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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das Wiederaufladen von Fahrzeugbatterien.
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Hintergrund
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Ladeverfahren für batterie-elektrische Fahrzeuge (BEVs, BEV – battery electric vehicles) und Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs, PHEV – plug in hybrid electric vehicle) haben mit Fortschritten beim Fahrzeugantrieb und bei der Batterietechnologie eine weitere Verbreitung gefunden.
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Kurzdarstellung
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Ein Fahrzeug enthält eine Batterie, eine elektrisch mit der Batterie verbundene Ladeplatte, einen Sensor, der ein Detektionssignal als Reaktion darauf, dass sich ein Objekt in der Nähe der Ladeplatte befindet, abgibt, und mindestens eine Steuerung. Die mindestens eine Steuerung bewirkt, dass ein Assoziierungssignal während eines Batterieladevorgangs wiederholt übertragen wird, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte aufrechterhalten wird. Des Weiteren bewirkt die mindestens eine Steuerung als Reaktion auf den Empfang eines Detektionssignals, dass das Übertragen des Assoziierungssignals unterbrochen wird, so dass das Laden der Batterie angehalten wird.
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Ein Fahrzeug enthält eine Batterie, eine elektrisch mit der Batterie verbundene Ladeplatte, einen Sensor, der ein Detektionssignal ausgibt, während sich ein Objekt in der Nähe der Ladeplatte befindet, und mindestens eine Steuerung. Die mindestens eine Steuerung bewirkt, dass ein Assoziierungssignal während des Ladens der Batterie über die Ladeplatte wiederholt zu einem Ladesystem übertragen wird, so dass das Ladesystem das Laden der Batterie aufrechterhält. Die mindestens eine Steuerung bewirkt weiterhin, dass das wiederholte Übertragen des Assoziierungssignals unterbrochen wird, so dass das Laden der Batterie außer Kraft gesetzt wird, während das Detektionssignal von dem Sensor empfangen wird.
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Ein Verfahren zum Laden einer Fahrzeugbatterie umfasst Ausgeben eines Detektionssignals als Reaktion darauf, dass sich ein Objekt in der Nähe einer Ladeplatte befindet, und andernfalls Ausgeben eines Freigabesignals, wiederholtes Übertragen eines Assoziierungssignals zu einem Ladesystem während eines Batterieladevorgangs, so dass das Ladesystem den Batterieladevorgang aufrechterhält, und Unterbrechen der wiederholten Übertragung des Assoziierungssignals als Reaktion auf den Empfang des Detektionssignals, so dass das Ladesystem den Ladevorgang anhält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist eine schematische Ansicht eines an einer Ladestation angedockten Fahrzeugs; und
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2 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Durchführung einer laufenden drahtlosen Assoziierung zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeugladegerät; und
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3 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Verwaltung eines induktiven Ladens, einschließlich der Detektion von Fremdobjekten nahe dem Ladebereich.
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Ausführliche Beschreibung
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Es werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen vielgestaltige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise auszuüben ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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Fahrzeuge können durch Batterieelektrizität angetrieben werden (BEVs) sowie durch eine Kombination von Energiequellen, darunter Batterieelektrizität. Zum Beispiel kommen Hybridelektrofahrzeuge (HEVs, HEV hybrid electric vehicle) in Betracht, bei denen der Antriebsstrang sowohl durch eine Batterie als auch durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird. In diesen Konfigurationen ist die Batterie wiederaufladbar, und ein Fahrzeugladegerät liefert Energie zum Wiederherstellen der Batteriekapazität nach der Entladung.
