DE102014202747A1

DE102014202747A1 - Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug sowie zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE102014202747A1
Application number: DE102014202747.0A
Authority: DE
Inventors: Ahmet Kilic; Jörg Heinrich; Bengin Ecer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2015-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit – einem Doppelwicklungssystem, welches ein Ferritelement, eine erste Wicklung und eine auf der ersten Wicklung angeordnete zweite Wicklung aufweist, wobei die zweite Wicklung gegenüber der ersten Wicklung um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, und wobei das Doppelwicklungssystem die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule des induktiven Ladesystems in die jeweilige Wicklung induzierte Spannung über eine Ausgabeschnittstelle ausgibt; – einer Auswerteinheit, welche die induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems über eine Eingabeschnitte einliest und derart verarbeitet, dass eine Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems basierend auf den induzierten Spannungen bestimmt wird, und wobei die Auswerteeinheit eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Information hinsichtlich der bestimmten Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems aufweist.

Description

Stand der Technik
Die zunehmende Verbreitung von Fahrzeugen mit einem Elektromotor als Antriebseinheit sowie eines Akkumulators als Energiespeicher für die elektrische Energie in dem Fahrzeug erfordert eine komfortable Lösung für das Wiederaufladen des Akkumulators. Für gewöhnlich wird hierzu bei einem abgestellten Fahrzeug der Akkumulator mit Hilfe eines Ladekabels physikalisch mit einer externen Stromquelle verbunden, was auch als ein konduktives Laden bezeichnet wird. Allerdings erfordert ein solcher Ansatz die Mitwirkung des Fahrers für das Aufladen, was aufgrund der bislang notwendigen Häufigkeit des Aufladens als unbequem erachtet wird und deshalb eine breitere Marktdurchdringung solcher Systeme erschwert.
Anstelle des konduktiven Ladens stellt das induktive Laden eine innovative Lösung zum Aufladen des Energiespeichers von Elektrofahrzeugen dar. Das induktive Laden benötigt in vorteilhafter Weise keinerlei Mitwirkung des Fahrers für das Aufladen, es bietet Schutz vor Witterungseinflüssen und das Aufladen ist sicher gegenüber unerwünschten externen Einflüssen. Hierbei ist typischerweise die Primärspule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladeplatte ausgebildet und wird mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden. Die Sekundärspule (oder passive Spule) des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs montiert und ihrerseits mittels zugehöriger Leistungselektronik mit der Fahrzeugbatterie oder dem Energiespeicher verbunden. Zur Energieübertragung erzeugt die Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, welches die Sekundärspule durchdringt und in dieser einen entsprechenden Strom induziert. Da einerseits die übertragbare Leistung linear mit der Schaltfrequenz skaliert, andererseits die Schaltfrequenz durch die Ansteuerungselektronik und Verluste im Übertragungspfad begrenzt ist, ergibt sich ein typischer Frequenzbereich von 20 bis 150 kHz.
Die induktive Energieübertragung erfolgt über den Luftspalt zwischen den beiden Spulen. Um eine möglichst effiziente Energieübertragung zu realisieren, muss eine möglichst hohe Kopplung zwischen den beiden Spulen erreicht werden, was einer Minimierung des Streufelds gleichkommt. Aufgrund von physikalischen Gesetzmäßigkeiten steigen mit zunehmendem Spulenabstand die Verluste und der Wirkungsgrad reduziert sich. Um einen hohen Wirkungsgrad zu realisieren und gleichzeitig die energetischen Verluste zu reduzieren, müssen folglich die Primär- und Sekundärspule optimal zueinander positioniert werden, das heißt sowohl in Bezug auf den Höhenabstand als auch den Versatz in der Ebene, optimal wäre eine konzentrische Anordnung der beiden Spule bei einem gleichzeitig sehr geringen Abstand in Höhenrichtung. Erfahrungsgemäß ist es einem Fahrer ohne zusätzliche Hilfsmittel kaum möglich, diese Anforderungen hinsichtlich der Positionierung der beiden Spulen beim Abstellen bzw. beim Einparken des Fahrzeugs gezielt und reproduzierbar zu erfüllen, insbesondere im Hinblick auf den Versatz in der Ebene.
Die Anbringung der Sekundärspule am Fahrzeug kann an unterschiedlichen Stellen erfolgen, so zum Beispiel an dem Fahrzeugdach, am Nummernschild, unter dem Fahrzeug bzw. im Bereich des Unterbodens. In der Regel wird von allen Automobilherstellern die Positionierung der Sekundärspule unter dem Fahrzeug aufgrund einer möglichst geringen Einwirkung auf selbige im Falle eines Unfalls bevorzugt. Des Weiteren muss der Innenraum des Fahrzeugs gegenüber den bei der induktiven Energieübertragung an der Sekundärspule entstehenden Magnetfelder abgeschirmt werden, weshalb für gewöhnlich der Fahrzeugunterboden mit einem Blech eines nicht-magnetischen Werkstoffs, vorzugsweise aus Aluminium, abgeschirmt ist, um einen möglichen negativen Einfluss dieser Magnetfelder auf die Personen im Fahrzeug zu verhindern.
