DE102013222518A1

DE102013222518A1 - System und verfahren zur minderung von temperaturbedingungen bei drahtloser aufladung

Info

Publication number: DE102013222518A1
Application number: DE201310222518
Authority: DE
Inventors: John Robert Van Wiemeersch; Michael Hrecznyj
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-05-08
Also published as: CN103812162B; RU2627034C2; RU2013149854A; US9065157B2; US20140125277A1; CN103812162A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Minderung von unsicheren Temperaturbedingungen in einem induktiven Ladesystem innerhalb eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein induktives Aufladen eines aufladbaren Geräts mit einem induktiven Ladegerät. Das Verfahren umfasst außerdem ein Anpassen einer Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen. Das Verfahren umfasst ferner ein Speichern von Temperaturmetriken in Bezug auf mindestens ein aufladbares Gerät in einer Datenbank. Das Verfahren umfasst außerdem ein Abschalten des induktiven Ladegeräts, wenn es erfasst, dass das Gerät auf dem induktiven Ladegerät außerdem mit einer drahtgebundenen Ladequelle verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drahtlose Ladesysteme und insbesondere die Minderung von übermäßigen Temperaturbedingungen während des drahtlosen Aufladens von tragbaren Geräten in einem Fahrzeug.
Tragbare, batteriebetriebene elektronische Geräte, wie beispielsweise Mobiltelefone, setzen wiederaufladbare Batterien ein, die wieder aufgeladen werden müssen, wenn die Batterieladung verbraucht ist. Typischerweise werden elektrische betriebene oder elektronische Geräte über eine Drahtverbindung physisch mit einem elektrischen Ladegerät verbunden. Seit kurzem sind drahtlose Ladegeräte, wie beispielsweise induktive Ladegeräte, zum Aufladen der Batterie ohne jegliche physische Drahtverbindung zwischen dem elektronischen Gerät und dem Ladegerät erhältlich. Drahtlose Ladegeräte erzeugen durch die Verwendung von elektromagnetischen Wandlern ein elektromagnetisches Feld, um die elektrische Energie vom Ladegerät an einen Empfänger auf einer Batterie oder einem Gerät zu übertragen, welches das Aufladen der Batterie steuert. Induktive Ladegeräte erzeugen durch die Verwendung von induktiven Spulen ein Magnetfeld, um die elektrische Energie vom Ladegerät an einen Empfänger auf einer Batterie oder einem Gerät zu übertragen, welches das Aufladen der Batterieladung steuert. Induktive Ladegeräte wurden zur Verwendung an verschiedenen Stellen innerhalb des Fahrerraums eines Fahrzeugs zum Aufladen einer Batterie für tragbare Geräte oder eines batteriebetriebenen Geräts vorgeschlagen. Typischerweise befindet sich das Ladegerät der Bequemlichkeit halber in der Nähe des Fahrers und der Fahrgäste, um leichten Zugriff auf die Geräte zu ermöglichen. Drahtloses Aufladen eines Geräts bei Temperaturen, die über die Betriebstemperatur hinausgehen, für die das Ladegerät ausgelegt ist, kann dem Gerät und/oder der Batterie des Geräts, das bzw. die aufgeladen wird, Schaden zufügen. Es ist daher wünschenswert, ein drahtloses Ladegerät und/oder System auf eine Weise bereitzustellen, welche die Aufladung über Temperaturen, für die das Gerät ausgelegt ist, zu minimieren, um dadurch Schaden am Gerät und/oder an der Batterie des Geräts, das bzw. die aufgeladen wird, zu verringern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verwaltung von Temperaturbedingungen in einem drahtlosen Ladesystem bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des drahtlosen Aufladens eines aufladbaren Geräts mit einem drahtlosen Ladegerät und Erfassen von Temperaturinformationen in Bezug auf das drahtlose Aufladen. Das Verfahren umfasst außerdem den Schritt des Anpassens einer Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ladesystem zum Verwalten von Temperaturbedingungen in einem drahtlosen Ladesystem bereitgestellt. Das Ladesystem umfasst ein drahtlos betriebenes Ladegerät. Das Ladesystem umfasst außerdem eine Steuerung, welche Temperaturinformationen in Bezug auf das drahtlos betriebene Ladegerät erfasst und eine Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen anpasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein On-Board-System zum Verwalten von Temperaturbedingungen in einem drahtlosen Ladesystem bereitgestellt. Das drahtlose Ladesystem umfasst außerdem ein induktiv betriebenes Ladegerät und eine Steuerung, welche Temperaturinformationen in Bezug auf das drahtlos betriebene Ladegerät erfasst und eine Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen anpasst. Das drahtlose Ladesystem umfasst außerdem ein Konnektivitätssystem, das Temperaturmetriken in Bezug auf mindestens ein aufladbares Gerät in einer Datenbank speichert.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute bei Prüfung der vorliegenden Spezifikation, Ansprüche und beiliegenden Zeichnungen nachvollziehbar und ersichtlich.
In den Zeichnungen ist/sind:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrerraums eines Fahrzeugs, das ein drahtloses Ladegerät in einem potenziellen Ladebereich gemäß einer Ausführungsform einsetzt;
2 eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts des Fahrzeugfahrerraums, die den Ladebereich ferner so veranschaulicht, dass er sich auf einer Mittelkonsole eines Fahrzeugs mit einem tragbaren aufladbaren Gerät in der Nähe des Ladegeräts befindet;
3 ein Blockdiagramm eines drahtlosen Ladesystems gemäß einer Ausführungsform;
4 eine perspektivische Ansicht des drahtlosen Ladesystems gemäß einer Ausführungsform;
5 ein schematisches Blockdiagramm eines drahtlosen Ladesystems, das so konfiguriert ist, dass es Aufladung eines Geräts bei Temperaturen minimiert, bei welchen das Gerät nicht zu funktionieren ausgelegt ist;
6 ein Flussdiagramm, das die Temperaturverwaltung in einem induktiven Ladesystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
7 ein Flussidagramm, das eine Routine zur Erkennung eines aufladbaren Geräts gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
8 ein Flussidagramm, das eine Routine zur Erkennung von Doppelaufladung eines Geräts gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
9A und 9B ein Flussdiagramm, das eine Überwachung einer Ladetemperatur und einer Innenraumtemperatur gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
Wie erforderlich, werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch von selbst, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt ins Einzelne gehende Darstellungen; einige schematische Darstellungen sind möglicherweise übertrieben oder minimiert, um eine Übersicht über die Funktionen bereitzustellen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen Struktur- und Funktionsdetails nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Basis für die Belehrung von Fachleuten über verschiedene Einsatzmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung auszulegen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist der Innenraum eines Kraftfahrzeugs 10 im Allgemeinen so veranschaulicht, dass er einen Fahrgastraum 12 aufweist, der ein drahtloses Ladesystem 30 gemäß einer Ausführungsform einsetzt. Das Fahrzeug 10 umfasst im Allgemeinen eine frontseitige Sitzanordnung, die einen Fahrersitz 14 und einen Beifahrersitz 16 umfasst, die jeweils so ausgelegt sind, dass sie einer Person als einem Fahrzeuginsassen im Fahrgastraum 12 des Fahrzeugs 10 eine Sitzgelegenheit bieten. Das Fahrzeug 10 umfasst außerdem eine Mittelkonsole 18 mit einer Ablage 22 zwischen den Vordersitzen 14 und 16 angeordnet und Armstützen 21 an der Seitentür. Die Mittelkonsole 18, das Armaturenbrett 20 und die Armstützen 21 sowie andere Fahrzeugbaugruppen können mit verschiedenen Geräteaufnahmeeinrichtungen, wie beispielsweise Schalen oder Ablagen, ausgestattet sein, die ein oder mehr Geräte zum drahtlosen Aufladen aufnehmen können. Das Fahrzeug 10 kann ferner eine Rücksitzgruppe und im Rücksitzbereich befindliche Ladeschalen und -ablagen umfassen, die zum drahtlosen Aufladen konfiguriert sind.
