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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Ladesystem und insbesondere, wenn nicht ausschließlich, ein Ladesystem für ein elektrifiziertes Fahrzeug, das ein automatisches Ausrichtsystem enthält.
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Allgemein differieren elektrifizierte Fahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen dadurch, dass sie unter Verwendung einer oder mehrerer batteriebetriebener elektrischer Maschinen selektiv angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge basieren im Gegensatz dazu ausschließlich auf einem Verbrennungsmotor, um das Fahrzeug anzutreiben. Elektrifizierte Fahrzeuge können elektrische Maschinen anstelle eines oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor verwenden. Die elektrischen Maschinen werden üblicherweise durch Hochspannungsbatterien bestromt.
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Ein Hindernis für die Durchsetzung eines weiter verbreiteten Gebrauchs von elektrifizierten Fahrzeugen ist der Mangel an unterstützender Infrastruktur zum Laden der Hochspannungsbatterien der Fahrzeuge. Drahtlose Ladesysteme sind bekannt, die zum Transferieren von Energie zwischen zwei Objekten elektromagnetische Felder verwenden. Diese Systeme erfordern jedoch ein präzises Lokalisieren einer Sendespule relativ zu einer Empfangsspule, die an dem Fahrzeug montiert ist, um einen maximalen Leistungstransfer zwischen den Spulen sicherzustellen.
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Ein System gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält unter anderem eine verschiebbare Stange, eine an der verschiebbaren Stange angebrachte Verbindungsstange und eine Ladeeinrichtung, die von der Verbindungsstange getragen wird und mit der verschiebbaren Stange bewegt werden kann.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform des obigen Systems kann sich die verschiebbare Stange relativ zu mindestens einer Gleitschiene bewegen.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines der obigen Systeme ist mindestens eine Gleitschiene an einer Radplattenbaugruppe montiert.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines der obigen Systeme enthält die Radplattenbaugruppe eine erste Radplatte, eine zweite Radplatte und eine Basis, die die erste Radplatte und die zweite Radplatte verbindet.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme ist mindestens eine Radführung an der verschiebbaren Stange montiert.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme beinhaltet die mindestens eine Radführung eine erste Radführung, die an einer ersten Seite der verschiebbaren Stange montiert ist, und eine zweite Radführung, die an einer zweiten Seite der verschiebbaren Stange montiert ist.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme ist die mindestens eine Radführung in einer Richtung zu der Verbindungsstange gebogen.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme ist mindestens ein Radanschlag an der verschiebbaren Stange montiert.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme enthält die Ladeeinrichtung einen Spulenblock, der eine Sendespule aufnimmt.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme ist ein Sichtziel vor der verschiebbaren Stange positioniert.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme kann die Ladeeinrichtung zusammen mit der verschiebbaren Stange zu einer Position relativ zu einer an einem elektrifizierten Fahrzeug montierten Empfangseinrichtung bewegt werden.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Systeme kann die Ladeeinrichtung zwischen einer ersten Position, in der eine Sendespule der Ladeeinrichtung gegenüber einer Empfangsspule der Empfangseinrichtung versetzt ist, und einer zweiten Position, in der die Sendespule auf die Empfangsspule ausgerichtet ist, bewegt werden.
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Ein Fahrzeugladesystem gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält unter anderem eine Ladeeinrichtung und ein Ausrichtsystem, das mindestens eine Radführung enthält, die ein Rad eines elektrifizierten Fahrzeugs in Eingriff nimmt, um die Ladeeinrichtung relativ zu einer Empfangseinrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs zu positionieren.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform des obigen Fahrzeugladesystems enthält das Ausrichtsystem eine erste Radführung, die ein erstes Rad des elektrifizierten Fahrzeugs in Eingriff nimmt, und eine zweite Radführung, die ein zweites Rad des elektrifizierten Fahrzeugs in Eingriff nimmt.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines der obigen Fahrzeugladesysteme ist die mindestens eine Radführung gebogen zum Fahren entlang einer inneren Oberfläche des Rads.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Fahrzeugladesysteme enthält das Ausrichtsystem eine verschiebbare Stange und eine Verbindungsstange, die sich von der verschiebbaren Stange erstreckt und die Ladeeinrichtung trägt.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Fahrzeugladesysteme beinhaltet die mindestens eine Radführung eine erste Radführung, die an einer ersten Seite der verschiebbaren Stange montiert ist, und eine zweite Radführung, die an einer zweiten Seite der verschiebbaren Stange montiert ist.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Fahrzeugladesysteme kann das Ausrichtsystem um einen verriegelnden Drehzapfen geschwenkt werden.