Ein Ansatz für eine kontaktlose Energieübertragung wird in der DE 10 2010 053 058 A1 erläutert, welches eine Kraftfahrzeugvorrichtung für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug mit einer Ladeeinheit, die zum Laden einer Akkuvorrichtung eine Energieübertragungseinheit aufweist, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Positioniereinheit, die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren, und die zumindest eine Führungsspule aufweist, welche zur Ermittlung einer Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs dazu vorgesehen ist, einen induktiven Kontakt zu einem induktiven Leitelement einer Ladevorrichtung aufzunehmen.
Nachteilig ist hierbei, dass mit diesem Aufbau bei der Verwendung eines Abschirmblechs am Unterboden keine Information im Hinblick auf den Abstand zwischen der Primärspule und der Sekundärspule bestimmt werden kann. Außerdem ist eine Vielzahl von Spulen zur Ausbildung der Führungsspule erforderlich, damit eine Bestimmung für eine seitliche Abweichung der Sekundärspule von der Primärspule realisiert werden kann. Dadurch steigt jedoch neben der benötigten Anzahl von Bauteilen für die Führungsspule auch der Aufwand für die Auswertung der Messsignale zur Bestimmung der seitlichen Abweichung der Sekundärspule von der Primärspule. Schließlich ist die Gefahr für eine Deformation der einzelnen Spulen der Führungsspule durch das Vorhandensein von großen Magnetfeldern sehr hoch, da die Spulen der Führungsspule durch sehr große Magnetfelder von der Primärseite übersteuert werden, wodurch aufgrund einer sehr hohen Induktion ein Überschlag durch die hohe Spannung auf die Spule besteht. Dies wiederum führt zu einer Gefahr für eine Deformation der Spulen der Führungsspule.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug sowie das zugehörige erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug weisen den Vorteil auf, dass eine optimale Positionierung der passiven Spule an der Unterseite des Fahrzeugs in Bezug auf die Primärspule für das induktive Laden des Energiespeichers im Fahrzeug möglich ist, da nunmehr dem Fahrer beim Zusteuern auf die Primärspule Informationen bezüglich eventuell notwendiger Korrekturmanöver zur Verfügung gestellt werden können. Darüber hinaus sorgt die vorliegende Erfindung für eine Verhinderung einer Deformation der Führungsspule durch die hohen induzierten Spannungen, wie sie im Stand der Technik auftreten können.
Zusätzlich dazu ist die vorstehend beschriebene Positionierung der Sekundärspule in Bezug auf die Primärspule mit einer Positionierungsspule möglich, welche lediglich ein einziges Bauteil aufweist, nämlich das erfindungsgemäße Doppelwicklungssystem. Somit können in vorteilhafter Weise das Gewicht der Vorrichtung verringert und Kosten für die Vorrichtung gespart werden. Darüber hinaus lassen sich mit der vorliegenden Anordnung negative EMV-Einflüsse der Kabel aus der Positionierungsspule gemäß dem Stand der Technik verhindern.
Zudem kann mit der vorliegenden Vorrichtung sowie mit dem zugehörigen Verfahren eine Erfassung der Lageabweichung der Sekundärspule gegenüber der Primärspule bei Konfigurationen eines Fahrzeugs erfolgen, das ein Abschirmblech für Magnetfelder aufweist oder nicht. Schließlich können für die Bestimmung von einer/mehreren Information(en) hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems Parameter verwendet werden, wie beispielsweise die induzierte Spannung, ein Kopplungsfaktor, die Schwingkreisgüte, die Impedanz oder andere Parameter.