2 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Innenraums des Kraftfahrzeugs 10, der ein drahtloses Ladesystem 30 enthält. In der dargestellten Ausführungsform kann sich ein Ladebereich 24 auf der Mittelkonsole 18 des Fahrzeugs 10 befinden, und ein tragbares aufladbares Gerät 25 kann auf der Oberfläche des Ladesystems 30 angeordnet sein. Das Fahrzeug 10 kann mit einem oder mehreren drahtlosen Ladesystemen 30 zum drahtlosen Aufladen eines oder mehrerer Geräte ausgestattet sein, die eine oder mehr wiederaufladbare Batterien aufweisen, die elektrische Leistung innerhalb eines elektronischen Geräts bereitstellen. In der hierin dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist das drahtlose Ladesystem ein induktives Ladesystem. Es versteht sich von selbst, dass andere Formen von drahtloser Übertragung im drahtlosen Ladesystem eingesetzt werden können, wie beispielsweise Magnetresonanz, Resonanz bei loser Kopplung und elektromagnetische Strahlung gemäß anderen Ausführungsformen. In einer Ausführungsform können ein oder mehr drahtlose Ladesysteme 30 in einem oder mehreren Ablagefächern oder zweckbestimmten Schalen vorgesehen sein, die in der Mittelkonsole 18 oder anderen Bereichen im Fahrzeugfahrerraum vorgesehen sind. Das drahtlose Ladesystem 30 umfasst ein drahtloses Ladegerät 26, wie beispielsweise ein induktives Ladegerät gemäß einer Ausführungsform. Induktive Ladegeräte umfassen typischerweise eine oder mehrere induktive Spulen zum Erzeugen von elektrischen Signalen in der Form eines elektromagnetischen Feldes (EMF) typischerweise bei niedrigen Frequenzen (unter 500 kHz) innerhalb eines Ladebereichs 24. In der dargestellten Ausführungsform kann der Ladebereich 24 durch ein Fach oder eine Ablage mit einer Bodenwand und Seitenwänden zur Aufnahme einer Geräts definiert sein, derart dass das Gerät über das elektromagnetische Feld durch induktive Kopplung aufgeladen werden kann, wenn es sich innerhalb des Ladebereichs 24 befindet. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das drahtlose Ladesystem 30 einen Ladebereich 24 verwenden, der auf einer oder mehreren Auflagen oder Schalen vorgesehen ist, die im Armaturenbrett 20 des Fahrzeugs vorgesehen sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das drahtlose Ladesystem 30 einen Ladebereich 24 verwenden, der mit einem drahtlosen Ladegerät 26 versehen ist, das sich in einem Fach innerhalb der Armstütze 21 befindet, die sich von einer Fahrzeugtür erstreckt. In jeder dieser Ausführungsformen weist das drahtlose Ladesystem 30 einen Ladebereich 24 auf, der so ausgelegt ist, dass er ein oder mehr Geräte aufnimmt, wie beispielsweise wiederaufladbare Batterien oder elektrisch betriebene oder elektronische Geräte 25, die wiederaufladbare Batterien einsetzen, die über ein elektrisches Signal im Ladebereich aufgeladen werden können, und dass auf ihn, durch den Fahrer oder andere Fahrgäste, innerhalb des Fahrerraums 12 des Fahrzeugs 10 zugegriffen werden kann. Beispiele für elektronische Geräte 25, die durch das Ladesystem 30 aufgeladen werden können, umfassen Mobiltelefone, Tablets, Kameras, Bluetooth-Hörmuscheln, tragbare Radios, Beleuchtungsgeräte und Geräte zum Abspielen von Musik und Video.
Unter Bezugnahme auf 3 ist das drahtlose Ladesystem 30 ferner so veranschaulicht, dass es eine Steuerschaltungsanordnung aufweist, die in einer Ausführungsform als eine Steuerung 40 dargestellt ist, die einen Mikroprozessor 42 und einen Speicher 44 umfasst. Die Steuerung 40 kann andere oder zusätzliche analoge und/oder digitale Schaltungsanordnung umfassen. Im Speicher 44 können eine Leistungsanpassungsroutine 100 und anpassbare Leistungsparameter 150 gespeichert sein. Die Steuerung 40 kann als Eingänge 1) ein Signal, das den aktuellen Zustand des Ladegeräts 30 (z. B. ein oder aus) anzeigt, und 2) Informationen von einem Fahrzeugkonnektivitätssystem über einen Netzwerkbus 50 in Bezug auf mindestens eine Bestimmung eines aufladbaren Geräts 25 empfangen, die über Drahtlostechnologie oder eine USB(Universal Serial Bus)-Schnittstelle des Fahrzeugkonnektivitätssystems erfasst werden. Die Informationen vom Fahrzeugkonnektivitätssystem können ferner eine Anforderung zum Bestimmen, ob das Gerät 25 auf dem drahtlosen Ladesystem 30 aufladbar ist, eine Anzeige eines Zustands potenzieller Doppelaufladung, derart dass ein Aussetzen des Aufladens des Systems 30 erforderlich sein kann, und eine Anzeige umfassen, dass eine gemessene Umgebungstemperatur und/oder Oberflächentemperatur des Systems 30 eine Betriebstemperatur des Geräts 25 überschritten hat. Die Erkennung des Zustands potenzieller Doppelaufladung und/oder die Erfassung der gemessenen Temperatur, die einen bestimmten Temperaturbereich überschreitet, können darauf hinweisen, dass ein Gerät bei Temperaturbedingungen aufgeladen wird, die der Gerätebatterie möglicherweise schweren Schaden zufügen sowie ein Versagen des Geräts und/oder des Ladegeräts 30, effektiv zu funktionieren, verursachen können. Ein schwerer Schaden an der Gerätebatterie kann ein Austreten von Chemikalien umfassen, und die Batterie kann bei bestimmten hohen Temperaturen, wie beispielsweise über 140 °F, brechen, Feuer fangen oder explodieren. Ein Versagen des Geräts, effektiv zu funktionieren, infolge eines Betriebs bei überhöhten Temperaturen kann eine Aussetzung des Aufladens, Abblendung der Anzeige auf dem Gerät 25, Abnahme der Signalstärke und Deaktivierung der Kamera und von Hardwarekomponenten des Geräts 25 umfassen.
Die Oberflächentemperatur des Systems 30 kann durch eine oder mehrere Temperaturfühlereinheiten (Thermistoren) 28 gemessen werden, die innerhalb des drahtlosen Ladegeräts 26 vorgesehen sind. Die Temperaturfühlereinheit fühlt die Temperatur des Ladegeräts 26 und/oder des Ladesystems 30 ab, um die Temperatur des Geräts 25 während des Aufladens anzugleichen. Die Steuerung 40 empfängt als Eingabe von dem/den Thermistor(en) 28 Temperaturen des Systems und/oder des Ladegeräts. Die Steuerung 40 vergleicht dann die bestimmte Temperatur von dem/den Thermistor(en) 28 entweder mit einem vom Hersteller festgelegten zulässigen Temperarturwert des Geräts 25 oder einem Standardwert, der allen Klassen von tragbaren Geräten gemeinsam ist, wobei beide vom Fahrzeugkonnektivitätssystem (z. B. Ford Sync^® Mobiltelefon und MP3 Player Konnektivitätssystem) empfangen und durch dasselbe gespeichert/bestimmt werden. Die Steuerung 40 kann die Aufladung des Geräts 25 aussetzen oder reduzieren, wenn sie bestimmt, das der Temperaturwert des/der Thermistor(en) 28 über der zulässigen Temperaturgrenze liegt, die durch das Fahrzeugkonnektivitätssystem angezeigt wird.
4 veranschaulicht eine mögliche Implementierung des drahtlosen Ladesystems 30 gemäß einigen Ausführungsformen. In 4 kann ein Senderabschnitt 110 im Ladesystem 30 untergebracht sein. Der Senderabschnitt 110 kann eine oder mehrere Senderspulen (nicht dargestellt) umfassen, die mit einem Steckverbinder gekoppelt sein können, der an eine externe Standard-Leistungsquelle angeschlossen ist. Ein Empfänger 130 kann im aufladbaren elektronischen Gerät 25 untergebracht sein. Der Senderabschnitt 110 kann dem Empfänger 130 Leistung zuführen, derart dass der Empfänger 130 einer wiederaufladbaren Batterie Leistung zuführt, und der Senderabschnitt 110 kann zusätzliche Steuerinformationen vom Empfänger 130 zur Anpassung an eine bestimmte Leistungsübertragung basierend auf den Steuerinformationen empfangen.