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Bei einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der obigen Fahrzeugladesysteme kann die Ladeeinrichtung zwischen einer ersten Position, in der eine Sendespule der Ladeeinrichtung gegenüber einer Empfangsspule der Empfangseinrichtung versetzt ist, und einer zweiten Position, in der die Sendespule auf die Empfangsspule ausgerichtet ist, bewegt werden.
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Ein Verfahren gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das automatische Ausrichten einer Ladeeinrichtung eines Ladesystems relativ zu einer Empfangseinrichtung eines elektrifizierten Fahrzeugs unter Verwendung einer Bewegung des elektrifizierten Fahrzeugs, um die Ladeeinrichtung zu bewegen.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorausgegangenen Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und Zeichnungen einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale können unabhängig oder in einer beliebigen Kombination genommen werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale lassen sich auf alle Ausführungsformen anwenden, sofern nicht solche Merkmale unvereinbar sind.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung ergeben sich dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung. Die Zeichnungen, die die ausführliche Beschreibung begleiten, können kurz wie folgt beschrieben werden.
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1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
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2 zeigt einen Parkraum, der mit einem Fahrzeugladesystem ausgestattet ist.
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3 zeigt eine Perspektivansicht eines Fahrzeugladesystems.
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4 zeigt eine Draufsicht auf ein Fahrzeugladesystem.
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Die 5A und 5B zeigen schematisch ein Fahrzeugladeverfahren gemäß einer nicht beschränkenden Ausführungsform dieser Offenbarung.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Ladesystem zum drahtlosen Laden einer Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Das Ladesystem enthält ein Ausrichtsystem, das ausgelegt ist zur Ineingriffnahme des elektrifizierten Fahrzeugs, um eine Ladeeinrichtung relativ zum elektrifizierten Fahrzeug genau in eine Ladeposition zu positionieren. Nachdem die Ladeeinrichtung relativ zu einer an dem elektrifizierten Fahrzeug montierten Empfangsspule ordnungsgemäß positioniert ist, wird elektrische Energie von der Ladeeinrichtung zur Empfangsspule transferiert. Diese elektrische Energie kann danach in Elektrizität umgewandelt werden, die zum Bestromen und Wiederaufladen der Batterie des elektrifizierten Fahrzeugs verwendet wird. Diese und andere Merkmale werden hierin ausführlicher erörtert.
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1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und auf andere elektrifizierte Fahrzeuge, einschließlich unter anderem PHEVs, ausgedehnt werden könnten.
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Bei einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein leistungsverzweigtes System, das ein erstes Antriebssystem verwendet, das eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor 14 und einem Generator 16 (d.h. einer ersten elektrischen Maschine) enthält und ein zweites Antriebssystem, das mindestens einen Elektromotor 36 (d.h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 16 und eine Batterie 50 enthält. Beispielsweise können der Elektromotor 36, der Generator 16 und die Batterie 50 ein elektrisches Antriebssystem 25 des Antriebsstrangs 10 bilden. Das erste und zweite Antriebssystem generieren ein Drehmoment zum Antreiben eines oder mehrerer Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 30 des elektrifizierten Fahrzeugs 12.