Der Kern der Erfindung ist es, für die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule gegenüber der Primärspule ein Doppelwicklungssystem einzusetzen, mit dem ein Detektieren der induzierten Spannungen trotz einem Abschirmblech im Bereich des Unterbodens möglich ist. Auf dem Abschirmblech ist die z-Komponente der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule Null (Bz = 0). Somit ist die Bestimmung der Lageabweichung nur durch das Detektieren der weiteren Komponenten Bx und By des Magnetfelds der Primärspule möglich, das heißt derjenigen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds, welche deren Wirkung in einer Ebene beschreiben. Die Komponenten Bx und By der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule sind nicht null und dabei deutlich größer als die Komponente Bz. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Komponenten Bx und By der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds detektierbar sind. Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemäße Doppelwicklungssystem zur Verfügung gestellt, bei welchem um ein Ferritelement herum zwei voneinander getrennte, jedoch übereinander angeordnete Wicklungen ausgebildet sind. Des Weiteren umfasst die vorliegende Vorrichtung noch eine zugehörige Auswerteeinheit, welche die erfassten Messsignale des Doppelwicklungssystems für die Bestimmung einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems verwendet, basierend auf den induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems. Dabei ist bei der vorliegenden Vorrichtung nur noch eine einzige Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit für die empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems zur Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule notwendig. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit mittels einer Signalverbindung mit dem Doppelwicklungssystem verbunden, es ist jedoch auch eine drahtlose Übermittlung der induzierten Spannungen von dem Doppelwicklungssystem an die Auswerteeinheit möglich. Die Auswerteeinheit kann zusammen mit dem Doppelwicklungssystem in einem Gehäuse angeordnet sein. Alternativ dazu kann das Doppelwicklungssystem getrennt von der Auswerteeinheit angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann als ein selbstständiges Steuergerät ausgebildet sein, ihre Funktionalität kann jedoch auch in einem bereits bestehenden Steuergerät zusätzlich ausgebildet sein.
Allgemein gilt für das vorliegende Doppelwicklungssystem, dass die Wicklungen jeweils mit einer möglichst geringen Ausdehnung in seiner Dickenrichtung ausgebildet sein sollen, damit die Wicklungen nicht weit aus dem Unterboden herausstehen. Dabei nimmt eine Wicklung mit möglichst geringer Ausdehnung in z-Richtung möglichst viel Flussdichte auf. Deshalb werden die Wicklungen um das Ferritelement herum gewickelt, um mehr Feldlinien durch die Wicklungen zu erhalten. Mit dem vorliegenden Doppelwicklungssystem kann in vorteilhafter Weise eine Richtungsdetektion lediglich auf Basis des Vergleichs zweier Amplituden einer Messgröße, hier insbesondere den induzierten Spannungen der beiden Wicklungen, realisiert werden. Des Weiteren hat ein Ferritelement die Eigenschaft, dass es die Feldlinien durchführt. Durch das Ferritelement werden mehr Feldlinien durch die Wicklungsfläche durchgehen, da die Ferrite in dem Ferritelement eine Saugkraft haben. Somit entsteht eine viel größere effektive Fläche der Wicklungen. Das Ferritelement ist vorzugsweise als eine Platte ausgebildet, insbesondere als eine quadratische Platte.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Auswerteinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems Informationen im Hinblick auf einen Winkel bestimmen, in welchem die Primärspule des induktiven Ladesystems gegenüber dem Doppelwicklungssystem in seitlicher Richtung zu dem Doppelwicklungssystem versetzt ist. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems eine Information im Hinblick auf eine ungefähre Entfernung des Doppelwicklungssystems von der Primärspule bestimmen. Zusätzlich dazu ist es möglich, aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems eine Information im Hinblick auf die Frequenz der induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems zu bestimmen, sowie die Amplituden der induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems, sogar die absoluten oder die relativen Amplituden, für eine weitere Signalverarbeitung im Hinblick auf die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule bzw. des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule zu verwenden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Doppelwicklungssystem dazu vorgesehen sein, unterhalb eines magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs angeordnet zu sein. Somit ist wie oberhalb erläutert die vorliegende Vorrichtung dazu in der Lage, die Bestimmung der Lageabweichung der Sekundärspule bzw. des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule auch für den Fall durchzuführen, wenn lediglich zwei Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds (speziell Bx und By, siehe hierzu 2) der Primärspule ermittelt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung können die magnetischen Feldverhältnisse des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs bei der Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems berücksichtigt werden. Hierbei wird speziell der Umstand berücksichtigt, dass lediglich zwei Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds (speziell Bx und By) der Primärspule ermittelt werden können, so dass das vorliegende Doppelwicklungssystem trotz dieser Beschränkung aufgrund des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs für eine optimale und eindeutige Bestimmung der beiden Komponenten des Magnetfelds der Primärspule in der Nähe des magnetisch abschirmenden Elements für den Innenraum des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Doppelwicklungssystem im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet sein, und eine Diagonale des Doppelwicklungssystems kann in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent sein. Bei dieser Gestaltung des Doppelwicklungssystems sind