DE102016014875A1

DE102016014875A1 - Ladevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102016014875A1
Application number: DE102016014875.6A
Authority: DE
Inventors: Kiran Sathyan
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs (2) mit zumindest einer Energiequelle,
– einer mit der zumindest einen Energiequelle gekoppelten und auf einer Fläche (A) angeordneten Ladeplatte (1.1) und einem fahrzeugseitig angeordneten Energieempfänger (1.2), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Ladeplatte (1.1) positioniert ist, wobei eine Neigung der Ladeplatte (1.1) zu der Fläche (A) variabel einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist die Ladeplatte (1.1) in einer Ruheposition bei nicht oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) geneigt zur Fläche (A) ausgerichtet und in einer Betriebsposition bei oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) ungeneigt zur Fläche (A) ausgerichtet, wobei zumindest ein Motor (1.3) zu einer automatischen Einstellung der Neigung mit der Ladeplatte (1.1) gekoppelt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Aus der DE 10 2015 207 992 A1 sind ein Fahrzeugbatterieladesystem und -verfahren bekannt. Ein Fahrzeug umfasst eine Batterie, eine mit der Batterie elektrisch verbundene Ladeplatte und eine Steuerung, die programmiert ist, während eines Batterieladevorgangs wiederholt ein Verbindungssignal für eine Ladestation zu senden, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte aufrechterhalten wird, und als Antwort auf ein Eintreten eines Objekts in einen Nahbereich der Ladeplatte die Sendung des Verbindungssignals zu unterbrechen, um das Laden anzuhalten.
Weiterhin sind aus der US 2016/0046197 A1 eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer solchen Ladevorrichtung bekannt. Die Ladevorrichtung ist zu einem kabellosen Laden eines elektrischen Speichers des Fahrzeugs ausgebildet und umfasst eine Ladeplatte, wobei zum Laden des elektrischen Speichers das Fahrzeug mit einer fahrzeugfest angeordneten Empfangsplatte oberhalb der Ladeplatte derart angeordnet wird, dass die Empfangsplatte und die Ladeplatte möglichst versatzlos übereinander angeordnet sind. Um eine Nichtparallelität zwischen der Empfangsplatte und der Ladeplatte auszugleichen, ist eine Neigung der Ladeplatte einstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Ladevorrichtung für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Ladevorrichtung anzugeben.
Hinsichtlich der Ladevorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Ladevorrichtung zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs umfasst zumindest eine Energiequelle, eine mit der zumindest einen Energiequelle gekoppelte und auf einer Fläche angeordnete Ladeplatte und einen fahrzeugseitig angeordneten Energieempfänger, welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Ladeplatte positioniert ist. Dabei ist eine Neigung der Ladeplatte zu der Fläche variabel einstellbar.
Erfindungsgemäß ist die Ladeplatte in einer Ruheposition bei nicht oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger und/oder Fahrzeug geneigt zur Fläche ausgerichtet und in einer Betriebsposition bei oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger und/oder Fahrzeug ungeneigt zur Fläche ausgerichtet, wobei zumindest ein Motor zu einer automatischen Einstellung der Neigung mit der Ladeplatte gekoppelt ist.
Bei dem Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit zumindest einer Energiequelle, einer mit der zumindest einen Energiequelle gekoppelten und auf einer Fläche angeordneten Ladeplatte und einem fahrzeugseitig angeordneten Energieempfänger, welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Ladeplatte positioniert wird, wird eine Neigung der Ladeplatte zu der Fläche variabel eingestellt.
Erfindungsgemäß wird die Ladeplatte in einer Ruheposition bei nicht oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger und/oder Fahrzeug geneigt zur Fläche ausgerichtet und in einer Betriebsposition bei oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger und/oder Fahrzeug ungeneigt zur Fläche ausgerichtet. Dabei wird die Einstellung der Neigung automatisch mittels zumindest eines mit der Ladeplatte gekoppelten Motors durchgeführt.
Es ist bekannt, dass auf der Ladeplatte befindliche Gegenstände, insbesondere metallische Gegenstände, den kabellosen Ladevorgang negativ beeinflussen, jedoch nicht oder nur schwer erkannt werden können, da beispielsweise Änderungen einer magnetischen Induktion nur dann wahrgenommen werden können, wenn sich solche Gegenstände bewegen.