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Der Verbrennungsmotor 14 wie etwa ein Verbrennungsmotor und der Generator 16 können durch eine Leistungstransfereinheit 18 verbunden sein. Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform ist die Leistungstransfereinheit 18 ein Planetenradsatz. Natürlich können andere Arten von Leistungstransfereinheiten, einschließlich anderer Radsätze und Übersetzungen, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 14 mit dem Generator 16 zu verbinden. Die Leistungstransfereinheit 18 kann ein Hohlrad 20, ein Innenrad 22 und eine Trägerbaugruppe 24 enthalten. Der Generator 16 wird von der Leistungstransfereinheit 18 angetrieben, wenn sie als ein Generator wirkt, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 16 kann alternativ als ein Elektromotor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch ein Drehmoment an eine an die Trägerbaugruppe 24 der Leistungstransfereinheit 18 angeschlossene Welle 26 auszugeben. Weil der Generator 16 operativ mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden ist, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 durch den Generator 16 gesteuert werden.
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Das Hohlrad 20 der Leistungstransfereinheit 18 kann mit einer Welle 28 verbunden sein, die durch eine zweite Leistungstransfereinheit 32 mit Fahrzeugantriebsrädern 30 verbunden ist. Die zweite Transfereinheit 32 kann einen Radsatz mit mehreren Zahnrädern 34A, 34B, 34C, 34D, 34E und 34F enthalten. Auch andere Leistungstransfereinheiten können geeignet sein. Die Zahnräder 34A–34F transferieren Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 zu einem Differenzial 38, um Traktion an die Fahrzeugantriebsräder 30 zu liefern. Das Differenzial 38 kann mehrere Zahnräder enthalten, die den Transfer von Drehmoment zu den Fahrzeugantriebsrädern 30 ermöglichen. Die zweite Leistungstransfereinheit 32 ist durch das Differenzial 38 mechanisch an eine Achse 40 gekoppelt, um das Drehmoment zu den Fahrzeugantriebsrädern 30 zu verteilen.
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Auch der Elektromotor 36 kann verwendet werden, um die Fahrzeugantriebsräder 30 anzutreiben, indem ein Drehmoment auf eine Welle 46 ausgegeben wird, das ebenfalls mit der zweiten Leistungstransfereinheit 32 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform sind der Motor 36 und der Generator 16 Teil eines regenerativen Bremssystems, bei dem sowohl der Elektromotor 36 als auch der Generator 16 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment verwendet werden können. Beispielsweise können der Elektromotor 36 und der Generator 16 jeweils elektrische Leistung an einen Hochspannungsbus 48 und die Batterie 50 ausgeben.
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Die Batterie 50 kann eine Hochspannungsbatterie sein, die elektrische Leistung zum Betreiben des Elektromotors 36 und des Generators 16 ausgeben kann. Andere Arten von Energiespeichereinrichtungen und/oder Ausgabeeinrichtungen können ebenfalls zur Verwendung durch das elektrifizierte Fahrzeug 12 eingebaut sein. Bei einer nicht beschränkenden PHEV-Ausführungsform des elektrifizierten Fahrzeugs 12 kann die Batterie 50 unter Verwendung eines Ladeadapters 45 wieder aufgeladen oder teilweise wiederaufgeladen werden, die an eine Ladestation angeschlossen ist, die von einer externen Stromquelle wie etwa einem Stromnetz, eines Solarpaneels oder dergleichen bestromt wird.
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Der Elektromotor 36, der Generator 16, die Leistungstransfereinheit 18 und die Leistungstransfereinheit 32 können allgemein als ein Achsgetriebe 42 oder ein Getriebe des elektrifizierten Fahrzeugs 12 bezeichnet werden. Wenn ein Fahrer eine bestimmte Schaltposition wählt, wird das Achsgetribe 42 somit entsprechend gesteuert, um den entsprechenden Gang für das Vorwärtsfahren des Elektrofahrzeugs 12 bereitzustellen, indem Traktion an die Fahrzeugantriebsräder 30 geliefert wird.