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Auf 1 Bezug nehmend, wird ein Fahrzeugladesystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und allgemein durch die Zahl 10 bezeichnet. Induktionsladen wird dazu verwendet, um einem Fahrzeug 14 Energie von einem Fahrzeugladegerät 12 zuzuführen und so die Batteriekapazität wiederherzustellen. Es ist eine Ladestation 16 gezeigt, die das durch Induktionsladen zu ladende Fahrzeug 14 aufnimmt. Das Fahrzeug 14 ist an der Ladestation 16 angedockt, in der das Fahrzeugladegerät 12 untergebracht ist. Das Fahrzeugladegerät 12 kann zum Empfang von elektrischem Haushaltsstrom, wie er zum Beispiel in einer typischen Hausgarage zur Verfügung steht, verbunden sein.
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Das Fahrzeug 14 enthält eine Sekundärspule, die in einer Induktionsladeplatte 18 untergebracht ist, welche auf der Unterseite des Fahrzeugs 14 angeordnet ist. Die Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs ist mit der Fahrzeugbatterie elektrisch verbunden. Des Weiteren enthält das Fahrzeug 14 einen AC-zu-DC-Energiewandler, um die von dem Fahrzeugladegerät 12 empfangene AC-Energie zu durch die Batterie zu empfangende DC-Energie gleichzurichten und zu filtern. Das Fahrzeugladegerät 12 ist im Boden unterhalb des Fahrzeugs 14 angeordnet und enthält eine Primärladespule, die in einer entsprechenden Primärinduktionsladeplatte 20 untergebracht ist. Die Primärinduktionsladeplatte 20 ist allgemein horizontal und in einem Abstand von der Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs positioniert. Die Primärinduktionsladeplatte 20 kann in der Höhe beweglich sein, um einen geeigneten Spalt zur Erleichterung des Ladens des Fahrzeugs 14 zu schaffen. Der Primärspule wird elektrischer Strom zugeführt, wodurch um die Primärinduktionsladeplatte 20 herum ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Wenn sich die Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs in naher Beziehung zu der gespeisten Primärinduktionsladeplatte 20 befindet, empfängt sie dadurch, dass sie sich in dem erzeugten elektromagnetischen Feld befindet, Energie. Strom wird in der Sekundärspule induziert und anschließend zu der Fahrzeugbatterie übertragen, wodurch eine Wiederaufladungswirkung erzielt wird. Der Spalt zwischen den Platten gestattet eine Änderung der Fahrzeugausrichtung und auch die Berücksichtigung anderer zugelassener Fahrzeuge mit unterschiedlichen Fahrzeugniveaus.
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Bei einer (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsform ist die Primärinduktionsladeplatte der Ladestation dazu konfiguriert, sich in einer allgemein vertikalen Position zu befinden, zum Beispiel an oder nahe einer aufrechten Wand. Das Fahrzeug könnte eine entsprechende Sekundärinduktionsladeplatte an einem vorderen oder hinteren vertikalen Teil, zum Beispiel als Teil eines vorderen oder hinteren Stoßfängers, haben. Die Primär- und die Sekundärinduktionsladeplatte gelangen in eine nahe Beziehung, wenn das Fahrzeug zu der Ladestation gefahren und in einer festgelegten Ladeposition geparkt wird. Ein gewollter Spalt würde teilweise in Zusammenhang mit einer Variation der Parkposition des Fahrzeugs wieder zwischen der Primär- und der Sekundärinduktionsladeplatte vorgesehen sein.
