufweisen. Electric vehicles and hybrid vehicles usually have an electrical energy storage, such as a traction battery that provides the electrical energy for propulsion. If this electrical energy store is completely or partially discharged, then the electric vehicle has to control a charging station, at which the energy store can be recharged. So far, it is customary for this purpose that the electric vehicle is connected to the charging station by means of a cable connection at such a charging station. This connection must usually be made manually by a user. It is also necessary that charging station and electric vehicle have a mutually corresponding connection system.
Ferner sind vereinzelt auch kabellose Ladesysteme für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge bekannt. Hierzu wird ein Elektrofahrzeug über einer Sendespule bzw. einem Ladepad oder Ladevorrichtung abgestellt. Diese Spule sendet ein magnetisches Wechselfeld aus. Das magnetische Wechselfeld wird von einer Empfangsspule innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Mittels dieser elektrischen Energie kann daraufhin eine Traktions-Batterie des Fahrzeugs geladen werden. Die Druckschrift
Weiterhin kann der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs auch zur Rückspeisung verwendet werden. Hierzu kann ebenfalls eine Kabelverbindung oder auch eine induktive Energie- bzw. Leistungsübertragung verwendet werden.Furthermore, the energy storage of the electric vehicle can also be used for feeding back. For this purpose, a cable connection or an inductive energy or power transmission can also be used.
Bei dem kabellosen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeuges ist typischerweise die Sendespule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf dem Boden aufgelegte Ladeplatte (Ladepad) ausgeformt und wird mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden. Die Empfangsspule des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs montiert und ihrerseits mit mittels geeigneter Elektronik mit der Traktionsbatterie des Fahrzeugs verbunden. Zur Energieübertragung erzeugt die Sendespule bzw. Primärspule ein hochfrequentes Wechselfeld, das die Empfangsspule bzw. Sekundärspule durchdringt und dort einen entsprechenden Strom induziert. Da einerseits die übertragene Leistung linear mit der Schaltfrequenz skaliert, andererseits die Schaltfrequenz durch die Ansteuerungselektronik und Verluste im Übertragungspfad begrenzt ist, ergibt sich ein typischer Frequenzbereich von 30–150 kHz. In the wireless charging of a battery of an electric vehicle typically the transmitting coil of the transformer is either embedded in the street floor or formed as laid on the floor charging plate (charging pad) and is connected by means of suitable electronics to the mains. The receiver coil of the transformer is typically fixedly mounted in the underbody of the vehicle and in turn connected by suitable electronics to the traction battery of the vehicle. For energy transmission, the transmitting coil or primary coil generates a high-frequency alternating field which penetrates the receiving coil or secondary coil and induces a corresponding current there. Since, on the one hand, the transmitted power scales linearly with the switching frequency, and on the other hand the switching frequency is limited by the control electronics and losses in the transmission path, a typical frequency range of 30-150 kHz results.
Zwischen der Sendespule der Ladestation und der Empfangsspule in dem Fahrzeug befindet sich ein Luftspalt. Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beträgt dieser Luftspalt einige Zentimeter. Luftspalte in der Größe von 10–25 cm sind dabei sehr verbreitet, wenn nicht durch Maßnahmen wie Absenken der fahrzeugfesten Spule, des gesamten Fahrzeugs oder Anheben der ortsfesten Spule oder einer Kombination dieser Maßnahmen ein ideal kleiner Luftspalt erreicht wird. Die im Luftspalt während der Übertragung entstehenden magnetischen Wechselfelder sind dazu geeignet, in beliebigen metallischen Objekten, die sich im Luftspalt befinden, elektrische Wirbelströme zu induzieren. Durch Ohmsche Verluste erhitzen sich diese sogenannten Fremdobjekte. Diese Erhitzung stellt nicht nur für die Personensicherheit, sondern auch für die Betriebssicherheit des Fahrzeugs eine erhebliche Gefahr dar. Daher ist es notwendig, die Erhitzung eines induktiven Ladesystems entweder durch Limitierung des Magnetfeldes zu begrenzen oder etwaige im Luftspalt befindliche Objekte durch geeignete Mittel zu detektieren und daraufhin die Energieübertragung zu deaktivieren. Between the transmitting coil of the charging station and the receiving coil in the vehicle there is an air gap. Due to the required ground clearance of motor vehicles, this air gap is a few centimeters. Air gaps in the size of 10-25 cm are very common, unless an ideal small air gap is achieved by measures such as lowering the vehicle-fixed coil, the entire vehicle or lifting the stationary coil or a combination of these measures. The alternating magnetic fields generated in the air gap during the transmission are suitable for inducing electrical eddy currents in any metallic objects which are located in the air gap. Ohmic losses heat these so-called foreign objects. This heating is not only for personal safety, but also for the operational safety of the vehicle is a significant risk. Therefore, it is necessary to limit the heating of an inductive charging system either by limiting the magnetic field or any objects located in the air gap by suitable means to detect and then deactivate the energy transfer.
