DE102015016098A1

DE102015016098A1 - Schutzschirm für ein Elektrofahrzeug-Induktionsladepad

Info

Publication number: DE102015016098A1
Application number: DE102015016098.2A
Authority: DE
Inventors: Richard William Kautz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-06-23
Also published as: US9707852B2; CN105722380A; CN105722380B; US20160176299A1

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeug-Spulenanordnung, die zur Kopplung mit einer Boden-Spulenanordnung, in Anwesenheit eines Magnetfeldes dazwischen, für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist. Die Fahrzeug-Spulenanordnung umfasst einen aufblasbaren Schirm, der konfiguriert ist, um sich vom Fahrzeug zu erstrecken und eine Barriere um einen Teil des Magnetfeldes zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Elektrofahrzeug-Ladepads und Schutzabdeckungen dafür.
HINTERGRUND
Induktive drahtlose Leistungsübertragung (WPT, wireless power transfer) nutzt die magnetische Kopplung von zwei magnetischen Feldkopplungseinheiten (d. h. eine Primärspule und eine Sekundärspule). WPT-Systeme können zum Laden von Elektrofahrzeugen sowie von mobilen Geräten, medizinischen Geräten usw. verwendet werden. Typische Kopplungseinheiten können Ladepads umfassen, die starke magnetische Wechselfelder zum Koppeln von Leistung an Fahrzeuge nutzen, und dies mit Raten, die mit leitenden Ladekabeln (z. B. 3,3 kW oder mehr) vergleichbar sind. Eine derartige Leistung erfordert eine hohe Feldstärke über den Ladepads. Gewisse Anforderungen können jedoch beim Zugreifen auf oder bei der Exposition in elektromagnetische/n Felder/n von WPT-Systemen Grenzen setzen.
KURZFASSUNG
Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeug-Spulenanordnung, die zur Kopplung mit einer Boden-Spulenanordnung, in Anwesenheit eines Magnetfeldes dazwischen, für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist. Die Fahrzeug-Spulenanordnung umfasst einen aufblasbaren Schirm, der konfiguriert ist, um sich vom Fahrzeug zu erstrecken und eine Barriere um einen Teil des Magnetfeldes zu bilden.
Eine Primärspulenanordnung umfasst eine Primärspule, die zur Kopplung mit einer Sekundärspule in einem Fahrzeug für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist, und eine Schirmanordnung, die sich um die Primärspule erstreckt. Die Schirmanordnung umfasst einen Sensor, der zur Bereitstellung von Sensordaten konfiguriert ist, und einen ausdehnbaren Schirm, der konfiguriert ist, um sich von der Primärspule zur Sekundärspule zu erstrecken, um eine Barriere um einen Teil eines Magnetfeldes zwischen den Spulen zu bilden. Die Primärspulenanordnung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, die programmiert ist, um die Primärspule auf der Basis der Sensordaten zu aktivieren.
Ein drahtloses Leistungsübertragungsverfahren umfasst, als Reaktion auf Daten, die eine Ausrichtung zwischen einer primären induktiven Spule und einer am Fahrzeug angebrachten sekundären induktiven Spule angeben, das Anweisen eines flexiblen Schirms, der eine der Spulen umgibt, sich zu der anderen der Spulen auszudehnen; und, als Reaktion auf Daten, die angeben, dass ein Druck innerhalb des Schirms innerhalb eines vordefinierten Bereiches fällt, das Anweisen der primären induktiven Spule, eine drahtlose Leistungsübertragung zur sekundären induktiven Spule einzuleiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den angehängten Ansprüchen genauer aufgezeigt. Weitere Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen werden jedoch anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren besser ersichtlich und am besten verstanden. Es zeigen:
1 ein drahtloses Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug;
2–4 und 7 Seitenansichten von Schirmanordnungen, wobei Teile der Schirme weggebrochen sind;
5 und 8 Draufsichten auf Schirmanordnungen im Querschnitt (die Schnitte verlaufen so durch die Schirme, dass man in die Schirme hinein und auf die Unterseite der Schirme sieht);
6 veranschaulicht eine Unteransicht einer Schirmanordnung; und
9 veranschaulicht einen Prozess für ein drahtloses Leistungsübertragungssystem.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung in verschiedener Art und Weise zu benutzen.
WPT für Elektrofahrzeuge kann unter Verwendung von primären Ladestationen implementiert werden. Diese Ladestationen können die Aufladung von Elektroautos ermöglichen, um deren Reichweite und Nutzbarkeit zu verbessern. Eine Boden-Spulenanordnung an der Ladestation kann mit einer Fahrzeug-Spulenanordnung koppeln, um Leistung von der Ladestation zum Fahrzeug drahtlos zu übertragen. Die Leistungsübertragung wird durch ein zwischen den Spulenanordnungen erzeugtes Magnetfeld erleichtert. Ein derartiges Feld kann eine Magnetfeldstreuung nahe der Spulenanordnungen erzeugen. Eine Schirmanordnung kann innerhalb einer oder beider Spulenanordnungen enthalten sein und kann Bereiche des Magnetfeldes umgeben. Während der Leistungsübertragung kann ein ausfahrbarer Schirm mindestens einen Teil der Streuung auf die Fläche zwischen den zwei Spulenanordnungen eingrenzen.