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Erneut auf 1 Bezug nehmend, ist das Fahrzeug 14 mit einer Steuerung 22 versehen. Obgleich die Fahrzeugsteuerung 22 als eine einzige Steuerung gezeigt ist, kann sie mehrere Steuerungen umfassen, die zur Steuerung mehrerer Fahrzeugsysteme verwendet werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung 22 ein(e) Fahrzeugsystemsteuerung/Antriebsstrangsteuergerät (VSC/PCM – vehicle system controller/powertrain control module) sein. In dieser Hinsicht kann der Fahrzeugladesteuerungsteil des VSC/PCM in der VSC/PCM eingebettete Software sein, oder er kann eine getrennte Hardware-Vorrichtung sein. Die Fahrzeugsteuerung 22 enthält allgemein eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (z. B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode zum miteinander Zusammenwirken zur Durchführung einer Reihe von Operationen. Weiterhin enthält ein Mikroprozessor in der Fahrzeugsteuerung 22 ein Zeitglied zum Verfolgen abgelaufener Zeitintervalle zwischen einer Zeitreferenz und ausgewählten Ereignissen. Festgelegte Intervalle sind so programmiert, dass die Steuerung bestimmte Ansteuerungssignale zuführt und in auswählbaren Zeitintervallen gegebene Eingaben überwacht. Die Fahrzeugsteuerung steht mit der Fahrzeugbatterie in elektrischer Verbindung und empfängt Signale, die das Batterieladeniveau anzeigen. Des Weiteren steht die Fahrzeugsteuerung 22 über eine ein gemeinsames Busprotokoll (z. B. CAN) verwendende Hardline-Fahrzeugverbindung mit anderen Steuerungen in Verbindung und verwendet auch drahtlose Kommunikation.
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Das Fahrzeugladegerät 12 ist mit einer Ladegerätsteuerung 24 versehen, die drahtlose Kommunikationsmittel aufweist. Die Ladegerätsteuerung 24 weist gleichermaßen eingebettete Software auf und ist dazu programmierbar, durch das Fahrzeugladegerät 12 bereitgestellten Leistungsfluss zu regulieren. In der Ladegerätsteuerung 24 eingebettete Software enthält weiterhin ein Zeitglied zum Verfolgen der abgelaufenen Zeit zwischen festgelegten Ereignissen. Unter ausgewählten Bedingungen oder bei Empfang festgelegter Anweisungen kann die Ladegerätsteuerung 24 Leistungsfluss durch das Ladegerät 12 aktivieren, deaktivieren oder reduzieren. Das Fahrzeugladegerät 12 ist dazu konfiguriert, Signale zu empfangen, die Ladungsanweisungen von der Fahrzeugsteuerung 22 anzeigen.
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Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, drahtlos mit der Ladegerätsteuerung 24 zu kommunizieren. Die drahtlose Kommunikation kann durch RFID, NFC, Bluetooth oder andere Drahtlosmethoden bewerkstelligt werden. Bei mindestens einer Ausführungsform wird die drahtlose Kommunikation dazu verwendet, einen Assoziierungsvorgang zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fahrzeugladegerät 12 vor Einleitung eines Ladevorgangs durchzuführen. Der Assoziierungsvorgang kann umfassen, dass die Fahrzeugsteuerung 22 der Ladegerätsteuerung 24 ein Signal sendet, das eine Authentifizierungsanforderung anzeigt. Dann empfängt die Steuerung 22 ein Antwortsignal von der Ladegerätsteuerung 24 und verwendet das Antwortsignal zum Feststellen, ob ein anfänglicher Authentifizierungsstatus für das Fahrzeugladegerät 12 gewährt werden soll oder nicht. Die Authentifizierung kann durch mehrere festgelegte Faktoren beeinflusst werden, darunter Hersteller, Nennleistungen, Sicherheitsschlüssel und/oder andere Authentifizierungsfaktoren. Auf Grundlage eines angemessenen Antwortsignals durch die Ladegerätsteuerung 24 stellt die Fahrzeugsteuerung 22 eine positive Assoziierung zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fahrzeugladegerät 12 fest. Nach Detektion eines authentifizierten Ladegeräts führt die Fahrzeugsteuerung 22 der Ladegerätsteuerung 24 ein Initiierungssignal zu, um das Ladesystem anzuweisen, einen Ladevorgang einzuleiten. Die anfängliche drahtlose Anforderung und anschließende Authentifizierungsantwort bilden einen Assoziierungs-”Handshake” zwischen den beiden Geräten. Die Assoziierung sorgt auch für weitere sichere Kommunikations- und Ansteuerungssignale zwischen dem Fahrzeug 14 und der Fahrzeugsteuerung 12. Wenn von der Fahrzeugsteuerung 22 keine positive Authentifizierungsantwort erhalten wird, kann ein Ansteuerungssignal bereitgestellt werden, um ein Laden zu verhindern.