insbesondere bei einem quadratischen Ferritelement die Wicklungen jeweils um 45° gegenüber der Mittelachse des Fahrzeugs in einer Richtung versetzt angeordnet, wodurch ein Rauschen der induzierten Spannungen in dem Doppelwicklungssystem wesentlich verringert ist, und somit ist eine optimale Bestimmung der Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die zweite Wicklung gegenüber der ersten Wicklung um 90° versetzt sein. Diese Anordnung sorgt in vorteilhafter Weise dafür, dass die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit vereinfacht und die Herstellung der beiden Wicklungen auf dem Ferritelement einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Querschnittsfläche der ersten Wicklung im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung sein. Dies weist den Vorteil auf, dass man die induzierten Spannungen der beiden Wicklungen direkt miteinander vergleichen kann, wodurch die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit vereinfacht wird. Allgemein gilt jedoch, dass in jeder Wicklung die Abstände von benachbarten Schlaufen einer Wicklung vorzugsweise konstant sind, so dass eine gleichmäßige Erfassung des Magnetfelds der Primärspule möglich ist. Außerdem weisen die beiden Wicklungen bevorzugt jeweils eine identische Anzahl von Windungen auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann die Querschnittsfläche der ersten Wicklung von der Querschnittsfläche der zweiten Wicklung verschieden sein. In diesem Fall sind dann die induzierten Spannungen der beiden Wicklungen an einer Stelle des Magnetfelds der Primärspule unterschiedlich groß.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung kann das Ferritelement eine quadratische Gestalt aufweisen, und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung ist im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung. Eine quadratische Gestalt des Ferritelements hat den Vorteil, dass wenn die erste Wicklung und die zweite Wicklung exakt gleiche Abmessungen (hier insbesondere denselben Querschnitt und dieselbe Windungszahl) haben, dann sind die induzierten Spannungen in der jeweiligen Wicklung ebenfalls gleich. Somit ergibt sich die jeweils induzierte Spannung in einer Wicklung zu U_i = N·2π·f·B·A_sekundär. Hierbei bezeichnet N die Windungszahl, f die Frequenz des Magnetfelds der Primärspule und A_sekundär diejenige Fläche, welche der Sekundärspule zugewandt und auf dem Ferritelement aufgespannt ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Wicklungen unterschiedliche Windungszahlen und unterschiedliche Querschnitte entlang des Ferritelements haben, so dass die induzierte Spannung in den beiden Wicklungen nicht gleich ist.
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch wird ein Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, mit den Schritten:

a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug;
b) Positionieren der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug in den Bereich des Magnetfelds der Primärspule;
c) Erfassen einer ersten induzierten Spannung in der ersten Wicklung des Doppelwicklungssystems und einer zweiten induzierten Spannung in der zweiten Wicklung des Doppelwicklungssystems und Ausgeben der erfassten ersten und zweiten induzierten Spannung mit Hilfe der Ausgabeschnittstelle an die Auswerteeinheit;
d) Bestimmen, in der Auswerteeinheit, einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems, basierend auf den ersten und zweiten induzierten Spannungen; und
e) Ausgeben, von der Auswerteeinheit, der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems an der Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinheit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigt dabei
1: eine schematische Ansicht eines Doppelwicklungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
2: schematisch das allgemeine Funktionsprinzip einer induktiven Energieübertragung zwischen zwei Spulen, wie sie insbesondere für das Aufladen des Energiespeichers eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,
3: eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems, wobei die Primärspule mittig in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist,
4: eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 3, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule dargestellt sind,
5: eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems, wobei die Primärspule seitlich versetzt in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist,
6: eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 5, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule dargestellt sind,
7: eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte der Primärspule sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems auf der Sekundärspule,
8: eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems außerhalb der Sekundärspule, und
9 bis 11: eine Abfolge unterschiedlicher Positionen eines Fahrzeugs beim Zusteuern auf eine Primärspule eines induktiven Ladesystems, sowie den Verlauf von einer induzierten Spannung in das Doppelwicklungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den folgenden Ausführungen beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Elemente über die einzelnen Figuren hinweg.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Doppelwicklungssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das Doppelwicklungssystem 100 ein Ferritelement 10, eine erste Wicklung 20 und eine auf der ersten Wicklung 20 angeordnete zweite Wicklung 30 auf. Die zweite Wicklung 30 ist gegenüber der ersten Wicklung 20 um einen Winkel von 90° versetzt. Die erste Wicklung 20 gibt eine erste induzierte Spannung an einem ersten Anschluss 25 aus, welche bei der Annäherung an ein Magnetfeld in der ersten Wicklung induziert wird. Die zweite Wicklung 30 gibt eine zweite induzierte Spannung an einem zweiten Anschluss 35 aus, welche bei der Annäherung an ein Magnetfeld in der zweiten Wicklung induziert wird. Das Doppelwicklungssystem 100 gibt die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule (nicht dargestellt) des induktiven Ladesystems (nicht dargestellt) in die jeweilige Wicklung 20, 30 induzierte Spannungen über eine Ausgabeschnittstelle (nicht dargestellt) aus.