Das Fahrzeugladesystem 30 kann ein oder mehr drahtlose Ladegeräte zum Erzeugen von elektrischen Ladesignalen in einem Ladegerätebereich 24 umfassen, um das elektronische Gerät 25, das eine wiederaufladbare Batterie enthält, aufzuladen. Das drahtlose Ladegerät kann ein Ladegerät 26 umfassen, das ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Das Ladegerät kann eine oder mehrere induktive Spulen 27, die sich unter oder auf der Bodenfläche des Ladegerätebereichs 24, wie beispielsweise einer Auflage, befinden, zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes im Ladegerätebereich 24 umfassen. Das elektromagnetische Feld verläuft von den Spulen 27 in den Ladegerätebereich 24 und soll drahtlos an eine oder mehrere Empfängerspulen 120 koppeln, die im tragbaren elektronischen Gerät 25 vorgesehen sind, um elektrische Energie zum Zwecke des Aufladens einer oder mehrerer wiederaufladbarer Batterien an dasselbe zu übertragen. Als Folge davon ist ein elektromagnetisches Feld innerhalb des Ladegerätebereichs 24 vorhanden.
5 zeigt eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform eines anpassungsfähigen drahtlosen Kommunikationssystems veranschaulicht, das eine Netzverbindung zwischen dem drahtlosen Ladesystem 30 und einem integrierten Fahrzeugsystem umfasst, das solche Funktionen wie beispielsweise ein HVAC(Heizung, Lüftung und Klimatisierung)-System 52 und ein Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 (z. B. Ford Sync^® Mobiltelefon und MP3 Player Konnektivitätssystem) umfasst. Das Ladesystem 30 kann über einen Fahrzeugbus 50 mit einer Mehrzahl von Netzwerken verbunden sein, wie beispielsweise einem privat zugänglichen Weiterverkehrsnetz WAN (Wide Area Network) / lokalen Netzwerk LAN (Local Area Network), öffentlich zugänglichen Netzwerken, wie beispielsweise dem Internet, On-Board-Netzwerken, wie beispielsweise einem lokalen Netzwerk für Fahrzeug-Überwachungscomputer CAN (Controller Area Network) und einem Baugruppen-Verbindungsbus ALDL (Assembly Line Data Link). Wenn das Ladesystem 30 mit einem On-Board-Datenbus 50 verbunden ist, kann die Steuerung 40 im drahtlosen System 30 eingehende Informationen vom Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 annehmen, das mit dem On-Board-Datennetzwerk verbunden ist und mit dem HVAC-System 52 kommuniziert. Solche vom Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 eingehenden Informationen können Informationen in Bezug auf mindestens eine Bestimmung eines aufladbaren Geräts, Statusinformationen, wie beispielsweise Erkennung eines Doppelaufladungszustands, und durch das HVAC-System 52 abgefühlte und/oder durch das System 30 berechnete Temperaturinformationen umfassen. Wenn mit einem On-Board-Datennetzwerk verbunden, kann die Steuerung 40 außerdem die eingehenden Informationen über den Betriebsmodus vom Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54, anderen elektronischen Geräten und Systemen des Fahrzeugs, die mit dem Netzwerk (nicht dargestellt) verbunden sind, und Temperaturinformationen des Systems 30 überwachen. Je nach den Informationen, die durch die Steuerung 40 erfasst werden, kann die Steuerung 40 Befehle ausgeben, welche die Menge von Leistung, die durch das Ladegerät 26 zum Aufladen der wiederaufladbaren Batterie oder Batterie des tragbaren Geräts 25 verwendet wird, durch Anpassen des elektrischen Ladesignals modifizieren, das durch das Ladegerät 26 erzeugt wird.
Wie in einer Ausführungsform in 5 dargestellt, kann das aufladbare Gerät 25 mindestens einen Batteriethermistor(en) 29 umfassen, der entweder in der Gerätebatterie oder in der Nähe der Batterie positioniert sein kann. Der bzw. die Thermistor(en) 29 kann/können eine Batterietemperatur abfühlen und vor dem Aufladen der Batterie bestätigen, dass eine Temperatur der Batterie innerhalb eines sicheren Betriebsbereichs ist. Ein sicherer Betriebstemperaturbereich ist im Allgemeinen 0 °C bis 45 °C, obwohl der Bereich in Abhängigkeit vom Typ des Geräts und der Batterieeinheit variiert. Obwohl ein hoher Wert des bzw. der Thermistor(en) 29 bewirken kann, dass das Gerät 25 aufhört, Ladung anzunehmen, wenn die abgefühlte Batterietemperatur über einen berechneten Temperaturbereich hinausgeht, um dadurch die Aufladung bei unsicheren Temperaturbedingungen zu reduzieren, ist der Microcontroller des Geräts 25 möglicherweise nicht imstande, direkt mit dem drahtlosen System 30 bezüglich Daten der abgefühlten Temperatur zu kommunizieren. Um die drahtlose Aufladung des Geräts 25 durch das System 30 bei Erfassung von übermäßigen Temperaturbedingungen auszusetzen oder zu reduzieren, ist/sind der Thermistor bzw. die Thermistoren 28 im induktiven Ladesystem 30 enthalten. Durch Abfühlen sowohl der Temperatur des induktiven Ladegeräts 26 als auch des induktiven Ladesystems 30 stellt/stellen der bzw. die Thermistor(en) 28 eine Angleichung für die Oberflächentemperatur des drahtlosen Systems während des Aufladens bereit. Außerdem kann die Steuerung 40 bestimmte Temperaturinformationen von dem bzw. den Thermistor(en) 28 empfangen und die Temperaturmesswerte mit einem Gerätetemperaturwert vergleichen, der vom Fahrzeugkonnektivitätssystem empfangen und durch dasselbe speziell für das Herstellermodell des Geräts 25 bestimmt wird. Die Steuerung 40 kann dann die Aufladung des Geräts 25 aussetzen oder reduzieren, wenn sie bestimmt, dass die abgefühlte Temperatur des bzw. der Thermistor(en) 28 über dem Temperaturwert liegt, der durch das Fahrzeugkonnektivitätssystem oder alternativ durch Verwenden eines in der Ladegeräteeinheit gespeicherten Standardtemperaturwerts bestimmt wird.
Das HVAC-System 52 innerhalb des Fahrzeugs 10 kann einen elektronischen Klimaregler und ein elektromechanisches Klimaregelungssystem umfassen. Das Klimaregelungssystem umfasst im Allgemeinen einen Verdampfer, einen Dampfkondensator, einen Kompressor und andere auf dem Fachgebiet bekannte Elemente zum Beheizen und Kühlen des Fahrzeuginnenraums. Der Klimaregler ist im Allgemeinen so konfiguriert, dass er den Betrieb des Klimaregelungssystems (z. B. Beheizen/Kühlen des Fahrzeuginnenraums) steuert. Das Klimaregelungssystem ist mit dem Klimaregler funktionell gekoppelt. Der Klimaregler kann als ein Klimaregelkopf implementiert sein, der auf einer Instrumententafel des Fahrzeugs positioniert ist. Der Klimaregler kann eine Mehrzahl von Eingabeschaltern zur Benutzerauswahl zum Auswählen von Klimaregelungsoptionen umfassen. Solche Optionen können das Einstellen von gewünschten Temperaturen für eine bestimmte Zone(n) im Fahrzeug, Auswählen zwischen Instrumententafel-, Boden- und Frontscheibenentfrostungsmodi, Heckscheibenentfrostung, Auswählen von Mischmodi zwischen Warm- und Kaltluft, Innenraumumluft und Auswählen von Gebläsedrehzahlen zum Verteilen von Luft im gesamten Innenraum des Fahrzeugs, umfassen.
Das HVAC-System 52 kann zur Verwendung in einem manuellen Temperaturregelungssystem oder in einem elektronischen Temperaturregelungssystem (ETC – Electronic Temperature Control) ausgelegt sein. Ein Heckklimaregelsystem (nicht dargestellt) kann ebenfalls mit dem HVAC-System 52 gekoppelt sein. Im Allgemeinen stellt das Heckklimaregelsystem klimatisierte Warm- oder Kaltluft für Fahrgäste bereit, die auf den Rücksitzen des Fahrzeugs sitzen. Das Heckklimaregelsystem kann für Minivans, Geländewagen oder andere derartige Fahrzeuge implementiert werden, von welchen allgemein bekannt ist, dass sie solch ein System verwenden oder Fahrzeuginsassen haben, die in Hecknähe des Fahrzeugs sitzen.