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Wie oben bei Bezugnahme auf 1 erwähnt, besteht zwischen der Sekundärinduktionsladeplatte 18 und der Primärinduktionsladeplatte 20 des Fahrzeugs ein Spalt. In Zusammenhang mit diesem Spalt besteht die Möglichkeit, dass Fremdobjekte in das elektromagnetische Ladungsfeld gelangen. Es werden hier Ladungsverwaltungsverfahren offenbart, die die Detektion eines Fremdobjekteintritts in einen Bereich nahe dem Ladungsfeld und eine anschließende Antwort umfassen. Mindestens ein Objektsensor ist am Fahrzeug 14 oder an der Ladestation 16 angeordnet. Es wird eine Detektionszone erzeugt, die einen Bereich um das Paar Induktionsladeplatten herum umfasst. Die gemeinsame Verwendung mehrerer Objektsensoren kann eine weitere Detektionszone bereitstellen. Des Weiteren sind verschiedene Sensorarten für diese Anwendung geeignet. Bei mindestens einer Ausführungsform sind Radarsensoren am Fahrzeug 14 angeordnet, um den Bereich nahe dem elektromagnetischen Ladungsfeld zu überwachen. Als Alternative dazu können Ultraschall- oder Infrarotmesstechniken für Objektdetektionszwecke geeignet sein.
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Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, Ausgangssignale von den Objektsensoren zu empfangen, und verwendet diese Daten zur Erweiterung von dem Fahrzeugladegerät 12 zugeführten Anweisungen. Die Objektsensoren überwachen den Bereich nahe den Induktionsplatten auf das Eindringen von Fremdobjekten in das Ladungsfeld. Die Objektsensoren sind vor der Ladungsinitiierung sowie während Ladevorgängen aktiv. Wenn ein Objekt in der Nähe der Induktionsladeplatte 18 detektiert wird, wird von dem Sensor ein Detektionssignal ausgegeben, das die Gegenwart des Objekts anzeigt. Wenn kein Objekt in der Nähe der Induktionsladeplatte detektiert wird, geben die Sensoren ein Freigabesignal, dass sich keine Fremdobjekte nahe der Ladeplatte 18 befinden, aus. Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert zu bewirken, dass die Ladegerätsteuerung 24 das Fahrzeugladegerät 12 deaktiviert, wenn von irgendeinem der Sensoren ein Detektionssignal empfangen wird. Nach der Deaktivierung des Ladens aktiviert die Fahrzeugsteuerung 22 erneut die Objektsensoren zur weiteren Überwachung des Bereichs nahe der Induktionsplatten. Wenn ein anschließendes Freigabesignal von allen Sensoren empfangen wird, kann die Fahrzeugsteuerung 22 gemäß ihrer Programmierung das Übertragen eines Wiederaufnahmesignals zur Ladegerätsteuerung 24 bewirken. Das Wiederaufnahmesignal zeigt eine Anweisung zur Wiederaufnahme des zuvor durch Objektdetektion deaktivierten Batterieladevorgangs an.
