DE102017117861B4

DE102017117861B4 - Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung und Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren für Elektrofahrzeug und Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung für Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102017117861B4
Application number: DE102017117861.9A
Authority: DE
Inventors: Jin Su JANG; Taek Hyun Jung; Zeung II Kim; Jae Yong Seong
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: US10399449B2; US20180037126A1; CN107696884B; DE102017117861A1; CN107696884A

Abstract

Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300), welche aufweist:mindestens einen Horizontal-Sensor (310), der eingerichtet ist zum Detektieren einer Neigung eines Elektrofahrzeugs (EV) (10),eine Aufhängung-Steuereinheit (330), die eingerichtet ist zum Steuern von einer Mehrzahl von Aufhängungen, die bereitgestellt sind benachbart zu Rädern des EV (10), um eine Höhe und/oder die Neigung des EV (10) einzustellen, undeine Steuereinrichtung (320), welche die Neigung des EV (10) misst basierend auf Daten, die gesammelt werden von dem mindestens einen Horizontal-Sensor (310), und welche eine Neigung von einem Empfangspad (11) abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV (10), und welche die Aufhängung-Steuereinheit (330) steuert, um die Neigung des EV (10) einzustellen, wenn die Neigung des Empfangspads (11) gleich oder größer ist als ein Schwellwert,wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um eine erste Einheit-Auflade-Menge, die vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11) gemessen wird, zu vergleichen mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, die nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11) gemessen wird, und die eingerichtet ist, um die eingestellte Neigung des Empfangspads (11) beizubehalten, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt, undwobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um die Aufhängung-Steuereinheit (330) zu steuern, um die Neigung des EV (10) wiederherzustellen auf eine vorherige Neigung vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge gleich oder kleiner ist als die erste Einheit-Auflade-Menge.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren, eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung und eine Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung für Elektrofahrzeuge unter Verwendung derselben und insbesondere eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung und Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren unter Verwendung von Ausrichtung zwischen einem Sende- und einem Empfangspad und eine Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung unter Verwendung derselben.
Hintergrund
Ein Elektrofahrzeug(EV, engl. „electric vehicle“)-Aufladesystem kann grundsätzlich definiert sein als ein System zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie, die an einem EV montiert ist, unter Verwendung von Leistung von einer Energie-Speichervorrichtung oder eines Stromnetzes einer kommerziellen Leistungsquelle. Daher kann das EV-Aufladesystem verschiedene Formen haben gemäß dem Typ des EV. Zum Beispiel kann das EV-Ladesystem klassifiziert sein in einen Leitendes-Aufladen-Typ unter Verwendung eines Aufladen-Kabels (z.B. eines Ladekabels) und einen Kontaktloser-Kabelloser-Leistungstransfer(WPT, engl. „wireless power transfer“)-Typ (ebenso bezeichnet als ein „Induktives-Aufladen-Typ“).
In dem Fall von induktivem Aufladen unter Verwendung eines WPT-Systems, wenn es notwendig ist, die Hochspannungsbatterie, die an dem EV montiert ist, aufzuladen, kann sich das EV zu einer Bodenanordnung (GA, engl. „ground assembly“) bewegen, die sich in einer Aufladestation oder einem Aufladeort (z.B. einer Aufladestelle) befindet, die zum EV-Aufladen imstande ist.
Beim Aufladen des EV macht eine Fahrzeuganordnung (VA, engl. „vehicle assembly“) (d.h. ein Empfangspad in der VA), die an dem EV montiert ist, eine induktive Resonanz-Kupplung mit einem Sendepad der GA, die sich in der Aufladestation oder dem Aufladeort befindet, und lädt die Batterie in dem EV auf unter Verwendung von Leistung, die von der GA übertragen wird durch die induktive Resonanz-Kupplung.
Andererseits sollte das Empfangspad, das an dem EV montiert ist, ausgerichtet sein mit/zu dem Sendepad, welches an (z.B. auf) dem Boden installiert ist, um die Effizienz des kabellosen Leistungstransfers zu verbessern oder sicherzustellen. Das heißt, falls die Ausrichtung zwischen dem Empfangspad und dem Sendepad nicht richtig (z.B. genau) durchgeführt wird, kann die Kabelloses-Aufladen-Effizienz verringert sein. In dem konventionellen Kabelloses-Aufladen-System kann eines oder können beide von den Pads nur an (z.B. entlang) der horizontalen oder der vertikalen Achse bewegt werden während des Pad-Ausrichtung-Vorgangs vor der Leistungsübertragung. Aus dem vorliegenden Grund, wenn das Empfangspad in dem EV auf eine (z.B. zu einer) Seite geneigt ist, obwohl es scheint, als wäre es auf einer flachen (z.B. ebenen) Fläche ausgerichtet, ist die Höhe des Empfangspads nicht einheitlich an der Seitenfläche, was eine Abnahme der Kabelloses-Aufladen-Effizienz verursacht.
Wie oben beschrieben, bei der kabellosen Leistungsübertragung für das EV, da sich die Auflade-Effizienz stark ändert gemäß einem Fehler der Ausrichtung zwischen dem Sendepad und dem Empfangspad, wird genaue Ausrichtung zwischen dem Sendepad und dem Empfangspad benötigt, sogar wenn das Sende- und das Empfangspad in Bezug auf einander geneigt sind.
Die Informationen, welche in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder in irgendeiner Weise als Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, wie er einem Fachmann schon bekannt ist.
Eine beispielhafte Vorrichtung, ein beispielhaftes Kraftfahrzeug und ein beispielhaftes Verfahren zur Niveauregelung sind in DE 10 2014 012 841 A1 offenbart.
Erläuterung der Erfindung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung zum Ausrichten von einem Sende- und einem Empfangspad, die mit Bezug auf einander geneigt (z.B. verkippt) sind, bereitzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ebenso ein Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren bereit zum Ausrichten von einem Sende- und einem Empfangspad, die mit Bezug auf einander geneigt (z.B. verkippt) sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß Beispielhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ebenso eine Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung für Elektrofahrzeuge unter Verwendung der Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung und des Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahrens bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung für Elektrofahrzeuge gemäß Anspruch 6 bereitgestellt. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine KabellosesAufladen-Steuervorrichtung auf mindestens einen Horizontal-Sensor bzw. - Detektor (im Folgenden kurz „Horizontal-Sensor“) zum Detektieren einer Neigung (z.B. Verkippung) eines Elektrofahrzeugs (EV, engl. „electric vehicle“) (z.B. bzgl. der Horizontalen), eine Aufhängung-Steuereinheit, die eine Mehrzahl von Aufhängungen steuert, die in der Nähe von Rädern des EV bereitgestellt sind, um eine Höhe und/oder die Neigung (z.B. Verkippung) des EV einzustellen, und eine Steuereinrichtung, welche die Neigung des EV misst basierend auf Daten, die von dem mindestens einen Horizontal-Sensor gesammelt werden, welche eine Neigung (z.B. Verkippung) eines Empfangspads abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV, und welche die Aufhängung-Steuereinheit steuert, um die Neigung (z.B. Verkippung) von dem EV einzustellen, wenn die Neigung (z.B. Verkippung) von dem Empfangspad gleich oder größer ist als ein Schwellwert.
Die Steuereinrichtung kann die Aufhängung-Steuereinheit steuern, sodass das Empfangspad parallel ist zu einem Sendepad in einer Bodenanordnung (GA, engl. „ground assembly“) zum kabellosen Aufladen, wenn die Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads gleich oder größer ist als der Schwellwert.
Die Steuereinrichtung vergleicht eine erste Einheit-Auflade-Menge (z.B. eine erste Auflade-Menge), die vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads gemessen wird, mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge (z.B. einer zweiten Auflade-Menge), die nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads gemessen wird, und die eingestellte Neigung des Empfangspads beibehalten, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt.
Die Steuereinrichtung steuert die Aufhängung-Steuereinheit, um die Neigung des EV auf eine vorherige Neigung vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads wiederherzustellen, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge gleich oder kleiner ist als die erste Einheit-Auflade-Menge.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann enthalten sein in einer Trägheit-Messeinheit (IMU, engl. „inertia measurement unit“), die an dem EV montiert ist.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann aufweisen mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.
Die Aufhängung-Steuereinheit kann die Mehrzahl von Aufhängungen steuern, von denen jede aufweist mindestens eines von einer Feder, einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator (z.B. Stellglied), einer Verbindung (z.B. einem Lenker) und einem Dämpfer.
Ferner, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Elektrofahrzeug(EV)-Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung auf ein Empfangspad, welches elektrische Leistung von einem Sendepad in einer Bodenanordnung (GA, engl. „ground assembly“) empfängt, mindestens einen Horizontal-Sensor, der eingerichtet ist zum Detektieren einer Neigung (z.B. Verkippung) eines EV, eine Aufhängung-Steuereinheit, welche eine Mehrzahl von Aufhängungen steuert, die in der Nähe von Rädern des EV bereitgestellt sind, um eine Höhe und/oder die Neigung des EV einzustellen, und eine Steuereinrichtung, welche die Neigung des EV misst basierend auf Daten, die von dem mindestens einen Horizontal-Sensor gesammelt werden, welche eine Neigung des Empfangspads abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV, und welche die Aufhängung-Steuereinheit steuert, sodass das Empfangspad parallel ist zu dem Sendepad, wenn die Neigung des Empfangspads gleich oder größer ist als ein Schwellwert.