Das Ferritelement 10 weist eine quadratische Gestalt in der Art einer Platte auf, und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung 20 ist gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung 30. Eine quadratische Gestalt des Ferritelements 10 hat den Vorteil, dass wenn die erste Wicklung 20 und die zweite Wicklung 30 exakt gleiche Eigenschaften (hier insbesondere denselben Querschnitt und dieselbe Windungszahl) haben, dann sind die induzierten Spannungen in der jeweiligen Wicklung ebenfalls gleich groß. Darüber hinaus sind in jeder Wicklung 20, 30 die Abstände von benachbarten Schlaufen einer Wicklung jeweils konstant, so dass eine gleichmäßige Erfassung des Magnetfelds der Primärspule möglich ist. Außerdem weisen die beiden Wicklungen 20, 30 jeweils eine identische Anzahl von Windungen auf.
2 zeigt schematisch das allgemeine Funktionsprinzip einer induktiven Energieübertragung zwischen zwei Spulen, wie sie insbesondere für das Aufladen des Energiespeichers (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Dabei wird von einer Primärspule 200 ein magnetisches Feld erzeugt, welches schematisch in seiner Gestalt durch eine Vielzahl von Pfeilen dargestellt ist. Eine Sekundärspule 300, welche für eine möglichst effiziente Energieübertragung so nah wie möglich im Hinblick auf den Höhenabstand der beiden Spulen 200, 300 sowie konzentrisch zueinander positioniert sein sollte, wird von einem Teil des magnetischen Feldes durchdrungen, welches von der Primärspule 200 erzeugt wird. Dadurch wird in der Sekundärspule 300 eine Spannung (nicht dargestellt) induziert. Eine übliche Konvention zur Bezeichnung der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule 200 bezeichnet diejenige Komponente der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds mit Bz, welche sich ausgehend von dem Mittelpunkt der Primärspule 200 in beiden Richtungen von derjenigen Ebene erstreckt, welche durch die Primärspule 200 gebildet wird. Dabei ist die positive Richtung der Komponente Bz diejenige Richtung, welche von der Primärspule 200 zu der Sekundärspule 300 verläuft. Entsprechend werden diejenigen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds mit Bx und By bezeichnet, welche sich ausgehend von dem Mittelpunkt der Primärspule 200 in der Ebene der Primärspule 200 erstrecken, wobei diese orthogonal zueinander sind. Die Komponenten Bx, By und Bz definieren ein rechtwinkliges Koordinatensystem zur Beschreibung des Ortes und der jeweiligen Stärke der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule 200.
Bezugnehmend auf 3 und 4 wird nun eine Gesamtanordnung der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug erläutert werden, wobei die Primärspule 200 mittig in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von diesem beabstandet ist. Dabei zeigt 3 eine schematische Darstellung der Unterseite des Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 3, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt sind.
Das Doppelwicklungssystem 100 ist direkt vor der Sekundärspule 300 mit Ferriten angeordnet, da in diesem Bereich die magnetische Flussdichte wegen der Ferrite der Sekundärspule 300 am größten ist. Das Doppelwicklungssystem 100 ist dabei derart angeordnet, dass es in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs mittig und in Längsrichtung des Fahrzeugs vor der Sekundärspule 300 angeordnet ist. Das Doppelwicklungssystem 100 ist im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet, und eine Diagonale des Doppelwicklungssystems 100 ist in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent. Außerdem ist das Doppelwicklungssystem 100 derart an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet, dass dessen Wicklungen jeweils um 45° gegenüber der Mittelachse des Fahrzeugs in einer Richtung versetzt angeordnet, wodurch ein Rauschen der induzierten Spannungen in dem Doppelwicklungssystem wesentlich verringert ist, und somit eine optimale Bestimmung der Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems möglich ist. Zusätzlich dazu sind die beiden Wicklungen des Doppelwicklungselements 100 um 90° zueinander versetzt.
Das Fahrzeug weist ein magnetisch abschirmendes Element 50 für den Innenraum des Fahrzeugs auf, welches bevorzugt als ein Blech aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist. Wird nun das Fahrzeug in Richtung zu der Primärspule 200 bewegt (siehe hierzu den Doppelpfeil zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs), so sind die induzierten Spannungen in beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100 aufgrund der mittigen Anordnung der Primärspule 200 in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs gleich groß. Die Dreiecke 60, 70 symbolisieren dabei jeweils die Höhe der induzierten Spannung für eine Wicklung des Doppelwicklungssystems 100 an der entsprechenden Stelle entlang des Abstands zwischen dem Doppelwicklungssystems 100 und der Primärspule 200. Wie vorstehend erwähnt, sind die beiden Dreiecke dabei gleich groß, das heißt, das Fahrzeug bewegt sind auf einer optimalen Bahn auf die Primärspule 200 zu, so dass in diesem Fall ein möglichst effizientes induktives Laden des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs realisiert werden kann.