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Das Fahrzeugladegerät 12 ist so konfiguriert, dass es ein wiederholtes Übertragen eines Signals von dem Fahrzeug 14 erfordert, um eine positive Assoziierung sowie einen andauernden Ladevorgang aufrechtzuerhalten. Die Fahrzeugsteuerung 22 kann bewirken, dass das Assoziierungssignal intermittierend oder kontinuierlich übertragen wird. Bei mindestens einer Ausführungsform erfolgt das wiederholte Übertragen des Assoziierungssignals in vorbestimmten Zeitintervallen. Die Initiierung und/oder Beendigung des Assoziierungssignals kann auch durch mit dem Laden verwandte Ereignisse ausgelöst werden, wie zum Beispiel festgelegte Batterieladeniveaus oder von dem Fahrzeugladegerät gelieferte vorbestimmte kumulative Energiegrenzwerte. Die Ladegerätsteuerung 24 ist dazu programmierbar, die Primärinduktionsladeplatte 20 zu deaktivieren, wenn innerhalb des festgelegten Zeitintervalls von dem Fahrzeug kein Signal empfangen wird. Wie oben beschrieben, ist das Ladesystem dazu konfiguriert, das Laden zu deaktivieren, wenn nahe der Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs ein Objekt detektiert wird. Es ist zweckmäßig, das Erfordernis laufender Assoziierungssignale als ein Mittel zur Deaktivierung des Ladens, wenn ein Fremdobjekt nahe dem Ladungsfeld detektiert wird, zu verwenden. Bei mindestens einer Ausführungsform ist die Fahrzeugsteuerung 22 dazu konfiguriert, das wiederholte Übertragung von Assoziierungssignalen zu dem Fahrzeugladegerät 12 als Reaktion auf eine Detektionssignalausgabe von irgendeinem der Sensoren zu unterbrechen. Die Unterbrechung des Assoziierungssignals bewirkt ein Abschalten der Energieversorgung der Primärinduktionsladeplatte 20. Über die Ladeplatte 18 der Batterie zugeführter Strom wird dadurch auf null reduziert. Ein redundantes Beendigungssignal kann zusätzlich zugeführt werden, um das Fahrzeugladegerät 12 zu deaktivieren.
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Das Ladesystem 10 ist dazu konfiguriert, einen deaktivierten Ladevorgang wieder aufzunehmen, wenn ein Objekt die Nähe der Ladeplatte verlassen hat und nicht mehr detektiert wird. Die Assoziierungssignale können wieder als ein Mittel zur Steuerung der durch das Fahrzeugladegerät 12 durchgeführten Ladevorgänge verwendet werden. Wie oben erwähnt, bleiben die Objektsensoren während einer Unterbrechung von Assoziierungssignalen aktiv. Wird ein Fremdobjekt nicht länger detektiert, wird von den Sensoren ein Freigabesignal ausgegeben. Die Fahrzeugsteuerung 22 bewirkt die Wiederaufnahme des Übertragens der wiederholten Assoziierungssignale als Reaktion auf das Freigabesignal von den Sensoren. Das Fahrzeugladegerät 12 wird dazu aufgefordert, das Laden der Batterie über die Induktionsladeplatte 20 wiederaufzunehmen. Ein positives Ladungswiederaufnahmesignal kann auch dazu zugeführt werden, das Fahrzeugladegerät 12 dazu anzusteuern, einen deaktivierten Ladevorgang wiederaufzunehmen. Wenn mehr als eine vorbestimmter Zeitspanne abgelaufen ist, kann das Ladesystem der anfänglichen drahtlosen Assoziierung zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Ladegerät 12 unterzogen werden, um einen neuen Ladevorgang zu beginnen.
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Die Fahrzeugsteuerung 22 ist weiterhin dazu konfiguriert, die Erzeugung mehrerer Alarmsignale zu bewirken. Auf 1 Bezug nehmend, ist das Fahrzeug 14 mit einem Benutzerdisplay 26 innerhalb des Fahrzeuginnenraums versehen. Das Benutzerdisplay 26 dient als ein Alarmmechanismus für einen Bediener. Die Steuerung 22 kann die Erzeugung mehrerer verschiedener Bord-Displaymeldungen bewirken. Zum Beispiel wird ein Displayalarm erzeugt, der einen Bediener über ein detektiertes Objekt benachrichtigt und/oder einen Ladevorgang deaktiviert. Die Fahrzeughupe ist ein zusätzlicher Alarmmechanismus, der als Reaktion auf ein detektiertes Objekt nahe dem Ladungsfeld ein externes akustisches Alarmsignal bereitstellen kann. Die Alarmpulsdauer und das Wiederholungsmuster der Hupe können so eingestellt werden, dass sie eindeutig sind, um Hindernisdetektionsereignisse von anderen pulsierende Hupentöne verursachen Ereignissen zu unterscheiden.
