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Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für ein induktives Ladesystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ladesystem und ein Verfahren.
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Die
JP 4865451 B2 offenbart eine Leistungsempfangsvorrichtung, welche eine Leistungsempfangsantenne, die an dem Chassis eines Fahrzeugs befestigt und gegenüber einer Sendeantenne angeordnet ist und die während der Betriebsperiode Mikrowellen zum Empfangen der Mikrowellen aussendet und ein RadiowellenAbschirmelement an dem Chassis befestigt ist, wo das Radiowellenabschirmelement in einen Zustand gebracht wird, der den Raum zwischen der Sendeantenne und der Leistungsempfangsantenne während des Betriebszeitraums umgibt und auf der Seite des Chassis, während des Nicht-Betriebs untergebracht ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 055 369 A1 offenbart eine Kraftfahrzeuglade- und/oder Kraftfahrzeugentladevorrichtung für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug. Diese umfassen zumindest eine erste Energieübertragungseinheit, die einen Lade- und/oder Entladevorgang zur kontaktlosen Kopplung mit zumindest einer zweiten Energieübertragungseinheit vorgesehen ist und mit zumindest einer Schutzvorrichtung ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, ein Eindringen von Fremdkörpern in einen Bereich zwischen den Energieübertragungseinheiten während des Lade- und/oder Entladevorgangs zu verhindern. Des Weiteren offenbart die Offenlegungsschrift, dass die Kraftfahrzeuglade- und/oder Kraftfahrzeugentladevorrichtung eine Überwachungsvorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Schutzvorrichtung während des Lade- und/oder Entladevorgangs zu überwachen.
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Bei einem induktiven Ladevorgang eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs werden Übertragungsleistungen von bis zu 11 Kilowatt und mehr erreicht. Dies wird über ein stark ausgeprägtes elektromagnetisches Feld erreicht, das zwischen der leistungsabgebenden Primärspule und der leistungsaufnehmenden fahrzeugseitigen Sekundärspule aufgebaut wird. Aufgrund des starken Magnetfeldes werden heutzutage Funktionen implementiert, die metallischen und lebenden Fremdkörper auf der Bodenplatte detektieren. Metallische Objekte im Feld können sich stark erhitzen und einen Brand auslösen oder bei Berührung Verletzungen verursachen. Lebewesen könnten zum Beispiel bei Vorhandensein eines Herzschrittmachers ebenfalls beschädigt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abschirmvorrichtung, ein Ladesystem und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchen ein Eintreten von metallischen oder lebenden Objekten in ein Magnetfeld eines induktiven Ladesystems verhindert werden kann. Ebenfalls soll das induktive Ladesystem von der Umgebung des Ladesystems abgetrennt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Abschirmvorrichtung, ein Ladesystem und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für ein induktives Ladesystem, wobei zumindest zwei, insbesondere vier, aufblasbare Stabelemente der Abschirmvorrichtung angehören. Die Abschirmvorrichtung umfasst ein Gewebenetzgebilde, welches zwischen den zumindest zwei aufblasbaren Stabelementen ausgebildet ist, und eine Kompressoreinheit, mit welcher die zumindest zwei aufblasbaren Stabelemente aufblasbar sind, wodurch die aufblasbaren Stabelemente mit dem Gewebenetzgebilde eine Abschirmwand bilden. Durch die Abschirmvorrichtung kann insbesondere verhindert werden, dass während eines elektrischen Ladevorgangs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs an dem Ladesystem metallische oder lebende Objekte in einem Bereich zwischen einer fahrzeugseitigen Ladeeinheit und einer bodenseitigen Ladeeinheit des Ladesystems gelangen. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass bei einem induktiven Ladevorgang keine metallischen oder lebenden Objekte in das durch das Ladesystem erzeugte Magnetfeld gelangen können. Dadurch kann insbesondere ein induktiver Ladevorgang des Ladesystems sicherer für Menschen und/oder Tiere gestaltet werden. Insbesondere können durch die Abschirmung des Ladesystems mögliche Beschädigungen des Ladesystems oder der bodenseitigen und/oder fahrzeugseitigen Ladeeinheit verhindert werden. Insbesondere kann mit der Abschirmvorrichtung ein automatisierter konduktiver Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs an dem Ladesystem abgeschirmt werden. Insbesondere kann mit der Abschirmvorrichtung ein Bewegungsraum einer Mechanik beziehungsweise eines Laderoboters zur Kontaktierung des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit der bodenseitigen Ladeeinheit von der Umwelt beziehungsweise von der Umgebung des Ladesystems räumlich abgeschirmt beziehungsweise abgetrennt werden. Dadurch können insbesondere Objekte vor einen Eintritt in einen möglichen Gefahrenbereich während eines elektrischen Ladevorgangs an dem Ladesystem gehindert werden. Durch die aufblasbaren Stabelemente und das flexible Gewebenetzgebilde kann insbesondere die Abschirmwand unabhängig von einem Fahrzeugtyp oder von einer Bodenfreiheit des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs durchgeführt werden, da sich die Abschirmvorrichtung variieren lässt und an unterschiedliche Geometrien anpassen lässt.