Bekannte Methoden der Fremdobjekterkennung bestehen beispielsweise in herkömmlicher induktiver Metalldetektion mit zusätzlichen Probespulen, die pulsförmig angeregt werden und deren elektrisches Abklingverhalten analysiert wird. Ein Nachteil hiervon ist insbesondere der zusätzliche Aufbau im Spulenbau. Andere Verfahren basieren auf 2D- oder 3D-Objekterkennungsmethoden, wobei hier durch nichtmetallische Objekte Fehlererkennungen auftreten können. Known methods of foreign object detection exist, for example, in conventional inductive metal detection with additional test coils, which are excited in pulses and whose electrical decay behavior is analyzed. A disadvantage of this is in particular the additional structure in the coil construction. Other methods are based on 2D or 3D object recognition methods, whereby non-metallic objects can cause error detection.
Ein System zur kabellosen Energieübertragung wird beispielsweise in der
Es besteht daher ein Bedarf nach einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung, die zuverlässig einen Gegenstand (insbesondere metallische Objekte, z.B. Münzen, etc.), ein Lebewesen (z.B. hineingehaltene Hand), Bewegungen als auch Flüssigkeiten, Beläge und Verschmutzungen in dem Übertragungsbereich der induktiven Energieübertragungsstrecke erkennen kann.There is therefore a need for an inductive power transmission device that reliably fills an object (especially metallic objects, eg, coins, etc.), a living being (eg, a hand), movements, as well as liquids, deposits, and soils Can detect transmission range of the inductive energy transmission path.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, sowohl bewegte als auch unbewegte Objekte oder Lebewesen und auch Flüssigkeiten, Beläge und Verschmutzungen in dem Übertragungsbereich der induktiven Energieübertragungsstrecke erkennen zu können. The device according to the invention with the characterizing part of
Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass die Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung von mindestens einer Sendespule zu mindestens einer von der Sendespule beabstandeten Empfangsspule mit einer Überwachungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen Zwischenraum zwischen der mindestens einen Sendespule und der mindestens einen Empfangsspule sowie einen definierten Schutzbereich zu überwachen wobei die Überwachungsvorrichtung Ultraschallwandler aufweist, die in einer Matrixanordnung angeordnet sind. Vorteilhaft führt der mechanische Kontakt eines bodenständigen Objekts mit dem Ultraschallwandler zu einer Frequenzverschiebung oder Dämpfung in der Normalfrequenz, die detektiert werden kann. Durch die Verteilung auf mehrere Ultraschallwandler kann die notwendige Empfindlichkeit über die gesamte Fläche der Matrixanordnung gewährleistet werden. Bei nicht-bodenständigen Objekten (z.B. eine in den Luftspalt gehaltene Hand) kann diese vorteilhaft nach dem Sonar-Messprinzip detektiert werden. Dabei wird vorteilhaft mit wenigstens einem Ultraschallwandler ein Schallimpuls ausgesandt und die Reflexion am nicht bodenständigen Objekt über wenigstens einen Ultraschallwandler empfangen. Bei flächiger, matrixartiger Anordnung bzw. Verteilung der Wandler kann durch Beschränkung der Laufzeit des Schalls eine Trennung von Fremdobjekten im Luftspalt und dem über dem Spalt befindlichen Fahrzeugboden erreicht werden. According to the invention, it is provided that the device for inductive energy transmission from at least one transmitting coil to at least one receiving coil spaced from the transmitting coil with a monitoring device is adapted to monitor a gap between the at least one transmitting coil and the at least one receiving coil and a defined protection range Monitoring device comprises ultrasonic transducer, which are arranged in a matrix arrangement. Advantageously, the mechanical contact of a down-to-earth object with the ultrasonic transducer leads to a frequency shift or attenuation in the normal frequency, which can be detected. Due to the distribution over a plurality of ultrasonic transducers, the necessary sensitivity can be ensured over the entire area of the matrix arrangement. For non-basal objects (e.g., a hand held in the air gap), it can be advantageously detected by the sonar principle of measurement. In this case, it is advantageous to emit a sound pulse with at least one ultrasonic transducer and to receive the reflection at the non-native object via at least one ultrasonic transducer. In planar, matrix-like arrangement or distribution of the converter can be achieved by limiting the duration of the sound separation of foreign objects in the air gap and located above the gap vehicle floor.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.The measures mentioned in the dependent claims advantageous refinements of the method specified in the independent claim are possible.