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Ein einen Algorithmus eines laufenden Assoziierungsvorgangs zeigendes Verfahren wird in 2 allgemein als Verfahren 200 dargestellt. Die Fahrzeugsteuerung beginnt einen Ladevorgang in Schritt 202, zum Beispiel nach Erreichen einer Anfangsassoziierung zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrzeugladegerät. Dann stellt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 208 fest, ob das festgelegte Zeitintervall T2 zwischen der aktuellen Zeit und der Anfangszeitreferenz T0 abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, dann bleibt die Steuerung in Schritt 210 in einem Ruhezustand und führt dem Ladegerät kein das Laden des Fahrzeugs betreffendes Ansteuerungssignal zu. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 208 zurück, um die seit der Zeitreferenz T0 abgelaufene aktuelle Zeit bezüglich des festgelegten Zeitintervalls T2 erneut zu überprüfen. Es versteht sich, dass das Zeitintervall T2 kurz genug sein kann, um näherungsweise einer kontinuierlichen Assoziierung zwischen dem Fahrzeug und dem Ladegerät zu entsprechen.
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Nach Ablauf des festgelegten Zeitintervalls T2 stellt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 210 fest, ob sich das Fahrzeug in einem drehmomentaktivierten Zustand befindet. Wenn das Fahrzeug drehmomentaktiviert ist, stellt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 212 ein Signal zur Verfügung, das einen Befehl zum Anhalten oder Deaktivieren des Fahrzeugladegeräts anzeigt. Die Steuerung würde dann das Zeitglied in Schritt 214 auf die Zeitreferenz T0 zurückstellen und anschließend in Schritt 206 zu einem Anfangsassoziierungsvorgang zurückkehren.
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Wenn das Fahrzeug in Schritt 210 nicht drehmomentaktiviert ist und sich zum Beispiel in einem geparkten Zustand befindet, dann stellt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 216 fest, ob das Fahrzeug Energie von dem Ladegerät benötigt. Wenn das Fahrzeugbatterieladeniveau einen festgelegten Grenzwert übersteigt und wenn andere Fahrzeugaktivitäten keiner Stromversorgung bedürfen, während das Fahrzeug an der Ladestation angedockt ist, stellt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 226 ein Signal zur Verfügung, das einen Befehl zum Deaktivieren des Fahrzeugladegeräts anzeigt. Es versteht sich, dass das Grenzladeniveau des laufenden Assoziierungsvorgangs gegebenenfalls das gleiche Niveau wie ein erforderlicher Batteriegrenzwert haben kann, um anfänglich einen Ladevorgang zu beginnen.
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Wenn entweder das Batterieladeniveau unter dem festgelegten Grenzladeniveau liegt oder wenn das Fahrzeug in Schritt 216 Energie von dem Ladegerät benötigt, um die Fahrzeugaktivitäten zu erleichtern, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 218, dass ein Assoziierungssignal zu dem Fahrzeugladegerät übertragen wird. Das in Schritt 218 übertragene Assoziierungssignal bestätigt erneut eine vorherige Assoziierung und hält einen gegebenen Ladevorgang aufrecht. Die Fahrzeugsteuerung oder die Ladegerätsteuerung können so konfiguriert sein, dass sie, wenn das Signal in Schritt 220 von dem Fahrzeugladegerät nicht empfangen wird, das Laden in Schritt 212 unterbrechen, da das Zeitintervall T2 abgelaufen ist und kein eine Assoziierung bestätigendes Signal empfangen worden ist. Die Steuerung(en) würde (würden) dann das Zeitglied in Schritt 214 auf die Zeitreferenz T0 zurückstellen und anschließend in Schritt 206 zu einem Anfangsassoziierungsvorgang zurückkehren.
