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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer im Bereich eines Fahrzeugbodens angeordneten induktiven Ladeplatte zur drahtlosen Energieübertragung.
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Aus der
US 2014/0361631 A1 ist eine Spule zur drahtlosen Energieübertragung bekannt. Die Spule ist an einem bewegbaren Körper angeordnet und umfasst einen Spulenkörper und einen Magnetflussleiter. Eine Wicklung, die den Spulenkörper bildet, enthält im Wesentlichen Aluminium und der Magnetflussleiter enthält ein magnetisches Material und ein Harz.
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Des Weiteren sind Fahrzeuge allgemein bekannt, welche zur drahtlosen Energieübertragung zum Laden einer Batterie im Bereich des Fahrzeugbodens eine induktive Ladeplatte aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug mit einer im Bereich eines Fahrzeugbodens angeordneten induktiven Ladeplatte zur drahtlosen Energieübertragung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Fahrzeug umfasst eine im Bereich eines Fahrzeugbodens angeordnete induktive Ladeplatte zur drahtlosen Energieübertragung. Erfindungsgemäß ist die Ladeplatte mittels einer Haltevorrichtung mit einer Anzahl von elastischen Halteelementen an dem Fahrzeugboden befestigt, wobei die Ladeplatte im Normalzustand mittels der elastischen Halteelemente zumindest abschnittsweise in einem vorgegebenen Maß zu dem Fahrzeugboden beabstandet ist.
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Die Ladeplatte ist mittels der Halteelemente elastisch, insbesondere federnd, an dem Fahrzeugboden gelagert, so dass die Ladeplatte beispielsweise bei einem Auffahren auf einen und bei einem Herunterfahren von einem Bordstein ausweichen kann, wodurch das Risiko von Beschädigungen der Ladeplatte zumindest weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
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Mittels der Haltevorrichtung ist insbesondere ein Auffahren auf einen und ein Herunterfahren von einem Bordstein erleichtert, so dass es nicht erforderlich ist, dass die Ladeplatte vergleichsweise stabil gegenüber Stößen ausgelegt ist.
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Dadurch, dass die Stöße mittels der Haltevorrichtung weitestgehend kompensierbar sind, ist ein Schutz der Ladeplatte vor Beschädigungen vergleichsweise einfach und kostengünstig realisierbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit drei möglichen Positionen zur Anordnung einer induktiven Ladeplatte,
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2 schematisch ein auf einen Bordstein auffahrendes Fahrzeug mit einer am Fahrzeugboden angeordneten Ladeplatte,
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3 schematisch ein von einem Bordstein herunterfahrendes Fahrzeug mit einer Ladeplatte,
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4 schematisch einen Ausschnitt eines Fahrzeuges mit einer mittels einer Haltevorrichtung am Fahrzeugboden befestigten Ladeplatte,
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5 schematisch einen Ausschnitt eines Fahrzeuges mit der mittels der Haltevorrichtung am Fahrzeugboden befestigten Ladeplatte bei einem Auffahren auf einen Bordstein und
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6 schematisch einen Ausschnitt eines Fahrzeuges mit der mittels der Haltevorrichtung am Fahrzeugboden befestigten Ladeplatte bei einem Herunterfahren von einem Bordstein.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer induktiven Ladeplatte 2 zur drahtlosen Energieübertragung zwischen der Ladeplatte 2 und einer nicht näher dargestellten Erregerspule, welche in einem Fahrzeuguntergrund angeordnet ist. Die Ladeplatte 2 umfasst ein nicht näher gezeigtes Gehäuse und eine ebenfalls nicht näher gezeigte Ladespule.
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Mittels der Ladespule und der Erregerspule ist ein drahtloses, d. h. kabelloses induktives Laden eines nicht gezeigten elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Traktionsbatterie des Fahrzeuges 1, möglich.
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Das Fahrzeug 1 weist zumindest eine in den 4 bis 6 gezeigte elektrische Antriebseinheit 3 auf, wobei das Fahrzeug 1 als Elektrofahrzeug, als Hybridfahrzeug oder als ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug 1 ausgebildet ist.
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Die Ladeplatte 2 ist konzeptbedingt am Fahrzeugboden 4 befestigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ladeplatte 2 an einer ersten Position P1 an dem Fahrzeugboden 4 befestigt, wobei zwei weitere Positionen P2, P3 der Ladeplatte 2 am Fahrzeugboden 4 mittels gestrichelter Linie gezeigt sind.