Vorteilhaft sind die Ultraschallwandler dergestalt in einer Matrixanordnung angeordnet, dass die Ultraschallwandler lückenlos voneinander oder lückig voneinander beabstandet sind. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Anordnung die lückenlose Objektdetektion. Zusätzlich wird die Ausbreitung von Wirbelströmen in den Wandlerelementen verhindert und somit eine Erwärmung des Sensorsystems während eines induktiven Ladevorgangs verringert bzw. weitestgehend verhindert. Advantageously, the ultrasound transducers are arranged in a matrix arrangement in such a way that the ultrasound transducers are gaplessly spaced from each other or in a gap. Advantageously, this arrangement enables seamless object detection. In addition, the propagation of eddy currents in the transducer elements is prevented and thus a heating of the sensor system during an inductive charging process is reduced or largely prevented.
Vorteilhaft ist die Überwachungseinrichtung auf der Seite der Empfangsspule und / oder auf der Seite der Sendespule angeordnet. Advantageously, the monitoring device is arranged on the side of the receiving coil and / or on the side of the transmitting coil.
Vorteilhaft sind die Ultraschallwandler mit einem Mittel zum Abdecken beschichtet. Dieses Mittel zum Abdecken kann eine Folie sein, die wasserdicht und mechanische belastbar ist und somit vorteilhaft zum Schutz der Vorrichtung beiträgt. Zusätzlich erlaubt diese Folie eine gute Schallkopplung mit der Oberfläche. Advantageously, the ultrasonic transducers are coated with a covering agent. This means for covering may be a film that is waterproof and mechanical loadable and thus advantageously contributes to the protection of the device. In addition, this film allows a good sound coupling with the surface.
Weiterhin sind die Ultraschallwandler vorteilhaft auf einer Trägerplatte aufgebracht, um die Stabilität der Vorrichtung zu gewährleisten. Furthermore, the ultrasonic transducers are advantageously applied to a carrier plate in order to ensure the stability of the device.
Die Trägerplatte, auf der die Ultraschallwandler aufgebracht sind, ist vorteilhafterweise gerade oder gekrümmt. Die Krümmung führt zu einer Selbstreinigung oder unterstützt durch Vibration die Entfernung von Objekten oder Belägen. The carrier plate on which the ultrasonic transducers are applied is advantageously straight or curved. The curvature leads to a self-cleaning or supports by vibration the removal of objects or coverings.
