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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und ein Verfahren zum induktiven Laden einer Energiespeichereinrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Elektrisch betriebene Fahrzeuge mit einem Traktionsantrieb, wobei der Elektromotor mit einer Batterie angetrieben wird, werden meist über Nacht zum Laden der Batterie an das 230 V - Stromnetz angeschlossen. Üblicherweise erfolgt das Aufladen mittels eines 3 kW - Ladegerätes. Zum Laden muss bei einem konduktiven Ladevorgang eine Steckerverbindung am elektrisch betriebenen Fahrzeug genutzt werden oder an diesem angesteckt werden. Im Falle einer Energieübertragung mittels Induktion (wireless charging) ist es möglich auf die Steckerverbindung zu verzichten, und den Ladevorgang einfacher zu starten, indem lediglich eine genaue Positionierung einer Induktionsspule (Sekundärspule) über einem veränderlichen Magnetfeld (Primärspule), welches zum Aufladen bestimmt ist, notwendig ist. Zum induktiven Laden werden üblicherweise zwei flache metallische Platten, mit jeweils einer Spule darauf, möglichst nah zusammen gebracht, wobei über die Spule am elektrisch betriebenen Fahrzeug ein Laden der Batterie mittels Induktion erfolgt. Um die notwendigen Elektronikkomponenten (Leistungselektronik), den Elektromotor, die Antriebsachse (Getriebe usw.) und auch weitere Komponenten, platzsparender und einfacher handhabbar in Baugruppen zusammenfassen zu können, wird dem Trend zur Integration der Komponenten eine steigende Bedeutung beigemessen. Mit einer höheren Stufe der Integration kann die Zahl von Kabeln und Steckern im Antriebssystem verringert werden.
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In der
DE 10 2012 014 185 A1 wird eine Energieübertragungsvorrichtung für ein Kfz mit einem induktiven Energieübertragungsmodul beschrieben, wobei eine fahrzeugseitige Energieübertragungsvorrichtung frontseitig, heckseitig oder mittig angeordnet sein kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein elektrisches Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum induktiven Laden einer Energiespeichereinrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 14.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein elektrisches Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug anzugeben, wobei sowohl eine fahrzeugseitige Induktivität zum induktiven Laden einer Batterie im Fahrzeug und vorteilhaft auch weitere Elektronikkomponenten direkt an der elektrischen Maschine angeordnet oder miteinander in einer elektrischen Achse integriert werden können, um eine integrierte Bauweise zu erzielen und vorteilhaft die benötigte Anzahl von Kabel- und Steckerverbindungen verringern zu können.
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Erfindungsgemäß umfasst das elektrische Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug eine elektrische Maschine, mittels welcher ein Traktionsantrieb des elektrisch betriebenen Fahrzeugs antreibbar ist, eine Energiespeichereinrichtung, mittels welcher die elektrische Maschine betreibbar ist, eine Invertereinrichtung, über welche die Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Maschine verbunden ist, eine erste Induktivität, über welche die Energiespeichereinrichtung induktiv aufladbar ist, wobei die elektrische Maschine ein Gehäuse umfasst und die erste Induktivität in das Gehäuse integriert ist oder am Gehäuse angeordnet ist, und eine Wandlereinrichtung, welche mit der ersten Induktivität und mit der Energiespeichereinrichtung, zum Laden der Energiespeichereinrichtung, verbunden ist.
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Bei dem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann es sich vorteilhaft um ein vollständig elektrisch betriebenes Fahrzeug oder um ein teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug, etwa ein Hybridfahrzeug (Plug-in-hybrid) handeln, welches eine induktiv aufladbare Energiespeichereinrichtung, vorteilhaft eine Traktionsbatterie umfasst. Der Traktionsantrieb umfasst vorteilhaft weitere Komponenten, wie Getriebe, Unter- oder Übersetzungseinrichtungen, für den Antrieb, den Motor und die Lenkung benötigte Sensoreinrichtungen sowie Steuerungen, Bordnetze und weiteres. Die genannten Komponenten können vorteilhaft größtenteils oder insgesamt in eine Antriebsachse des elektrisch betriebenen Fahrzeugs, etwa in eine elektrische Achse, integriert werden, wodurch sich vorteilhaft eine platzsparende und kompakte Bauweise ergibt.