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Der Antriebsstrang 10 kann zusätzlich ein Steuersystem 44 zum Überwachen und/oder Steuern verschiedener Aspekte des elektrifizierten Fahrzeugs 12 enthalten. Beispielsweise kann das Steuersystem 44 mit dem elektrischen Antriebssystem 25, den Leistungstransfereinheiten 18, 32 oder anderen Komponenten kommunizieren, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 zu überwachen und/oder zu steuern. Das Steuersystem 44 enthält eine Elektronik und/oder Software zum Durchführen der erforderlichen Steuerfunktionen zum Betreiben des elektrifizierten Fahrzeugs 12. Bei einer Ausführungsform ist das Steuersystem 44 eine Kombination aus Fahrzeugsystemcontroller und Antriebsstrangsteuermodul (VSC/PCM – Vehicle System Controller/Power Train Control Module). Wenngleich sie als eine einzelne Hardwareeinrichtung gezeigt ist, kann das Steuersystem 44 mehrere Controller in der Form mehrerer Hardwareeinrichtungen oder mehrere Softwarecontroller innerhalb einer oder mehrerer Hardwareeinrichtungen enthalten.
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Ein Controller-Netzwerk (CAN – Controller Area Network) 52 gestattet, dass das Steuersystem 44 mit dem Achsgetriebe 42 kommuniziert. Beispielsweise kann das Steuersystem 44 Signale vom Achsgetriebe 42 empfangen, um anzuzeigen, ob ein Übergang zwischen Gangpositionen erfolgt. Das Steuersystem 44 könnte auch mit einem Batteriesteuermodul der Batterie 50 oder anderen Steuereinrichtungen kommunizieren.
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Außerdem kann das elektrische Antriebssystem 25 einen oder mehrere Controller 54 wie etwa einen Wechselrichtersystemcontroller (ISC – Inverter System Controller) enthalten. Der Controller 54 ist konfiguriert zum Steuern spezifischer Komponenten innerhalb des Achsgetriebes 42, wie etwa den Generator 16 oder den Elektromotor 36, wie etwa zum Unterstützen eines bidirektionalen Leistungsflusses. Bei einer Ausführungsform ist der Controller 54 ein Wechselrichtersystemcontroller, der mit einem variablen Spannungswandler kombiniert ist (ISC/VVC).
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Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform besitzt das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei Grundarbeitsmodi. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeug-Modus (EV-Modus) arbeiten, wo der Elektromotor 36 für den Fahrzeugantrieb verwendet wird (allgemein ohne Unterstützung von dem Verbrennungsmotor 14), wodurch der Ladezustand der Batterie 50 bis zu ihrer größten zulässigen Entladerate unter bestimmten Fahrmustern/-zyklen entleert wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel eines Ladungsentleerungsarbeitsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des EV-Modus kann der Ladezustand der Batterie 50 unter einigen Umständen, beispielsweise aufgrund einer Periode regenerativen Bremsens, zunehmen. Dem Verbrennungsmotor 14 ist im Allgemeinen nicht gestattet, unter einem Standard-EV-Modus zu arbeiten, er könnte aber so wie notwendig, auf der Basis eines Fahrzeugsystemzustands oder wie durch den Bediener gestattet, betrieben werden.
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Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann außerdem in einem Hybridmodus (HEV-Modus) betrieben werden, bei dem sowohl der Verbrennungsmotor 14 als auch der Elektromotor 36 für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel eines Ladungserhaltungsarbeitsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Antriebsnutzung des Elektromotors 36 reduzieren, um den Ladezustand der Batterie 50 auf einem konstanten oder ungefähr konstanten Niveau zu halten, indem die Antriebsnutzung des Verbrennungsmotors 14 erhöht wird. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann zusätzlich zu dem EV- und HEV-Modus in anderen Arbeitsmodi betrieben werden.
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Es kann wünschenswert sein, die Batterie 50 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 drahtlos zu laden. Beispielhafte Ladesysteme zum Erreichen dieses Zwecks werden unten ausführlicher beschrieben.
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2 zeigt schematisch einen Parkraum 56. Der Parkraum 56 kann sich auf einem Parkplatz, in einer Garage, in einer Einfahrt oder an irgendeiner anderen Oberfläche befinden, wo ein Fahrzeug 99 geparkt wird. Bei dem Fahrzeug 99 könnte es sich um eine beliebige Art von elektrifiziertem Fahrzeug handeln, einschließlich unter anderem das elektrifizierte Fahrzeug 12 von 1. Der Parkraum 56 ist mit einem Ladesystem 58 ausgestattet, das ausgelegt ist zum drahtlosen Laden einer Batterie 50 des Fahrzeugs 99.