Die Schirmanordnung kann auch einen an eine Steuereinrichtung gekoppelten Sensor umfassen. Sensor und Steuereinrichtung können eine Leistungsübertragung erlauben, wenn der Schirm vollständig ausgefahren ist. Wenn detektiert wird, dass der Schirm nicht vollständig ausgefahren ist, können die Spulen instruiert werden, die Leistungsübertragung einzustellen. Somit kann die Schirmanordnung im Falle eines Hindernisses oder Gegenstands innerhalb des Ladebereichs die Leistungsübertragung unterbinden. Die Schirmanordnung kann auch Temperaturüberwachung, Flammendetektion und -kontrolle, Kühlfunktionen und Abschaltauslöser vorsehen.
1 ist ein beispielhaftes drahtloses Leistungsübertragungssystem 100, das eine Primärspulenanordnung 105 und eine Sekundärspulenanordnung 110 in einem Fahrzeug 115 zeigt. Die Primärspulenanordnung 105 kann mit einer externen Leistungsquelle und zugehöriger Steuereinrichtung 120 verbunden sein. Das Fahrzeug 115 kann eine wiederaufladbare Batterie 125 und Leistungselektronik 130 (einschließlich eines Gleichrichters) umfassen, die mit der Sekundärspulenanordnung 110 wirksam angeordnet ist. Die Primär- und Sekundärspulenanordnungen 105, 110 können jede mindestens eine Spule (z. B. eine Primärspule bzw. eine Sekundärspule) umfassen. Wenn Strom durch die Primärspule fließt, kann die von der Primärspule abgegebene Energie bei der Sekundärspule empfangen und zum Laden der Batterie 125 verwendet werden. D. h., eine bei der Sekundärspulenanordnung 110 empfangene Leistung kann durch die Leistungselektronik 130 zur Batterie 125 fließen.
Eine oder beide Spulenanordnungen 105, 110 können eine Schirmeinrichtung 155 (auch als Schirmanordnung 155 bezeichnet) umfassen. Die Schirmeinrichtung 155 (wie in 1 in nicht ausgefahrenem Zustand gezeigt) kann eine Abdeckung sein, die konfiguriert ist, um einen Schirm oder eine Barriere um die Spulenanordnungen 105, 110 zu erzeugen. Sobald die Spulenanordnungen 105, 110 ausgerichtet sind, kann sich ein Schirm 160 (in 2 gezeigt) von einer der Anordnungen 105, 110 erstrecken und einen umschlossenen Bereich um die Spulen erzeugen. Zum Beispiel kann der Schirm 160 ein flexibles Material aufweisen und kann sich von der Sekundäranordnung 110 erstrecken. Bei Ausdehnung kann der Schirm 160 an der Primäranordnung 105 anliegen. Der Schirm 160 kann eine Hülle um die Spulen herum erzeugen, so dass, wenn die Spulen koppeln und ein elektromagnetisches Feld dazwischen erzeugt wird, das durch die Kopplung erzeugte Feld in erster Linie innerhalb des Innenraums des Schirms 160 eingegrenzt ist. In einigen Beispielen kann der Schirm 160 vier Seiten aufweisen, um die Spulen zu umschließen. In anderen Beispielen kann der Schirm 160 eine abgerundete oder ballonartige Form aufweisen. Ferner wird die Schirmeinrichtung 155 zwar so beschrieben, dass sie in der Sekundärspulenanordnung 110 enthalten ist, aber die Schirmeinrichtung 155 kann zusätzlich oder alternativ an der Primärspulenanordnung enthalten sein.
Der Schirm 160 kann durch mehrere hierin beschriebene Mechanismen ausgedehnt werden. In einem Beispiel kann Gas in den Innenraum des Schirms 160 getrieben werden, was die Ausdehnung erleichtert. In einem anderen Beispiel können Stützelemente an den Ecken der Schirmeinrichtung 155 angeordnet sein und können Ausdehnung und Einziehen des Schirms 160 erleichtern. Diese Mechanismen werden unten ausführlicher beschrieben.
Der Schirm 160 kann aus einem flexiblen Nichtmetallmaterial wie etwa Kunststoff gemacht sein. Andere ein niedriges elektrisches Leitvermögen aufweisende Materialien können ebenfalls verwendet werden. In einigen Beispielen kann der Schirm 160 aus einem Material sein, das bei großer Hitze schmilzt, oder eine taschenähnliche Einrichtung aus einem flammenhemmenden Material sein. Insofern kann der Schirm 160 den verfügbaren Sauerstoff in der Umgebung von Unrat, der zwischen den Spulenanordnungen 105, 110 gefangen ist, beschränken. Zusätzlich oder alternativ kann jegliches Gas, das zum Ausdehnen des Schirms 160 verwendet wird, ein Feuerunterdrückungsgas wie etwa CO₂ sein. Wenn zum Beispiel der Unrat ein Loch im Schirm 160 verursacht, kann das CO₂ durch das Loch entweichen und den Unrat in CO₂ hüllen.