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Die Energiespeichereinrichtung umfasst vorteilhaft eine Batterie, etwa eine Hochvolt-Batterie mit einer Spannung von größer 60 V, beispielsweise 400 V oder auch höher (z.B. 800 V).
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Die erste Induktivität umfasst vorteilhaft eine Spule mit zumindest einer Wicklung auf einem Kern oder einer Platte, welche zum induktiven Laden der Energiespeichereinrichtung in einem veränderlichen Magnetfeld einer Primärspule, vorteilhaft an einer Ladestation, positionierbar ist. Die erste Induktivität umfasst vorteilhaft die Sekundärspule zum induktiven Laden. Auch die Primärspule kann eine Platte umfassen, die beim Laden üblicherweise in einem Bodenbereich unterhalb des elektrisch betriebenen Fahrzeugs angeordnet ist.
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Über die Invertereinrichtung kann vorteilhaft ein Energiefluss von der Energiespeichereinrichtung zum Betreiben der elektrischen Maschine an diese weitergegeben werden, wobei vorteilhaft die Invertereinrichtung Schaltereinrichtungen umfasst, die mit einem Modulationssignal, beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung, geschaltet werden können. Die Invertereinrichtung liefert vorteilhaft drei Phasen für eine Ansteuerung der elektrischen Maschine (im integrierten Zustand als sogenannter „attached Inverter“ oder „eAxle+“).
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Die Invertereinrichtung und die Wandlereinrichtung können vorteilhaft jeweils ein eigenes Gehäuse umfassen oder in einem Gehäuse einer anderen Baukomponente integriert sein, wodurch vorteilhaft Platz und Verbindungselemente (Kabel, Stecker) eingespart werden können. Um das elektrische Antriebssystem im elektrisch betriebenen Fahrzeug platzsparend zu gestalten wird die erste Induktivität derart zusammen mit der elektrischen Maschine verbaut, dass die erste Induktivität in das Gehäuse der elektrischen Maschine eingebaut, insbesondere integriert wird, oder als eigenständiges Bauelement, oben, unten oder seitlich an dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet (angeschraubt, aufgesteckt, befestigt) wird.
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Die Wandlereinrichtung, vorteilhaft eine Gleichwandlereinrichtung einen AC-DC-Wandler umfassend, ist dazu bestimmt ein Wechselsignal (Strom, Spannung) von der ersten Induktivität in ein Gleichsignal (Strom, Spannung) zu wandeln, um damit die Energiespeichereinrichtung laden zu können. Die Wandlereinrichtung ist vorteilhaft an ein von der Energiespeichereinrichtung benötigtes Spannungsniveau (60 V, 400 V oder höher) anpassbar. Die Wandlereinrichtung kann vorteilhaft auch in die entgegengesetzte Richtung funktionieren und etwa einen Gleichstrom (Gleichspannung) von der Energiespeichereinrichtung in einen Wechselstrom (Wechselspannung) umwandeln und über die erste Induktivität einen Energietransfer, beispielsweise zurück in ein Stromnetz, durchführen. Dadurch ist es vorteilhaft auch möglich, dass die Energiespeichereinrichtung als ein Zwischenspeicher für Strom von einem Energiebetreiber genutzt wird, welcher bei überschüssigem Strom in seinem Netz den Strom in der Energiespeichereinrichtung vorteilhaft speichern kann (etwa über Nacht, wenn das Fahrzeug nicht betrieben wird, die Batterie aber zum Laden am Netz hängt) und/oder bei Strombedarf im Netz die Energiespeichereinrichtung als Energiequelle nutzen kann (falls das Fahrzeug nicht fährt und gerade am Netz hängt, wobei auch ein Energieverkauf durch den Fahrzeughalter möglich ist).
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Die erste Induktivität kann vorteilhaft auch direkt am Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems ist die Invertereinrichtung in einem Elektronikgehäuse angeordnet, welches unmittelbar an der elektrischen Maschine angeordnet ist.
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Das Elektronikgehäuse kann vorteilhaft auf das Gehäuse der elektrischen Maschine aufgesteckt werden, wodurch auf Kabel- oder Zuleitungen zwischen den beiden Gehäusen vorteilhaft gänzlich verzichtet werden kann. Die beiden Gehäuse können vorteilhaft nur durch eine Steckerverbindung verbunden, vorteilhaft elektrisch und mechanisch verbunden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst das Elektronikgehäuse die Wandlereinrichtung.