Die Steuereinrichtung vergleicht eine erste Einheit-Auflade-Menge, die vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads gemessen wird, mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, die nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads gemessen wird, und die eingestellte Neigung des Empfangspads beibehalten, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt.
Die Steuereinrichtung steuert die Aufhängung-Steuereinheit, um die Neigung des EV wiederherzustellen auf eine vorherige Neigung vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge gleich oder kleiner ist als die erste Einheit-Auflade-Menge.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann enthalten sein in einer Trägheit-Messeinheit (IMU, engl. „inertia measurement unit“), die an dem EV montiert ist.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann aufweisen mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.
Die Aufhängung-Steuereinheit kann die Mehrzahl von Aufhängungen steuern, von denen jede aufweist mindestens eines von einer Feder, einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator (z.B. Stellglied), einer Verbindung (z.B. einem Lenker) und einem Dämpfer.
Ferner, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Kabelloses- Aufladen-Steuerverfahren auf Messen einer Neigung (z.B. Verkippung) eines Elektrofahrzeugs (EV, engl. „electric vehicle‟) unter Verwendung von Daten, die gesammelt werden durch mindestens einen Horizontal-Sensor, Abschätzen einer Neigung (z.B. Verkippung) eines Empfangspads basierend auf der gemessenen Neigung (z.B. Verkippung) des EV und Steuern von mindestens einer Aufhängung des EV, um die Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads einzustellen, wenn die Neigung (z.B. Verkippung) von dem Empfangspad gleich oder größer ist als ein Schwellwert.
Das Steuern von mindestens einer Aufhängung von dem EV weist auf Ermitteln einer ersten Einheit-Auflade-Menge (z.B. einer ersten Auflade-Menge), wobei die erste Einheit-Auflade-Menge eine Menge an Energie ist, die aufgeladen wird während einer ersten vorbestimmten Einheitszeit (z.B. Einheitszeitspanne) vor der Einstellung der Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads, Ermitteln einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, wobei die zweite Einheit-Auflade-Menge eine Menge an Energie ist, die aufgeladen wird während einer zweiten vorbestimmten Einheitszeit (z.B. Einheitszeitspanne) nach der Einstellung der Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads, Vergleichen der ersten Einheit-Auflade-Menge mit der zweiten Einheit-Auflade-Menge und Beibehalten der eingestellten Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt.
Die erste vorbestimmte Einheitszeit kann gleich sein zu der zweiten vorbestimmten Einheitszeit.
Das Steuern von mindestens einer Aufhängung des Steuern von der mindestens einen Aufhängung des EV, sodass die Neigung des EV wiederhergestellt wird auf eine vorherige Neigung des EV vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann enthalten sein in einer Trägheit-Messeinheit (IMU), die montiert ist an dem EV.
Die Neigung des EV kann ein Winkel zwischen einer unteren Fläche des EV und einer Bodenfläche sein.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor kann aufweisen mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.
Unter Verwendung des Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben kann das Empfangspad, das an dem EV montiert ist, effektiv ausgerichtet werden mit (z.B. zu) dem Sendepad an (z.B. auf) dem Boden unter Verwendung der Funktion des EV selbst (d.h. Aktive-Aufhängung-Steuerfunktion), sogar wenn das Sende- und das Empfangspad mit Bezug auf einander geneigt (z.B: verkippt) sind.
Ferner kann die Kabelloses-Aufladen-Effizienz erhöht werden durch die genaue Ausrichtung zwischen dem Sende- und dem Empfangspad und daher kann die für kabelloses Aufladen benötigte Zeit verkürzt werden.
Ferner können die Kabelloses-Aufladen-Pads effektiv ausgerichtet werden ohne Verwendung zusätzlicher Hardwarekonfiguration. Das heißt, das Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren kann durchgeführt werden unter Verwendung einer Trägheit-Messeinheit (IMU) und einer Aufhängung-Steuereinheit, die an dem EV montiert sind.
Ferner kann in einer Vielzahl von Umweltbedingungen um das Sendepad (herum) die Ausrichtung zwischen dem Sende- und dem Empfangspad effektiv durchgeführt werden durch Kooperation von einer elektronischen Steuervorrichtung, der Aufhängung-Steuereinheit, einer Steuereinrichtung des Kabelloses-Aufladen-Systems (z.B. der VA-Steuereinheit) und dergleichen.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Vorteile, die ersichtlich werden aus oder detaillierter dargestellt werden in den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
Figurenliste

1 ist ein konzeptuelles Diagramm, welches ein Konzept einer kabellosen Leistungsübertragung (WPT, engl. „wireless power transfer“) illustriert, auf welches eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
2 ist ein konzeptuelles Diagramm, welches einen Kabellose-Leistungsübertragung-Schaltkreis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert,
3 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Konzepts von Ausrichtung in einer EV-Kabellose-Leistungsübertragung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Problems von Pad-Ausrichtung in einem konventionellen kabellosen Ladesystem,
5 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 ist ein Flussdiagramm zum Erklären eines Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung erklären. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, welche z.B. aufweisen spezifische Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die spezielle beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren der Zeichnung hinweg auf die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Jetzt wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert und untenstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, die innerhalb des von den angehängten Ansprüchen definierten Umfangs liegen.
Es ist zu verstehen, dass, obwohl die Begriffe „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, diese Komponenten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise kann ein erstes Bauteil ein zweites Bauteil genannt werden, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und das zweite Bauteil kann auf ähnliche Weise das erste Bauteil genannt werden. Der Begriff „und/oder“ bedeutet irgendeine und alle Kombinationen von einem der assoziierten aufgelisteten Gegenstände.
Es ist zu verstehen, dass wenn eine Komponente als „verbunden mit“ einer anderen Komponente bezeichnet wird, sie direkt oder indirekt mit der anderen Komponente verbunden sein kann. Das heißt, zum Beispiel können zwischengeordnete Komponenten vorhanden sein. Im Gegenteil, wenn eine Komponente als „direkt verbunden mit“ einer anderen Komponente bezeichnet wird, ist es zu verstehen, dass es keine zwischengeordnete Komponente gibt.
Begriffe werden hierin nur verwendet, um die Ausführungsformen zu beschreiben, aber nicht um die vorliegende Erfindung einzuschränken. Singularausdrücke, außer anders in Kontexten definiert, schließen Pluralausdrücke ein. In der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe von „aufweisen“ oder „haben“ verwendet, um Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten oder Kombinationen davon zu benennen, die in der Beschreibung als vorliegend offenbart sind, aber nicht, um die Möglichkeit der Existenz oder Hinzufügung von einem oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten oder Kombinationen davon auszuschließen.
Alle Begriffe, inklusive technischer und wissenschaftlicher Begriffe, außer sie sind anders definiert, haben dieselbe Bedeutung, die im Allgemeinem von einem Fachmann verstanden wird. Es ist zu verstehen, dass Begriffe, die in einem im Allgemeinen verwendeten Wörterbuch definiert sind, interpretiert werden, als Bedeutungen einzuschließend, die identisch zu Kontextbedeutungen der bezogenen Technik sind, außer sie sind in der vorliegenden Beschreibung definitiv anders definiert, und werden nicht interpretiert als ideale oder übermäßig formale Bedeutungen habend.
Begriffe, die in einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind wie folgt definiert.
„Elektrofahrzeug, EV (engl. „electric vehicle“)‟: Ein Automobil, wie in 49 CFR 523.3 definiert, welches vorgesehen ist für Fernstraßen-Verwendung, welches von einem Elektromotor angetrieben wird, der Strom bezieht von einer fahrzeugeigenen Energiespeicher-Vorrichtung inklusive einer Batterie, die wiederaufladbar ist von einer fahrzeugfremden Quelle inklusive häuslicher oder öffentlicher Stromversorgung oder einem fahrzeugeigenen treibstoffbetriebenen Generator. Das EV kann ein Fahrzeug mit vier oder mehr Rädern sein, welches hergestellt ist für Verwendung primär auf öffentlichen Wegen, Straßen.
Das EV kann bezeichnet werden als ein Elektroauto, ein Elektroautomobil, ein Elektrostraßenfahrzeug (ERV, engl. „electric road vehicle‟), ein Plug-in-Fahrzeug (PV, engl. „plug-in vehicle“), ein Plug-in-Fahrzeug (xEV), etc., und das xEV kann klassifiziert werden in ein Plug-in-Vollelektrofahrzeug (BEV), ein Batterie-Elektrofahrzeug, ein Plug-in-Elektrofahrzeug (PEV, engl. „plug-in electric vehicle“), ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV, engl. „hybrid electric vehicle“), ein Hybrid-Plug-in-Elektrofahrzeug (HPEV, engl. „hybrid plug-in electric vehicle“), ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV, engl. „plug-in hybrid electric vehicle“), etc.