4 veranschaulicht zusätzlich die mittige Positionierung der Primärspule 200 in Bezug auf die Sekundärspule 300 und damit auch auf das Doppelwicklungssystem 100 entlang einer Mittelachse 90 des Fahrzeugs (nicht dargestellt). Zusätzlich dazu sind Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt, wie sie bei einer Annäherung des Doppelwicklungssystems 100 auf dieses wirken.
Bezugnehmend auf 5 und 6 wird nun eine Gesamtanordnung der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug erläutert werden, wobei die Primärspule 200 seitlich versetzt in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs positioniert und in Längsrichtung des Fahrzeugs von dieser beabstandet ist. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite eines Fahrzeugs mit der vorliegenden Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus gemäß 5, wobei das Fahrzeug weggelassen und zusätzlich Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt sind.
Da in dieser Situation die Konfiguration der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug gleich wie diejenige gemäß 3 ist, soll an dieser Stelle lediglich die Wirkung der seitlich versetzten Anordnung der Primärspule 200 gegenüber dem Doppelwicklungssystem 100 erläutert werden.
Wird das Fahrzeug in Richtung zu der Primärspule 200 bewegt (siehe hierzu den Doppelpfeil zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs), so sind die induzierten Spannungen in beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100 aufgrund der seitlich versetzten Anordnung der Primärspule 200 in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs unterschiedlich groß. Die Dreiecke 60, 70 symbolisieren wiederum jeweils die Höhe der induzierten Spannung für eine Wicklung des Doppelwicklungssystems 100 an der entsprechenden Stelle entlang des Abstands zwischen dem Doppelwicklungssystems 100 und der Primärspule 200. Da das Doppelwicklungssystem 100 nicht mehr mittig zur Primärspule 200 positioniert ist, gibt es einen Spannungsunterschied im Hinblick auf die Höhe der induzierten Spannungen der beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystems 100. Da in diesem Beispiel durch das linke Dreieck 70 in seiner Fläche mehr Feldlinien durchgehen, ist auch die Spannungsamplitude bei dieser Wicklung größer als bei dem rechten Dreieck 60.
Auf diese Weise kann die vorliegende Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug bestimmen, dass sich das Fahrzeug nicht auf einer optimalen Bahn auf die Primärspule 200 zu bewegt, was ohne eine Korrektur durch den Fahrer nach dem Abstellen des Fahrzeugs zu einem ineffizienten induktiven Laden des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs führen würde. Außerdem kann die vorliegende Vorrichtung auch bestimmen, zu welcher Seite hin die Primärspule 200 gegenüber dem Doppelwicklungssystem 100 (und damit der Sekundärspule 300) versetzt ist, so dass eine entsprechende Rückmeldung an den Fahrer beim Zusteuern auf die Primärspule 200 möglich ist.
6 veranschaulicht zusätzlich die seitlich versetzte Positionierung der Primärspule 200 in Bezug auf die Sekundärspule 300 und damit auch auf das Doppelwicklungssystem 100 entlang einer Mittelachse 90 des Fahrzeugs (nicht dargestellt). Zusätzlich dazu sind Linien des Magnetfelds der Primärspule 200 dargestellt, wie sie bei einer Annäherung des Doppelwicklungssystems 100 auf dieses wirken. Die rechte Seite von 6 zeigt außerdem eine Schnittansicht durch die Anordnung, welche von dem magnetisch abschirmenden Element 50 für den Innenraum des Fahrzeugs, dem Doppelwicklungssystem 100, der Primärspule 200 und der Sekundärspule 300 gebildet wird. Die Primärspule 200 ist dabei um einen Abstand d unterhalb der Unterseite des magnetisch abschirmenden Elements 50 versetzt angeordnet.
7 zeigt eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte der Primärspule (nicht dargestellt), sowie die induzierten Spannungen (jeweils gleich groß) in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem 100 bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems auf der Sekundärspule 300. Das Doppelwicklungssystem 100 und die Sekundärspule 300 sind auf der Unterseite eines magnetisch abschirmenden Elements 50 angeordnet. Die Sekundärspule 300 ist mittig in einem rechtwinkligen ausgebildeten plattenförmigen Ferritkörper 250 angeordnet.
Bei dieser Anordnung ist für das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 ein Detektieren der Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule nicht in allen Richtungen (Bz, By, Bx) möglich. Unter dem Ferritkörper 250 sind alle Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds vorhanden. Sobald jedoch der Bereich des Ferritkörpers 250 endet, verschwindet die Komponente Bz der magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes. Die Komponenten Bx und By sind jedoch weiterhin vorhanden und können durch das Doppelwicklungssystem 100 detektiert werden.