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In Bezug auf die erste Position P1 ist die Ladeplatte 2 unterhalb der elektrischen Antriebseinheit 3, also unterhalb eines Motoraumes des Fahrzeuges 1, angeordnet.
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Eine zweite Position P2 zur Anordnung der Ladeplatte 2 befindet sich in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse x im Wesentlichen mittig am Fahrzeugboden 4, wobei sich eine dritte Position P3 zur Anordnung der Ladeplatte 2 am Fahrzeugboden 4 weitestgehend im Heckbereich des Fahrzeuges 1 befindet.
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Die Ladeplatte 2 mit der Ladespule ist fahrzeugfest angeordnet, wohingegen die Erregerspule bodenfest positioniert ist.
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Dadurch, dass die Ladeplatte 2 unabhängig von der Position P1 bis P3 am Fahrzeugboden 4 angeordnet ist, sind Schutzmaßnahmen erforderlich, um die Ladeplatte 2, insbesondere im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1, vor Beschädigungen zu schützen.
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Insbesondere im Lastfall einer Auffahrt auf einen und im Lastfall einer Herunterfahrt von einem Bordstein 5 sind erweitere Schutzmaßnahmen zur Vermeidung oder zumindest zur Verringerung von Schäden an der Ladeplatte 2 erforderlich.
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Ein Auffahren auf und ein Herunterfahren von einem Bordstein 5 hat zur Folge, dass z. B. Federbeine des Fahrzeuges 1 dynamisch einfedern und sich eine Fahrzeugkarosserie dadurch relativ zu dem Fahrzeuguntergrund bewegt. Insbesondere verringert sich ein Abstand des Fahrzeugbodens 4 zu dem Fahrzeuguntergrund. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Ladeplatte 2 mit der integrierten Ladespule mit dem Bordstein 5 kollidiert, wie in den 2 und 3 näher dargestellt ist.
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Dabei ist das Fahrzeug 1 in 2 bei einer Auffahrt auf den Bordstein 5 und in 3 bei einer Herunterfahrt von dem Bordstein 5 dargestellt, wobei das Fahrzeug 1 in den 2 und 3 vorwärtsfährt.
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In einer möglichen Ausführungsform zur Vermeidung dadurch bedingter Beschädigungen der Ladeplatte 2 kann vorgesehen sein, dass die Ladeplatte 2 und deren Befestigungsperipherie gegen eine solche Kollision mit dem Bordstein 5 ausgelegt sind. Vergleichsweise hohe Wandstärken, insbesondere eines mittels der Ladeplatte 2 gebildeten Gehäuses, ein verhältnismäßig hohes Gewicht und erhöhte Kosten sind die Folge einer solchen Schutzmaßnahme.
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Um die Ladeplatte 2 weitestgehend vor aus einem Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 resultierenden Beschädigungen zu schützen, wobei diese Schutzmaßnahme im Vergleich kostengünstiger ist, ist eine Haltevorrichtung 6 vorgesehen, mittels welcher die Ladeplatte 2 zumindest in Richtung einer Fahrzeughochachse z bewegbar gelagert ist.
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4 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Fahrzeuges 1 mit einer an der ersten Position P1 am Fahrzeugboden 4 angeordneten Ladeplatte 2. Dabei ist zusätzlich zu der Antriebseinheit 3 eine Lenkung 7 schematisch dargestellt.
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Die Haltevorrichtung 6 umfasst zumindest zwei elastische Halteelemente 6.1, 6.2, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Federelemente F, insbesondere als Zugfedern, ausgeführt sind.
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In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform kann eines oder können mehrere der Halteelemente 6.1, 6.2 auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als elastisches Band bzw. Bänder.
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Die Halteelemente 6.1 6.2 in Form der Federelemente F sind mit einem Ende an sich gegenüberliegenden Randbereichen der Ladeplatte 2 und mit einem gegenüberliegenden Ende an einem Integralträger 8 am Fahrzeugboden 4 befestigt.
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Ein in Richtung eines Frontbereiches des Fahrzeuges 1 angeordnetes Federelement F als Halteelement 6.1 weist eine geringere Federkonstante als ein in Richtung eines Heckbereiches angeordnetes Federelement F als weiteres Halteelement 6.2 auf.
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Eine dem Heckbereich des Fahrzeuges 1 zugewandte Seite der Ladeplatte 2 ist zudem schwenkbar gelagert, wobei eine Schwenkachse A parallel zur Fahrzeugquerachse y verläuft.