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Bei einer Ausführungsform enthält das Ladesystem 58 ein Ausrichtsystem 60 zum genauen Positionieren einer Ladeeinrichtung 62 relativ zum Fahrzeug 99. Wie unten ausführlicher erörtert wird, kann das Ausrichtsystem 60 die Ladeeinrichtung 62 in einer seitlichen Richtung L1 automatisch bewegen, um die Ladeeinrichtung 62 relativ zu einer Empfangseinrichtung 65, die am Fahrzeug 99 montiert ist, zu positionieren.
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Wie bekannt ist, ist eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Ladeeinrichtung 62 relativ zur Empfangseinrichtung 65 notwendig, um elektromagnetische Energie drahtlos zwischen den Einrichtungen zu übertragen. Die elektrische Energie, die drahtlos zur Empfangseinrichtung 65 des Fahrzeugs 99 transferiert wird, kann in Elektrizität zum Bestromen und/oder Laden der Batterie 50 umgewandelt werden.
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Die 3 und 4 zeigen ein beispielhaftes Ladesystem 58 zum drahtlosen Laden einer Hochspannungsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Das Ladesystem 58 kann ein Sichtziel 64, ein Ausrichtsystem 60 und eine Ladeeinrichtung 62 enthalten. Bei einer Ausführungsform ist das Sichtziel 64 von dem Ausrichtsystem 60 getrennt und kann seitlich vor dem Ausrichtsystem 60 positioniert sein (d.h. vor dem Ausrichtsystem 60) in einer Richtung weg von einem geparkten Fahrzeug).
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Das Sichtziel 64 kann sich bis zu einer Höhe H (siehe 3) erstrecken, die hoch genug ist, um von einem Fahrzeugfahrer gesehen zu werden. In einer nicht beschränkenden Ausführungsform ist das Sichtziel 64 direkt vor einem Fahrersitz des elektrifizierten Fahrzeugs positioniert (siehe auch 5A). Diese Positionierung reduziert wesentlich einen etwaigen Paralaxefehler, der entstehen kann, wenn das Fahrzeug geparkt wird. Wie unten bezüglich 5A und 5B erörtert, kann der Fahrzeugfahrer das Sichtziel 64 verwenden, um das elektrifizierte Fahrzeug relativ zum Ladesystem 58 ordnungsgemäß zu orientieren.
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Das Ausrichtsystem 60 kann eine verschiebbare Stange 66, eine Verbindungsstange 68, eine oder mehrere Radführungen 70 und eine Radplattenbaugruppe 72 enthalten. Die verschiebbare Stange 66 kann relativ zu einer oder mehreren Gleitschienen 74 in seitlichen Richtungen L1 (d.h. nach links oder nach rechts) verschoben werden. In 4 sind zwei Gleitschienen dargestellt; das Ausrichtsystem 60 könnte jedoch eine beliebige Anzahl von Gleitschienen 74 verwenden. Die Gleitschienen 74 sind stationär und können an der Radplattenbaugruppe 72 montiert sein, die als eine Basis des Ladesystems 58 dient. Bei einer Ausführungsform enthalten die Gleitschienen 74 Kugellageranordnungen, so dass die verschiebbare Stange 66 in den Gleitschienen 74 reibungslos in den seitlichen Richtungen L1 gleitet.
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Die verschiebbare Stange 66 kann außerdem mit einem oder mehreren Radanschlägen 76 ausgestattet sein (siehe 4). Die Radanschläge 76 stellen Hindernisse dar, die so positioniert sind, dass sie die Vorwärtsbewegung (in Längsrichtung L2) eines parkenden Fahrzeugs stoppen. Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform sind die Radanschläge 76 von Dreiecksform und erstrecken sich bis zu einer Höhe über der verschiebbaren Stange 66 (siehe beispielsweise 5A). Die Radanschläge 76 könnten jedoch eine beliebige Größe oder Gestalt beinhalten und könnten an einem beliebigen Ort der verschiebbaren Stange 66 positioniert sein, um die Vorwärtsbewegung eines Fahrzeugs zu blockieren.