Ein Steuermodul 150 (auch als Steuereinrichtung 150 bezeichnet), kann an die Leistungselektronik 130 und/oder die Sekundärspulenanordnung 110 gekoppelt sein und kann zum Steuern der Schirmeinrichtung 155 und des Mechanismus darin konfiguriert sein. Das Steuermodul 150 kann Teil eines elektronischen Steuermoduls innerhalb des Fahrzeugs 115 sein. Das Steuermodul 150 kann stattdessen auch eine eigenständige Steuereinrichtung sein, die zum Steuern der Schirmeinrichtung 155 konfiguriert ist. Die Steuereinrichtung 150 kann einen Speicher und einen Prozessor zum Durchführen von computerlesbaren Instruktionen umfassen, und kann Schnittstellen zu anderen Systemen aufweisen. Die Steuereinrichtung 150 kann zum Beispiel mit der Primärspulenanordnung 105 kommunizieren. Das Steuermodul 150 kann zum Beispiel auch Schnittstellen zu spezifischen Merkmalen innerhalb der Schirmeinrichtung 155 aufweisen und mit diesen kommunizieren, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Gaseinrichtung 170, Sensoren 175, 195, usw. (in 2 gezeigt).
2 veranschaulicht die ausgedehnte Schirmeinrichtung 155, die sich von der Sekundäranordnung 110 erstreckt. Wenn die Schirmeinrichtung 155 nicht in Gebrauch ist, kann der Schirm 160 an oder gegen die Sekundäranordnung 110 gehalten werden. D. h., der Schirm 160 kann einziehbar sein, um den normalen Betrieb des Fahrzeugs 115 nicht zu stören. Während der WPT zwischen der Primäranordnung und Sekundäranordnung 105 bzw. 110, kann der Schirm 160 ausgedehnt sein.
Die Schirmeinrichtung 155 kann den Schirm 160 und eine Gaseinrichtung 170 umfassen. Die Gaseinrichtung 170, wie etwa ein unter Druck stehender Gasbehälter und zugehörige Abgabemechanismen, ist zum Einführen von Gas in den Schirm 160 konfiguriert. Die Gaseinrichtung 170 kann Luft, CO₂ oder andere Gase einführen. Die Gase können dem Innenraum des Schirms 160 Kühlung bereitstellen. Zudem können die Gase beim Aufblasen oder Ausdehnen des Schirms 160 helfen.
Die Gaseinrichtung 170 kann einen Sensor 195 umfassen, der konfiguriert ist, um Sensordaten zu erfassen und diese an das Steuermodul 150 zu übermitteln. Der Sensor 195 kann auch in Kommunikation mit der Gaseinrichtung 170 stehen, um die Menge des Gasstroms in den Innenraum des Schirms 160 zu steuern. Die Sensordaten können Daten umfassen, die die Ausdehnung des Schirms 160 angeben. In einem Beispiel kann der Sensor 195 ein Luftdruck-Sensor sein, und die Sensordaten können einen Luftdruck im Innenraum des Schirms 160 angeben. In einem anderen Beispiel kann der Sensor 195 ein Infrarot- oder Ultraschallsensor sein, der in der Lage ist Sensordaten (z. B. eine Zeitverzögerung) bereitzustellen, die einen Abstand zwischen der Sekundärspulenanordnung 110 und einer Unterseite des Schirms 160, wie als Abstand D in 2 dargestellt, angeben. In noch einem anderen Beispiel kann der Sensor 195 ein Thermometer sein, das zur Überwachung der Temperatur innerhalb des Innenraums des Schirms 160 konfiguriert ist. In noch einem anderen Beispiel kann der Sensor 195 ein Ultraschall- oder akustischer Sensor sein, der konfiguriert ist, um das Luftvolumen im Schirm 160 auf der Basis einer akustischen Resonanzfrequenz oder einer modalen Antwort einer Ultraschallwelle, die von der Unterseite des Schirms 160 zurückgeworfen wird (eine Welle, die von einer Primärspulenoberfläche zurückgeworfen wird), zu erfassen.
Die Sensordaten können zum Steuermodul 150 übermittelt werden, und das Steuermodul 150 kann die Daten auswerten und analysieren. Bei der Auswertung kann das Steuermodul 150 bestimmen, ob der Schirm 160 vollständig ausgefahren ist. Das Steuermodul 150 kann bestimmen, ob die Sensordaten innerhalb eines vordefinierten Bereiches fallen. In einem Beispiel, falls die Sensordaten einen innerhalb des Bereiches liegenden Luftdruck umfassen, kann es anzeigen, dass der Schirm 160 vollständig ausgefahren oder aufgeblasen ist. Wenn die Sensordaten außerhalb des Bereiches liegen, kann es anzeigen, dass der Druck aufgrund eines Gegenstands, der sich innerhalb der Ladefläche befindet, zu hoch ist. Wenn der Luftdruck weniger als der Bereich beträgt, kann es möglich sein, dass der Schirm 160 aufgrund eines Fehlers im Schirm 160 (z. B. ein Loch im Schirm) nicht vollständig ausgefahren ist, wodurch das vollständige Ausfahren des Schirms 160 verhindert wird. In dem Fall, dass die Sensordaten angeben, dass der Schirm 160 nicht vollständig ausgefahren ist, kann das Steuermodul 150 eine Anweisung an die jeweilige Spulenanordnung 110 senden, die WPT nicht fortzuführen (oder das Senden eines Freigabesignals einstellen). Zusätzlich zur Darstellung eines Luftdrucks innerhalb des Schirms 160 durch die Sensordaten, könnte auch eine in den Schirm 160 gepumpte Gasmenge durch die Sensordaten dargestellt werden.