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Die Wandlereinrichtung kann vorteilhaft aus platzsparenden Gründen zusammen mit der Invertereinrichtung im Elektronikgehäuse, in einer sogenannten „Wohngemeinschaft“ angeordnet sein. Hierbei werden die elektronischen Bauteile beider jeweils auf einer gleichen Platine oder auf voneinander getrennten Platinen angeordnet. Das Elektronikgehäuse umfasst vorteilhaft nur einen Außenanschluss für die Energiespeichereinrichtung und einen Außenanschluss für die erste Induktivität, wobei vorteilhaft jeder Außenanschluss jeweils eine Steckereinrichtung, vorteilhaft jeweils genau eine Steckereinrichtung umfasst, welche im Inneren des Elektronikgehäuses vorteilhaft mit der Invertereinrichtung und/oder mit der Wandlereinrichtung verbunden ist. Auch zur elektrischen Maschine hin kann die Verbindung mit dem Elektronikgehäuse und dem Gehäuse der elektrischen Maschine durch eine Steckerverbindung, oder einfache Zuleitungen mit nur einem Anschluss an dem jeweiligen Gehäuse (bus bars) realisiert sein. Durch eine solche Verschaltung (Steckverbindungen) kann vorteilhaft auf mehrere separate Stecker und Zuleitungen für die Invertereinrichtung und die Wandlereinrichtung gegenüber der elektrischen Maschine und der Energiespeichereinrichtung verzichtet werden, sowie Platz und Kosten gespart werden. Die Anzahl der benötigten Gehäuse kann vorteilhaft verringert werden und Einsparungen bei der Leitungs- und Kabelführung können vorteilhaft erzielt werden. Vorteilhaft können Synergien zwischen einer induktiven Ladekomponente (Wandler, Spule, Gehäuse) und dem elektrischen Antrieb (der elektrischen Achse, elektrische Maschine, Gehäuse, Stecker) genutzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems ist das Elektronikgehäuse unmittelbar auf dem Gehäuse angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems ist die elektrische Maschine in eine elektrische Antriebsachse des elektrisch betriebenen Fahrzeugs integriert.
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Das Elektronikgehäuse kann vorteilhaft auf einer Oberseite des Gehäuses der elektrischen Maschine oder lateral an einer Seite angeordnet sein, wobei das Elektronikgehäuse auf das Gehäuse vorteilhaft aufgesteckt sein kann. Nachdem das Elektronikgehäuse auf dem Gehäuse angeordnet ist, wirken diese beiden vorteilhaft als ein gemeinsames Bauteil im elektrischen Antriebssystem und können vorteilhaft in eine Antriebsachse, vorteilhaft die elektrische Achse, integriert sein. Bei der elektrischen Achse handelt es sich um einen mechanischen Strang, vorteilhaft um eine Achse, welche mechanisch direkt mit der elektrischen Maschine verbunden ist, so dass die elektrische Maschine eine Kraft zum Traktionsantrieb auf diese Achse (Strang) übertragen kann. Die elektrische Achse und eine Achse, auf welcher zwei Antriebsräder des elektrisch betriebenen Fahrzeugs angeordnet sind oder mit dieser verbunden sind, sind vorteilhaft identisch miteinander, oder durch Getriebe umgelenkt. Durch den Verbau der Gehäuse in die Achse kann vorteilhaft im elektrisch betriebenen Fahrzeug Platz sowie Baukomponenten eingespart werden. Die erste Induktivität ist vorteilhaft an einer Unterseite (der Fahrbahn und einer Primärspule an einer Ladestation zugewandt) in die elektrische Achse integriert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems ist die elektrische Antriebsachse in einer Vorderachse und/oder in einer Hinterachse des elektrisch betriebenen Fahrzeugs umfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst das Elektronikgehäuse eine Steckereinrichtung, mittels welcher die Energiespeichereinrichtung mit der Invertereinrichtung und mit der Wandlereinrichtung verbunden ist.