„Plug-in-Elektrofahrzeug, PEV“: Ein Elektrofahrzeug, welches die fahrzeugeigene primäre Batterie (z.B. Primärbatterie) auflädt durch Verbinden mit dem Stromnetz.
„Plug-in-Fahrzeug, PV“: Ein Elektrofahrzeug, das wiederaufladbar ist durch kabelloses Aufladen von einer Elektrofahrzeug-Versorgungsausrüstung (EVSE, engl. „electric vehicle supply equipment“) ohne Verwendung eines physischen Steckers oder einer physischen Buchse.
„Schwerlastfahrzeug, H.D. (engl. „heavy duty“) Fahrzeug‟: Irgendein Fahrzeug mit vier oder mehr Rädern, wie in 49 CFR 523.6 oder 49 CFR 37.3 (Bus) definiert.
„Leichtes Plug-in-Elektrofahrzeug“: Ein Fahrzeug mit drei oder vier Rädern, das angetrieben wird mittels eines Elektromotors, der Strom bezieht von (z.B. aus) einer wiederaufladbaren Speicher-Batterie oder anderen Energievorrichtungen, für Verwendung primär auf öffentlichen Wegen, Straßen, Fernstraßen und das mit weniger als 4545 kg zulässigem Fahrzeuggesamtgewicht (z.B. Fahrzeuggesamtmasse) eingestuft ist.
„Kabelloses Leistungsaufladesystem, WCS (engl. „wireless power charging system“)‟: Ein System für eine kabellose Leistungsübertragung und Steuerung zwischen der GA und VA inklusive Ausrichtung und Kommunikation. Das vorliegende System überträgt Energie von dem elektrischen Versorgungsnetzwerk zu dem Elektrofahrzeug elektromagnetisch durch einen zweiteiligen lose gekuppelten Transformator (z.B. Übertrager).
„Kabellose Leistungsübertragung, WPT (engl. „wireless power transfer“)‟: Eine Übertragung von elektrischer Leistung von einem AC-Versorgungsnetzwerk zu einem Elektrofahrzeug mittels kontaktloser Mittel (z.B. Einrichtungen).
„Versorgungseinrichtung (engl. „utility)“: Eine Gruppe (z.B. Satz) von Systemen, die elektrische Energie bereitstellen und aufweisen ein Kunden-Informationssystem (CIS, engl. „customer information system“), eine fortschrittliche Messinfrastruktur (AMI, engl. „advanced metering infrastructure“), Raten- und Umsatzsystem, etc. Die Versorgungseinrichtung kann einem EV Energie bereitstellen durch Ratentabelle und diskrete Ereignisse. Ebenso kann die Versorgungseinrichtung Informationen bereitstellen, die Zertifizierung von EV, Intervall von Leistungsverbrauchsmessungen und Tarif betreffen.
„Intelligentes Aufladen“: Ein System, in welchem EVSE und/oder PEV mit dem Stromnetz kommunizieren, um das Aufladeverhältnis oder das Entladeverhältnis von EV zu optimieren durch Berücksichtigen von Kapazität des Stromnetzes oder Kosten der Verwendung.
„Automatisches Aufladen“: Ein Verfahren, bei welchem induktives Aufladen automatisch durchgeführt wird, nachdem sich ein Fahrzeug in einer geeigneten Position befindet, die zu einer primären Aufladevorrichtung korrespondiert, die Leistung übertragen kann. Das automatische Aufladen kann durchgeführt werden nach dem Erhalten von erforderlicher Authentifikation und Rechten.
„Interoperabilität“: Ein Zustand, in welchem Komponenten eines Systems zusammenarbeiten mit korrespondierenden Komponenten des Systems, um Vorgänge durchzuführen, die von dem System beabsichtigt sind. Ebenso kann Informationsinteroperabilität die Fähigkeit bedeuten, dass zwei oder mehr Netzwerke, Systeme, Vorrichtungen, Anwendungen oder Komponenten Informationen effizient teilen und einfach verwenden können, ohne Nutzern Unannehmlichkeiten zu bereiten.
„Induktives Aufladesystem“: Ein System, welches Energie von einer Leistungsquelle zu einem EV überträgt durch einen zweiteiligen Spalt-Kerntransformator, in welchem die beiden Hälften des Transformators, die Primär- und Sekundärspule, physisch voneinander getrennt sind. In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das induktive Aufladesystem zu einem EV-Leistungsübertragungssystem korrespondieren.
„Induktiver Kuppler“: Ein Transformator (z.B. Übertrager), der gebildet wird von der Spule in der GA-Spule und der Spule in der VA-Spule, der es erlaubt, dass Leistung mit galvanischer Isolation übertragen wird.
„Induktives Kuppeln“: Magnetisches Kuppeln zwischen zwei Spulen. In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Kuppeln zwischen der GA-Spule und der VA-Spule.
„Bodenanordnung, GA (engl. „ground assembly“)‟: Eine Anordnung an (z.B. auf) der Infrastrukturseite, welche aufweist die GA-Spule, eine Leistung/Frequenz-Umwandlungsvorrichtung und eine GA-Steuereinheit sowie die Verkabelung von dem Netz (z.B. Stromnetz) und zwischen jeder Vorrichtung, Filter-Schaltkreise, Gehäuse, etc., die notwendig sind, um als die Leistungsquelle des kabellosen Leistungsaufladesystems zu fungieren. Die GA kann die Kommunikationselemente aufweisen, die notwendig sind für Kommunikation zwischen der GA und der VA.
„Fahrzeuganordnung, VA (engl. „vehicle assembly“)‟: Eine Anordnung an dem Fahrzeug, welches aufweist die VA-Spule, Gleichrichter-/Leistungsumwandlungsvorrichtung und VA-Steuereinheit sowie die Verkabelung zu den Fahrzeugbatterien und zwischen jeder Vorrichtung, Filter-Schaltkreise, Gehäuse, etc., die notwendig sind, um als der Fahrzeugteil eines kabellosen Leistungsaufladesystems zu fungieren. Die VA kann die Kommunikationselemente aufweisen, die notwendig sind für Kommunikation zwischen der GA und der VA.
Die GA kann als eine primäre Vorrichtung (PD, engl. „primary device“) bezeichnet werden, und die VA kann als eine sekundäre Vorrichtung (SD, engl. „secondary device“) bezeichnet werden.
„Primäre Vorrichtung“: Eine Vorrichtung, die das kontaktlose Kuppeln zu der sekundären Vorrichtung bereitstellt. Das heißt, die primäre Vorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die extern zu einem EV ist. Wenn das EV Leistung empfängt, kann die primäre Vorrichtung als die Quelle der zu übertragenden Leistung wirken. Die primäre Vorrichtung kann das Gehäuse und alle Abdeckungen aufweisen.
„Sekundäre Vorrichtung“: Eine Vorrichtung, die an dem EV montiert ist, die das kontaktlose Kuppeln zu der primären Vorrichtung bereitstellt. Das heißt, die sekundäre Vorrichtung kann in dem EV bereitgestellt sein. Wenn das EV Leistung empfängt, kann die sekundäre Vorrichtung die Leistung von der primären Vorrichtung zu dem EV übertragen. Die sekundäre Vorrichtung kann das Gehäuse und alle Abdeckungen aufweisen.
„GA-Steuereinheit“: Ein Teil der GA, welches das Ausgabeleistung-Niveau zu der GA-Spule reguliert basierend auf Informationen von dem Fahrzeug.
„VA-Steuereinheit“: Ein Teil der VA, der spezifische fahrzeugeigene Parameter während des Aufladens überwacht und Kommunikation mit der GA initiiert, um das Ausgabeleistung-Niveau zu steuern.
Die GA-Steuereinheit kann als eine Primäre-Vorrichtung-Kommunikationssteuereinheit (PDCC, engl. „primary device communication controller“) bezeichnet werden, und die VA-Steuereinheit kann als eine Elektrofahrzeug-Kommunikationssteuereinheit (EVCC, engl. „electric vehicle communication controller‟) bezeichnet werden.
„Magnetische Lücke“: Ein vertikaler Abstand zwischen der Ebene von dem höheren von dem oberen Abschnitt von dem Litzenkabel (z.B. der Hochfrequenzlitze) oder dem oberen Abschnitt von dem magnetischen Material in der GA-Spule zu der Ebene von dem niedrigeren von dem unteren Abschnitt von dem Litzenkabel (z.B. der Hochfrequenzlitze) oder dem magnetischen Material in der VA-Spule, wenn sie angeordnet sind.
„Umgebungstemperatur“: Eine Bodenhöhe-Temperatur der Luft, die an dem betrachteten Subsystem gemessen wird und nicht in direktem Sonnenlicht.
„Fahrzeug-Bodenfreiheit“: Ein vertikaler Abstand zwischen der Bodenfläche und dem untersten Abschnitt des Fahrzeug-Bodenblechs.
„Fahrzeug-magnetische-Bodenfreiheit“: Ein vertikaler Abstand zwischen der Ebene von dem niedrigeren von dem unteren Abschnitt von dem Litzenkabel (z.B. der Hochfrequenzlitze) oder dem magnetischen Material in der VA-Spule, die an einem Fahrzeug montiert ist, zu der Bodenfläche.