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Eine dem Frontbereich zugewandte Seite der Ladeplatte 2 ist abgeschrägt ausgebildet, wobei eine Schräge S in Richtung Fahrzeuguntergrund gerichtet ist.
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Im Normalzustand, d. h. wenn das Fahrzeug 1 auf einem im Wesentlichen waagerechten Fahrzeuguntergrund steht, ist die Ladeplatte 2 in einem vorgegebenen Abstand zu dem Fahrzeugboden 4 beabstandet, wobei die Ladeplatte 2 im Wesentlichen parallel zum Fahrzeugboden 4 angeordnet ist. Dabei sind die Federelemente F als Halteelemente 6.1, 6.2 entspannt und weisen eine in Bezug auf eine Gewichtskraft der Ladeplatte 2 maximale Länge auf.
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Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Ladeplatte 2 in waagerechter Stellung des Fahrzeuges 1 geneigt ist, so dass eine der beiden Seiten einen größeren Abstand zu dem Fahrzeugboden 4 aufweist als die entsprechend andere Seite. Dazu weisen die Halteelemente 6.1, 6.2 verschiedene Längen auf.
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In 5 ist eine Schnittdarstellung des Fahrzeuges 1 gezeigt, wobei das Fahrzeug 1 beabsichtigt auf einen Bordstein 5 aufzufahren.
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Bewegt sich das Fahrzeug 1 auf den Bordstein 5 zu und die Ladeplatte 2 kontaktiert mit der dem Frontbereich zugewandten Seite mit dem Bordstein 5, schiebt sich die Ladeplatte 2 aufgrund der Schräge S auf den Bordstein 5, wobei die Ladeplatte 2 dabei gegen das Haltelement 6.1 in Form des Federelementes F drückt und dieses zunehmend komprimiert und die Ladeplatte 2 beim Aufschieben auf den Bordstein 5 um die Schwenkachse A schwenkt. Dabei ist die Ladeplatte 2 zumindest teilweise zwischen den beiden Integralträgern 8 angeordnet.
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Durch diese Schwenkbewegung oder auch Rotationsbewegung wird eine Blockbildung zwischen der Ladeplatte 2 und dem Bordstein 5 weitestgehend vermieden, wobei eine Unterseite der Ladeplatte 2 auf dem Bordstein 5 entlanggleitet.
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Dieser Gleitvorgang erfolgt so lange, bis das Fahrzeugrad 9, insbesondere dessen Federbein, vollständig eingefedert ist und sich der Frontbereich des Fahrzeuges 1 anhebt. In diesem Zustand drückt das Halteelement 6.1 in Form des Federelementes F die Ladeplatte 2 zurück in ihre im Wesentlichen waagerechte Lage.
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Bei einer in 6 gezeigten Herunterfahrt des Fahrzeuges 1 von dem Bordstein 5, insbesondere bei einer Vorwärtsfahrt, neigt sich das Fahrzeug 1, wobei ein Fahrzeugniveau an einer Vorderachse durch die dynamische Einfederung geringer ist als an einer Hinterachse des Fahrzeuges 1.
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Durch die schwenkbare Lagerung der Ladeplatte 2 an dem Fahrzeugboden 4 verbleibt die Ladeplatte 2 in einer weitestgehend horizontalen Position, da das Neigen des Fahrzeuges 1 durch die Herunterfahrt von dem Bordstein 5 durch die Halteelemente 6.1, 6.2 in Form der Federelemente F und durch das Schwenken der Ladeplatte 2 um die Schwenkachse A in Richtung des Fahrzeugbodens 4 ausgeglichen wird, wobei die Ladeplatte 2 bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges 1 entlang des Bordsteines 5 gleitet. Da die Federkonstante des Federelementes F als weiteres Halteelement 6.2 größer ist als die Federkonstante des Federelementes F des in Richtung des Frontbereiches des Fahrzeuges 1 angeordneten Halteelementes 6.1, schwenkt die Ladeplatte 2 bei Kontakt mit dem Bordstein 5 um die Schwenkachse A.