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Bei einem induktiven Ladevorgang des Ladesystems weist das Ladesystem eine bodenseitige Ladeplatte auf, die dazu vorgesehen ist, eine kontaktlose Kopplung mit einer fahrzeugseitigen Energieübertragungseinheit des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs durchzuführen, wodurch ein elektrischer Energiespeicher des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs aufgeladen werden kann. Insbesondere wird die fahrzeugseitige Energieübertragungseinheit oberhalb der bodenseitigen Ladeplatte platziert, sodass eine Spannung von der bodenseitigen Ladeplatte auf die fahrzeugseitige Energieübertragungseinheit induziert werden kann. Insbesondere weist die bodenseitige Ladeplatte eine Primärspule und die fahrzeugseitige Energieübertragungseinheit eine Sekundärspule auf. Ebenso ist es denkbar, dass das Ladesystem einen konduktiven automatisierten Ladevorgang durchführen kann, wobei ein Ladestecker des Ladesystems mithilfe einer Robotereinheit automatisch in einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss gekoppelt werden kann.
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Bei den zumindest zwei, insbesondere vier, aufblasbaren Stabelementen handelt es sich insbesondere um aufblasbare Streben, welche eine hohle Innenstruktur aufweisen. Die aufblasbaren Stabelemente sind aus einem flexiblen Material ausgebildet, sodass die aufblasbaren Stabelemente in einem nicht aufgeblasenen Zustand platzsparend verstaut werden können und durch Aufblasen einen stabilen, gerade ausgebildeten Zustand aufweisen. Die Abschirmvorrichtung kann so an das Ladesystem angepasst werden, dass die Abschirmvorrichtung insbesondere das Ladesystem komplette oder zumindest teilweise umschließt. Insbesondere sollte die Abschirmvorrichtung so viele aufblasbare Stabelemente umfassen, dass das komplette Ladesystem abgeschirmt werden kann. Bei einer rechteckigen Geometrie des Ladesystems sollte die Abschirmvorrichtung vier aufblasbare Stabelemente umfassen, welche an den vier äußeren Ecken des Ladesystems beziehungsweise einer induktiven Ladeplatte des Ladesystems ausgebildet sind. Die aufblasbaren Stabelemente sind untereinander über jeweilige Zuleitungen miteinander verbunden, sodass die aufblasbaren Stabelemente gleichzeitig aufgeblasen werden können. Die zumindest zwei aufblasbaren Stabelemente sind mit einem Gewebenetzgebilde miteinander verbunden. Das Gewebenetzgebildet ist ein flexibles Gebilde, welches beispielsweise ein flexibles Maschennetz umfasst. Sobald die aufblasbaren Stabelemente aufgeblasen werden, wird mit dem Gewerbenetzgebildet die Abschirmwand zwischen den zumindest zwei aufblasbaren Stabelementen aufgespannt. Das Gewebenetzgebilde kann beispielsweise eine Maschenstruktur aufweisen. Die Abschirmvorrichtung umfasst insbesondere eine Kompressoreinheit, mit welcher die aufblasbaren Stabelemente automatisch aufgeblasen werden können. Insbesondere können die aufblasbaren Stabelemente so mithilfe der Kompressoreinheit aufgeblasen werden, dass das Ladesystem vollständig mit der Abschirmvorrichtung umschlossen werden kann. Bei der Kompressoreinheit handelt es sich insbesondere um einen Kompressor. Mithilfe der aufgeblasenen Stabelemente und der dadurch aufgespannten Gewebenetzgebildet bildet sich die Abschirmwand, mit welcher insbesondere das Ladesystem vor metallischen oder lebenden Objekten abgeschirmt werden kann.
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Insbesondere können die aufblasbaren Stabelemente mithilfe der Kompressoreinheit automatisch aufgeblasen werden, wenn ein Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betriebenen Fahrzeugs durchgeführt werden soll. Ebenso können die aufblasbaren Stabelemente bereits kurz vor einem bevorstehenden Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betriebenen Fahrzeugs zumindest teilweise aufgeblasen werden. Beispielsweise können die aufblasbaren Stabelemente mit der Kompressoreinheit aufgeblasen werden, wenn das elektrisch betreibbare Fahrzeug oberhalb der bodenseitigen Ladeplatte des Ladesystems positioniert ist.