Mittels der Vorrichtung und des Verfahrens ist es aufgrund der Neigung der Ladeplatte in deren Ruheposition möglich, dass auf dieser befindliche Gegenstände aufgrund der Neigung herabrutschen und somit in einem darauffolgenden Ladevorgang in der Betriebsposition der Ladeplatte der Ladevorgang nicht beeinträchtigt wird. Die Neigung wird dabei derart eingestellt, dass ein Abrutschen eines Gegenstands zumindest weitestgehend sichergestellt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer Ladevorrichtung,
2 schematisch eine Seitenansicht einer Ladeplatte der Ladevorrichtung gemäß 1 in einem geneigten Zustand,
3 schematisch eine Ladeplatte der Ladevorrichtung gemäß 1 in einem ersten geneigten Zustand und ein sich der Ladeplatte näherndes Fahrzeug,
4 schematisch die Ladeplatte gemäß 3 in einem zweiten geneigten Zustand und das sich der Ladeplatte nähernde Fahrzeug, und
5 schematisch die Ladeplatte gemäß 3 in einem nicht geneigten Zustand und das Fahrzeug, welches oberhalb der Ladeplatte positioniert ist.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer Seitenansicht ein Ausschnitt einer Ladevorrichtung 1 zum Laden eines nicht gezeigten elektrischen Energiespeichers eines in den 3 bis 5 näher gezeigten Fahrzeugs 2 dargestellt.
Die Ladevorrichtung 1 ist dabei zum kabellosen Laden mittels induktiver Kopplung, resonant-induktiver Kopplung oder kapazitiver Kopplung ausgebildet und umfasst eine auf einer Fläche A, insbesondere einer Fahrbahnoberfläche, angeordnete Ladeplatte 1.1 und einen fahrzeugfest angeordneten Energieempfänger 1.2. Die Ladevorrichtung 1 ist dabei zu einer Nutzung im öffentlichen Bereich, beispielsweise auf öffentlichen Parkplätzen oder in Parkhäusern, oder zu einer Nutzung im privaten Bereich vorgesehen.
Zum Laden des Energiespeichers ist es erforderlich, dass das Fahrzeug 2 derart über der Ladeplatte 1.1 positioniert wird, dass die Ladeplatte 1.1 und der an einer Fahrzeugunterseite angeordnete Energieempfänger 1.2 möglichst versatzlos übereinander angeordnet sind.
Während eines Ladevorgangs ist zwischen der Ladeplatte 1.1 und dem Energieempfänger 1.2 ein Feld F ausgebildet, welches bei induktiver Kopplung und resonant-induktiver Kopplung ein magnetisches Feld F und bei kapazitiver Kopplung ein elektrisches Feld F ist.
Zwischen der Ladeplatte 1.1 und dem Energieempfänger 1.2 befindliche Gegenstände, insbesondere metallische Gegenstände, beeinflussen den kabellosen Ladevorgang negativ, können jedoch nicht oder nur schwer erkannt werden.
Um zu vermeiden, dass sich solche Gegenstände auf der Ladeplatte 1.1 befinden, ist diese mit einem Motor 1.3 gekoppelt, welcher eine Neigung zwischen der Ladeplatte 1.1 und der Fläche A durch Kippen derselben einstellt.
2 zeigt die Ladeplatte 1.1 in einer geneigten Position, wobei in dieser Position ein Winkel α zwischen der Ladeplatte 1.1 und der Fläche A mehr als 0° beträgt. Der Winkel α ist dabei derart ausgebildet, dass ein Abrutschen eines Gegenstands zumindest weitestgehend sichergestellt ist.
In den 3 bis 5 ist jeweils in einer Seitenansicht eine Ladeplatte 1.1 der Ladevorrichtung 1 gemäß 1 in unterschiedlich geneigten Zuständen und ein sich der Ladeplatte 1.1 näherndes Fahrzeug 2 bzw. ein Fahrzeug 2, dessen Energieempfänger 1.2 über der Ladeplatte 1.1 positioniert ist, dargestellt.
Die Ladevorrichtung 1 umfasst in nicht näher dargestellter Weise eine Kommunikationsvorrichtung, welche ausgebildet ist, eine relative Position des Energieempfängers 1.2 und/oder des Fahrzeugs 2 zur Ladeplatte 1.1 zu erfassen. Insbesondere ist die Kommunikationsvorrichtung derart ausgebildet, dass nur Fahrzeuge 2 erfasst werden, deren Energiespeicher mittels der Ladevorrichtung 1 geladen werden soll. Hierzu umfasst das Fahrzeug 2 beispielsweise eine entsprechende Kennung oder übermittelt automatisch ein entsprechendes Signal an die Ladevorrichtung 1. Die Übermittlung des Signals kann auch manuell durch einen Nutzer des Fahrzeugs 2 ausgelöst werden.