Sobald die Sensordaten angeben, dass der Schirm 160 vollständig ausgefahren ist, können die Steuermodule 120, 150 eine WPT einleiten. Die Sensordaten können durchgehend während der Ausrichtung der Spulenanordnungen 105, 110, einschließlich während der Leistungsübertragung, in Echtzeit oder nahezu Echtzeit beim Steuermodul 150 empfangen werden. Wenn in den Sensordaten eine Änderung detektiert wird (z. B. wenn sich der Luftdruck verändert), kann das Steuermodul 150 die geeigneten Anweisungen übermitteln, um die Ladung einzustellen, einzuleiten oder wiedereinzuleiten. Wenn zum Beispiel während der WPT die Sensordaten angeben, dass der Schirm 160 nicht mehr vollständig aufgeblasen ist, kann das Steuermodul 150 anweisen, die WPT einzustellen.
Die Gaseinrichtung 170 kann eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zur Kommunikation mit dem Sensor 195 umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Sensor 195 direkt mit der Steuermodul 150 kommunizieren. Der Sensor 195 kann dem Steuermodul 150 den abgefühlten Luftdruck übermitteln. Das Steuermodul 150 kann dann die geeigneten Anpassungen am Gasstrom vornehmen. Wenn zum Beispiel der Luftdruck einen vordefinierten Betrag überschreitet, kann die Gaseinrichtung 170 das Einströmen von Luft in den Innenraum des Schirms 160 einstellen. Falls der Sensor 195 kein Luftdruck-Sensor (z. B. ein Abstandssensor wie etwa Infrarot oder Ultraschall) ist, kann die Gaseinrichtung 170 separat vom Sensor 195 einen Gassensor 175 umfassen. Der Gassensor 175 kann der Gassteuereinrichtung Luftdruck-Daten bereitstellen, so dass am Luftstrom Anpassungen vorgenommen werden können. (Im Beispiel der 2 ist die Schirmeinrichtung 155 der Sekundärspulenanordnung 110 zugeordnet. In anderen Beispielen kann die Schirmeinrichtung 155 der Primärspulenanordnung 105, wie oben erwähnt, zugeordnet sein. Vorgänge der hierin beschriebenen Steuereinrichtung 150 können unter diesen Umständen durch die Steuereinrichtung 120 durchgeführt werden.)
Die Gaseinrichtung 170 kann auch einen Einlass oder eine Düse 180 umfassen, wodurch das Gas in den Innenraum des Schirms 160 eintreten kann. Die Gaseinrichtung 170 kann jede Einrichtung sein, die in der Lage ist einen Gas- oder Luftstrom zu produzieren. In einem Beispiel kann die Gaseinrichtung ein Ventilator, einschließlich eines Motors und Laufrads oder Hubkolben- oder Membranpumpe, sein, der konfiguriert ist, um Luft in den Schirm 160 einzuführen. Die Gaseinrichtung 170 kann verwendet werden, um den Schirm 160 auszudehnen. Die Gaseinrichtung 170 kann auch verwendet werden, um den Schirm 160 einzuziehen. Zum Beispiel kann das Laufrad im Ventilator die Richtung umkehren und Gas aus dem Innenraum des Schirms 160 hinausbewegen. Der Schirm 160 kann auch ein Ventil (nicht gezeigt) umfassen, das konfiguriert ist, um die Luft darin freizusetzen.
In einigen Beispielen können sowohl der durch den Sensor 195 detektierte Luftdruck als auch der durch den Gassensor detektierte Luftstrom 175 verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Schirm 160 vollständig aufgeblasen ist. Wenn die von der Düse 180 in den Schirm 160 eingegebene Gasmenge angibt, dass der Schirm 160 vollständig ausgedehnt ist, aber der Luftdruck etwas anderes angibt, kann die Steuereinrichtung 150 bestimmen, dass der Schirm 160 ein Loch aufweist. D. h., da Luft durch das Loch entweicht, ist der Luftdruck im Vergleich zu der dem Schirm 160 zugeführten Luftmenge zu niedrig.