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Insbesondere werden die aufblasbaren Stabelemente so lange aufgepumpt beziehungsweise mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt, dass sie sich senkrecht von der induktiven Ladeplatte in Richtung des Fahrzeugunterbodens des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs positionieren und leicht nach außen gekippt zum Unterboden des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ausgebildet sind. Insbesondere werden die aufblasbaren Stabelemente mithilfe der Kompressoreinheit mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt beziehungsweise gefüllt, sodass die oberen Enden der aufgeblasenen Stabelemente mit einer vordefinierten Kraft an den Fahrzeugunterboden des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs gedrückt werden. Dadurch ist insbesondere eine größtmögliche Abschirmung beziehungsweise Abgrenzung des Ladesystems von der Umwelt beziehungsweise von der Umgebung gewährleistet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Ladesystem für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Abschirmvorrichtung nach dem soeben geschilderten Aspekt oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon. Ebenfalls umfasst das Ladesystem eine bodenseitige Ladeplatte zum induktiven Laden des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Die zumindest zwei aufblasbaren Stabelemente sind an unterschiedlichen äußeren Eckpunkten der bodenseitigen Ladeplatte angeordnet. Insbesondere kann mit dem Ladesystem ein induktiver Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs an dem Ladesystem beziehungsweise an der bodenseitigen Ladeplatte durchgeführt werden, sodass ein elektrischer Energiespeicher des elektrisch betriebenen Fahrzeugs aufgeladen werden kann. Die Abschirmvorrichtung umfasst die zumindest zwei, insbesondere vier, aufblasbaren Stabelemente, welche mithilfe einer Kompressoreinheit und eines Gewebenetzgebildes eine Abschirmwand zur Abschirmung der bodenseitigen Ladeplatte ausführen. Die aufblasbaren Stabelemente werden mithilfe einer Kompressoreinheit der Abschirmvorrichtung aufgeblasen. Insbesondere sollten am Ladesystem beziehungsweise an der bodenseitigen Ladeplatte des Ladesystems so viele Stabelemente angeordnet werden, dass das komplette Ladesystem beziehungsweise die komplette bodenseitige Ladeplatte vollständig mithilfe der Abschirmvorrichtung vor metallischen oder lebenden Objekten abgeschirmt werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschirmen eines Ladesystems, wobei zumindest zwei aufblasbare Stabelemente mit einer Kompressoreinheit aufgeblasen werden, und wobei mit den zumindest zwei aufgeblasenen Stabelementen und mit einem Gewebenetzgebilde, welches zwischen den zumindest zwei aufblasbaren Stabelementen ausgebildet ist, eine Abschirmwand zum Abschirmen des Ladesystems bereitgestellt wird. Insbesondere kann bei einem induktiven oder konduktiven Ladevorgang eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs an dem Ladesystem das Ladesystem mithilfe der aufgeblasenen Stabelemente und dem aufgespannten Gewebenetzgebilde vor metallischen oder lebenden Objekten abgeschirmt werden. Insbesondere können die aufblasbaren Stabelemente umlaufend an dem Ladesystem beziehungsweise an einer induktiven Ladeplatte des Ladesystems angeordnet werden, sodass insbesondere das komplette Ladesystem beziehungsweise die komplette bodenseitige Ladeplatte mithilfe einer Abschirmvorrichtung abgeschirmt werden kann. Insbesondere kann das Verfahren mit einer Abschirmvorrichtung und/oder mit einem Ladesystem durchgeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
- 1 eine schematische Darstellung einer Abschirmvorrichtung; und
- 2 eine Seitendarstellung von zwei aufgeblasenen Stabelementen einer Abschirmvorrichtung.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine Abschirmvorrichtung 1 für ein Ladesystem 2. Bei dem Ladesystem 2 kann es sich beispielsweise um ein induktives Ladesystem oder um ein konduktives Ladesystem handeln. Mit dem Ladesystem 2 kann beispielsweise eine kontaktlose Kopplung mit einer fahrzeugseitigen Energieübertragungseinheit 3 (siehe 2) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 4 (siehe 2) und einer bodenseitigen Ladeplatte 5 durchzuführen. Dadurch kann insbesondere ein elektrischer Energiespeicher 6 (siehe 2) des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 4 geladen werden.
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Die Abschirmvorrichtung 1 umfasst zumindest zwei, insbesondere vier, aufblasbare Stabelemente 7, welche über ein Gewebenetzgebilde 8 miteinander verbunden sind. Insbesondere ist das Gewebenetzgebilde 8 zwischen den zumindest zwei aufblasbaren Stabelementen 7 ausgebildet. Mit einer Kompressoreinheit 9 der Abschirmvorrichtung 1 können die zumindest zwei aufblasbaren Stabelemente 7 aufgeblasen werden. Beispielsweise können die aufblasbaren Stabelemente 7 über eine Verbindungsleitung untereinander verbunden werden, wodurch die aufblasbaren Stabelemente 7 gleichzeitig mithilfe der Kompressoreinheit 9 aufgeblasen werden können. Insbesondere werden die aufblasbaren Stabelemente 7 mit einem definierten Druck befüllt, wodurch die Stabelemente 7 im aufgeblasenen Zustand senkrecht beziehungsweise leicht nach außen gekippt mit einer definierten Kraft an einen Fahrzeugunterboden 10 des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 4 gedrückt werden.