Wird eine Annäherung des Fahrzeugs 2, d. h. eine Verringerung eines Abstands d zwischen der Ladeplatte 1.1 und dem Fahrzeug 2, erfasst, wird die Ladeplatte 1.1 mittels des Motors 1.3 aus einer in 3 dargestellten Ruheposition mit großem Winkel α unter Verringerung der Neigung und somit des Winkels α in eine in 5 dargestellte Betriebsposition überführt, in welcher die Ladeplatte 1.1 und der Energieempfänger 1.2 übereinander angeordnet sind und der Ladevorgang durchgeführt wird. Die Betriebsposition, in welcher der Winkel α insbesondere 0° beträgt, wird dabei bereits vor einem Überfahren der Ladeplatte 1.1 durch das Fahrzeug 2 erreicht.
Ist der Ladevorgang beendet und das Fahrzeug 2 verlässt den Bereich der Ladeplatte 1.1, wird diese mittels des Motors 1.3 wieder in die Ruheposition überführt und eventuell auf der Ladeplatte 1.1 befindliche Gegenstände rutschen von dieser herab.
In einer möglichen Ausgestaltung verbleibt die Ladeplatte 1.1 auch nach Abschluss des Ladevorgangs und nach einem Verlassen des Bereichs der Ladevorrichtung 1 durch das Fahrzeug 2 in der Betriebsposition, wenn erkannt wird, dass sich bereits ein weiteres Fahrzeug 2 zum Laden annähert.
Die Überführung der Ladeplatte 1.1 von der Ruheposition in die Betriebsposition und umgekehrt kann dabei stufenlos oder schrittweise erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Ladevorrichtung
1.1: Ladeplatte
1.2: Energieempfänger
1.3: Motor
2: Fahrzeug
A: Fläche
d: Abstand
F: Feld
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015207992 A1 [0003]
US 2016/0046197 A1 [0004]

Claims

Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs (2) mit – zumindest einer Energiequelle, – einer mit der zumindest einen Energiequelle gekoppelten und auf einer Fläche (A) angeordneten Ladeplatte (1.1) und – einem fahrzeugseitig angeordneten Energieempfänger (1.2), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Ladeplatte (1.1) positioniert ist, – wobei eine Neigung der Ladeplatte (1.1) zu der Fläche (A) variabel einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeplatte (1.1) – in einer Ruheposition bei nicht oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) geneigt zur Fläche (A) ausgerichtet ist und – in einer Betriebsposition bei oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) ungeneigt zur Fläche (A) ausgerichtet ist, – wobei zumindest ein Motor (1.3) zu einer automatischen Einstellung der Neigung mit der Ladeplatte (1.1) gekoppelt ist.
Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kommunikationsvorrichtung zur Erfassung einer relativen Position des Energieempfängers (1.2) und/oder des Fahrzeugs (2) zur Ladeplatte (1.1).
Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (1) zum kabellosen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs (2) mit – zumindest einer Energiequelle, – einer mit der zumindest einen Energiequelle gekoppelten und auf einer Fläche (A) angeordneten Ladeplatte (1.1) und – einem fahrzeugseitig angeordneten Energieempfänger (1.2), welcher zum Laden des Energiespeichers oberhalb der Ladeplatte (1.1) positioniert wird, – wobei eine Neigung der Ladeplatte (1.1) zu der Fläche (A) variabel eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeplatte (1.1) – in einer Ruheposition bei nicht oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) geneigt zur Fläche (A) ausgerichtet wird und – in einer Betriebsposition bei oberhalb derselben positioniertem Energieempfänger (1.2) und/oder Fahrzeug (2) ungeneigt zur Fläche (A) ausgerichtet wird, – wobei die Einstellung der Neigung automatisch mittels zumindest eines mit der Ladeplatte (1.1) gekoppelten Motors (1.3) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ladeplatte (1.1) bei Annäherung des Fahrzeugs (2) aus der Ruheposition in die Betriebsposition überführt wird, – wobei die Betriebsposition erreicht wird, bevor das Fahrzeug (2) die Ladeplatte (1.1) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kommunikationsvorrichtung eine relative Position des Energieempfängers (1.2) und/oder des Fahrzeugs (2) zur Ladeplatte (1.1) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeplatte (1.1) nach Entfernung des Fahrzeugs (2) von der Ladeplatte (1.1) aus der Betriebsposition in die Ruheposition überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeplatte (1.1) nach Entfernung des Fahrzeugs (2) von der Ladeplatte (1.1) in der Betriebsposition verbleibt, wenn eine Annäherung eines weiteren Fahrzeugs (2) an die Ladeplatte (1.1) erfasst wird.