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Die Verbindungsstange 68 kann an der verschiebbaren Stange 66 angebracht sein und trägt die Ladeeinrichtung 62 an einem Ende gegenüber von der verschiebbaren Stange 66. Dementsprechend bewegt eine Bewegung der verschiebbaren Stange 66 auch die Verbindungsstange 68 und die Ladeeinrichtung 62. Mit anderen Worten bewegt sich die Ladeeinrichtung 62 zusammen mit der verschiebbaren Stange 66. Bei einer Ausführungsform verläuft die Verbindungsstange 68 quer zur verschiebbaren Stange 66. Bei noch einer weiteren Ausführungsform verläuft die Verbindungsstange 68 senkrecht zur verschiebbaren Stange 66.
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Die Radführungen 70 sind an der verschiebbaren Stange 66 montiert und erstrecken sich in der gleichen Richtung von der verschiebbaren Stange 66 wie die Verbindungsstange 68. Die Radführungen 70 können in einer Richtung zur Verbindungsstange 68 gebogen sein. Mit anderen Worten sind in einer beispielhaften Implementierung die Radführungen 70 gebogene Stangen.
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Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform ist eine erste Radführung 70A auf einer ersten Seite 78 der verschiebbaren Stange 66 und eine zweite Radführung 70B auf einer zweiten Seite 80 der verschiebbaren Stange 66 montiert. Die erste und zweite Radführung 70A, 70B können gegenüberliegende Räder eines Fahrzeugs in Eingriff nehmen. Beispielsweise gleitet die verschiebbare Stange 66 relativ zu den Gleitschienen 74, um die Radführungen 70A, 70B in Ausrichtung auf die Räder zu zwingen, wenn die Fahrzeugräder die Radführungen 70A, 70B kontaktieren und sich relativ zu ihnen bewegen. Deshalb kann das Ausrichtsystem 60 die Ladeeinrichtung 62 an einer Ladeposition relativ zum Fahrzeug als Reaktion auf die Ineingriffnahme der Räder des Fahrzeugs mit den Radführungen 70A, 70B automatisch lokalisieren. Mit anderen Worten lokalisiert sich das Ladesystem 58 über die Radführungen 70A, 70B des Ausrichtsystems 60 selbst an einem präzisen Ort relativ zum Fahrzeug, um eine Batterie des Fahrzeugs zu laden.
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Die Radführungen 70A, 70B können um einen Abstand D1 beabstandet sein und die Ladeeinrichtung 62 kann in einem Abstand D2 von der verschiebbaren Stange 66 positioniert sein (siehe 4). Die Abstände D1, D2 können während der Installation des Ladesystems 58 eingestellt werden, um ein spezifisches Fahrzeug mit spezifischen Rad-Rad-Abmessungen und eine spezifisch angeordnete Empfangseinrichtung (so dass sie eine Empfangsspule enthält) zu berücksichtigen. Diese bestimmte Anordnung kann für die Heimverwendung des Ladesystems 58 geeignet sein.
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Alternativ kann das Ladesystem 58 ausgelegt sein zum Bereitstellen einer automatischen Positionierung der Abstände D1, D2. Die automatische Positionierung kann besonders zur Verwendung auf Parkplätzen geeignet sein, wo verschiedene Fahrzeuge unter Verwendung des Ladesystems 58 geladen werden. Beispielsweise könnte das Ladesystem 58 ein Kommunikationssystem 55 (siehe 4), wie etwa ein WiFi-System, ein Zellensystem oder dergleichen, enthalten, das mit einem Fahrzeug kommunizieren kann, um Fahrzeugdaten (Rad-Rad-Abmessungen usw.) zu erhalten und die Abstände D1, D2 automatisch einzustellen, wie dies notwendig ist, um das bestimmte Fahrzeug zu berücksichtigen.