Optional können Sitze 14 und 16 mit Klimaregelung mit dem Klimaregler des HVAC-Systems 52 gekoppelt sein. Solche Sitze 14 und 16 können beheizte und/oder gekühlte Sitze sein. In einem Beispiel können die Sitze mit Klimaregelung 14 und 16 ein Sitzheizmodul oder Sitzklimaregelmodul umfassen, das auf den Klimaregler des Systems 52 anspricht. Es können ein oder mehr Schalter mit dem Klimaregler gekoppelt sein, damit die Fahrzeuginsassen den Betrieb der beheizten und/oder gekühlten Sitze steuern können. In solch einem Fall kann der Klimaregler Steuersignale über den Datenbus an das Sitzklimaregelmodul und/oder das Sitzheizmodul senden, um den Betrieb des beheizten Sitzes und des gekühlten Sitzes zu steuern. In einem anderen Beispiel können die Schalter direkt mit dem Sitzheiz- und/oder Sitzklimaregelmodul gekoppelt sein, damit Fahrzeuginsassen die Sitze entsprechend beheizen oder kühlen können. Der Klimaregler kann außerdem mit einem Lenkradheizungsregler (nicht dargestellt) zum Regeln der Lenkradtemperatur gekoppelt sein.
Das HVAC-System 52 kann mit einer Mehrzahl von Abfühlmechanismen (nicht dargestellt) zum Überwachen von Temperaturbedingungen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Umgebungstemperatursensor mit dem Klimaregler zum Bereitstellen der Temperatur der Atmosphäre außerhalb des Fahrzeugs (oder der Umgebungstemperatur) gekoppelt sein, und ein On-Board-Temperatursensor kann mit dem Klimaregler zum Bereitstellen der Innenraumtemperatur (oder der On-Board-Temperatur) des Fahrzeugs gekoppelt sein. Der Klimaregler überwacht die ECT, die Umgebungstemperatur und die Innenraumtemperatur, die durch die Abfühlmechanismen abgefühlt werden, um eine entsprechende Drehzahl zum Antreiben der Gebläse innerhalb des Klimaregelungssystems zu bestimmen. Zum Beispiel kann der On-Board-Temperatursensor ein Ausgangssignal an den Klimaregler zur automatischen Temperaturstufenregelung von Luft liefern, die in einer Leitung in den Fahrgastraum des Fahrzeugs vorhanden ist. Vorzugsweise ist der On-Board-Temperatursensor funktionell derart innerhalb der Instrumententafel angeordnet, dass der Sensor den Lufttemperaturzustand innerhalb des Fahrgastraums abfühlen kann. Der On-Board-Sensor fühlt die Temperatur der Innenraumluft ab und sendet ein Ausgangssignal an das HVAC-System 52, das die Lufttemperatur darstellt. Der Klimaregler innerhalb des Systems 52 verarbeitet die Informationen über die Innenraumtemperatur und andere Eingaben (z. B. Informationen über ECT, Umgebungstemperatur) und liefert ein Ausgangssignal an das Klimaregelungssystem innerhalb des Systems 52, um die Temperatur der klimatisierten Luft, die Luftverteilung und den Luftvolumenstrom in den Fahrgastraum gemäß einem gewünschten Grad des Komforts wirksam zu regeln.
Die ECT, die Umgebungstemperaturen, die Innenraumtemperatur und die Gebläsedrehzahl können basierend auf dem verwendeten Fahrzeugtyp und dem Inhalt innerhalb solch eines Fahrzeugs variieren. Die Werte für die ECT, die Umgebungstemperaturen, die Innenraumtemperatur und die Gebläsedrehzahl können basierend auf den gewünschten Kriterien einer bestimmten Implementierung variieren. Die gewünschte Temperatur oder der gewünschte Temperaturbereich können über eine Benutzerschnittstelle angezeigt werden, die analoge, digitale und/oder sprachaktivierte Bedienelemente umfassen kann. Die gewünschte Temperatur, die durch den bzw. die Fahrzeuginsassen festgelegt wird, kann ein spezifischer Wert, d. h. warm, heiß, kalt usw., sein. Ein Temperaturbereich kann durch die Benutzerschnittstelle oder die Systemsteuerung in einen entsprechenden Wert umgewandelt werden, der von den aktuellen Betriebsbedingungen abhängen kann. Zum Beispiel kann ein Temperaturbereich von „kalt“ Luftkühlung einleiten, wenn die Temperatur der Außenumgebung über einer bestimmten Schwelle ist, aber Beheizung mit einer niedrigeren Gebläsedrehzahl einleiten, wenn die Temperatur der Außenumgebung unter einer entsprechenden Schwelle ist. Das HVAC-System 52 kann andere, herkömmliche und auf dem Fachgebiet bekannte Bestandteile, wie beispielsweise Sensoren, Ventile und Schalter, umfassen, um den Luftstrom wirksam zu übertragen, zu klimatisieren und zu verteilen.
Der Klimaregler des HVAC-Systems 52 kann die Informationen über die Umgebungstemperatur und die Innenraumtemperatur als Reaktion auf die Erfassung der Aktivierung eines Fahrzeugmotors und des Fahrzeugkonnektivitätsmoduls 54 periodisch über den Bus 50 an das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 senden. In einer anderen Ausführungsform kann der Klimaregler des HVAC-System 52 als Reaktion auf die Erkennung durch das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 oder durch das drahtlose Ladesystem 30, dass das Gerät 25 aufladbar ist, beginnen, Informationen in Bezug auf die Umgebungstemperatur und die Innenraumtemperatur periodisch über den Bus 50 an das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 zu senden. In einer anderen Ausführungsform kann das System 54, sobald das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 aktiviert wurde, periodisch eine Meldung über den Bus 50 an den Regler des HVAC-Systems 52 senden, um Informationen über die Umgebungstemperatur und die Innenraumtemperatur anzufordern. Die Steuerung 40 kann dann durch Ausgeben der angeforderten Temperaturinformationen über den Bus 50 an das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 antworten.
In einer weiteren Ausführungsform brauchen Systeme innerhalb des Fahrzeugs nicht direkt durch ereignisgesteuerte Meldung miteinander zu kommunizieren, um Informationen voneinander zu empfangen. Stattdessen werden sie in Fahrzeugsystemen, die aktualisierte Informationen periodisch im On-Board-Netzwerk, wie beispielsweise dem CAN-Netzwerk, senden können, und jeglichem mit dem Netzwerk verbundenen System, das solche Informationen benötigt, nötigenfalls direkt aus dem Netzwerk ausgelesen. Zum Beispiel kann das System 52 die Temperaturinformationen periodisch, zum Beispiel alle 10 oder 20 Millisekunden, im CAN-Netzwerk über den Bus 50 aktualisieren und, wenn die Steuerung 40 oder das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 solche Informationen verarbeiten muss, liest die Steuerung 40 oder das System 54 die jüngst aktualisierten Informationen direkt aus dem CAN-Netzwerk aus, ohne mit dem System 52 zu kommunizieren.
Das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 kann eine Datenbank von aufladbaren Geräten mit Temperaturmetriken führen, die jedem Gerät entsprechen, das in der Datenbank enthalten ist. Solche Temperaturmetriken können den Speicher-, Betriebs- und/oder Ladebereich von Temperaturen umfassen, bei welchen das Gerät und/oder die Batterie des Geräts zu funktionieren ausgelegt sind, und die auf Daten vom Gerätehersteller oder auf Grenzen basieren, die vom Fahrzeug-OEM ausgewählt werden, der Funktionsanforderungen für das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 festlegt. Die in der Datenbank enthaltenen aufladbaren Geräte können Geräte umfassen, die mit dem Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 direkt kompatibel sind. Solch eine direkte Kompatibilität zwischen dem Gerät 25 und dem System 54 kann Erkennung, dass das Gerät 25 aufladbar ist, durch das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 durch eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung und Melden/Anzeigen der Informationen, an den Fahrzeuginsassen, über das in der Datenbank des Systems 54 gespeicherte Gerät 25 nach solch einer Erkennung, umfassen. Solche Informationen, die dem Insassen innerhalb des Fahrzeugs gemeldet/angezeigt werden, können eine Modellnummer des Geräts, eine Anzeige, dass das Gerät angeschlossen ist, und/oder den Batteriestand des Geräts umfassen, wie durch das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 oder ein anderes System gemessen, das mit dem System 54 gekoppelt ist.