Der Schirm 160 kann einen oder mehrere leitende Ringe 185 umfassen. Der Ring 185 kann aus Hochfrequenzlitze gemacht sein. Der leitende Ring 185 kann um den Umfang des ausgefahrenen Schirms 160 angeordnet sein. Ein Wirbelstrom kann während der WPT passiv im Ring 185 induziert werden. Der Wirbelstrom kann ein Feld um den Umfang des Schirms 160 erzeugen, womit jegliches elektromagnetische Feld nach innen zum Innenraum des Schirms 160 gerichtet wird. Dies kann eine reduzierte EMF(elektromagnetisches Feld)-Exposition und -Strahlung außerhalb des Schirms 160 zur Folge haben.
In einem Beispiel, in dem der Schirm 160 den leitenden Ring 185 (oder die mehreren Ringe 185) umfasst, kann der Sensor 195 eine Kamera sein, die konfiguriert ist, um die Lage und die Ausdehnung der Ringe 185 zu detektieren. Durch die Kamera aufgenommene Bilder können zum Bestimmen der Lage des Rings 185 konfiguriert sein und somit verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Schirm 160 vollständig ausgefahren ist.
In einem anderen Beispiel kann der Innenraum des Schirms 160 ein gitterähnliches Muster umfassen, das durch Bilder erfasst werden kann, die von der Kamera aufgenommen werden. Das Muster kann verwendet werden, um den Ausdehnungszustand des Schirms 160 zu bestimmen. Wenn zum Beispiel der Innenraum des Schirms 160 abgebildet wird und die Gitterlinien eng beieinander erscheinen, kann die Steuereinrichtung 150 bestimmen, dass der Schirm 160 nicht vollständig aufgeblasen ist. Wenn jedoch der abgebildete Innenraum Gitterlinien zeigt, die das sind, was die Steuereinrichtung 150 für einen geeigneten Abstand halten würde, kann bestimmt werden, dass der Schirm 160 vollständig aufgeblasen ist. Die Steuereinrichtung 150 kann Messungen auf den durch die Kamera aufgenommenen Bildern durchführen, um zu bestimmen, ob der Abstand zwischen den Gitterlinien eine Schwelle überschreitet. Die Gitterlinien können mindestens eines aus horizontal und/oder vertikal und/oder diagonal sein.
Die Kamera kann auch eine Infrarotkamera sein, die konfiguriert ist, um die Temperatur an der Unterseite der Anordnung 155 zu bestimmen (z. B. die Temperatur an der Primärspule 105.) Der Schirm 160 kann helfen, die Kameralinse sauber zu halten, wodurch eine wiederholbare Abbildung und Detektion ermöglicht wird.
3 veranschaulicht eine weitere Schirmanordnung 255. (Mit Bezug auf die 2 bis 8 weisen ähnlich nummerierte Elemente ähnliche Bezeichnungen auf.) Der Schirm 260 der veranschaulichten Schirmanordnung 255 kann eine Vielzahl von Ferritplatten 290 auf der Innenseite des (oder eingebettet im) Schirm/s 260 umfassen. Diese Platten 290 können um den und überall in dem flexiblen Schirm 260 angeordnet sein und können konfiguriert sein, um den magnetischen Kopplungskoeffizienten innerhalb des Ladebereichs zu vergrößern und EMF- und EMC(elektromagnetischer Strom)-Exposition zu reduzieren, während gleichzeitig die Faltbarkeit des Schirms 260 beibehalten wird. Die Ferrit-Pads 290 können überall im Innenraum des Schirms 260 gegeneinander versetzt (oder ausgerichtet) sein, so dass der Schirm 260 seine Flexibilität beibehalten kann. Zusätzlich oder alternativ können die Pads 290 in Außentaschen des Schirms 260 angeordnet sein.
4 veranschaulicht eine andere Schirmanordnung 355, in welcher der Schirm 360 eine Vielzahl von Löchern 361 definieren kann. Die Löcher 361 können es Luft oder Gas gestatten, aus dem Innenraum des Schirms 360 zur Außenseite zu treten. Die Löcher 361 können groß genug sein, um Luft oder Gas den Durchtritt zu gestatten, aber klein genug, um die Aufblasbarkeit des Schirms 360 im Wesentlichen nicht zu beeinflussen.
Indem Luft oder Gas aus dem Innenraum des Schirms 360 entweichen kann, kann ein Luftstrom um die entsprechende/n Spulenanordnungen und den Ladebereich erzeugt werden. Während der WPT können hohe Temperaturen ein Problem sein, und ein derartiger Luftstrom kann die Kühlung der Spulenanordnungen erleichtern.
5 veranschaulicht eine Draufsicht auf eine ausgefahrene Schirmanordnung 455 im Querschnitt. Die Schirmanordnung 455 kann eine Basis 411 umfassen. Die Basis kann ein starres Element sein, das konfiguriert ist, um bei Aufblasen des Schirms 460 an einer entsprechenden Primärspulenanordnung anzuliegen. Die Basis 411 kann eine rechteckige Form aufweisen und bei der Beibehaltung der Form des Schirms 460 helfen. An der Basis 411 kann eine Vielzahl von Stützelementen 405 angebracht sein, die mit Bezug auf 7 näher besprochen werden.