Die Ultraschallwandler sind vorteilhafterweise piezoelektrische oder elektrostatische Wandler oder Piezoelektret-Wandler. Die Wandlerelemente sind im Bereich der elektroakustischen Wandlung elektrisch nicht leitfähig, weshalb sich keine Wirbelströme ausbreiten können. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass piezoelektrische Wandler Polyvinylidenflourid (PVDF) enthalten. Weiterhin ist vorteilhaft, dass Piezoelektret-Wandler Polypropylen (PP) oder fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP) oder Ethylen-Tetraflourethylen (ETFE) enthalten. The ultrasonic transducers are advantageously piezoelectric or electrostatic transducers or piezoelectric transducers. The transducer elements are electrically non-conductive in the field of electro-acoustic conversion, which is why no eddy currents can propagate. It has proven advantageous that piezoelectric transducers contain polyvinylidene fluoride (PVDF). It is also advantageous that piezoelectric transducers contain polypropylene (PP) or fluorinated ethylene-propylene (FEP) or ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Überwachungsvorrichtung dazu ausgelegt, ein Eindringen eines Objekts in den Zwischenraum zwischen Sendespule und Empfangsspule zu erkennen und die Sendespule zu deaktivieren oder die übertragene Leistung zu reduzieren, wenn ein Eindringen eines Objektes erkannt wurde. Auf diese Weise kann die induktive Energieübertragung rasch reduziert oder gestoppt werden. Somit wird ein eindringendes Objekt nicht oder weniger, zum Beispiel im Rahmen von zulässigen Grenzwerten, mit dem magnetischen Feld der Sendespule beaufschlagt.According to a further embodiment of the device according to the invention, the monitoring device is designed to detect penetration of an object into the space between the transmitting coil and the receiving coil and to deactivate the transmitting coil or to reduce the transmitted power if an intrusion of an object has been detected. In this way, the inductive energy transfer can be rapidly reduced or stopped. Thus, a penetrating object is not or less, for example, within the limits permitted limits, applied to the magnetic field of the transmitting coil.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Batterie-Ladevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Energieübertragungsvorrichtung.The present invention further relates to a battery charging device with a power transmission device according to the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:Show it:
Die in den Figuren dargestellten Zeichnungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleichwirkende Komponenten.The drawings shown in the figures are not necessarily drawn to scale for the sake of clarity. Like reference numerals generally designate like or equivalent components.
Nachdem das Fahrzeug
Um vor und während der induktiven Energieübertragung von der Sendespule
Die Ultraschallwandlerelemente
Die Anordnung der Ultraschallwandler bzw. Wandlerelemente
In einer ersten Ausführungsform der
In einer zweiten Ausführung der
In einer dritten Ausführungsform der
In einer vierten Ausführungsform der
Bei einer gekrümmten Trägerplatte
Bei einer flächigen Benetzung mit Schnee oder auch Regen ist zu erwarten, dass über die komplette Fläche eine gleichmäßige Abweichung (z.B. Offset der Amplitude, Änderung der Frequenz) der einzelnen Ultraschallwandler erfolgt und weiterhin bodenständige Fremdobjekte detektiert werden können. In the case of extensive wetting with snow or even rain, it is to be expected that a uniform deviation (for example offset of the amplitude, change of the frequency) of the individual ultrasonic transducers takes place over the complete surface and still down-to-earth foreign objects can be detected.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt
In einer zweiten Ausführung empfangen alle Wandlerelemente das reflektierte Signal eines einzelnen, sendenden Wandlerelements. Diese Betriebsart wird auch Kreuzechobetrieb genannt. Dadurch wird die Ortung eines nicht-bodenständigen Objekts erheblich genauer, weil viele Empfänger den Abstand zum Objekt ermitteln. Durch eine Veränderung des sendenden Wandlerelements innerhalb der Matrix, z.B. in einer zeitlich aufeinanderfolgenden Sequenz von sendenden Wandlerelementen, wird die Ortung weiter verbessert. Besonders vorteilhaft ist, wenn innerhalb der zeitlichen Sequenz jedes Wandlerelement der Matrix mindestens einmal sendend ist.In a second embodiment, all transducer elements receive the reflected signal of a single transmitting transducer element. This mode of operation is also called cross-czech operation. This makes locating a non-ground-based object much more accurate because many receivers determine the distance to the object. By changing the transmitting transducer element within the matrix, e.g. in a temporally successive sequence of transmitting transducer elements, the location is further improved. It is particularly advantageous if, within the temporal sequence, each transducer element of the matrix is transmitting at least once.