8 zeigt eine schematische Ansicht des Verlaufs der einzelnen Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule (nicht dargestellt) sowie die induzierten Spannung in dem vorliegenden Doppelwicklungssystem 100 bei der Anordnung des Doppelwicklungssystems 100 außerhalb der Sekundärspule 300. Das Doppelwicklungssystem 100 und die Sekundärspule 300 sind auf der Unterseite eines magnetisch abschirmenden Elements 50 angeordnet. Die Sekundärspule 300 ist mittig in einem rechtwinklig ausgebildeten plattenförmigen Ferritkörper 250 angeordnet.
In diesem Fall ist für das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 ein Detektieren sämtlicher Komponenten der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds der Primärspule nicht in alle Richtungen (Bx, By, Bz) möglich. Die Komponente Bz der Flussdichte B ist im Bereich des magnetisch abschirmenden Elements 50 Null. Das vorliegende Doppelwicklungssystem 100 kann jedoch mit den vorhandenen Komponenten Bx und By eine Information hinsichtlich der Positionierung des Doppelwicklungssystems 100 gegenüber der Primärspule auf Basis der induzierten Spannungen bestimmen, wie vorstehend beschrieben.
9 bis 11 zeigen eine Abfolge unterschiedlicher Positionen eines Fahrzeugs 500 beim Zusteuern auf eine Primärspule 200 eines induktiven Ladesystems, sowie den Verlauf von einer induzierten Spannung in das Doppelwicklungssystem (nicht dargestellt) gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dabei soll mit Hilfe des Doppelwicklungssystems und der ausgegebenen Induktionsspannung die Sekundärspule 300, welche auf der Unterseite des Fahrzeugs 500 eingebaut ist, über die Primärspule 200 am Parkplatz 400 optimal positioniert werden, so dass ein nachfolgendes induktives Aufladen des Energiespeichers (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 500 möglichst effizient erfolgt. Die 9 bis 11 veranschaulichen beispielhaft den Vorgang der Erfassung des Abstands des Fahrzeugs 500 in Längsrichtung zu der Primärspule 200 sowie die Rückmeldung an den Fahrer für eine bestmögliche Positionierung des Fahrzeugs 500 zu der Parkposition hin.
Um die Sekundärspule 300 und die Primärspule 200 in der Parkposition übereinander zu positionieren, können Faktoren wie beispielsweise die induzierte Spannung, ein Kopplungsfaktor, die Schwingkreisgüte, die Impedanz oder andere Parameter benutzt werden. Bei der folgenden Erfassung des Abstands des Doppelwicklungssystems in Längsrichtung des Fahrzeugs 500 zu der Primärspule 200 wird lediglich die induzierte Spannung verwendet, weil sie am einfachsten zu messen ist.
Die 9 bis 11 zeigen den qualitativen Verlauf der induzierten Spannung U_ist im Doppelwicklungssystem in Abhängigkeit von der Entfernung x des Doppelwicklungssystems von der Primärspule 200. Die Entfernung x = 0 bezeichnet dabei die Parkposition, in welcher die beiden Spulen 200, 300 kongruent zueinander angeordnet sind, und das induktive Aufladen des Energiespeichers des Fahrzeugs 500 erfolgt.
Ab einem bestimmten Abstand (in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfelds der Primärspule 200) kann das Doppelwicklungssystem das Magnetfeld der Primärspule 200 detektieren. Die induzierte Spannung ist bei diesem Abstand jedoch noch sehr gering und das Fahrzeug 500 muss weiter in Längsrichtung x fahren, bis die induzierte Spannung U_ist das Niveau einer Sollspannung U_soll erreicht, welche das Erreichen der Parkposition repräsentiert. Die Sollspannung U_soll wird anhand von (mehreren) Messungen und Simulationen festgelegt. Die aktuelle Größe der induzierten Spannung U_ist ist zur deutlicheren Veranschaulichung mit einem Punkt P in den 9 bis 11 gekennzeichnet.
9 zeigt, dass der Abstand x des Fahrzeugs 500 zur Ladestelle noch groß ist, und somit ist die induzierte Spannung U_ist an dieser Stelle gering und liegt weit unterhalb des Sollwerts U_soll. So befindet sich zum Beispiel im Armaturenbrett (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 500 eine grafische Anzeige (nicht dargestellt), welche dem Fahrer in der Form eines farbigen Lichtpunkts 600 den aktuellen Abstand des Fahrzeugs 500 von der Parkposition anzeigt, so dass dieser anhand der Rückmeldung die Parkposition leicht ansteuern kann. In diesem Fall erhält der Fahrer mittels eines roten Lichtpunkts die Aufforderung weiter in Längsrichtung auf die Primärspule 200 hin zu fahren, bis der Sollwert U_soll für die induzierte Spannung U_ist erreicht ist. Der Fachmann wird jedoch leicht erkennen, dass eine Vielzahl von optischen, akustischen und haptischen Rückmeldungen für diesen Zweck denkbar ist, und somit ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
10 zeigt die Position des Fahrzeugs 500, das nun näher zur Ladestelle in Längsrichtung gefahren ist. In dieser Position ist die induzierte Spannung U_ist größer als in der vorherigen Position gemäß 9, weil die Wicklungen (nicht dargestellt) des Doppelwicklungssystems näher zu der Primärspule 200 positioniert sind. Der Punkt P auf der Spannungskurve zeigt dabei den momentanen in den Wicklungen induzierten Spannungswert entsprechend der Abstands des Fahrzeugs 500 zu der Parkposition. Die Anzeige reagiert auf den verringerten Abstand in Längsrichtung dadurch, dass nun eine andere Farbe für den Lichtpunkt 600, hier zum Beispiel gelb, verwendet wird und drückt damit aus, dass die Parkposition fast erreicht ist. Die Wahl der Farben ist beliebig und die Zuordnung einer Farbe zu einem vorbestimmten Abstand ist dem Fachmann wohlbekannt.