6 veranschaulicht eine Unteransicht der eingezogenen Schirmanordnung 455. Bevor der Schirm 460 ausgefahren wird, kann er in einer Aufnahme 415 innerhalb der Schirmanordnung 455 eingesteckt sein. Die Aufnahme kann den Schirm 460 während des Nichtgebrauchs beherbergen, so dass der Schirm 460 geschützt werden und den normalen Fahrzeugbetrieb nicht stören kann. Die Anordnung 455 kann mindestens eine Verriegelung 420 umfassen, die für die Beibehaltung des Schirms 460 innerhalb der Aufnahme sorgt. Die Verriegelung 420 kann sich von der äußeren Seite der Aufnahme 415 zur Basis 411 erstrecken. Wenn eine entsprechende Sekundärspulenanordnung mit einer Primärspulenanordnung koppelt, kann die mindestens eine Verriegelung 420 auf eine Anweisung von einem Steuermodul hin freigegeben werden, wodurch der Schirm 460 freigegeben wird.
7 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Schirmanordnung 555, die Stützelemente 505 aufweist. Während durch die Gaseinrichtung 570 zugeführte/s Luft oder Gas den Schirm 560 aufblasen und ausfahren kann, können Stützelemente 505 das Ausfahren des Schirms 560 ebenfalls erleichtern. Die Stützelemente 505 können dem flexiblen Schirm 560 Struktur verleihen und bei der Beibehaltung der Form des Schirms 560 helfen. Zusätzlich können die Stützelemente 505 mindestens teilweise dafür verantwortlich sein, das Ausfahren und Einziehen des Schirms 560 durch Stoßen oder Ziehen der Basis 511 hinein in die oder weg von einer entsprechenden Sekundärspulenanordnung zu steuern.
In einem Beispiel können die Stützelemente 505 ineinanderschiebbare Stützen sein, die sich von einer Spulenanordnung erstrecken, um eine Primäranordnung zu erreichen. Die Stützelemente 505 können auch (Nichtmetall)-Federn sein, wie in 7 gezeigt. Im diesem Beispiel können die Stützelemente 505 eine Einzugsspannung bereitstellen, die, es sei denn, es wird auf sie eingewirkt, den Schirm 560 in eine eingezogene Position treibt (z. B. um innerhalb der Aufnahme gehalten zu werden). Der durch die Gaseinrichtungen 570 bereitgestellte Luft- oder Gasstrom kann der Rückstellkraft entgegenwirken, um den Schirm 560 aufzublasen und auszufahren. Nachdem die Bereitstellung des Luftstroms eingestellt wurde, kann sich der Schirm 560 einziehen.
Die Stützelemente 505 können durch ein Steuermodul gesteuert werden. Zusätzlich oder alternativ kann jedes Stützelement 505 eine ihm zugeordnete Steuereinrichtung aufweisen, oder jedes kann eine Steuereinrichtung separat von einem Hauptsteuermodul, aber in Kommunikation damit, mitnutzen.
8 veranschaulicht eine Aufsicht auf einen ausgefahrenen Schirm 660, in der die Basis 611 der Schirmanordnung 655 eine Vielzahl von Löchern 625 in der Basis aufweist. Durch die Löcher 625 in der Basis kann Luft eine Primärspulenanordnung erreichen und somit die Anordnung kühlen. Abstandhalter (nicht gezeigt) auf einer Unterseite der Basis 611 können die Basis 611 von einer entsprechenden Primäranordnung beabstanden. Die hierin erwogenen Schirmanordnungen können eine geschlossene Barriere um den Ladebereich bilden. In einigen Beispielen kann die Schirmanordnung eine abgedichtete Hülle erzeugen. In anderen Beispielen kann der Schirm eine nicht abgedichtete Barriere erzeugen, aber dennoch EMF- und EMC-Exposition effektiv begrenzen, sowie Gegenstände vom Eintritt in den Ladebereich abhalten.
9 veranschaulicht einen Prozess 700 zum Steuern der WPT auf der Basis der Sensordaten. Der Prozess kann bei Block 705 beginnen, in dem das Steuermodul 150 erkennen kann, dass eine Kopplung zwischen den Spulenanordnungen 105, 110 erfolgt ist oder gleich erfolgen wird. Diese Kopplungsangabe kann gemacht werden, sobald das Steuermodul 150 Angaben empfängt, dass die Sekundärspulenanordnung 110 ein Signal von der Primärspulenanordnung 105 empfangen hat, wodurch angegeben wird, dass die zwei Spulenanordnungen 105, 110 ausgerichtet sind, und möglicherweise bereit sind, die WPT zu betreiben.
Bei Block 710, sobald eine Kopplungsangabe empfangen wurde, die angibt, dass sich die Spulenanordnungen 105, 110 auf die WPT vorbereiten, kann das Steuermodul 150 den Schirm 160 zum Entfalten instruieren.
Bei Block 715 können die Steuereinheiten 150 die Sensordaten vom Sensor 195 empfangen. Wie oben erklärt, können die Sensordaten Luftdruck, Abstand, Temperatur, Akustik, etc. umfassen, um das Ausmaß des Aufblasens anzuzeigen.