In einer dritten Ausführungsform sind die einzelnen Wandlerelemente so eng nebeneinander angeordnet und mit einer elektrischen Einheit verbunden, dass die Laufzeitunterschiede der eintreffenden Welle an zwei unterschiedlichen Wandlerelementen als Phasendifferenz ermittelt werden kann. Diese Anordnung wird auch als Phasenarray bezeichnet. Der Abstand direkt benachbarter Wandlerlemente liegt vorteilhaft in der Nähe der halben Wellenlänge des gesendeten Signals. Vorteil des Phasenarrays ist die hohe Genauigkeit der Ortsbestimmung des Objekts und die kostengünstige Fertigung der integrierten Wandlerelemente in einem Bauteil gegenüber einzelnen, diskreten Wandlerelementen. In a third embodiment, the individual transducer elements are arranged so close to each other and connected to an electrical unit, that the transit time differences of the incoming wave can be determined at two different transducer elements as a phase difference. This arrangement is also referred to as a phase array. The distance between directly adjacent transducer elements is advantageously close to half the wavelength of the transmitted signal. Advantage of the phase array is the high accuracy of the location of the object and the cost-effective production of the integrated transducer elements in a component against individual, discrete transducer elements.
In einer vierten Ausführungsform ist das Phasenarray als sogenannter Folienwandler ausgeführt. Folienwandler werden aus piezoelektrisch aktiven Kunststoffen hergestellt und können z.B. in einem dem Offset-Druck ähnlichen Verfahren auf einen Träger aufgebracht werden. Vorteile sind die extrem flache Bauform und die reduzierten Kosten. Hierzu bitte dringend RS mit Herrn Andre Gerlach halten!In a fourth embodiment, the phase array is designed as a so-called film converter. Film converters are made of piezoelectrically active plastics and can be used e.g. be applied to a support in a process similar to offset printing. Advantages are the extremely flat design and the reduced costs. Please hold urgently RS with Mr. Andre Gerlach!
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009033236 A1 [0008, 0008] DE 102009033236 A1 [0008, 0008]
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---|---|
DE (1) | DE102013220124A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018219612A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for detecting at least one object in the area between a primary coil and a secondary coil in an inductive charging device |
WO2019007861A1 (en) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | Continental Automotive Gmbh | Inductive charging device for an electrically driven motor vehicle and method for operating the charging device |
WO2019115631A1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | Prodrive Technologies B.V. | Object detection system for a wireless power transfer system |
DE102018106063A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Sensor arrangement for a contactless charging system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009033236A1 (en) | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Conductix-Wampfler Ag | Device for inductive transmission of electrical energy |
DE102011010049A1 (en) | 2011-02-01 | 2011-11-03 | Daimler Ag | Vehicle e.g. electric vehicle, has vehicle communication unit providing information about charging condition or charging parameter of battery, where information is inductively transmitted to charging device over vehicle coil |
-
2013
- 2013-10-04 DE DE201310220124 patent/DE102013220124A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009033236A1 (en) | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Conductix-Wampfler Ag | Device for inductive transmission of electrical energy |
DE102011010049A1 (en) | 2011-02-01 | 2011-11-03 | Daimler Ag | Vehicle e.g. electric vehicle, has vehicle communication unit providing information about charging condition or charging parameter of battery, where information is inductively transmitted to charging device over vehicle coil |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018219612A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for detecting at least one object in the area between a primary coil and a secondary coil in an inductive charging device |
CN110709728A (en) * | 2017-05-31 | 2020-01-17 | 罗伯特·博世有限公司 | Method and device for identifying at least one object in a region between a primary coil and a secondary coil of an inductive charging device |
US10838060B2 (en) | 2017-05-31 | 2020-11-17 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for detecting at least one object in the area between a primary coil and a secondary coil of an inductive charging device |
CN110709728B (en) * | 2017-05-31 | 2023-10-13 | 罗伯特·博世有限公司 | Method and device for detecting at least one object in a region between a primary coil and a secondary coil of an inductive charging device |
WO2019007861A1 (en) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | Continental Automotive Gmbh | Inductive charging device for an electrically driven motor vehicle and method for operating the charging device |
WO2019115631A1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | Prodrive Technologies B.V. | Object detection system for a wireless power transfer system |
DE102018106063A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Sensor arrangement for a contactless charging system |
DE102018106063B4 (en) | 2018-03-15 | 2022-08-04 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Sensor arrangement for a contactless charging system |
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