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Ist ein Blockmaß des das Halteelement 6.1 bildenden Federelementes F erreicht, wird aus der Schwenkbewegung, d. h. der Rotationsbewegung der Ladeplatte 2 um die Schwenkachse A, eine translatorische Bewegung in Richtung der Fahrzeughochachse z, da nun auch das das weitere Halteelement 6.2 bildende Federelement F komprimiert wird. Wie oben beschrieben, gleitet die Ladeplatte 2 am Bordstein 5 ab, also am Bordstein 5 entlang, so dass keine Blockbildung zwischen der Ladeplatte 2 und dem Bordstein 5 auftritt, wobei die Ladeplatte 2 zwischen den Integralträgern 8 angeordnet ist. Dabei stellt ein Bereich zwischen den beiden Integralträgern 8 einen gesicherten Bereich für die Ladeplatte 2 dar, in welchem das Risiko einer Beschädigung der Ladeplatte 2 beim Überfahren eines Bordsteines 5 weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
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Insbesondere bei der Anordnung der Ladeplatte 2 an der ersten Position P1 oder der dritten Position P3, also einer achsnahen Anordnung, kontaktiert beim Auffahren auf einen Bordstein 5 im Wesentlich nur eine Seite der Ladeplatte 2 mit dem Bordstein 5.
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In Abhängigkeit der Position P1 bis P3 der Ladeplatte 2 an dem Fahrzeugboden 4, insbesondere in Bezug auf die jeweilige Achse im Verhältnis zum Bordstein 5, führt die Neigung des Fahrzeuges 1 und eine Höhe des Fahrzeuges 1 zum Bordstein 5 beim Überfahren zunächst zum Einfedern der bordsteinzugewandten Seite der Ladeplatte 2. Anschließend überfährt das Fahrzeugrad 9 den Bordstein 5 und die Seite der Ladeplatte 2 federt wieder aus.
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Beim Weiterfahren des Fahrzeuges 1 kann die Neigung des Fahrzeuges 1 dazu führen, dass die gegenüberliegende Seite der Ladeplatte 2 beim Überfahren des Bordsteines 5 einfedert bis der Bordstein 5 überwunden ist.
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Mittels der Haltevorrichtung 6 ist die Ladeplatte 2 in Richtung der Fahrzeughochachse z bewegbar, insbesondere federnd, gelagert, so dass die Ladeplatte 2 bei einem Auffahren auf und bei einem Herunterfahren von einem Bordstein 5 ausweichen kann, so dass das Risiko von Beschädigungen der Ladeplatte 2 wesentlich verringert werden kann.
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Eine solche Haltevorrichtung 6 ist vergleichsweise kostengünstig, erfordert einen relativ geringen Bauraum und weist ein verhältnismäßig geringes Gewicht auf, wobei keine Verstärkungskonstruktion erforderlich ist.
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Dadurch, dass die Haltevorrichtung 6 ein verhältnismäßig geringes Gewicht aufweist, ist ein Gesamtgewicht des Fahrzeuges 1 nicht wesentlich erhöht, so dass auch ein CO2-Ausstoß nicht wesentlich erhöht ist.
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In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Verbindung der Ladeplatte 2 mit dem Fahrzeug 1 auch anders ausgebildet sein.
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Insbesondere können eine Mehrzahl von Halteelementen 6.1, beispielsweise mindestens zwei Halteelemente 6.1, und/oder eine Mehrzahl von weiteren Halteelementen 6.2, beispielsweise mindestens zwei weitere Halteelemente 6.2, vorgesehen sein. Die elastische Lagerung der Ladeplatte 2 ermöglicht vorteilhafterweise in allen Ausführungsformen ein Verdrehen und/oder Verkippen und/oder abschnittsweises oder vollständiges Annähern der Ladeplatte 2 an den Fahrzeugboden 4, insbesondere bei einer Kollision der Ladeplatte 2 mit einem Hindernis im Fahrweg des Fahrzeuges 1 und somit ein Ausweichen der Ladeplatte 2 vor dem Hindernis in Richtung des Fahrzeuges 1, um eine Beschädigungsgefahr der Ladeplatte 2 zu minimieren. Insbesondere wird die Ladeplatte 2 dabei in einen geschützten Freiraum am Fahrzeugboden 4 bewegt, beispielsweise in einen Freiraum zwischen Integralträgern 8 des Fahrzeuges 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Ladeplatte
- 3
- Antriebseinheit
- 4
- Fahrzeugboden
- 5
- Bordstein
- 6
- Haltevorrichtung
- 6.1
- Halteelement
- 6.2
- weiteres Halteelement
- 7
- Lenkung
- 8
- Integralträger
- 9
- Fahrzeugrad
- A
- Schwenkachse
- F
- Federelement
- P1
- erste Position
- P2
- zweite Position
- P3
- dritte Position
- S
- Schräge
- x
- Fahrzeuglängsachse
- y
- Fahrzeugquerachse
- z
- Fahrzeughochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0361631 A1 [0002]