Das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 kann außerdem eine Datenbank von Temperaturmetriken in Bezug auf Geräte führen, die zwar nicht als mit dem Konnektivitätssystem 54 kompatibel erkannt, aber als durch das drahtlose Ladesystem 30 aufladbar identifiziert werden. Obwohl das Gerät 25 nicht durch das Konnektivitätssystem 54 aufgeladen wird, kann es bei übermäßigen Temperaturbedingungen durch das Ladegerät 26 des drahtlosen Systems 30 aufgeladen werden. Die Aufzeichnung von Temperaturmetriken für solche Geräte ermöglicht eine Verringerung der Aufladung des Geräts 25 bei übermäßigen Temperaturbedingungen durch das Ladegerät 26.
Das Fahrzeugkonnektivitätsmodul 54 kann außerdem zusätzliche Funktionen zum Reduzieren der Aufladung des Geräts 25 bei unsicheren Temperaturbedingungen aufweisen, die ein Verhindern von gleichzeitiger Aufladung des Geräts 25 durch das Konnektivitätssystem 54 und das drahtlose Ladesystem 30 und Überwachen sowohl der durch das HVAC-System 52 abgefühlten Innenraumtemperatur als auch der durch den bzw. die Thermistor(en) 28 innerhalb des Systems 30 angeglichen Oberflächentemperatur des induktiven Ladesystems 30 umfassen. Diese zusätzlichen Funktionen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden 6 bis 9 ausführlicher erläutert.
In einer anderen Ausführungsform können das Konnektivitätsmodul 54 und die Steuerung 40 übermäßige Temperaturbedingungen bei Erfassung, dass der Fahrzeugmotor eingeschaltet ist, bei einer kürzeren Einschaltdauer und bei Erfassung, dass der Fahrzeugmotor abgeschaltet ist, bei einer längeren Einschaltdauer überwachen. Solch eine Konfiguration reduziert den Leistungsverbrauch der Fahrzeugbatterie, wenn der Motor nicht eingeschaltet ist, und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende 6 ausführlicher erläutert. Das Fahrzeugkonnektivitätsmodul kann neben der Temperaturüberwachung außerdem zusätzliche On-Board-Funktionen bereitstellen, wie beispielsweise Bereitstellen von Freisprech-Audiounterstützung, Kommunizieren mit einem MP3 Player zum Abspielen von Musik sowie anderen Multimedia- und Unterhaltungsfunktionen. Ein Beispiel eines Fahrzeugkonnektivitätsmoduls ist die SYNC^® Technologie von der Ford Motor Company, mit der Ford-Fahrzeuge ausgestattet sein können.
6 ist ein Flussdiagramm 600, das eine Temperaturverwaltung zum Verringern von Temperaturproblemen veranschaulicht. Nach der Initialisierung 60 des Prozesses 600 geht ein Fahrzeugzugangs- und -startmodul (nicht dargestellt) innerhalb des Fahrzeugs 10 zu Schritt 61 über, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugmotor läuft. Bei Schritt 61 kann das Fahrzeugzugangs- und -startmodul bestimmen, dass der Motor läuft, indem es bestimmt, dass ein Drehstromgenerator des Fahrzeugs eine Hauptbatterie des Fahrzeugs auflädt. Wenn das Fahrzeugzugangs- und -startmodul bei Schritt 61 bestimmt, dass der Motor läuft, geht das Modul zu Schritt 62 weiter, um eine Schleifenzeit des Prozesses 600 auf schnelle Überwachung festzulegen. Das Festlegen einer Schleifenzeit für schnelle Überwachung bei Schritt 62 kann die Steuerung 40, das Konnektivitätssystem 54 und/oder andere Module innerhalb des Fahrzeugs dazu befähigen, Subroutinen (Schritt 66 bis 68) innerhalb des Temperaturverwaltungsprozesses bei einer schnellen Rate (z. B. alle 100 bis 200 Millisekunden) zu wiederholen. Wenn das Fahrzeugzugangs- und -startmodul bei Schritt 61 bestimmt, dass der Motor nicht läuft (z. B. der Drehstromgenerator des Fahrzeugs die Hauptbatterie des Fahrzeugs nicht auflädt), geht das Modul zu Schritt 63 weiter, um die Schleifenzeit des Prozesses 600 auf langsame Überwachung festzulegen. Das Festlegen einer Schleifenzeit für langsame Überwachung bei Schritt 63 kann die Steuerung 40, das Konnektivitätssystem 54 und/oder andere Module innerhalb des Fahrzeugs dazu befähigen, Subroutinen (Schritt 66 bis 68) innerhalb des Temperaturverwaltungsprozesses bei einer längeren Einschaltdauer (z. B. alle 10 bis 60 Millisekunden) zu wiederholen. Das Bereitstellen einer längeren Einschaltdauer zum Messen von übermäßigen Temperaturbedingungen bei abgeschaltetem Motor reduziert den Leistungsverbrauch der Fahrzeugbatterie, während der Motor abgeschaltet ist, wodurch der Ladungszustand der Fahrzeugbatterie lange genug verlängert wird, um das Fahrzeug neu zu starten.
Nach dem Verarbeitungsschritt 63 geht das Fahrzeugzugangs- und -startmodul zu Schritt 64 über, um zu bestimmen, ob erfasst wurde, dass der Motor für eine vorbestimmte Zeitdauer T (z. B. 60 Minuten) auf AUS war. Wenn nicht erfasst wurde, dass der Motor für die vorbestimmte Zeitdauer auf AUS war, kehrt der Prozess zu Schritt 63 zurück und behält die Schleifenzeit für langsame Überwachung bei. Wenn bei Schritt 64 erfasst wurde, dass der Motor für die vorbestimmte Zeitdauer auf AUS war, geht der Prozess zu Schritt 65 über, um die Überwachung auszusetzen, und kehrt zu Schritt 61 zurück, um zu bestimmen, ob der Motor läuft. Sobald entweder die Schleifenzeit für schnelle Überwachung oder für langsame Überwachung ausgewählt ist, schreitet der Temperaturverwaltungsprozess 600 der Reihe nach von Subroutine 66 bis Subroutine 68 voran, um die Ladetemperatur und die Innenraumtemperatur zu überwachen. Nach Verarbeitungsschritt 68 kehrt der Prozess 600 zu Schritt 61 zurück, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugmotor läuft.
Unter Bezugnahme auf 7 wird die Subroutine 66 zur Erkennung eines aufladbaren Geräts bei Schritt 70 gestartet, nachdem in 6 eine Schleifenzeit für schnelle oder langsame Überwachung bestimmt wurde. Die Subroutine 66 führt die Aufgabe des Erstellens einer Datenbank von kompatiblen Geräten sowie Hinzufügens von zusätzlichen Temperaturinformationen zu den Geräten aus, die bereits in der Datenbank gespeichert sind. Nach der Initialisierung der Subroutine 66 erkennt ein Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 bei Schritt 71, ob das aufladbare Gerät 25 über eine Konnektivitätsschnittstelle mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 verbunden ist. Beispielhafte Konnektivitätsschnittstellen umfassen USB, SCSI, Seriell, Parallel und IEE 1394. Bei Schritt 71 kann das System 54 periodisch eine Meldung zur Konnektivitätsschnittstelle senden, bis eine Antwort empfangen wird, die anzeigt, dass ein aufladbares Gerät 25 mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 verbunden ist. Wenn erkannt wird, dass das aufladbare Gerät 25 mit der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle kompatibel ist, geht das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 zu Schritt 72 über. Wie bereits erwähnt, kann das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 eine vorgespeicherte Datenbank von kompatiblen aufladbaren Geräten mit zugehörigen Metriken und Regeln für jedes kompatible Gerät in der Datenbank aufweisen. Bei Schritt 72 kann das System 54 aktualisierte Informationen in Bezug auf die Erkennung des in der vorgespeicherten Datenbank gefundenen Geräts aufzeichnen. Solche Informationen können eine Aktualisierung des Gerätemodells, den Gerätenamen sowie Temperaturmetriken zum Beispiel innerhalb von Bereichen für Speicher-, Betriebs- und/oder Ladetemperaturen umfassen, bei welchen zu funktionieren das Gerät und/oder die Gerätebatterie ausgelegt ist.