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Die Radplattenbaugruppe 72 des Ausrichtsystems 60 kann eine erste Radplatte 82 und eine zweite Radplatte 84 enthalten. Eine Basis 86 kann sich zwischen der ersten Radplatte 82 und der zweiten Radplatte 84 erstrecken (siehe 4). Bei einer Ausführungsform sind die Gleitschienen 74 an der Basis 86 montiert. Jede der ersten Radplatte 82, der zweiten Radplatte 84 und der Basis 86 stehen in einer Ausführungsform in direktem Kontakt mit einer Oberfläche S eines Parkraums.
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Wenn sich ein Fahrzeug dem Ladesystem 58 nähert, können die Fahrzeugräder auf die erste Radplatte 82 und die zweite Radplatte 84 fahren. Das Ladesystem 58 wird von dem sich näherndem Fahrzeug nicht weggedrückt, obwohl es möglicherweise Abschnitte des Fahrzeugs kontaktiert, weil die Fahrzeugräder auf der ersten Radplatte 82 und der zweiten Radplatte 84 fahren, um ihre Positionierung zu halten. Deshalb wird die durch die Bewegung des sich nähernden Fahrzeugs erzeugte Energie zum Ausrichten der Radführungen 70A, 70B relativ zu den Fahrzeugrädern verwendet. Auf diese Weise kann das Ladesystem 58 ohne die Notwendigkeit zum festen Montieren des Systems an der Oberfläche S installiert und verwendet werden, wodurch Installationskosten reduziert und die Wiederverwendbarkeit erhöht werden.
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Das Ausrichtsystem 60 kann außerdem einen verriegelnden Drehzapfen 88 enthalten (siehe 4). In einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann das Ladesystem 58 um den verriegelnden Drehzapfen 88 geschwenkt werden, um eine Drehpositionierung α des Ladesystems 58 relativ zur Oberfläche S zu ändern. Der verriegelnde Drehzapfen 88 kann selektiv freigegeben werden, um das Ladesystem 58 zu drehen. Beispielsweise muss das Ladesystem 58 möglicherweise relativ zu einem sich nähernden Fahrzeug gedreht werden, um das Ladesystem 58 relativ zum Fahrzeug besser auszurichten.
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In einer nicht beschränkenden Einrichtung ist die Ladeeinrichtung 62 eine induktive Ladeeinrichtung. Es werden auch andere Arten von drahtlosen Ladesystemen als innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung liegend in Betracht gezogen. Die Ladeeinrichtung 62 kann einen Spulenblock 98 enthalten, der eine Sendespule 95 aufnimmt. Die Ladeeinrichtung 62 könnte zusätzlich andere Komponenten enthalten, die zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einer nahe gelegenen Einrichtung notwendig sind, wie etwa einer Empfangseinrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, das geladen werden muss.
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Die 5A und 5B zeigen schematisch ein Fahrzeugladeverfahren, das das oben beschriebene Ladesystem 58 verwenden kann (siehe 3 und 4), um eine Ladeeinrichtung 62 relativ zu einer Empfangseinrichtung 65 eines Fahrzeugs 99 automatisch auszurichten, um eine Batterie 50 des Fahrzeugs 99 drahtlos zu laden. Obwohl die Batterie 50 in dieser Ausführungsform an die Empfangseinrichtung 65 angeschlossen gezeigt ist, versteht sich, dass andere Komponenten dazwischen positioniert sein könnten, um die von der Empfangseinrichtung 65 empfangene elektrische Energie in Elektrizität umzuwandeln, die zum Bestromen und/oder Wiederaufladen der Batterie 50 verwendet werden kann.