„VA-Spule-magnetischer-Flächenabstand“: Ein Abstand zwischen der Ebene von der nächstgelegenen magnetischen oder leitenden Komponenten-Fläche zu der unteren äußeren Fläche der VA-Spule, wenn sie montiert ist. Der vorliegende Abstand enthält irgendwelche Schutzabdeckungen und zusätzliche Teile, welche in die/der VA-Spule-Einschließung gepackt sein können.
Die VA-Spule kann als eine sekundäre Spule (z.B. Sekundärspule), eine Fahrzeugspule oder eine Empfangsspule bezeichnet werden. In ähnlicher Weise kann die GA-Spule als eine primäre Spule (z.B. Primärspule) oder eine Sendespule bezeichnet werden.
„Exponierte leitfähige Komponente“: Eine leitfähige Komponente von elektrischer Ausrüstung (z.B. einem Elektrofahrzeug), die berührt werden kann, und die nicht normalerweise unter Spannung stehend ist, aber die unter Spannung stehend werden kann in einem Fall eines Fehlers.
„Gefährliches spannungsführendes Bauteil“: Ein spannungsführendes Bauteil, welches unter bestimmten Bedingungen einen gefährlichen (z.B. gesundheitsschädlichen) Stromschlag erteilen kann.
„Spannungsführendes Bauteil“: Irgendein Leiter oder irgendeine leitfähige Komponente, die dazu bestimmt ist, um bei normaler Verwendung unter elektrischer Spannung stehend zu sein.
„Direkter Kontakt“: Kontakt von Personen mit spannungsführenden Bauteilen. (Siehe IEC 61440)
„Indirekter Kontakt“: Kontakt von Personen mit exponierten, leitfähigen und unter Spannung stehenden Komponenten, die spannungsführend gemacht sind durch einen Isolationsfehler (z.B. ein Isolationsversagen). (Siehe IEC 61140)
„Ausrichtung“: Ein Vorgang des Findens der relativen Position einer primären Vorrichtung (z.B. Primärvorrichtung) zu einer sekundären Vorrichtung (z.B. Sekundärvorrichtung) und/oder des Findens der relativen Position einer sekundären Vorrichtung zu einer primären Vorrichtung für die effiziente Leistungsübertragung, die spezifiziert ist. In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ausrichtung zu einer Feinpositionierung des kabellosen Leistungsübertragungssystems führen.
„Paaren“: Ein Vorgang durch den ein Fahrzeug korreliert wird mit der einzigartigen dedizierten primären Vorrichtung, bei der es sich befindet und von der die Leistung übertragen werden wird. Das Paaren kann den Vorgang aufweisen, durch den eine VA-Steuereinheit und eine GA-Steuereinheit einer Aufladestelle (z.B. eines Aufladeorts) korreliert werden. Der Korrelations-/Assoziationsvorgang kann den Vorgang des Herstellens einer Beziehung zwischen zwei Direkte-Kommunikation-Einheiten aufweisen.
„Befehl-und-Steuer-Kommunikation“: Eine Kommunikation zwischen der EV-Versorgungsausrüstung und dem EV tauscht Informationen aus, die notwendig sind, um den Vorgang von WPT zu beginnen, zu steuern und zu beenden.
„Hohe-Ebene-Kommunikation (HLC, engl. „high level communication“)‟: HLC ist eine spezielle Art von digitaler Kommunikation. HLC ist notwendig für zusätzliche Dienste, die nicht von Befehl-und-Steuer-Kommunikation abgedeckt werden. Die Datenverbindung der HLC kann eine Trägerfrequenzanlagen-Kommunikation (z.B. eine Powerline-Kommunikation (PLC, engl. „power line communication“)) verwenden, ist aber nicht darauf beschränkt.
„Niedrige-Leistung-Anregung (LPE, engl. „low power excitation“)‟: LPE bedeutet eine Technik des Aktivierens der primären Vorrichtung für das genaue Positionieren und Paaren, sodass das EV die primäre Vorrichtung detektieren kann und umgekehrt.
„Dienstsatz-Kennung (SSID, engl. „service set identifier“)‟: SSID ist eine eindeutige Kennung, die 32 Zeichen aufweist, die an ein Kopffeld (engl. „header“) eines Pakets angehängt ist, das über ein kabelloses LAN übertragen wird. Die SSID bezeichnet (z.B. identifiziert) den Basis-Dienstsatz (BSS, engl. „basic service set“), zu dem sich die kabellose Vorrichtung zu verbinden versucht. Die SSID unterscheidet grundsätzlich mehrere kabellose LANs. Daher können alle
Zugangspunkte/Zugriffspunkte (Aps, engl. „access points“) und alle Endgeräte-/Stationsvorrichtungen, die ein spezifisches kabelloses LAN verwenden wollen, dieselbe SSID verwenden. Vorrichtungen, die nicht eine eindeutige SSID verwenden, sind nicht in der Lage, dem BSS beizutreten. Da die SSID als Klartext gezeigt (z.B. angezeigt) wird, kann sie dem Netzwerk keine Sicherheitsmerkmale bereitstellen.
„Erweiterte Dienstsatz-Kennung (ESSID, engl. „extended service set identifier“)‟: ESSID ist ein Name des Netzwerks, zu dem man sich verbinden will. Sie ist ähnlich zu SSID, aber kann ein stärker erweitertes Konzept sein.
„Basis-Dienstsatz-Kennung (BSSID, engl. „basic service set identifier“)‟: BSSID, welche 48 Bits aufweist, wird verwendet, um einen spezifischen BSS zu unterscheiden. In dem Fall eines Infrastruktur-BSS-Netzwerkes kann die BSSID Medienzugriffssteuerung (MAC, engl. „medium access control“) der AP-Ausrüstung sein. Für einen unabhängigen BSS oder ein Ad-hoc-Netzwerk kann die BSSID mit irgendeinem Wert erzeugt werden.
Die Aufladestation kann mindestens eine GA und mindestens eine GA-Steuereinheit, welche die mindestens eine GA verwaltet, aufweisen. Die GA kann mindestens eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung aufweisen. Die Aufladestation kann einen Ort bedeuten, der mindestens eine GA hat, die bereitgestellt ist in Heim-, Büro-, Öffentlicher Ort-, Straßen-, Park-Bereich, etc.
Darüber hinaus ist zu verstehen, dass ein oder mehr der untenstehenden Verfahren oder Aspekte davon von mindestens einer Steuereinheit bzw. Steuereinrichtung ausgeführt werden kann. Der Begriff „Steuereinheit“ bzw. „Steuereinrichtung“ kann sich auf eine Hardwarevorrichtung beziehen, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist eingerichtet, um Programminstruktionen zu speichern, und der Prozessor ist besonders programmiert, um die Programminstruktionen auszuführen, um ein oder mehr Verfahren auszuführen, welche weiter unten beschrieben sind. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass die untenstehenden Verfahren durch eine Vorrichtung ausgeführt werden können, welche die Steuereinheit bzw. Steuereinrichtung zusammen mit einer oder mehr anderen Komponenten aufweist, wie es von einem Fachmann verstanden sein würde.
Nachfolgend werden Ausführungsformen gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Einzelnen erklärt mittels Bezug auf begleitende Figuren.
1 ist ein konzeptuelles Diagramm, welches ein Konzept einer kabellosen Leistungsübertragung (WPT, engl. „wireless power transfer“) illustriert, auf welches eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Bezugnehmend auf 1 kann eine kabellose Leistungsübertragung durchgeführt werden mittels mindestens einer Komponente eines Elektrofahrzeugs (EV) 10 und einer Aufladestation 13 und kann verwendet werden zum kabellosen Übertragen von Leistung zu dem EV 10.
Hierbei kann das EV 10 im Allgemeinen definiert sein als ein Fahrzeug, welches eine elektrische Leistung bereitstellt, die in einem wiederaufladbaren Energiespeicher, der eine Batterie 12 aufweist, gespeichert ist, als eine Energiequelle eines Elektromotors, was ein Antriebsstrangsystem des EV 10 ist.
Indes kann das EV 10 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) aufweisen, welches einen Elektromotor und einen internen Verbrennungsmotor gemeinsam hat, und kann nicht nur ein Automobil aufweisen, sondern auch ein Kraftrad (z.B. ein Motorrad), einen Wagen, einen Motorroller und ein elektrisches Fahrrad (z.B. ein Elektrofahrrad).
Ebenso kann das EV 10 ein Leistungsempfangspad (z.B. ein Empfangspad) 11 aufweisen, welches eine Empfangsspule zum kabellosen Aufladen der Batterie 12 aufweist, und kann eine Steckverbindung aufweisen zum (strom)leitenden Aufladen der Batterie 12. Hierbei kann das EV 10, das eingerichtet ist zum (strom)leitenden Aufladen der Batterie, als ein Plug-in-Elektrofahrzeug (PEV) bezeichnet werden.
Hierbei kann die Aufladestation 13 mit einem Stromnetz 15 oder einer Leistungshauptverbindungsleitung (z.B. Leistungsbackbone) verbunden sein und kann eine Wechselstrom(AC)-Leistung oder eine Gleichstrom(DC)-Leistung einem Leistungssendepad (z.B. einem Sendepad) 14, welches eine Sendespule aufweist, durch eine Leistungsverbindung bereitstellen.