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Zur Energiespeichereinrichtung hin umfasst das Elektronikgehäuse vorteilhaft eine, vorzugsweise nur eine einzige Steckereinrichtung, welche vorteilhaft eine elektrische und mechanische Verbindung mit einem Anschluss der Energiespeichereinrichtung oder einer Zuleitung zu dieser ermöglicht. Durch diese Steckereinrichtung wird vorteilhaft die Invertereinrichtung und/oder die Wandlereinrichtung mit der Energiespeichereinrichtung verbunden um einen Energiefluss von der Energiespeichereinrichtung zu empfangen oder an diese abzugeben, falls die elektrische Maschine als Generator funktioniert und Energie zur Energiespeichereinrichtung rekuperiert. In einem Rekuperationsmodus der elektrischen Maschine kann die Invertereinrichtung vorteilhaft ein Wechselsignal der elektrischen Maschine in ein Gleichsignal zum Laden der Energiespeichereinrichtung umwandeln.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst dieses eine Steuereinrichtung, mittels welcher die Invertereinrichtung und/oder die Gleichwandlereinrichtung steuerbar ist.
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Die Steuereinrichtung kann separat zu der Invertereinrichtung und der Wandlereinrichtung oder gemeinsam mit zumindest einem dieser in einem Gehäuse, vorteilhaft im Elektronikgehäuse, angeordnet sein. Die Steuereinrichtung steuert vorteilhaft die Invertereinrichtung und/oder die Wandlereinrichtung mit einem Modulationssignal an, schaltet diese an oder aus und betätigt dabei Schaltereinrichtungen in der Invertereinrichtung und/oder in der Wandlereinrichtung. Die Steuereinrichtung umfasst vorteilhaft einen Mikrokontroller (Bordnetz der Maschine) und kann platzsparend auch in der Wohngemeinschaft im Elektronikgehäuse angeordnet sein, wodurch weitere Stecker und Zuleitungen einsparbar sind. Des Weiteren kann das Elektronikgehäuse für die Invertereinrichtung und/oder für die Steuereinrichtung eine eigene Stromversorgung als Niederspannungsversorgung umfassen. Des Weiteren kann im Elektronikgehäuse auch die Wandlereinrichtung mit der Niederspannungsversorgung verbunden sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst dieses ein Kühlsystem für die elektrische Maschine und/oder für die Invertereinrichtung (INV) und/oder für die Wandlereinrichtung (W)
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst das Elektronikgehäuse das Kühlsystem.
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Das Elektronikgehäuse umfasst vorteilhaft einen Kühlanschluss (Einlass- und Auslass), beispielsweise für Kühlwasser, mittels dessen ein Kühlsystem im Elektronikgehäuse versorgt werden kann. Das Kühlsystem umfasst vorteilhaft einen Kühlkreislauf, welcher sich von der Invertereinrichtung zur Wandlereinrichtung und wieder aus dem Elektronikgehäuse hinaus, und vorteilhaft auch weiter zur elektrischen Maschine, erstreckt, und danach wieder aus der elektrischen Achse herausgeleitet wird. Hierbei umfasst das Kühlsystem vorteilhaft ein einziges Kühlsystem (Kühlkreislauf).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst dieses eine Kommunikationseinrichtung.
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Die Kommunikationseinrichtung dient vorteilhaft zur Kommunikation nach außen (z.B. drahtlos) mit einer weiteren Steuereinrichtung, einem Server, einem Netzwerk oder weiterer Kontrollsysteme für eine Übertragung von Informationen über Kühlwassertemperatur, Motortemperatur, Ladezustand, usw. Die Kommunikationseinrichtung kann vorteilhaft in die elektrische Achse, beispielsweise in das Elektronikgehäuse integriert sein. Durch die Nutzung des gleichen Kühlsystems kann vorteilhaft auf mehrere Kühlsysteme, mehrere Zuführungen von Wasserleitungen und Anschlüsse verzichtet werden
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst dieses eine Objekterkennungsvorrichtung, mittels welcher beim induktiven Laden ein Fremdobjekt zwischen der ersten Induktivität und einer zum induktiven Laden benötigten zweiten Induktivität erkennbar ist.
