DE102017006156A1 - Lebendobjekterkennung mittels fahrzeugseitiger Ultraschallsensoren für induktive Ladesysteme - Google Patents

Lebendobjekterkennung mittels fahrzeugseitiger Ultraschallsensoren für induktive Ladesysteme Download PDF

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Abstract

Das erfindungsgemäße System betrifft den Überwachungsvorgang bei induktiver Ladesysteme für elektrisch angetriebene Fahrzeuge (1). Mit Hilfe der fahrzeugeigenen Einparkhilfe und den damit verbauten Sensoren (2), wird die Fahrzeugumgebung auf Lebewesen (3) überwacht. Durch den induktiven Ladevorgang entstehend Magnetfelder die Lebewesen (3) gefährden. Erfasst das Überwachungssystem ein Lebewesen (3), verringert es die Ladeleistung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zum Überwachen induktiver Ladesysteme für Kraftfahrzeuge, wobei das Fahrzeugumfeld während des Ladevorgangs mittels wenigstens eines Sensors überwacht wird und im Falle eines detektierten Lebewesens der Ladevorgang darauf reagiert.
  • Durch das induktive Laden findet im Ladebetrieb eine drahtlose Energieübertragung statt. Die dabei entstehenden elektromagnetischen Felder hängen u. a. von der zu übertragenden elektrischen Leistung ab. Bei der Übertragung entstehen magnetische Wechselfelder, die in metallischen Objekten elektrische Wirbelströme induzieren. Durch ohmsche Verluste erhitzen sich diese Objekte. Um zum einen die Betriebssicherheit des Fahrzeuges zu verbessern, als auch für den Menschen gesundheitliche Folgen vorzubeugen, ist eine Magnetfeldregulierung gefordert.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung von induktiven Übertragungsstrecken auf lebende Objekte sind beispielshalber aus der DE 10 2014 222 486 A1 bekannt. Das hier benannte System überwacht einen Bereich auf eindringende Objekte und schaltet das Ladesystem bei Detektion eines eindringenden Objektes ab. Dem Verfahren ist eine Vorrichtung vorgeschaltet, die den definierten Bereich mittels Sensoren überwacht. Durch eine verbundene Steuervorrichtung wird die Einrichtung zur Bereitstellung der Ladeleistung angesteuert.
  • In der WO 2011/006884 A2 ist eine elektronische Positionierungshilfe für Elektrofahrzeuge im Nahbereich von induktiven Ladestationen beschrieben. Das System nutzt vorhandene Sensoren wie Ultraschall oder Radar und greift auf die Einparkhilfen des Fahrzeuges zurück, um das Fahrzeug über einer Ladespule zu platzieren.
  • Die im Stand der Technik beschriebenen Systeme, kommen in Verbindung mit einer Umgebungserfassung zum Einsatz und setzen erfasste Objekte in ein Unterbrechen der Ladefunktion um. Es erfolgt keine Berücksichtigung von weiteren Parametern wie beispielsweise Größe oder Entfernung des lebenden Objektes. Dementsprechend gibt es zwei Zustände: das Ladesystem ist aktiv oder das Ladesystem inaktiv. Dadurch entsteht der Nachteil, dass Ladezeit zum Befüllen des elektrischen Speichers des Kraftfahrzeuges verloren geht. Zum Teil erfordert eine Verwendung der Lebendobjekterkennung weitere Sensoreinbauten am Fahrzeug.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes System zur Lebendobjekterkennung, unter der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Schritte gelöst. Vorteilhafte Ausprägungen der Schritte ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße System zur Überwachung induktiver Ladesystem für Fahrzeuge, überwacht während des Ladevorgangs die Umgebung des Kraftfahrzeuges. Als Sensor für die Überwachung dient die fahrzeugeigene Einparkhilfe. Diese sendet und empfängt in aktivierten Zustand Ultraschallwellen. Die ermittelten Daten werden an das Steuergerät des Fahrzeuges weitergeleitet. Auf Basis der Signallaufzeit wird die Distanz zwischen dem Sensor und des Objektes berechnet. Die genannte Einparkhilfe ist auch unter dem Namen Parktronic oder Park Distance Control bekannt. Eine Anordnung und Anzahl dieser Sensoren ist von der gewünschten Messgenauigkeit und der Fahrzeuggröße abhängig. In jedem Fall ist diese Anordnung so ausgelegt, dass auch der kritische Bereich des induktiven Ladesystems erfasst wird. Kritischer Bereich definiert in diesem Zusammenhang die Umgebung, in der sich die durch induktive Ladung ausbreitenden magnetischen Wechselfelder befinden.