Ebenso kann die Aufladestation 13 mit einem Infrastruktur-Verwaltungssystem oder einem Infrastruktur-Zentralrechner (z.B. Infrastruktur-Server), der das Stromnetz 15 oder ein Leistungsnetzwerk durch verkabelte/kabellose Kommunikation verwaltet, kommunizieren und führt eine kabellose Kommunikation mit dem EV 10 durch.
Hierbei kann die kabellose Kommunikation Bluetooth, Zigbee, Mobilfunknetz, kabelloses lokales Datennetz (WLAN) oder dergleichen sein.
Ebenso kann sich zum Beispiel die Aufladestation 13 an verschiedenen Orten befinden, inklusive einem Parkbereich, der dem Haus des Besitzers des EV 10 zugeordnet ist, einem Parkbereich zum Aufladen eines EV an einer Tankstelle, einem Parkbereich bei einem Einkaufszentrum oder einem Arbeitsplatz.
Ein Vorgang des kabellosen Aufladens der Batterie 12 des EV 10 kann anfangen mit erstens Platzieren des Leistungsempfangspads (z.B. Empfangspads) 11 des EV 10 in einem Energiefeld, welches erzeugt wird mittels des Leistungssendepads (z.B. Sendepads) 14 der Aufladestation 13, und Einrichten, dass die Empfangsspule und die Sendespule miteinander zusammenwirkend bzw. wechselwirkend oder gekuppelt sind. Eine elektromotorische Kraft kann in dem Leistungsempfangspad (z.B. Empfangspad) 11 induziert werden als ein Ergebnis von der Zusammenwirkung bzw. Wechselwirkung oder des Kuppelns und die Batterie 12 kann aufgeladen werden durch die induzierte elektromotorische Kraft.
Die Aufladestation 13 und das Sendepad 14 können im Ganzen oder zum Teil bezeichnet werden als eine Bodenanordnung (GA), wobei sich die GA auf die vorher definierte Bedeutung beziehen kann.
Alle oder Teile der internen Komponenten und das Empfangspad 11 des EV 10 können als eine Fahrzeuganordnung (VA) bezeichnet werden, in welcher sich die VA auf die vorher definierte Bedeutung beziehen kann.
Hierbei kann das Leistungssendepad (z.B. Sendepad) 14 oder das Leistungsempfangspad (z.B. Empfangspad) 11 konfiguriert sein, um nicht-polarisiert oder polarisiert zu sein.
In einem Fall, dass ein Pad nicht-polarisiert ist, gibt es einen Pol in einem Zentrum (z.B. in einer Mitte) des Pads und einen entgegengesetzten Pol in einer äußeren Peripherie. Hierbei kann ein Fluss gebildet sein, um das Zentrum (z.B. die Mitte) des Pads zu verlassen und zu allen externen Begrenzungen des Pads zurückzukehren.
In einem Fall, dass ein Pad polarisiert ist, kann es einen jeweiligen Pol an beiden Endabschnitten des Pads haben. Hierbei kann ein magnetischer Fluss gebildet werden basierend auf einer Orientierung des Pads.
2 ist ein konzeptuelles Diagramm, welches einen Kabellose-Leistungsübertragung-Schaltkreis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
Bezugnehmend auf 2 kann eine schematische Konfiguration eines Schaltkreises, in welchem eine kabellose Leistungsübertragung in einem EV-WPT-System durchgeführt wird, gesehen werden.
Hierbei kann die linke Seite von 2 interpretiert werden als Ausdrücken von allem oder Teilen von einer Leistungsquelle Vsrc, die bereitgestellt wird von dem Leistungsnetzwerk (z.B. Stromnetz), der Aufladestation 13 und des Sendepads 14 aus 1, und die rechte Seite von 2 kann interpretiert werden als Ausdrücken von allem oder Teilen von dem EV inklusive des Empfangspads und der Batterie.
Erstens kann der linksseitige Schaltkreis von 2 eine Ausgangsleistung Psrc, die zu der Leistungsquelle Vsrc korrespondiert, die von dem Leistungsnetzwerk (z.B. Stromnetz) bereitgestellt wird, bereitstellen zu einem Kabelloses-Aufladen-Leistungskonverter. Der Kabelloses-Aufladen-Leistungskonverter kann eine Ausgangsleistung P1 bereitstellen, die konvertiert wird von (z.B. aus) der Ausgangsleistung Psrc durch Frequenzkonvertierung und AC-zu-DC-Konvertierung, um ein elektromagnetisches Feld bei einer gewünschten Betriebsfrequenz in einer Sendespule L1 zu erzeugen.
Der Kabelloses-Aufladen-Leistungskonverter kann aufweisen einen AC/DC-Konverter zum Konvertieren der Leistung Psrc, die eine AC-Leistung ist, die von dem Leistungsnetz (z.B. Stromnetz) bereitgestellt wird, in eine DC-Leistung und einen Niederfrequenz-(LF, engl. „low frequency“)-Konverter zum Konvertieren der DC-Leistung in eine DC-Leistung, die eine Betriebsfrequenz hat, die geeignet ist für kabelloses Aufladen. Zum Beispiel kann die Betriebsfrequenz für kabelloses Aufladen ermittelt werden, innerhalb von 80 bis 90 kHz zu sein.
Die Leistung P1, die von dem Kabelloses-Aufladen-Konverter ausgegeben wird, kann wieder einem Schalkreis bereitgestellt werden, welcher die Sendespule L1, einen ersten Kondensator C1 und einen ersten Widerstand R1 aufweist. Hierbei kann eine Kapazität des ersten Kondensators C1 ermittelt werden als ein Wert, um eine Betriebsfrequenz zu haben, die geeignet ist für Aufladen zusammen mit der Sendespule L1. Hierbei kann der erste Widerstand R1 einen Leistungsverlust repräsentieren, der auftritt mittels der Sendespule L1 und des ersten Kondensators C1.
Ferner kann die Sendespule L1 hergestellt sein, um elektromagnetisches Kuppeln zu haben, welches definiert ist durch einen Kupplungskoeffizienten m, mit der Empfangsspule L2, sodass eine Leistung P2 übertragen wird oder die Leistung P2 in der Empfangsspule L2 induziert wird. Daher kann die Bedeutung von Leistungsübertragung in einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden zusammen mit der Bedeutung von Leistungsinduktion.
Ferner kann die Leistung P2, die induziert wird in oder übertragen wird zu der Empfangsspule L2, einem EV-Leistungskonverter bereitgestellt werden. Hierbei kann eine Kapazität eines zweiten Kondensators C2 ermittelt werden als ein Wert, um eine Betriebsfrequenz zu haben, die geeignet ist für kabelloses Aufladen zusammen mit der Empfangsspule L2, und ein zweiter Widerstand R2 kann einen Leistungsverlust repräsentieren, der auftritt durch die Empfangsspule L2 und den zweiten Kondensator C2.
Der EV-Leistungskonverter kann einen LF/DC-Konverter aufweisen, der die bereitgestellte Leistung P2 mit einer spezifischen Betriebsfrequenz in eine DC-Leistung konvertiert, die ein Spannungsniveau hat, das geeignet ist für die Batterie-VHV des EV.
Die elektrische Leistung PHV, die konvertiert wird von (z.B. aus) der Leistung P2, die dem EV-Leistungskonverter bereitgestellt wird, kann ausgegeben werden, und die Leistung PHV kann verwendet werden zum Aufladen der Batterie VHV, die in dem EV bereitgestellt ist.
Hierbei kann der rechtsseitige Schaltkreis von 2 ferner einen Schalter aufweisen zum selektiven Verbinden oder Trennen der Empfangsspule L2 mit/von der Batterie VHV. Hierbei können Resonanzfrequenzen der Sendespule L1 und der Empfangsspule L2 ähnlich oder identisch zu einander sein, und die Empfangsspule L2 kann angeordnet (z.B. positioniert) sein in der Nähe (z.B. nahe) des elektromagnetischen Feldes, das von der Sendespule L1 erzeugt wird.
Hierbei sollte der Schaltkreis von 2 verstanden werden als ein illustrativer Schaltkreis für kabellose Leistungsübertragung in dem EV-WPT-System, welcher für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und ist nicht auf den in 2 dargestellten Schaltkreis beschränkt.
Andererseits, da der Leistungsverlust ansteigen (z.B. zunehmen) kann, während die Sendespule L1 und die Empfangsspule L2 sich in einem großen Abstand befinden, kann es ein wichtiger Faktor sein, die relativen Positionen der Sendespule L1 und der Empfangsspule L2 richtig (z.B. genau) einzustellen.
Hierbei kann die Sendespule L1 in dem Sendepad 14 in 1 enthalten sein, und die Empfangsspule L2 kann in dem Empfangspad 11 in 1 enthalten sein. Daher wird Positionieren zwischen dem Sendepad und dem Empfangspad oder Positionieren zwischen dem EV und dem Sendepad unten beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen.