Wenn das Fahrzeug 500 nun weiter in der Längsrichtung fährt, dann erreicht es schließlich die Parkposition (siehe hierzu 11). In dieser Position ist dann auch die Sollspannung U_soll erreicht und das Fahrzeug 500 sollte nun abgestellt werden, um seinen Energiespeicher aufladen. Der Fahrer sieht das Erreichen der Parkposition in der Anzeige anhand des Lichtpunkts 600, welcher hier beispielsweise nun grün dargestellt ist. Nun startet das induktive Aufladen des Energiespeichers des Fahrzeugs 500. Der Punkt P der induzierten Spannung auf der Spannungskurve im rechten Bereich von 11 befindet sich dabei auf dem Niveau des Sollwerts U_soll.
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

DE 102010053058 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit – einem Doppelwicklungssystem (100), welches ein Ferritelement (10), eine erste Wicklung (20) und eine auf der ersten Wicklung (20) angeordnete zweite Wicklung (30) aufweist, wobei die zweite Wicklung (30) gegenüber der ersten Wicklung (20) um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, und wobei das Doppelwicklungssystem (100) die jeweils von dem Magnetfeld der Primärspule des induktiven Ladesystems in die jeweilige Wicklung (20, 30) induzierte Spannung über eine Ausgabeschnittstelle ausgibt; – einer Auswerteinheit, welche die induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems (100) über eine Eingabeschnitte einliest und derart verarbeitet, dass eine Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems basierend auf den induzierten Spannungen bestimmt wird, und wobei die Auswerteeinheit eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Information hinsichtlich der bestimmten Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit aus den empfangenen induzierten Spannungen des Doppelwicklungssystems (100) Informationen im Hinblick auf einen Winkel bestimmt, in welchem die Primärspule des induktiven Ladesystems gegenüber dem Doppelwicklungssystem (100) in seitlicher Richtung zu dem Doppelwicklungssystem (100) versetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelwicklungssystem (100) dazu vorgesehen ist, unterhalb eines magnetisch abschirmenden Elements (50) für den Innenraum des Fahrzeugs angeordnet zu sein.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Feldverhältnisse des magnetisch abschirmenden Elements (50) für den Innenraum des Fahrzeugs bei der Bestimmung der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems berücksichtigt werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelwicklungssystem (100) im Wesentlichen im Bereich der Mittelachse des Fahrzeugs auf dessen Unterseite angeordnet ist, und dass eine Diagonale des Doppelwicklungssystems (100) in Bezug auf die Längserstreckung des Fahrzeugs mit dieser kongruent ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wicklung (30) gegenüber der ersten Wicklung (20) um 90° versetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) von der Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) verschieden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ferritelement (10) eine quadratische Gestalt aufweist und die Querschnittsfläche der ersten Wicklung (20) im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche der zweiten Wicklung (30) ist.
Verfahren zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; b) Positionieren der Vorrichtung zum Erfassung einer Lageabweichung der passiven Spule gegenüber der Primärspule eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug in den Bereich des Magnetfelds der Primärspule; c) Erfassen einer ersten induzierten Spannung in der ersten Wicklung (20) des Doppelwicklungssystems (100) und einer zweiten induzierten Spannung in der zweiten Wicklung (30) des Doppelwicklungssystems (100) und Ausgeben der erfassten ersten und zweiten induzierten Spannung mit Hilfe der Ausgabeschnittstelle an die Auswerteeinheit; d) Bestimmen, in der Auswerteeinheit, einer Information hinsichtlich der Lageabweichung des an die passive Spule angrenzenden Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems, basierend auf den ersten und zweiten induzierten Spannungen; und e) Ausgeben, von der Auswerteeinheit, der Information hinsichtlich der Lageabweichung des Doppelwicklungssystems (100) gegenüber der Primärspule des induktiven Ladesystems an der Ausgabeschnittstelle der Auswerteeinheit.