Wenn bei Schritt 71 das aufladbare Gerät an der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle nicht erkannt wird, geht das System 54 zu Schritt 74 über, um zu bestimmen, ob ein aufladbares Gerät über ein Drahtloskommunikationsprotokoll identifiziert werden kann, das durch das Gerät dafür verwendet wird, um mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 zu interagieren. Beispiele von Drahtloskommunikationsprotokollen, die durch ein aufladbares Gerät verwendet werden können und mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 kompatibel sind, umfassen Bluetooth-, Infrarot-, 2-Wege-UHF-Schlüsselanhänger- und IEEE 802.11-Technologien. Wenn eine Drahtloskommunikationstechnologie durch das System 54 erkannt wird, kann das System 54 die drahtlose Verbindung verwenden, um aktualisierte Informationen in Bezug auf das erkannte Gerät aufzuzeichnen, das in der vorgespeicherten Datenbank gefunden wird. Solche Informationen können eine Aktualisierung des Gerätemodells, den Gerätenamen sowie Temperaturmetriken zum Beispiel innerhalb von Bereichen für Speicher-, Betriebs- und/oder Ladetemperaturen umfassen, bei welchen zu funktionieren das Gerät und/oder die Gerätebatterie ausgelegt ist. Nach dem Aktualisieren der Informationen in Bezug auf das kompatible Gerät bei Schritt 75 geht das System 54 bei Schritt 73 zu Subroutine 2 (Erkennung von Doppelaufladung des Geräts) über.
Wenn bei Schritt 74 kein drahtloskommunikationsfähiges Gerät durch das System 54 erkannt wird, geht das System 54 zu Schritt 76 über, um die Steuerung 40 des drahtlosen Ladesystems 30 abzufragen, um zu bestimmen, ob das durch das System 30 erkannte Gerät 25 durch das System 30 induktiv aufgeladen werden kann. Wenn die Steuerung 40 bei Schritt 76 bestimmt, dass diese Bedingungen erfüllt wurden, sendet sie eine Antwort an das System 54, die anzeigt, dass das Gerät 25 induktiv aufgeladen werden kann, und die Steuerung 40 geht zu Schritt 77 über. Wenn nicht, kommuniziert die Steuerung 40 dem System 54, dass kein kompatibles erkanntes Gerät auf dem drahtlosen Ladesystem gefunden wird, und das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 kehrt zu Schritt 71 zurück, um zu bestimmen, ob ein aufladbares Gerät an der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle erkannt wird.
Bei Schritt 77 sendet die Steuerung 40 Informationen über das erkannte Gerät (wie beispielsweise Konnektivitätsmetriken, die mit dem Gerät 25 assoziiert sind) an das System 54, welches bestimmt, ob basierend auf den Geräteinformationen das Gerätemodell und/oder der Gerätename identifiziert werden können. Die Identifizierung bei Schritt 77 kann durch Vergleichen der gespeicherten Datenbank von mit dem System 54 kompatiblen Gerätemetriken mit den bei Schritt 76 erfassten Geräteinformationen und Verschieben durch die Datenbank von Gerätemetriken, um solche Informationen mit den Informationen über das erkannte Gerät übereinzustimmen, erreicht werden. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, geht das System 54 zu Schritt 79 über, wobei Gerätedaten, die dem in der Fahrzeugdatenbank gefundenen Modell entsprechen, weiter aktualisiert werden können, um Temperaturmetriken des Geräts einzubeziehen. Wenn das aufladbare Gerät bei Schritt 77 nicht identifiziert werden kann, wird es bei Schritt 78 als unbekannt aufgezeichnet. Eine Bestimmung, dass das aufladbare Geräte durch die induktive Ladeeinheit 30 erkannt und durch das System 54 identifiziert wird, kann darauf hinweisen, dass die Empfängerschaltung des Geräts 25 in das Gerät integriert ist oder von einem Induktivladeprotokoll-Symmetriertopf, der am Gerät angeordnet ist, bekannt ist, dass er für das jeweilige Gerät eindeutig ist. Eine Bestimmung bei Schritt 77, dass das erkannte aufladbare Gerät nicht identifizierbar ist, kann darauf hinweisen, dass die Empfängerschaltung des Geräts 25 Teil eines generischen Induktivladeprotokoll-Symmetriertopfs oder eines selbstklebenden Slap-on-Geräts (durch einen leichten Klaps anbringbar) ist, derart dass ein spezifisches Gerätemodell, das mit dem generischen Symmetriertopf oder dem Slap-on-Empfänger assoziiert ist, nicht identifiziert werden kann. Nachdem das erkannte aufladbare Gerät in der Datenbank aktualisiert (Schritt 79) oder als unbekannt aufgezeichnet (Schritt 78) wurde, geht das System 54 zur Subroutine 2 von Routine 66 (Erkennung von Doppelaufladung) über.
Unter Bezugnahme auf 8 wird bei Schritt 80 nach der Verarbeitung von Subroutine 1 zur Erkennung des aufladbaren Geräts die Subroutine 67 zur Erkennung einer Doppelaufladung des Geräts gestartet. Die Subroutine 67 führt die Aufgabe des Verhinderns von gleichzeitigem Aufladen des Geräts 25 durch das Konnektivitätssystem 54 und das drahtlose Ladesystem 30 aus, um die Gefahr eines schweren Schadens an der Gerätebatterie oder dem Gerät infolge von übermäßiger Erwärmung zu verringern. Ein schwerer Schaden an der Gerätebatterie kann ein Austreten von Chemikalien umfassen, und die Batterie kann bei bestimmten hohen Temperaturen, wie beispielsweise über 140 °F, brechen, Feuer fangen oder explodieren. Ein Versagen des Geräts, effektiv zu funktionieren, infolge eines Betriebs bei überhöhten Temperaturen kann eine Aussetzung des Aufladens, Abblendung der Anzeige des Geräts 25, Abnahme der Signalstärke und Deaktivierung der Kamera und von Hardwarekomponenten umfassen.
Nach der Initialisierung der Subroutine 67 erkennt ein Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 bei Schritt 81, ob das aufladbare Gerät 25 über eine drahtgebundene Konnektivitätsschnittstelle mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 verbunden ist. Wie bereits erwähnt, kann das System periodisch eine Meldung zur Konnektivitätsschnittstelle senden, bis eine Antwort empfangen wird, die anzeigt, dass ein aufladbares Gerät 25 mit dem Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 verbunden ist.
Wenn erkannt wird, dass das aufladbare Gerät 25 mit der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle kompatibel ist, geht das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 zu Schritt 82 über. Wenn das aufladbare Gerät an der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle nicht erkannt wird, geht das System 54 bei Schritt 90 zu Subroutine 3 (Überwachen der Ladetemperatur und der Innenraumtemperatur) über. Bei Schritt 82 bestimmt das System 54, ob basierend auf den erfassten Informationen über das erkannte Gerät (wie beispielsweise Konnektivitätsmetriken, die mit dem Gerät 25 assoziiert sind) das Gerätemodell und/oder der Gerätename in der Systemdatenbank identifiziert werden können. Die Identifizierung bei Schritt 82 kann durch Vergleichen der gespeicherten Datenbank von mit dem System 54 kompatiblen Gerätemetriken mit den bei Schritt 81 erfassten Geräteinformationen und Übereinstimmen der gespeicherten Gerätemetriken mit den Informationen über das erkannte Gerät erreicht werden.