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Nachdem das Fahrzeug das Assoziierungssignal in Schritt 220 empfangen hat, wird eine Fortdauer des Ladevorgangs ermöglicht, und der Ladungszustand wird in Schritt 222 aufrechterhalten. Dann stellt (stellen) die Steuerung(en) das Zeitglied in Schritt 224 zurück und kehrt (kehren) zu Schritt 202 zurück. In Abhängigkeit von der Dauer von T2 kann das Assoziierungssignal als entweder regelmäßig oder kontinuierlich übertragen, während die Fahrzeugsteuerung das Verfahren 200 zyklisch durchläuft, betrachtet werden.
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Gemäß 3 wird ein Verfahren 300 gezeigt, durch das eine Fahrzeugsteuerung zumindest teilweise darauf basierend, ob sich ein Fremdobjekt in der Nähe des Ladungsfeldes befindet, bestimmt, ob es das Fahrzeugladen aktivieren oder deaktivieren soll. Die Fahrzeugsteuerung beginnt einen Ladevorgang in Schritt 302. Es können eine Assoziierungsanforderung und eine positive Reaktion, wie oben besprochen, erforderlich sein, um die Wahl des Ladevorgangs zu aktivieren. Bei einer Batterie mit einer nicht ganz vollen Ladung und gleichzeitiger Nähe zu einer zugehörigen Ladestation kann die Wahl eines Ladezustands induziert werden. Die Fahrzeugsteuerung bewirkt die Aktivierung der Objektsensoren in Schritt 306 zur Überwachung des die Induktionsladeplatten umgebenden Bereichs. Wenn die Objektsensoren aktiv sind, geben sie einen Objektdetektionsstatus anzeigende Signale an die Fahrzeugsteuerung aus. In Schritt 308 verwendet die Fahrzeugsteuerung von den Objektsensoren empfangene Daten zur Feststellung, ob sich ein Fremdobjekt in der Nähe des Ladungsfeldes befindet. Ist kein Objekt detektiert worden, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 310 die Übertragung eines Ansteuerungssignals, das das Fahrzeugladegerät dazu aktiviert, mit der Energieversorgung zu beginnen. Die Fahrzeugsteuerung löscht auch jegliche Alarm-gesendet-Flags in Schritt 312, die in dem Speicher bezüglich eines vorherigen Auftretens eines detektierten Objekts gespeichert sein können. Dann kehrt die Steuerung zu den Schritten 302 und 306 zurück, um die Objektdetektion wieder aufzunehmen.
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Wieder auf 3 Bezug nehmend, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 314, dass das Ladegerät hinsichtlich der Energieversorgung deaktiviert wird, wenn in Schritt 308 ein Objekt durch die Objektsensoren detektiert worden ist. Wenn ein Batterieladevorgang bereits im Gang ist, umfasst Schritt 314 das Unterbrechen des Vorgangs als Reaktion auf ein Objektdetektionssignal. Wie oben besprochen, kann die Unterbrechung des Batterieladevorgangs entweder durch einen positiven Beendigungsbefehl oder durch Aufhebung der Übertragung des wiederholten Assoziierungssignals verursacht werden. Die Aufhebung der wiederholten Übertragung des Assoziierungssignals bewirkt, dass das Fahrzeug und das Ladegerät die Assoziierung verlieren und das Laden der Batterie anhält. Wenn ein Ladevorgang noch nicht begonnen hat, dann umfasst Schritt 314 das Zuführen eines Signals, das einen Befehl zur Verhinderung der Ladungsinitiierung anzeigt.