3 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Konzepts von Ausrichtung in einer EV-Kabellose-Leistungsübertragung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 3 wird ein Verfahren zum Ausrichten des Leistungssendepads (z.B. des Sendepads) 14 und des Leistungsempfangspads (z.B: des Empfangspads) 11 in dem EV in 1 beschrieben. Hierbei kann eine positionelle Ausrichtung (z.B. Positionsausrichtung) zu der Ausrichtung korrespondieren, die der obengenannte Begriff ist, und kann daher definiert sein als eine positionelle Ausrichtung (z.B. Positionsausrichtung) zwischen der GA und der VA, aber ist nicht beschränkt auf die Ausrichtung des Sendepads und des Empfangspads.
Obwohl das Sendepad 14 dargestellt ist als positioniert unter einer Bodenfläche, wie in 3 gezeigt, kann das Sendepad 14 ebenso positioniert sein an (z.B. auf) der Bodenfläche oder kann so positioniert sein, dass eine Oberer-Abschnitt-Fläche des Sendepads 14 exponiert ist unter der Bodenfläche.
Das Empfangspad 11 des EV kann definiert sein durch verschiedene Kategorien gemäß seiner Höhen (definiert in der z-Richtung) gemessen von der Bodenfläche. Zum Beispiel eine Klasse 1 für Empfangspads, die eine Höhe von 100-150 Millimetern (mm) von der Bodenfläche haben, eine Klasse 2 für Empfangspads, die eine Höhe von 140-210 mm haben, und eine Klasse 3 für Empfangspads, die eine Höhe von 170-250 mm haben, können definiert sein. Hierbei kann das Empfangspad einen Teil der oben beschriebenen Klassen 1 bis 3 unterstützen. Zum Beispiel kann nur die Klasse 1 unterstützt sein gemäß dem Typ des Empfangspads 11 oder die Klassen 1 oder 2 können unterstützt sein gemäß dem Typ des Empfangspads 11.
Hierbei kann die Höhe des Empfangspads, die von der Bodenfläche gemessen wird, zu dem zuvor definieren Begriff „Fahrzeug-magnetische-Bodenfreiheit“ korrespondieren.
Ferner kann die Position des Leistungssendepads (z.B. Sendepads) 14 in der Höhenrichtung (d.h. definiert in der z-Richtung) ermittelt werden, sich zu befinden zwischen der maximalen Klasse und der minimalen Klasse, die von dem Leistungsempfangspad (z.B. Empfangspad) 11 unterstützt werden. Zum Beispiel, wenn das Empfangspad nur die Klassen 1 und 2 unterstützt, kann die Position des Leistungssendepads 14 ermittelt werden zwischen 100 und 210 mm in Bezug auf das Leistungsempfangspad (z.B. Empfangspad) 11.
Ferner kann eine Lücke zwischen dem Zentrum (z.B. der Mitte) des Leistungssendepads (z.B. Sendepads) 14 und dem Zentrum (z.B. der Mitte) des Leistungsempfangspads (z.B. Empfangspad) 11 ermittelt werden, sich innerhalb der Grenzen der horizontalen und der vertikalen Richtung (definiert in der x- und der y-Richtung) zu befinden. Zum Beispiel kann sie ermittelt werden, sich innerhalb von ± 75 mm in der horizontalen Richtung (definiert in der x-Richtung) und innerhalb von ± 100 mm in der vertikalen Richtung (definiert in der y-Richtung) zu befinden.
Hierbei können die relativen Positionen des Leistungssendepads (z.B. Sendepads) 14 und des Leistungsempfangspads (z.B. Empfangspads) 11 variiert (z.B. verändert) werden in Übereinstimmung mit ihren experimentellen Ergebnissen und die numerischen Werte können als exemplarisch verstanden werden.
4 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Problems von Pad-Ausrichtung in einem konventionellen kabellosen Aufladesystem.
Wie in 4 dargestellt kann ein EV in einer Form platziert werden, in welcher ein Leistungsempfangspad (z.B. Empfangspad) 11 des EV an einem Sendepad 14 in einer Basis positioniert ist, welche verbunden ist mit einem EVSE für kabelloses Aufladen.
Wenn das EV das Empfangspad 11 und das Sendepad 14, welches an (z.B. auf) einer Bodenfläche positioniert ist, ausrichtet und beginnt, seine Batterie kabellos aufzuladen, oder während des kabellosen Aufladens, wenn es ein Fremdobjekt (z.B. ein fremdes Objekt) an (z.B. auf) der Bodenfläche gibt oder die Bodenfläche selbst uneben ist, kann das Empfangspad 11 des EV zu einer (z.B. auf eine) Seite geneigt sein. Zu dieser Zeit, obwohl die Ausrichtung zwischen dem Sende- und dem Empfangspad gut durchgeführt zu sein scheint an einer Ebene parallel zu der Bodenfläche, kann die relative Höhe von dem Empfangspad zu dem Sendepad nicht einheitlich (z.B. uneinheitlich) sein, wie in 4 dargestellt. Das heißt, der Abstand zwischen dem Empfangspad und dem Sendepad kann nicht einheitlich (z.B. uneinheitlich) sein mit Bezug auf den gesamten Padbereich. Diese Nicht-Einheitlichkeit (z.B. Uneinheitlichkeit) kann Fehlausrichtung (z.B. Schiefstellung) zwischen dem Empfangspad und dem Sendepad erhöhen und die Kabellose-Leistungsübertragung-Effizienz kann stark reduziert sein.
Wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben, angenommen, dass das Empfangspad sich an (z.B. auf) einer Ebene parallel zu der Bodenfläche befindet, wird die Ausrichtung des Sendepads 14 und des Empfangspads 11 in einem konventionellen kabellosen Aufladesystem nur in der transversalen und der longitudinalen Richtung (definiert als x-Richtung und y-Richtung) an (z.B. auf) einer Ebene parallel zu der Bodenfläche betrachtet (z.B. berücksichtigt).
Daher gibt es eine Notwendigkeit für ein Pad-Ausrichtung-Verfahren, welches den Fall berücksichtigt, in dem das Empfangspad geneigt ist mit Bezug auf das Sendepad wie in dem Fall, der in 4 gezeigt ist.
5 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Erklären eines Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 5 dargestellt kann ein Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahren gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden unter Verwendung von mindestens einem Horizontal-Sensor bzw. -Detektor (im Folgenden kurz „Horizontal-Sensor“) 310 und einer Aufhängung-Steuereinheit 330.
Das heißt, in einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads 11 abgeschätzt werden durch Ermitteln der Gesamtneigung (z.B. Gesamtverkippung) des EV unter Verwendung von dem mindestens einen Horizontal-Sensor 310, der an (z.B. auf) dem EV montiert ist. Ebenso kann die Aufhängung-Steuereinheit 330 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede von den Aufhängungen (z.B. vier Aufhängungen) steuern, die bereitgestellt sind in der Nähe von den Rädern des EV, um die Höhe und/oder Neigung (z.B. Verkippung) des EV einzustellen, sodass das Sendepad und das Empfangspad parallel zueinander sind.
Hierbei kann die Neigung des EV einen Winkel zwischen der Bodenfläche und der unteren Fläche des EV bedeuten, und die untere Fläche des EV kann definiert sein aus (z.B. durch) eine Mehrzahl von Daten, die gemessen werden von dem mindestens einen Horizontal-Sensor 310. Darüber hinaus kann die Neigung des Empfangspads ein Winkel zwischen dem Empfangspad und der Bodenfläche sein. Die Neigung des Empfangspads wird nicht gemessen, sondern ist ein Wert, der abgeschätzt wird aus der (z.B. durch die) Neigung des EV, dadurch dass die Neigung des Empfangspads dieselbe sein kann wie die Neigung des EV.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Horizontal-Sensor 310 verwendet werden wie in dem EV enthalten (z.B. in einer Trägheit-Messeinheit (IMU, engl. „inertia measurement unit“), die an (z.B. auf) dem EV montiert ist) und die Neigung des EV kann ermittelt werden unter Verwendung von dem mindestens einen Horizontal-Sensor.
Hierbei ist die IMU eine Ermittlungsvorrichtung zum Messen einer Trägheitskraft unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers (z.B. Beschleunigungsaufnehmers), eines Gyroskops und eines Magnetometers. Der mindestens eine Horizontal-Sensor 310 kann aufweisen einen Dreiachsen-G-Sensor, einen Nicksensor, einen Wanksensor, einen Giersensor, einen Neigungssensor, einen Beschleunigungssensor oder eine Kombination davon.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Empfangspad für kabelloses Aufladen eingestellt werden ohne eine zusätzliche Hardware unter Verwendung des mindestens einen Horizontal-Sensors 310, der in der IMU enthalten ist, und der Aufhängung-Steuereinheit 330. Daher kann eine Zeit, die für das kabellose Aufladen benötigt wird, verkürzt werden durch Erhöhen der Kabelloses-Aufladen-Effizienz.