Wenn das aufladbare Gerät identifiziert werden kann, geht das System 54 zu Schritt 83 über, um die Steuerung 40 des drahtlosen Ladesystems 30 abzufragen, um zu bestimmen, ob das System 30 ein Gerät erkennt, das durch das System 30 induktiv aufgeladen werden kann. Wenn die Steuerung 40 bei Schritt 83 bestimmt, dass diese Bedingungen erfüllt wurden, sendet sie eine Antwort an das System 54, die anzeigt, dass das Gerät 25 induktiv aufgeladen werden kann, und die Steuerung 40 geht zu Schritt 85 über. Wenn nicht, kommuniziert die Steuerung 40 dem System 54, dass kein erkanntes Gerät auf dem drahtlosen Ladesystem gefunden wird. Wenn entweder das aufladbare Gerät durch das System 54 nicht identifiziert werden kann oder das aufladbare Gerät auf dem System 30 nicht erkannt wird, geht das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 zu Schritt 84 über und fährt mit dem Aufladen fort.
Bei Schritt 85 sendet die Steuerung 40 Informationen über das erkannte Gerät (wie beispielsweise Konnektivitätsmetriken, die mit dem Gerät 25 assoziiert sind) an das System 54, welches bestimmt, ob basierend auf den Geräteinformationen das Gerätemodell und/oder der Gerätename in der Systemdatenbank identifiziert werden können. Die Identifizierung bei Schritt 85 kann durch Vergleichen der gespeicherten Datenbank, von mit dem System 54 kompatiblen Gerätemetriken mit den bei Schritt 76 erfassten Geräteinformationen und Übereinstimmen der gespeicherten Gerätemetriken mit den Informationen über das erkannte Gerät, erreicht werden. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, geht das System 54 zu Schritt 87 über und bestimmt, ob es sich bei dem durch das Fahrzeugkonnektivitätssystem identifizierten Gerät um dasselbe wie bei dem auf dem drahtlosen Ladesystem identifizierten Gerät handelt. Wenn es sich bei den beiden Geräten bei Schritt 87 um dasselbe handelt, dann setzt die Steuerung 40 das Aufladen durch das drahtlose Ladesystem 30 bei Schritt 88 aus, und bei Schritt 89 wird dem Fahrzeuginsassen eine Warnung in Bezug auf Doppelaufladung angezeigt. Dies weist darauf hin, dass das eine Gerät gleichzeitig sowohl durch das drahtlose Ladesystem als auch durch das Konnektivitätssystem aufgeladen wird, derart dass die Aussetzung des Aufladens durch das drahtlose Ladesystem 30 notwendig ist, um Schaden am Gerät und/oder an der Gerätebatterie zu verhindern. Ein Beispiel für solch eine Warnung, die dem Fahrzeuginsassen angezeigt werden kann, kann sein: „WARNUNG: Das Anschließen eines USB-Kabels an das Gerät während des Aufladens auf dem drahtlosen Ladegerät kann das GERÄT BESCHÄDIGEN.” Der Warnhinweis bezüglich Doppelaufladung kann im Ladebereich 24 und/oder anderswo im Ladesystem 30 oder dem Fahrzeug angeordnet werden.
Wenn jedoch das aufladbare Gerät auf dem drahtlosen Ladesystem identifiziert werden kann, setzt die Steuerung 40 das Aufladen durch das System 30 nicht aus (Schritt 86), sondern warnt den Fahrzeuginsassen hinsichtlich der Möglichkeit, dass eine Doppelaufladung vorliegt (Schritt 89). Dies kann darauf hinweisen, dass es sich bei den Geräten wahrscheinlich nicht um dasselbe Gerät handelt, das aufgeladen wird (z. B. ein fahrerseitiges Gerät und ein fahrgastseitiges Gerät), dass aber immer noch eine Warnung notwendig sein kann, um den Fahrzeuginsassen auf die Möglichkeit und die Gefahren einer gleichzeitigen Aufladung aufmerksam zu machen. Schließlich benötigt das System 30 weder eine Aussetzung des Aufladens noch eine Warnung hinsichtlich Doppelaufladung (Schritt 84), wenn das aufladbare Gerät an der Fahrzeugkonnektivitätsschnittstelle erkannt wird, aber durch das Konnektivitätssystem bei Schritt 82 nicht identifiziert werden kann, oder das Gerät durch das System 54 identifiziert werden kann, aber durch das drahtlose System 30 bei Schritt 83 nicht erkannt wird. Dies würde auf eine Nichterkennung von mehr als einem Gerät, das auf beiden Systemen aufgeladen wird, und infolgedessen auf ein Nichtvorliegen von gleichzeitiger Aufladung des Geräts 25 hinweisen. Wenn es sich bei den beiden Geräten, die als durch das System 30 und das Konnektivitätssystem 54 aufgeladen werdend identifiziert werden, nicht um dasselbe Gerät handelt oder die Warnung bei Schritt 89 angezeigt wird, geht das System 54 zu Subroutine 3 über, um die Ladetemperatur und die Innenraumtemperatur zu überwachen (Schritt 90).
Unter Bezugnahme auf 9A wird die Subroutine 68, welche die Ladetemperatur und die Innenraumtemperatur überwacht, bei Schritt 90 nach dem Verarbeiten der Subroutine 2 zur Erkennung von Doppelaufladung gestartet. Die Subroutine 68 führt die Aufgabe des Überwachens der Ladetemperatur und der Innenraumtemperatur während des drahtlosen Aufladens des Geräts 25 durch, um die Gefahr eines Aufladens bei unsicheren Temperaturbedingungen zu verringern. Nach der Initialisierung von Subroutine 3 (Schritt 90) geht das System 54 zu Schritt 91 über, um die Steuerung 40 des drahtlosen Ladesystems 30 abzufragen, um zu bestimmen, ob das System 30 ein Gerät erkennt, das durch das System 30 induktiv aufgeladen werden kann. Wenn die Steuerung 40 bei Schritt 91 bestimmt, dass diese Bedingungen erfüllt wurden, sendet sie eine Antwort an das System 54, die anzeigt, dass das Gerät 25 induktiv aufgeladen werden kann, und das System 54 geht zu Schritt 93 über. Wenn nicht, kommuniziert die Steuerung 40 dem System 54, das kein erkanntes drahtloses Gerät gefunden wird, und das System 54 geht dazu über, unter Verwendung der gleichen wie der zuvor bei Schritt 71 oder 81 von 7 bzw. 8 erörterten Prozedur zu bestimmen, ob das aufladbare Gerät an der Schnittstelle des Fahrzeugkonnektivitätssystems erkannt wird (Schritt 92).
Wenn das aufladbare Gerät entweder an der Schnittstelle des Fahrzeugkonnektivitätssystems oder dem drahtlosen Ladesystem 30 erkannt wird, geht das System 54 zu Schritt 93 über, um mit dem HVAC-System 52 zu kommunizieren, wie zuvor unter Bezugnahme auf 5 erörtert. Bei Schritt 93 empfängt das System 54 Temperaturinformationen, die durch die On-Board-HVAC-Temperatursensoren abgefühlt werden (d. h. die Innenraumtemperatur), und vergleicht diese Informationen mit einer Temperatur -T Grad Celsius. -T Grad Celsius kann auf Temperaturmetriken basieren, die für ein bestimmtes aufgeladenes Gerät 25 bei Schritt 72 oder 75 aufgezeichnet wurden, und/oder auf einer voreingestellten zulässigen Mindesttemperatur basieren, bei welcher Geräte innerhalb des Fahrzeugs aufgeladen werden können. Das System 54 geht weiter, um bei Schritt 94 zu bestimmen, ob die Innenraumtemperatur über X Grad Celsius ist, wenn bei Schritt 93 bestimmt wird, dass die Innenraumtemperatur nicht unter -T Grad ist. Das System 54 geht zu Schritt 95 weiter, um zu bestimmen, ob die Temperatur, die vom Thermistor 28 des Systems 30 während des induktiven Aufladens des Geräts 25 berechnet wird, höher als die Temperatur X ist, wenn bei Schritt 94 bestimmt wird, dass die Innenraumtemperatur nicht über X Grad Celsius ist. X Grad Celsius kann auf Temperaturmetriken basieren, die für ein bestimmtes erkanntes Gerät 25 bei Schritt 72 oder 75 aufgezeichnet wurden, und/oder auf einer voreingestellten zulässigen Höchsttemperatur basieren, bei welcher Geräte innerhalb des Fahrzeugs aufgeladen werden können. Wenn erfasst wird, dass die Innenraumtemperatur unter -T Grad Celsius ist (Schritt 93), oder die Innenraumtemperatur über X Grad Celsius ist (Schritt 94), oder die Oberflächentemperatur, die am Ladesystem 30 berechnet wird, über X Grad Celsius ist (Schritt 95), geht das System 54 zu Schritt 97 über, um das drahtlose Aufladen des drahtlosen Ladesystems 97 auszusetzen und eine Warnung hinsichtlich potenzieller Aufladung bei übermäßigen Temperaturbedingungen anzuzeigen, wie beispielsweise: „Die Innenraumtemperatur ist kälter oder wärmer als die zulässige Ladetemperatur für Ihr Gerät“.