Bei Block 720 kann das Steuermodul 150 bestimmen, ob die Sensordaten angeben, dass der Schirm 160 vollständig ausgefahren ist. D. h., die Sensordaten können mit einer vordefinierten Schwelle verglichen werden, um zu bestimmen, ob der Schirm 160 geeignet platziert ist oder nicht. Wenn die Sensordaten angeben, dass der Schirm 160 nicht vollständig ausgefahren ist, kann dies die Folge eines Gegenstands innerhalb des Ladebereichs sein, wodurch der Schirm 160 davon abgehalten wird, vollständig auszufahren. Wenn die Sensordaten kein vollständiges Ausfahren/Aufblasen anzeigen, geht der Prozess weiter zu Block 725. Wenn die Daten das vollständige Ausfahren/Aufblasen anzeigen, geht der Prozess weiter zu Block 730.
Bei Block 725 kann das Steuermodul 150 eine Warnung ausgeben, die angibt, dass ein Gegenstand den Ladebereich blockiert. Diese Warnung kann eine über das Audiosystem des Fahrzeugs übermittelte Audiowarnung sein. Es kann auch eine optische Anzeige auf einem der Fahrzeugbildschirme sein. Der Prozess kann dann zu Block 715 weitergehen und weiter Sensordaten empfangen, bis der Schirm 160 vollständig ausfährt.
Bei Block 730, bei der Feststellung, dass der Schirm 160 ordnungsgemäß platziert (z. B. vollständig ausgefahren/aufgeblasen) ist, kann das Steuermodul 150 die Spulenanordnungen 105, 110 anweisen, die WPT zu beginnen. Dies kann das Übertragen eines Signals an die Primärspulenanordnung 105 zur Einleitung eines Stromflusses durch die Primärspule umfassen.
Bei Block 735 kann das Steuermodul 150 damit fortfahren, Sensordaten zu empfangen, während die WPT erfolgt. Durch die kontinuierliche Überwachung kann die Schirmanordnung 155 erkennen, ob während der Leistungsübertragung Gegenstände in den Ladebereich eintreten.
Bei Block 740, wenn die Sensordaten etwas angeben, das weniger als ein vollständiges Ausfahren des Schirms 160 ist, geht der Prozess weiter zu Block 750, in dem das Steuermodul 150 anweist, dass die WPT eingestellt wird. Der Prozess geht dann weiter zu Block 725. Wenn die Sensordaten weiter angeben, dass der Schirm 160 vollständig ausgefahren ist, geht der Prozess weiter zu Block 755. Der Prozess 700 empfängt bei Block 735 weiter Sensordaten, bis die WPT bei Block 755 abgeschlossen ist. Der Prozess 700 endet dann.
Hierin beschriebene Recheneinrichtungen umfassen allgemein computerausführbare Instruktionen, wobei die Instruktionen durch eine oder mehrere Recheneinrichtungen, wie etwa die oben aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Instruktionen können aus Computerprogrammen, die unter Verwendung einer Vielfalt von Programmiersprachen und/oder Technologien, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, und entweder allein oder in Kombination, Java^TM, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, usw. erstellt wurden, kompiliert oder interpretiert werden. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z.B. ein Mikroprozessor) Instruktionen von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium, usw. und führt diese Instruktionen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse, einschließlich eines oder mehrerer hierin beschriebener Prozesse, durchgeführt werden. Solche Instruktionen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl von computerlesbaren Medien gespeichert und übertragen werden.
In Bezug auf die hierin beschriebenen Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristik usw. versteht es sich, dass, obwohl die Schritte derartiger Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten geordneten Abfolge erfolgend beschrieben wurden, derartige Prozesse mit den beschriebenen Schritten ausgeübt werden könnten, die in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die sich von der hier beschriebenen Reihenfolge unterscheidet. Es versteht sich weiterhin, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt werden könnten, dass andere Schritte hinzugefügt werden könnten oder dass bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders ausgedrückt, sind die Beschreibungen von Prozessen hierin zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten keinesfalls als die Ansprüche einschränkend aufgefasst werden.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Worte beschreibende und nicht einschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Wesen und Schutzbereich der Offenbarung abgewichen wird. Zudem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Es wird ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeug-Spulenanordnung, die zur Kopplung mit einer Boden-Spulenanordnung, in Anwesenheit eines Magnetfeldes dazwischen, für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist, und einen aufblasbaren Schirm enthält, der konfiguriert ist, um sich vom Fahrzeug zu erstrecken und eine Barriere um einen Teil des Magnetfeldes zu bilden.
B. Fahrzeug nach A, wobei der Schirm ein flexibles nichtmetallisches und flammenhemmendes Material umfasst.
C. Fahrzeug nach A, wobei der Schirm eine Leiterschleife enthält, die zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert ist.
D. Fahrzeug nach A, wobei der Schirm eine Vielzahl von Ferritplatten enthält, die zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert sind.
E. Fahrzeug nach A, wobei die Fahrzeug-Spulenanordnung mindestens einen Sensor enthält, der konfiguriert ist, um einen Ausdehnungszustand des Schirms angebende Daten abzufühlen.