Währenddessen kann die Aufhängung-Steuereinheit 330 enthalten sein in einer aktiven Aufhängung oder einer Vorrichtung zum Steuern der aktiven Aufhängung. Die aktive Aufhängung kann aufweisen pneumatische oder hydraulische Aktuatoren (z.B. Stellglieder), verschiedene Verbindungen (z.B. Lenker), Dämpfer, etc. sowie eine Feder, die in 4 gezeigt ist.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 4 dargestellt, sogar wenn ein EV, welches drei, vier oder mehr Räder hat, auf einem ungeraden Boden platziert wird, kann die Neigung des Empfangspads effektiv eingestellt werden durch Kooperation zwischen einer Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (z.B. der VA-Steuereinheit) des EV und der Aufhängung-Steuereinheit, und daher kann die genaue Ausrichtung von dem Sende- und dem Empfangspad effektiv durchgeführt werden.
6 ist ein Flussdiagramm zum Erklären eines Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren, das in 6 dargestellt ist, kann durchgeführt werden mittels einer Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Indes, die Einheit, die das Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahren gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchführt, ist nicht beschränkt auf die Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung.
Das Kabelloses-Aufladen-Pad-Ausrichtung-Verfahren, das in 6 dargestellt ist, kann ein Teil sein von einem Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen Ermitteln einer Neigung (z.B. Verkippung) eines EV unter Verwendung von Daten, die gesammelt werden von einer Mehrzahl von Horizontal-Sensoren, Abschätzen einer Neigung (z.B. Verkippung) eines Empfangspads des EV basierend auf der ermittelten Neigung (z.B. Verkippung) des EV und Steuern von mindestens einer Aufhängung des EV, um die Neigung (z.B. Verkippung) des EV einzustellen, wenn die Neigung (z.B. Verkippung) von dem Empfangspad gleich oder größer ist als ein Schwellwert.
Bezugnehmend auf 6 kann die Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung zuerst eine anfängliche Einheit-Auflade-Menge messen (S610). Hierbei kann die Einheit-Auflade-Menge ein Referenzwert sein, der zu vergleichen ist mit einer Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und kann ermittelt werden durch Messen der Energiemenge, die innerhalb einer vorbestimmten Einheitszeit aufgeladen wird.
Als solche kann die Neigung des EV detektiert werden durch den mindestens einen Horizontal-Sensor und gespeichert werden (S620). Wenn die Neigung (z.B. Verkippung) des EV erkannt (z.B. abgetastet) wird, kann die Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads gemäß der Neigung (z.B. Verkippung) des EV abgeschätzt werden (S630).
Wenn die abgeschätzte Neigung des Empfangspads ermittelt wird, kann die abgeschätzte Neigung des Empfangspads mit einem Schwellwert verglichen werden (S640), und es kann ermittelt werden, ob die Neigungseinstellung des EV notwendig ist oder nicht.
Wenn es ermittelt wird, dass die Neigung des Empfangspads größer ist als der Schwellwert, kann die Neigung des Empfangspads eingestellt werden mittels Antreibens (z.B. Ansteuerns) von mindestens einer Aufhängung durch die Aufhängung-Steuereinheit (S650). Andererseits, wenn es ermittelt wird, dass die Neigung des Empfangspads geringer ist als der Schwellwert, kann der Pad-Ausrichtungsvorgang beendet werden.
Nach dem Antreiben (z.B. Ansteuern) von mindestens einer Aufhängung in dem Schritt S650 kann die eingestellte Neigung des Empfangspads erneut abgeschätzt werden und die eingestellte Neigung des Empfangspads kann mit dem Schwellwert verglichen werden (S660). Wenn die eingestellte Neigung größer ist als der Schwellwert, kann es ermittelt werden, dass das Pad noch nicht richtig (z.B. genau) ausgerichtet ist, und mindestens eine Aufhängung kann weiter gesteuert werden, um die Neigung des Empfangspads nachzustellen (z.B. nachzujustieren) (S650).
Wenn die eingestellte Neigung geringer ist als der Schwellwert, kann es ermittelt werden, dass das Pad richtig (z.B. genau) ausgerichtet ist und das kabellose Aufladen kann fortgesetzt werden, um die Einheit-Auflade-Menge zu messen nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads (S670). In dem vorliegenden Fall ist die Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads, die Menge an Energie, die aufgeladen wird innerhalb einer vorbestimmten Einheitszeit, welche dieselbe ist wie die vorbestimmte Einheitszeit, die verwendet wird für das Messen der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge.
Die Einheit-Auflade-Menge nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads kann verglichen werden mit der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge (S680). Wenn die Einheit-Auflade-Menge nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads nicht ansteigt mit Bezug auf die anfängliche Einheit-Auflade-Menge, kann die Neigung des EV wiederhergestellt werden auf die gespeicherte vorherige Neigung des EV (S690). In anderen Worten, die Abnahme der Einheit-Auflade-Menge nach dem Ausrichten relativ zu der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge kann bedeuten, dass die Ausrichtung zwischen dem Sendepad und dem Empfangspad schlechter geworden ist. Daher kann die Neigung des EV gesteuert werden gemäß dem Wert, der in dem Schritt S620 gespeichert wurde, vor dem Durchführen der Ausrichtung durch die Aufhängung-Steuereinheit. Nach dem Wiederherstellen der vorherigen Neigung kann der Pad-Ausrichtungsvorgang beendet werden oder der Pad-Ausrichtungsvorgang kann wieder ausgeführt werden durch Zurückkehren zu dem anfänglichen Schritt S610.
Andererseits, wenn die Einheit-Auflade-Menge nach dem Ausrichten der Kabelloses-Aufladen-Pads zunimmt verglichen mit der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge, kann es ermittelt werden, dass die Pad-Ausrichtung normal durchgeführt wurde und der Pad-Ausrichtungsvorgang kann beendet werden.
Kurzum, in einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 dargestellt ist, wird die anfängliche Einheit-Auflade-Menge gespeichert zu der Zeit des Beginnens des kabellosen Aufladens und die Neigung des Empfangspads wird abgeschätzt durch Messen der Neigung des EV durch den Horizontal-Sensor. Wenn das Empfangspad geneigt ist über einen (z.B. mehr als einen, stärker als einen) Schwellwert wird mindestens eine Aufhängung des EV angetrieben (z.B. angesteuert), um die Neigung des Empfangspads einzustellen. Wenn die Neigung des Empfangspads geringer ist als der Schwellwert, wird eine momentane Einheit-Auflade-Menge verglichen mit der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge und die Pad-Ausrichtungssteuerung (z.B. der Pad-Ausrichtungsvorgang) wird beendet, wenn die momentane Einheit-Auflade-Menge erhöht ist verglichen mit der anfänglichen Einheit-Auflade-Menge.
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 7 dargestellt kann eine Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen mindestens einen Horizontal-Sensor bzw. -Detektor (im Folgenden kurz „Horizontal-Sensor“) 310, eine Steuereinrichtung 320 und eine Aufhängung-Steuereinheit 330.
Der mindestens eine Horizontal-Sensor 310 kann die Neigung (z.B. Verkippung) des EV detektieren, und eine Mehrzahl von Horizontal-Sensoren kann sich in einer Mehrzahl von Positionen in dem EV befinden.
Die Aufhängung-Steuereinheit 330 kann eine Mehrzahl von Aufhängungen steuern, die bereitgestellt sind in der Nähe von den Rädern des EV, um die Höhe und/oder Neigung (z.B. Verkippung) des EV einzustellen.
Die Steuereinrichtung 320 kann die Neigung (z.B. Verkippung) des EV messen unter Verwendung der Daten, die von mindestens einem Horizontal-Sensor 310 gesammelt werden, und die Neigung (z.B. Verkippung) des Empfangspads abschätzen basierend auf der gemessenen Neigung (z.B. Verkippung) des EV. Wenn die Neigung des Empfangspads gleich oder größer ist als der Schwellwert, kann die Steuereinrichtung 320 die Aufhängung-Steuereinheit 330 steuern, um die Neigung (z.B. Verkippung) des EV einzustellen.
Hierbei, wenn die Neigung des Empfangspads gleich oder größer ist als der Schwellwert, kann die Steuereinrichtung 320 die Aufhängung-Steuereinheit 330 steuern, sodass das Empfangspad parallel ist zu dem Sendepad in der GA für kabelloses Aufladen. Ebenso kann die Steuereinrichtung 320 eine erste Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads, vergleichen mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads. Wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt (z.B. überschreitet), kann die Steuereinrichtung die eingestellte Neigung von dem Empfangspad beibehalten.
Obwohl nicht gezeigt, kann eine Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung für ein EV gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, um aufzuweisen das Empfangspad 11 zum Empfangen von elektrischer Leistung von dem Sendepad in Kooperation mit dem Sendepad in der GA, den mindestens einen Horizontal-Sensor 310, die Aufhängung-Steuereinheit 330 zum Steuern von einer Mehrzahl von Aufhängungen, die bereitgestellt sind in der Nähe der Räder des EV, um die Höhe und/oder Neigung des EV einzustellen, und die Steuereinrichtung 320, welche die Neigung des EV misst basierend auf Daten, die gesammelt werden von dem mindestens einen Horizontal-Sensor 310, welche die Neigung des Empfangspads 11 abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV, und welche die Aufhängung-Steuereinheit 330 steuert, sodass das Empfangspad parallel ist zu dem Sendepad, wenn die Neigung des Empfangspads gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.