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Zuerst unter Bezugnahme auf 5A beginnt das beispielhafte Fahrzeugladeverfahren, wenn das elektrifizierte Fahrzeug 99 in einen Parkraum 56 einfährt, der mit dem Ladesystem 58 ausgestattet ist. Während das Fahrzeug 99 in den Parkraum 56 einfährt, kann der Fahrer des Fahrzeugs das Sichtziel 64 verwenden, um das Fahrzeug 99 in eine ordnungsgemäße Orientierung relativ zum Ausrichtsystem 60 des Ladesystems 58 zu führen. Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform ist das Sichtziel 64 in einer direkten Sichtlinie LOS vor einer Fahrerseite 92 des Fahrzeugs 99 positioniert. Diese Positionierung kann das Einsetzen eines Paralaxefehlers reduzieren, der ansonsten auftreten könnte, wenn das Fahrzeug in den Parkraum 56 einfährt. Das Fahrzeug 99 kann in Längsrichtung vorwärts gefahren werden, bis die Fahrzeugräder 94 an den Radanschlägen 76 des Ladesystems 58 anstoßen, was anzeigt, dass das Fahrzeug 99 eine ordnungsgemäße Längspositionierung relativ zum Ladesystem 58 erreicht hat.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 5B können die Radführungen 70 des Ausrichtsystems 60 die Fahrzeugräder 94 in Eingriff nehmen, während das Fahrzeug 99 in Längsrichtung vorwärts in eine Richtung zum Sichtziel 64 bewegt wird. Die Radführungen 70 können entlang einer inneren Oberfläche 96 der Fahrzeugräder 94 gleiten oder sich anderweitig bewegen, während sich das Fahrzeug 99 weiterhin dem Sichtziel 64 nähert. Während die Radführungen 70 die Fahrzeugräder 94 in Eingriff nehmen, kann sich die verschiebbare Stange 66 des Ausrichtsystems 60 in den seitlichen Richtungen L1 (links oder rechts) bewegen, um die Ladeeinrichtung 62 in einer Ladeposition relativ zum Fahrzeug 99 zu positionieren. Mit anderen Worten wird die Ladeeinrichtung 62 in einer nicht beschränkenden Ausführungsform relativ zur Empfangseinrichtung 65 unter Verwendung der Bewegung des Fahrzeugs 99 ausgerichtet, um die Ladeeinrichtung 62 (über die verschiebbare Stange 66) zu bewegen.
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Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform bewegt eine Bewegung der verschiebbaren Stange 66 die Verbindungsstange 68 und die angebrachte Ladeeinrichtung 62 zwischen einer ersten Position X, in der eine Sendespule 95 der Ladeeinrichtung 62 gegenüber einer Empfangsspule 90 der Empfangseinrichtung 65 des Fahrzeugs 69 versetzt ist, und einer zweiten Position X' (in Umrisslinien gezeigt), in der die Sendespule 95 derart auf die Empfangsspule 90 ausgerichtet ist, dass Leistung drahtlos von der Sendespule 95 zur Empfangsspule 90 übertragen werden kann. Beispielsweise kann eine ordnungsgemäße Ausrichtung erzielt werden, wenn sich die Empfangsspule 90 direkt über der Sendespule 95 befindet. Nach der ordnungsgemäßen Ausrichtung wird ein elektromagnetisches Feld zwischen der Sendespule 95 und der Empfangsspule 90 derart erzeugt, dass elektrische Energie zur Empfangseinrichtung 65 übertragen werden kann. Mit der elektrischen Energie kann danach die Batterie 50 geladen werden.
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Das Ladesystem und das Verfahren, die hierin beschrieben werden, liefern eine präzise Lokalisierung einer Ladeeinrichtung sowohl seitlich als auch in Längsrichtung relativ zu einem Fahrzeug ohne Benutzung der Hände. Das vorgeschlagene Ausrichtsystem verwendet ein einzelnes sich bewegendes Teil und enthält keine Elektronik, ist robust und liefert wiederholbare Ergebnisse.
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Wenngleich die verschiedenen nicht beschränkenden Ausführungsformen so dargestellt sind, dass sie spezifische Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf jene bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von einer beliebigen der nicht beschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von einer beliebigen der anderen nicht beschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
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Es versteht sich, dass gleiche Bezugszahlen in den mehreren Zeichnungen entsprechende oder ähnliche Elemente identifizieren. Es versteht sich, dass zwar eine bestimmte Komponentenanordnung in diesen Ausführungsbeispielen offenbart und dargestellt ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von der Lehre dieser Offenbarung profitieren könnten.
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Die obige Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einem beschränkenden Sinne ausgelegt werden. Der Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass gewisse Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung liegen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Ansprüche untersucht werden, um den wahren Schutzbereich und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