Wenn die Oberflächentemperatur des drahtlosen Ladesystems 30 während des Aufladens nicht über X Grad Celsius ist, zeigt die Steuerung 40 diesen Status dem System 54 an und geht dann zu Schritt 98 über, um zu bestimmen, ob das aufladbare Gerät auf dem drahtlosen Ladesystem identifiziert werden kann. Ein Beispiel der Identifizierungsprozedur wurde zuvor unter Bezugnahme auf Schritt 77 und 82 von 7 bzw. 8 erläutert.
Das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 geht dann dazu über, das identifizierte Gerät mit einer bestimmten Nenntemperatur (z. B. einem Temperaturbereich, in welchem das Gerät zu funktionieren ausgelegt ist) zu vergleichen, die für dieses Gerät in der Gerätedatenbank des Konnektivitätssystems 54 gespeichert ist, wenn das aufladbare Gerät bei Schritt 98 identifiziert werden kann. Es ist zu erwähnen, dass die Nenntemperatur während der Subroutine 2 bei Schritt 79 aufgezeichnet worden sein kann. Das System 54 geht dann dazu über, zu bestimmen, ob die durch das HVAC-System 52 abgefühlte Innenraumtemperatur niedriger oder höher als die Nenntemperatur des Geräts ist. Wenn nicht, geht das System 54 zu Schritt 103 über und sendet die Nenntemperatur an die Steuerung 40, welche bestimmt, ob die erfasste Oberflächentemperatur des drahtlosen Ladesystems 30 höher als die Nenntemperatur des Geräts ist. Wenn nicht, dann geht die Steuerung 40 zu Schritt 104 über, um zu bestimmen, ob die erfasste Oberflächentemperatur des Systems 30 innerhalb eines potenziell gefährlichen Temperaturbereichs (z. B. 20 °C) des Maximums der Nenntemperatur des Geräts liegt. Wenn ja, reduziert die Steuerung 40 die Ladeleistung des Systems 30 um einen gewissen Prozentsatz Z, wie beispielsweise 50 %.
Wenn das aufladbare Gerät nicht identifiziert werden kann, aber in Schritt 98 erkannt wird, geht das System 54 zu Schritt 106 über, um zu bestimmen, ob die erfasste Innenraumtemperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs, wie beispielsweise 0 bis 30 °C, liegt. Wenn bestimmt wird, dass die Innenraumtemperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs liegt, kehrt das System 54 zu Schritt 91 von Subroutine 3 zurück, um zu bestimmen, ob ein Gerät auf dem drahtlosen Ladegerät erkannt wurde. Wenn die Innenraumtemperatur nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, kann bei Schritt 99 eine generische Warnung angezeigt werden, um den Fahrzeuginsassen zu benachrichtigen, dass das Aufladen bei Extremtemperaturen Schaden verursachen kann, und anschließend fragt das System 54 den Fahrzeuginsassen, ob das Aufladen ausgesetzt werden soll oder nicht. Ein Beispiel für eine Warnanzeige kann sein: „Das Gerät, das aufgeladen wird, ist möglicherweise nicht zur Verwendung unter 0 °C und über 30 °C ausgelegt“. Das System 54 kann dann dazu übergehen, zu bestimmen, ob der Fahrzeuginsasse bei Schritt 101 ausgewählt hat, das Aufladen auszusetzen oder nicht. Wenn der Benutzer bei Schritt 101 NEIN wählt oder die Oberflächentemperatur des drahtlosen Ladesystems bei Schritt 104 nicht innerhalb eines potenziell schädigenden Temperaturbereichs liegt, in welchem das Gerät funktionieren soll, kehrt das System 54 zu Schritt 91 von Subroutine 3 zurück. Wenn die Innenraumtemperatur bei Schritt 102 niedriger oder höher als die Nenntemperatur des Geräts ist, oder die Oberflächentemperatur des drahtlosen Ladesystems bei Schritt 103 höher als die Nenntemperatur des Geräts ist, oder der Fahrzeuginsasse bei Schritt 101 gewählt hat, das Aufladen auszusetzen, wenn der Innenraum außerhalb eines voreingestallten Temperaturbereichs ist, geht das System 54 zu Schritt 97 über und kommuniziert mit der Steuerung 40, um das induktive Aufladen des Geräts 25 auszusetzen, und zeigt bei Schritt 96 die Warnung „Die Innenraumtemperatur ist kälter oder wärmer als die zulässige Ladetemperatur für Ihr Gerät“ an. Das System 54 kehrt dann zu Schritt 91 von Subroutine 3 zurück.
Demgemäß reduziert oder verhindert das Fahrzeugkonnektivitätssystem 54 zusammen mit dem induktiven Ladesystem 30 vorteilhafterweise die Aufladung von Geräten bei übermäßigen Temperaturbedingungen innerhalb eines Fahrzeugs. Dies verhindert vorteilhafterweise schweren Schaden an der Gerätebatterie oder Fehlfunktion des Geräts aufgrund des Aufladens bei übermäßigen Temperaturen. Das drahtlose Ladesystem 30 ist insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet, in dem viele elektronische Geräte vorhanden sind, die möglicherweise in einem ähnlichen Frequenzband wie das drahtlose System arbeiten. Das System kann jedoch auch für andere Anwendungen eingesetzt werden. Es versteht sich von selbst, dass, wenn nicht mehr erkannt wird, dass das Objekt bei unsicheren Temperaturen aufgeladen wird, die drahtlose Aufladung erhöht und fortgesetzt werden kann.
Es versteht sich von selbst, dass Änderungen und Modifikationen an der zuvor erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner von selbst, dass beabsichtigt ist, dass solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen erfasst werden, sofern durch den Wortlaut dieser Ansprüche nicht ausdrücklich anders angeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11-Technologien [0040]

Claims

Verfahren zur Minderung von Temperaturbedingungen in einem drahtlosen Ladesystem, wobei das Verfahren umfasst: drahtloses Aufladen eines aufladbaren Geräts mit einem drahtlosen Ladegerät; Erfassen von Temperaturinformationen in Bezug auf das induktive Aufladen; und Anpassen einer Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Speicherns von Temperaturmetriken in Bezug auf mindestens ein aufladbares Gerät in einer Datenbank.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend den Schritt des Identifizierens des aufladbaren Geräts durch mindestens eine Temperaturmetrik des aufladbares Geräts, die in der Datenbank gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Temperaturmetrik ein Betriebstemperaturbereich für das aufladbare Gerät ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Vergleichen der erfassten Temperaturinformationen mit einer vorbestimmten Temperaturmetrik des aufladbaren Geräts.
Drahtloses Ladesystem, umfassend: ein drahtlos betriebenes Ladegerät; und eine Steuerung, welche Temperaturinformationen in Bezug auf das drahtlos betriebene Ladegerät erfasst und eine Menge von Leistung, die dem aufladbaren Gerät durch das Ladegerät zugeführt wird, basierend auf den erfassten Temperaturinformationen anpasst.
Ladesystem nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Konnektivitätssystem, das Temperaturmetriken in Bezug auf mindestens ein aufladbares Gerät in einer Datenbank speichert.
Ladesystem nach Anspruch 7, wobei das aufladbare Gerät durch mindestens eine Temperaturmetrik des aufladbaren Geräts identifiziert wird, die in der Datenbank gespeichert ist.
Ladesystem nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Temperaturmetrik ein Betriebstemperaturbereich für das aufladbare Gerät ist.
Ladesystem nach Anspruch 7, wobei das Konnektivitätssystem ferner eine Innenraumtemperatur innerhalb eines Fahrzeugs bestimmt und die Innenraumtemperatur mit einer vorbestimmten Temperaturmetrik des aufladbaren Geräts vergleicht.