Die Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als Programmanweisungen implementiert sein, die ausführbar sind mittels einer Vielzahl von Computern und aufgezeichnet sind auf einem computerlesbaren Medium. Das computerlesbare Medium kann eine Programmanweisung, eine Datendatei, eine Datenstruktur oder eine Kombination davon aufweisen. Die Programmanweisungen, die auf dem computerlesbaren Medium aufgezeichnet sind, können speziell gestaltet und konfiguriert sein für eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder können öffentlich bekannt und verfügbar sein für diejenigen, die Fachmann in dem Gebiet von Computersoftware sind.
Beispiele des computerlesbaren Mediums können aufweisen eine Hardwarevorrichtung inklusive ROM, RAM und Flash-Speicher, die eingerichtet sind, um die Programmanweisungen zu speichern und auszuführen. Beispiele der Programmanweisungen weisen auf Maschinencodes, die erstellt sind mittels, zum Beispiel, eines Compilers, als auch Hohes-Niveau-Sprachen-Codes, die ausführbar sind mittels eines Computers unter Verwendung eines Interpreters. Die obige exemplarische Hardwarevorrichtung kann eingerichtet sein, um mindestens ein Softwaremodul zu betätigen, um den Vorgang der vorliegenden Erfindung durchzuführen, und umgekehrt.
Obwohl manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, kann es ebenso eine Beschreibung gemäß einem korrespondierenden Verfahren repräsentieren, wobei der Block oder die Vorrichtung zu einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal des Verfahrensschrittes korrespondiert. In ähnlicher Weise können Aspekte, die in dem Kontext eines Verfahrens beschrieben wurden, ebenso repräsentiert werden durch Merkmale des korrespondierenden Blocks oder Elements oder der korrespondierenden Vorrichtung. Manche oder alle der Verfahrensschritte können durchgeführt werden mittels (oder unter Verwendung) einer Hardwarevorrichtung, wie zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder eines elektronischen Schaltkreises. In verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen kann einer oder können mehrere von den wichtigsten Verfahrensschritten durchgeführt werden mittels solch einer Vorrichtung.
In Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikvorrichtung (z.B. eine im Feld programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnung (FPGA, engl. „field programmable gate array“)) verwendet werden, um manche oder alle Funktionen der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. In Ausführungsformen kann die FPGA arbeiten in Verbindung mit einem Mikroprozessor, um eines von den hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise mittels irgendeiner Hardwarevorrichtung durchgeführt.
Zur Vereinfachung der Erklärung und zur adäquaten Definition in den angehängten Patentansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „hoch“, „runter“, „höherer“, „niedrigerer“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinterer“, „hinten“, „innen“, „außen“, „hinein“, „hinaus“, „interner“, „externer“, „Innen...“, „Außen...“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben.
Die vorhergehenden Beschreibungen von spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind präsentiert worden für Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen möglich im Licht der obigen Lehre. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erklären, um es einem anderen Fachmann zu ermöglichen, verschiedene exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon zu erstellen und zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung definiert wird durch die Patentansprüche, die hieran angehängt sind, und deren Äquivalente.

Claims

Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300), welche aufweist: mindestens einen Horizontal-Sensor (310), der eingerichtet ist zum Detektieren einer Neigung eines Elektrofahrzeugs (EV) (10), eine Aufhängung-Steuereinheit (330), die eingerichtet ist zum Steuern von einer Mehrzahl von Aufhängungen, die bereitgestellt sind benachbart zu Rädern des EV (10), um eine Höhe und/oder die Neigung des EV (10) einzustellen, und eine Steuereinrichtung (320), welche die Neigung des EV (10) misst basierend auf Daten, die gesammelt werden von dem mindestens einen Horizontal-Sensor (310), und welche eine Neigung von einem Empfangspad (11) abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV (10), und welche die Aufhängung-Steuereinheit (330) steuert, um die Neigung des EV (10) einzustellen, wenn die Neigung des Empfangspads (11) gleich oder größer ist als ein Schwellwert, wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um eine erste Einheit-Auflade-Menge, die vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11) gemessen wird, zu vergleichen mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, die nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11) gemessen wird, und die eingerichtet ist, um die eingestellte Neigung des Empfangspads (11) beizubehalten, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt, und wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um die Aufhängung-Steuereinheit (330) zu steuern, um die Neigung des EV (10) wiederherzustellen auf eine vorherige Neigung vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge gleich oder kleiner ist als die erste Einheit-Auflade-Menge.
Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um die Aufhängung-Steuereinheit (330) zu steuern, sodass das Empfangspad (11) parallel ist zu einem Sendepad (14) in einer Bodenanordnung (GA) zum kabellosen Aufladen, wenn die Neigung des Empfangspads (11) gleich oder größer ist als der Schwellwert.
Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) bereitgestellt ist in einer Trägheit-Messeinheit (IMU), die an dem EV (10) montiert ist.
Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) aufweist mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.
Kabelloses-Aufladen-Steuervorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aufhängung-Steuereinheit (330) eingerichtet ist, um die Mehrzahl von Aufhängungen zu steuern, von denen jede aufweist mindestens eines von einer Feder, einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator, einer Verbindung und einem Dämpfer.
Elektrofahrzeug(EV)-Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung, welche aufweist: ein Empfangspad (11), welches elektrische Leistung von einem Sendepad (14) in einer Bodenanordnung (GA) empfängt, mindestens einen Horizontal-Sensor (310), der eingerichtet ist zum Detektieren einer Neigung eines EV (10), eine Aufhängung-Steuereinheit (330), die eingerichtet ist zum Steuern von einer Mehrzahl von Aufhängungen, die bereitgestellt sind benachbart an Räder des EV (10), um eine Höhe und/oder die Neigung des EV (10) einzustellen, und eine Steuereinrichtung (320), welche die Neigung des EV (10) misst basierend auf Daten, die von dem mindestens einen Horizontal-Sensor (310) gesammelt werden, welche eine Neigung des Empfangspads (11) abschätzt basierend auf der gemessenen Neigung des EV (10), und welche die Aufhängung-Steuereinheit (330) steuert, sodass das Empfangspad (11) parallel ist zu dem Sendepad (14), wenn die Neigung des Empfangspads (11) gleich oder größer ist als ein Schwellwert, wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um eine erste Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), zu vergleichen mit einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, die gemessen wird nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), und die eingerichtet ist, um die eingestellte Neigung des Empfangspads (11) beizubehalten, wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt, und wobei die Steuereinrichtung (320) eingerichtet ist, um die Aufhängung-Steuereinheit (330) zu steuern, um die Neigung des EV wiederherzustellen auf eine vorherige Neigung vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge gleich oder kleiner ist als die erste Einheit-Auflade-Menge.
EV-Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) enthalten ist in einer Trägheit-Messeinheit (IMU), die an dem EV (10) montiert ist.
EV-Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) aufweist mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.
EV-Kabelloses-Aufladen-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Aufhängung-Steuereinheit (330) eingerichtet ist, um die Mehrzahl von Aufhängungen zu steuern, von denen jede aufweist mindestens eines von einer Feder, einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator, einem Lenker und einem Dämpfer.
Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren, welches aufweist: Messen einer Neigung eines Elektrofahrzeugs (EV) (10) unter Verwendung von Daten, die gesammelt werden durch mindestens einen Horizontal-Sensor (310), Abschätzen einer Neigung eines Empfangspads (11) basierend auf der gemessenen Neigung des EV (10), und Steuern von mindestens einer Aufhängung des EV (10), um die Neigung des Empfangspads (11) einzustellen, wenn die Neigung des Empfangspads (11) gleich oder größer ist als ein Schwellwert, wobei das Steuern von mindestens einer Aufhängung des EV (10) aufweist: Ermitteln einer ersten Einheit-Auflade-Menge, wobei die erste Einheit-Auflade-Menge eine Menge an Energie ist, die aufgeladen wird während einer ersten vorbestimmten Einheitszeit vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), Ermitteln einer zweiten Einheit-Auflade-Menge, wobei die zweite Einheit-Auflade-Menge eine Menge an Energie ist, die aufgeladen wird während einer zweiten vorbestimmten Einheitszeit nach der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11), Vergleichen der ersten Einheit-Auflade-Menge mit der zweiten Einheit-Auflade-Menge, Beibehalten der eingestellten Neigung des Empfangspads (11), wenn die zweite Einheit-Auflade-Menge die erste Einheit-Auflade-Menge übersteigt, und Steuern der mindestens einen Aufhängung des EV (10), sodass die Neigung des EV wiederhergestellt wird auf eine vorherige Neigung des EV (10) vor der Einstellung der Neigung des Empfangspads (11).
Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß Anspruch 10, wobei die erste vorbestimmte Einheitszeit gleich ist zu der zweiten vorbestimmten Einheitszeit.
Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) enthalten ist in einer Trägheit-Messeinheit (IMU), die montiert ist an dem EV (10).
Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Neigung des EV (10) ein Winkel zwischen einer unteren Fläche des EV (10) und einer Bodenfläche ist.
Kabelloses-Aufladen-Steuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der mindestens eine Horizontal-Sensor (310) aufweist mindestens einen von einem Dreiachsen-G-Sensor, einem Nicksensor, einem Wanksensor, einem Giersensor, einem Neigungssensor und einem Beschleunigungssensor.