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Insbesondere umfasst die Abschirmvorrichtung 1 so viele aufblasbare Stabelemente 7, dass insbesondere die bodenseitige Ladeplatte 5 vollständig rundherum abgeschirmt werden kann. Insbesondere sind die zumindest zwei beziehungsweise vier aufblasbaren Stabelemente 7 an unterschiedlichen äußeren Eckpunkten der bodenseitigen Ladeplatte 5 angeordnet.
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Die 2 zeigt die Abschirmvorrichtung 1, wobei die aufgeblasenen Stabelemente 7 und das aufgespannte Gewebenetzgebilde 8 in einer Seitenansicht dargestellt sind. Sobald die aufblasbaren Stabelemente 7 mithilfe der Kompressoreinheit 9 aufgeblasen werden, positionieren sich die aufblasbaren Stabelemente 7 senkrecht nach oben, wodurch sich das Gewebenetzgebilde 8 aufspannt und insbesondere den Bereich zwischen der fahrzeugseitigen Energieübertragungseinheit 3 und der bodenseitigen Ladeplatte 4 abschirmt beziehungsweise von der Umgebung abtrennt. Insbesondere kann das Gewebenetzgebilde 7 aus einem Magnetfeldabschirmmaterial ausgestaltet sein, wodurch bei einem induktiven Ladevorgang des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 4 das entstehende magnetische Feld insbesondere vor lebenden und/oder metallischen Objekten abgeschirmt werden kann. Das Gewebenetzgebilde 8 kann beispielsweise als grobmaschiges Netz oder als flächiger Vorhang ausgestaltet sein. Beispielsweise kann es aus einem Aluminiummaterial bestehen. Dadurch kann das magnetische Feld abgeschirmt werden.
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Die aufblasbaren Stabelemente 7 sind beispielsweise als länglichere Luftkissen zu verstehen.
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Insbesondere kann die Abschirmvorrichtung 1 eine Überwachungseinheit 11 aufweisen, wobei mit der Überwachungseinheit 11 ein Druck in den zumindest zwei aufblasbaren Stabelementen 7 überprüft werden kann. Mithilfe der Überwachungseinheit 11 kann insbesondere der Druck in den aufgeblasenen Stabelementen 7 überprüft werden, ob dieser einen maximal zulässigen Druck überschreitet. Insbesondere kann mit der Überwachungseinheit 11 festgestellt werden, wenn eine Kraft auf die aufblasbaren Stabelemente 7 von außen ausgeübt wird, sodass eine entsprechende Meldung an eine Warneinrichtung ausgegeben werden kann. Insbesondere kann die Kraft durch ein Lebewesen verursacht worden sein. Diese Information, insbesondere die dadurch resultierende Druckänderung, kann genutzt werden, um eine Bewegung eines Laderoboters bei einem konduktiven Ladevorgang oder dem induktiven Ladevorgang zu unterbrechen, sodass insbesondere das lebende Objekt geschützt und nicht gefährdet werden kann.
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Insbesondere können die zumindest zwei aufblasbaren Stabelemente 7 in einem nicht aufgeblasenen Zustand jeweils in einer Verstaueinheit 12 positioniert beziehungsweise verstaut werden. Die Verstaueinheit 12 kann insbesondere so ausgebildet sein, dass das nicht aufgeblasene Stabelement 7 vollständig darin zumindest teilweise verstaut ist. Dadurch können insbesondere die aufblasbaren Stabelemente 7 vor Verschmutzung oder Beschädigungen bewahrt werden. Beispielsweise können die Verstaueinheiten 12 an den äußeren Eckpunkten der bodenseitigen Ladeplatte 5 des Ladesystems 2 angeordnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abschirmvorrichtung
- 2
- Ladesystem
- 3
- fahrzeugseitige Energieübertragungseinheit
- 4
- elektrisch betreibbares Fahrzeug
- 5
- bodenseitige Ladeplatte
- 6
- Energiespeicher
- 7
- aufblasbare Stabelemente
- 8
- Gewebenetzgebilde
- 9
- Kompressoreinheit
- 10
- Fahrzeugunterboden
- 11
- Überwachungseinheit
- 12
- Verstaueinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4865451 B2 [0002]
- DE 102010055369 A1 [0003]