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In Schritt 316 stellt die Fahrzeugsteuerung fest, ob ein vorheriger Alarm zu einem Fahrzeugführer gesendet worden ist, der die Detektion eines Objekts und die Deaktivierung des Ladens des Fahrzeugs anzeigt. Ein vorheriger Alarm wird durch ein im Speicher der Steuerung gespeichertes Alarm-gesendet-Flag angezeigt. Wenn ein vorheriger Alarm gesendet worden ist, dann kehrt die Steuerung zu Schritt 306 zurück und aktiviert erneut die Objektsensoren zur Detektion, ob sich das Fremdobjekt noch nahe dem Ladungsfeld befindet. Wenn jedoch kein vorheriger Alarm gesendet worden ist, dann wird als Reaktion darauf, dass ein Objekt detektiert worden ist, in den Schritten 318 und 320 ein Alarm erzeugt. Der Alarm kann akustisch sein, wie in Schritt 318 gezeigt, und in Form eines pulsierenden Fahrzeughupentons vorliegen. Der externe pulsierende Hupenton kann eine eindeutige Dauer und/oder ein eindeutiges Wiederholungsmuster haben, um einen sich nicht beim Fahrzeug befindenden Fahrzeugführer zu benachrichtigen, wie in Schritt 320 gezeigt ist. Weiterhin kann der pulsierende Fahrzeughupenton bewirken, dass ein sich nahe dem Ladungsfeld befindendes Tier den Bereich verlässt. Der Alarm kann auch eine SMS-Nachricht umfassen, die zu einer mobilen Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugführers gesendet wird. Wie in Schritt 318 gezeigt, ist ein Bord-Alarm vorgesehen, um einen Fahrzeugführer im Fahrzeug zu benachrichtigen. Anzeigenachrichten und akustische Signale benachrichtigen einen Fahrer, dass ein Objekt nahe dem Ladungsfeld detektiert worden ist. Nach der Bereitstellung eines Alarms für den Fahrzeugführer setzt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 322 ein internes Alarm-gesendet-Flag, um einen Hinweis zu speichern, dass der Fahrzeugführer benachrichtigt worden ist. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 306 zurück, um ein Aktivieren der Objektsensoren zu bewirken. Auf diese Weise wird eine Neubewertung des Ladungsfeldes durchgeführt, und Schritt 308 kann die Wiederaufnahme des Ladens gestatten, wenn sich das detektierte Objekt nicht mehr nahe dem Ladungsfeld befindet.
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Bei alternativen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuerung dazu konfiguriert sein, einen Schalter in einem mit der Sekundärspule verbundenen Fahrzeugschaltkreis zu öffnen, um weiteres Laden des Fahrzeugs zu deaktivieren.
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Ein Vorteil der obigen Verfahren besteht in der Bereitstellung einer Erfassung, die hilft, Fremdobjekte, die in das elektromagnetische Induktionsladungsfeld gelangen können, vor Schaden zu bewahren. Ein zusätzlicher vorteilhafter Aspekt ist die Vorgehensweise der kontinuierlichen Überwachung eines detektierten Objekts in Kombination mit der Wiederaufnahme eines Ladevorgangs, wenn das detektierte Objekt das Ladungsfeld verlassen hat. Zum Beispiel kann ein Objekt das Feld vorübergehend durchqueren. Eine Detektion des Objekts würde eine Unterbrechung eines Ladevorgangs verursachen. Die oben beschriebenen Verfahren vermeiden eine durch vorübergehende Objektdetektion verursachte langfristige Unterbrechung, die zur Folge hätte, dass die Fahrzeugladung unvollständig bliebe. Ein vorübergehendes Detektionsereignis würde nicht zwangsweise die Rückkehr eines Fahrzeugführers zu einem nicht vollständig geladenen Fahrzeug zur Folge haben.
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Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können an eine Verarbeitungseinrichtung, eine Steuerung oder einen Computer, wozu eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, lieferbar sein oder durch sie implementiert sein. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
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Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