  • Eine vorteilhafte Ausführung des Systems zur Überwachung induktiver Ladesysteme für Fahrzeuge, ist die Überwachung der Umgebung auch bei eingeschränktem Fahrzeugbetrieb. Üblicherweise erfolgt die induktive Ladung des Fahrzeuges, wenn dieses sich in einem ruhenden Zustand befindet, bei welchem sich kein Lebewesen in der näheren Umgebung aufhält. Hier ist die Umgebungsüberwachung mittels Einparkhilfe aktiv und tastet in bestimmten Intervallen die Umgebung auf Lebewesen ab.
  • Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Systems bildet die Reaktionsart auf detektierte Lebewesen. Hier führt das Eindringen eines Objektes in den kritischen Bereich zur Reduzierung der Ladeleistung des induktiven Ladesystems. Dadurch verringern sich die magnetischen Wechselfelder in ihrer Feldstärke und werden somit ungefährlich für Lebewesen. Gleichzeitig wird ein fortlaufender Ladevorgang sichergestellt, wodurch dieser vergleichsweise zeitsparend verläuft, da er anders als im Stand der Technik nicht gänzlich unterbrochen wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems, ist das eine Reduzierung der Ladeleistung des induktiven Ladesystems entfernungs- und objektgrößenabhängig ist. Durch die Messgenauigkeit und das Interpretationsvermögen des Systems, werden die Größe und die Entfernung des Lebewesens zum Fahrzeug berechnet. Dadurch wird ebenfalls die Ladeleistung des induktiven Ladesystems gesteuert. Ist das Lebewesen beispielsweise groß und relativ weit entfernt würde der Ladevorgang mit größerer Ladeleistung fortgesetzt werden als bei einem Lebewesen welches klein und relativ nah am Fahrzeug ist.
  • Die einzige beigefügte Figur zeigt eine anwendungsorientierte Situation, wie diese von dem erfindungsgemäßen System während eines induktiven Ladevorgangs zustande kommen kann.
  • Das elektrisch betriebene Fahrzeug 1 befindet sich zum Laden seiner Energiespeicher mit elektrischer Energie an einer Ladestation, die das Fahrzeug 1 induktiv lädt. Die induktive Ladestation 4 besteht u. a. aus einer Primärspule, die sich im Boden der Ladestation befindet. Das Fahrzeug 1 ist im Fahrzeugboden mit einer Sekundärspule bestückt. Zusammen erzeugen die zwei Spulen während des Ladevorgangs magnetische Wechselfelder, die auch außerhalb der Ladestation ein Magnetfeld 6 erzeugen. Das außerhalb der Ladestation erzeugte Magnetfeld 6, ist eine ungewollte Nebenstrahlung des induktiven Ladevorgangs. Während des induktiven Ladevorgangs sind die Sensoren 2 der Einparkhilfe des Fahrzeuges 1 aktiviert und erfassen den Radius des Fahrzeuges 1 auf vorhandene lebende Objekte 3. Hierfür senden die Sensoren 2 in zeitlichen Abständen Ultraschallwellen 5 aus und empfangen diese. Nun tritt ein Lebewesen 3 in den durch die Sensoren 2 überwachten Bereich von Fahrzeug 1. Das System erkennt durch Soll-Ist-Vergleich, dass sich ein Objekt in den Überwachungsbereich bewegt hat und resultiert durch den Bewegungsvorgang ein Lebewesen 3. Das Steuergerät errechnet eine Signallaufzeitveränderung des Ultraschallsignals des vorderen rechten Sensors 2. Weiter errechnet das Steuergerät, dass es sich bei dem detektierten lebenden Objekt 3 um ein großes Objekt am Randbereich des Magnetfeldes 6 handelt. Aufgrund dessen wird die Ladeleistung des induktiven Ladesystems 4 um 25% verringert. Diese Verringerung ist ausreichend um den Radius das Magnetfeld 6 zu verkleinern, damit das Lebewesen 3 nicht mehr erfasst wird.
  • 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 102014222486 A1 [0003]
    • WO 2011/006884 A2 [0004]

Claims (4)

  1. System zum Überwachen induktiver Ladesysteme (4) für Fahrzeuge (1), wobei ein Fahrzeugumfeld während eines Ladevorgangs mittels wenigstens eines Sensors (2) überwacht wird und der Ladevorgang im Falle eines detektierten Lebewesens (3) auf dieses reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugumfeld mittels wenigstens eines Ultraschallsensors einer ohnehin vorhandenen Einparkhilfe des Fahrzeuges hinsichtlich des Vorhandenseins von Lebewesen überwacht wird.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einparkhilfe des Fahrzeuges zur Überwachung während des induktiven Ladevorgangs aktiv bleibt.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindringen eines Lebewesens (3) in einen Überwachungsbereich (5) zu einer Reduzierung der Ladeleistung des induktiven Ladesystems (4) führt.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Ladeleistung des induktiven Ladesystems entfernungs- und/oder objektgrößenabhängig ist.
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