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Die Objekterkennungsvorrichtung kann vorteilhaft eine Sensoreinrichtung im Bereich der ersten Induktivität oder eine Einrichtung zum Erkennen von untypischen Spannungsänderungen beim induktiven Laden umfassen. Die Objekterkennungsvorrichtung kann vorteilhaft in der elektrischen Achse integriert sein, etwa als Einrichtung zum Erkennen von untypischen Spannungsänderungen im Elektronikgehäuse oder von der Steuereinrichtung umfasst sein. Für den Fall, dass ein Fremdobjekt, ein elektrisch leitendes Material oder ein Lebewesen, beim induktiven Laden zwischen die Spulen (Primär- und Sekundärspule) gerät wird die Präsenz des Objekts erkannt und vorteilhaft das Laden beendet, bevor die Spulen, die Energiespeichereinrichtung oder die Elektronikkomponenten zu Schaden kommen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems ist die erste Induktivität an einer Unterseite der elektrischen Maschine angeordnet.
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Die Integration der ersten Induktivität in die elektrische Achse, insbesondere unter die elektrische Maschine, ermöglicht des Weiteren, dass die erste Induktivität einer zweiten Induktivität besonders nahe kommen kann, da der Abstand zwischen der Antriebsachse und dem Boden meist geringer ist als eine Front-, Heck- oder Mittelpartie des Fahrzeugs.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum induktiven Laden einer Energiespeichereinrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs in einem Verfahrensschritt S1 ein Bereitstellen eines elektrischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In einem weiteren Verfahrensschritt S2 erfolgt ein Positionieren des elektrisch betriebenen Fahrzeugs über einer zweiten Induktivität derart, dass die erste Induktivität in einem Magnetfeld der zweiten Induktivität positioniert wird. In einem Verfahrensschritte S3 erfolgt ein induktives Laden der Energiespeichereinrichtung über die erste Induktivität.
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Die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem beschriebenen Merkmale treffen vorteilhaft auch auf das erfindungsgemäße Verfahren zu und umgekehrt.
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In der Ladeposition weist das Magnetfeld eine ausreichende Feldstärke für das induktive Laden auf. Das Positionieren kann manuell oder teil- oder vollautomatisch mit Sensoren erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens erkennt im Verfahrensschritt S3 eine Objekterkennungsvorrichtung ein Fremdobjekt im Magnetfeld zwischen der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität, und das induktive Laden wird unmittelbar beendet.
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Das induktive Laden kann bei Erkennung eines Fremdobjekts beispielsweise durch einen Algorithmus in der Steuereinrichtung durch diese beendet werden, indem diese die Wandlereinrichtung entsprechend ansteuert.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitendarstellung eines elektrischen Antriebssystems für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Darstellung einer elektrischen Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebssystems;
- 3 eine schematische Darstellung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem in einer Draufsicht gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine schematische Seitendarstellung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
- 5 eine Blockdarstellung der Verfahrensschritte gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Seitendarstellung eines elektrischen Antriebssystems für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Eine elektrische Maschine EM ist in einem Gehäuse 3 angeordnet, welches vorteilhaft ein Gußteil umfassen kann. An einer Unterseite 2 der elektrischen Maschine EM ist die erste Induktivität L1, vorteilhaft als Platte mit einer Spule angeordnet, so dass diese zum induktiven Laden einer Primärspule zugewandt sein kann. Die erste Induktivität ist dabei zumindest teilweise in das Gehäuse 3 integriert, kann jedoch auch außen auf dem Gehäuse 3 angeordnet sein, und mittels elektrischen Leitern, etwa Cu-Leitungen (Doppelpfeil, diese vorteilhaft kostengünstig ausführbar), mit dem Elektronikgehäuse 4 verbunden werden. Die elektrischen Leiter verlaufen vorteilhaft innerhalb einer elektrisch abgeschirmten Gehäuses 3 oder außerhalb des Gehäuses und weisen dabei selbst eine elektrische Abschirmung (Isolation) auf. Die Invertereinrichtung INV und die Wandlereinrichtung W sind vorteilhaft zusammen