F. Fahrzeug nach E, wobei der Sensor ein Luftdruck-Sensor oder ein Luftstrom-Sensor ist.
G. Fahrzeug nach E, wobei der Sensor eine Kamera ist und die Daten Bilder des Schirms enthalten.
H. Fahrzeug nach E, wobei der Sensor ein akustischer Sensor ist und die Daten eine akustische Frequenz innerhalb des Schirms enthalten.
I. Fahrzeug nach E, das ferner eine Steuereinrichtung umfasst, die programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass die Daten innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fallen, von der Boden-Spulenanordnung eine drahtlose Leistungsübertragung anzufordern.
J. Fahrzeug nach I, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass die Daten außerhalb des vorbestimmten Bereiches fallen, die drahtlose Leistungsübertragung nicht fortzuführen.
K. Primärspulenanordnung, umfassend: eine Primärspule, die zur Kopplung mit einer Sekundärspule innerhalb eines Fahrzeugs für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist; eine Schirmanordnung, die sich um die Primärspule erstreckt und einen Sensor, der zur Bereitstellung von Sensordaten konfiguriert ist, und einen ausdehnbaren Schirm, der konfiguriert ist, um sich von der Primärspule zur Sekundärspule zu erstrecken, um eine Barriere um einen Teil eines Magnetfeldes zwischen den Spulen zu bilden, enthält; und eine Steuereinrichtung, die programmiert ist, um die Primärspule auf der Basis der Sensordaten zu aktivieren.
L. Anordnung nach K, wobei der Schirm ein flexibles nichtmetallisches Material umfasst.
M. Anordnung nach K, wobei die Sensordaten eine Ausdehnung des Schirms darstellen.
N. Anordnung nach K, wobei die Sensordaten Luftdruck-Daten, die einen Luftdruck innerhalb eines Innenraums des Schirms angeben, und Luftstrom-Daten, die die zum Schirm durch einen Lufteinlass zugeführte Luft angeben, enthalten.
O. Anordnung nach K, wobei die Steuereinrichtung ferner programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass die Sensordaten außerhalb eines vorbestimmten Bereiches fallen, die Primärspule zu deaktivieren.
P. Anordnung nach K, wobei die Schirmanordnung eine Leiterschleife enthält, die einem Umfang des Schirms zugeordnet und zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert ist.
Q. Anordnung nach K, wobei die Schirmanordnung eine Vielzahl von Ferritplatten enthält, die dem Schirm zugeordnet und zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert sind.
R. Drahtloses Leistungsübertragungsverfahren, umfassend: als Reaktion auf Daten, die eine Ausrichtung zwischen einer primären induktiven Spule und einer am Fahrzeug angebrachten sekundären induktiven Spule angeben, das Anweisen eines flexiblen Schirms, der eine der Spulen umgibt, sich zu der anderen der Spulen auszudehnen; und als Reaktion auf Daten, die angeben, dass ein Druck innerhalb des Schirms innerhalb eines vordefinierten Bereiches fällt, das Anweisen der primären induktiven Spule, eine drahtlose Leistungsübertragung zur sekundären induktiven Spule einzuleiten.
S. Verfahren nach R, das ferner, als Reaktion auf die Daten, die angeben, dass der Druck innerhalb des Schirms außerhalb des vordefinierten Bereiches fällt, das Anweisen der primären induktiven Spule, die drahtlose Leistungsübertragung zu beenden, umfasst.
T. Verfahren nach R, das ferner, als Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine dem Schirm zugeordnete Temperatur eine Schwelle überschreitet, das Anweisen der primären induktiven Spule, die drahtlose Leistungsübertragung zu beenden, umfasst.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeug-Spulenanordnung, die zur Kopplung mit einer Boden-Spulenanordnung, in Anwesenheit eines Magnetfeldes dazwischen, für eine drahtlose Leistungsübertragung zum Fahrzeug konfiguriert ist, und einen aufblasbaren Schirm enthält, der konfiguriert ist, um sich vom Fahrzeug zu erstrecken und eine Barriere um einen Teil des Magnetfeldes zu bilden.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Schirm ein flexibles nichtmetallisches und flammenhemmendes Material umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Schirm eine Leiterschleife enthält, die zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Schirm eine Vielzahl von Ferritplatten enthält, die zur Beschränkung der Streuung des magnetischen Feldes konfiguriert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeug-Spulenanordnung mindestens einen Sensor enthält, der konfiguriert ist, um einen Ausdehnungszustand des Schirms angebende Daten abzufühlen.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Sensor ein Luftdruck-Sensor oder ein Luftstrom-Sensor ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Sensor eine Kamera ist und die Daten Bilder des Schirms enthalten.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Sensor ein akustischer Sensor ist und die Daten eine akustische Frequenz innerhalb des Schirms enthalten.
Fahrzeug nach Anspruch 5, das ferner eine Steuereinrichtung umfasst, die programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass die Daten innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fallen, von der Boden-Spulenanordnung eine drahtlose Leistungsübertragung anzufordern.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass die Daten außerhalb des vorbestimmten Bereiches fallen, die drahtlose Leistungsübertragung nicht fortzuführen.