im Elektronikgehäuse 4 als eine Wohngemeinschaft angeordnet, welche mittels interner Steckverbindungen, oder elektrischen Leitern (bus bars) mit einer Steckereinrichtung 5 verbunden sind. In dem Elektronikgehäuse 4 kann vorteilhaft auch eine zweite Wandlereinrichtung umfasst sein (nicht gezeigt), welche mit der Invertereinrichtung verbunden ist, und welche im Rekuperationsmodus der elektrischen Maschine zum Laden der Energiespeichereinrichtung B verwendet werden kann. Die zweite Wandlereinrichtung kann auch separat und außerhalb des Elektronikgehäuses 4 angeordnet sein. Die Steckereinrichtung 5 verbindet das Elektronikgehäuse 4 mit der Energiespeichereinrichtung B elektrisch über Zuleitungen (bus bars) oder Stecker (Pfeildarstellung). Im Inneren des Elektronikgehäuses 4 verbinden elektrische Leiter (bus bars) die Wandlereinrichtung W und die Invertereinrichtung INV mit der Steckereinrichtung 5, wobei jeweils vorteilhaft ein 2 Phasen-Anschluss zur Wandlereinrichtung W und zur Invertereinrichtung INV geführt wird. In dem elektrischen Antriebssystem 1 wird die elektrische Maschine mit dem Gehäuse 3 und dem Elektronikgehäuse 4 und der ersten Induktivität L1 vorteilhaft als eine kompakte elektrische Achse verbaut. Das Elektronikgehäuse 4 umfasst weiterhin ein Kühlsystem KS, welches sich vorteilhaft in den Bereich der Invertereinrichtung INV sowie in den Bereich der Gleichwandlereinrichtung W erstreckt. Auf diese Weise kann die Anzahl der Stecker, Zuleitungen, Kühlanschlüsse und Gehäuse verringert werden.
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2 zeigt eine Darstellung einer elektrischen Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebssystem.
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Das Gehäuse 3 mit der darin integrierten elektrischen Maschine EM wird mit einer Antriebsachse (Strang) verbunden, voreilhaft in diese integriert, welche als elektrische Achse EA bezeichnet wird. Das Elektronikgehäuse 4 wird vorteilhaft direkt (mit Zuleitungen oder Steckverbindungen, Cu-Leitungen oder als Cu-Schienen) auf das Gehäuse 3 aufgesetzt und ist aus platzsparenden Gründen möglichst flach ausgebildet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem in einer Draufsicht gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Das elektrisch betriebene Fahrzeug F1 weist eine Vorderachse V und eine Hinterachse H auf, wobei die elektrische Achse EA in die Vorderachse V und/oder in die Hinterachse H integriert werden kann. In der Draufsicht der 3 ist an der Hinterachse H das elektrische Antriebssystem 1 zu sehen, welches eine Gehäuse 3 mit der elektrischen Maschine EM umfasst, wobei auf dem Gehäuse 3 das Elektronikgehäuse 4 angeordnet ist. Die erste Induktivität L1 ist unterhalb des Gehäuses 3 angeordnet und kann die Achse EA, sowie das Gehäuse 3 seitlich überragen, jedoch auch planar kleiner oder gleich dem Gehäuse 3 sein.
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4 zeigt eine schematische Seitendarstellung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Das elektrisch betriebene Fahrzeug F1 weist ein elektrisches Antriebssystem 1, integriert in die Vorderachse V, auf, welche die elektrische Achse EA darstellt. Beim induktiven Laden wird das elektrisch betriebene Fahrzeug F1 über einer zweiten Induktivität L2 positioniert, damit die erste Induktivität L1 das Magnetfeld M der zweiten Induktivität L2 spürt (auch umgekehrt bei Einspeisung der Energie von der Energiespeichereinrichtung B in ein Stromnetz, etwa als v2grid). Im Bereich der ersten Induktivität L1 befindet sich eine Objekterkennungsvorrichtung 7, welche ein Fremdobjekt FO im Magnetfeld M erkennen kann. In die elektrische Achse EA ist das Gehäuse 3 mit der elektrischen Maschine EM und dem Elektronikgehäuse 4 an der Vorderachse V integriert. Eine Steuereinrichtung SE und die Energiespeichereinrichtung B und die Kommunikationseinrichtung KE (beispielsweise auch die Objekterkennungsvorrichtung mit einem entsprechenden Algorithmus) sind beispielsweise separat von der Achse EA im Fahrzeug F1 angeordnet und können auch eigenen Gehäuse umfassen. Alternativ können zumindest einige davon auch in das Elektronikgehäuse 4 oder in die elektrische Achse EA integriert werden.
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5 zeigt eine Blockdarstellung der Verfahrensschritte gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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Die Verfahrensschritte S1, S2 und S3 werden vorteilhaft nacheinander ausgeführt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014185 A1 [0003]
