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Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung eine Ladespule und eine dazu separate induktive Detektionseinheit aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum induktiven Laden eines Geräts mit einer Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung eine Ladespule und eine davon getrennte induktive Detektionseinheit aufweist.
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Die
DE 10 2010 012 356 A1 offenbart ein System zur berührungslosen Energieübertragung an ein Fahrzeug, wobei ein Primärleiter induktiv an eine Sekundärwicklung des Fahrzeugs koppelbar ist. Der Primärleiter ist insbesondere als Primärwicklung ausgeführt, wobei Hilfswicklungen, insbesondere zur Detektion von Abweichungen zur optimalen Ausrichtung und/oder Positionierung des Fahrzeugs relativ zum Primärleiter vorgegeben sind. Die Hilfswicklungen sind außerhalb der Sekundärwicklung oder Primärwicklung angeordnet.
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Die
WO 2017/203254 A1 offenbart ein drahtloses Energieübertragungssystem. Das drahtlose Energieübertragungssystem enthält eine Primärspule zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes zum drahtlosen Übertragen von Energie zu einer Sekundärspule. Das drahtlose Energieübertragungssystem umfasst auch Spulen, die so angeordnet sind, dass sie ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Ebenso umfasst das Energieübertragungssystem Erfassungsspulen zum Erfassen elektromagnetischer Strahlungen.
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Bei induktiven Ladesystemen, insbesondere zum Laden von Fahrzeugen, können ausschließlich Fahrzeuge geladen werden und keine weiteren elektronischen Einheiten. Dadurch ergibt sich eine geringere Auslastung bei den induktiven Ladesystemen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchen eine induktive Ladestation für Fahrzeuge umfänglicher genutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Ladevorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung eine Ladespule und eine dazu separate induktive Detektionseinheit aufweist. Die Ladevorrichtung weist eine Steuereinheit zum Steuern der induktiven Detektionseinheit, und eine Induktionsspule der induktiven Detektionseinheit zum induktiven Laden eines Geräts auf. Dadurch kann die Ladevorrichtung umfänglicher genutzt werden, sodass sich eine erhöhte Auslastung der Ladevorrichtung ergibt. Insbesondere kann mit der vorgeschlagenen Erfindung eine Ladevorrichtung mit einer Funktionserweiterung vielfältiger eingesetzt werden. Insbesondere kann dadurch ein Nutzer der Ladevorrichtung weitere elektrische Kleingeräte an der Ladevorrichtung laden. Dadurch kann die vorgeschlagene Ladevorrichtung für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete verwendet werden.
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Bei der Ladevorrichtung handelt es sich insbesondere um eine induktive Ladeinfrastruktur zum induktiven Laden von Fahrzeugen, insbesondere von elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Die Ladevorrichtung weist zumindest eine Ladespule auf, welche insbesondere als Primärspule ausgebildet ist. Das elektrisch betriebene Kraftfahrzeug wird insbesondere oberhalb der Ladespule der Ladevorrichtung positioniert, sodass sich eine Sekundärspule des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs oberhalb der Ladespule der Ladevorrichtung befindet. Dadurch wird ein induktiver Ladevorgang für das elektrisch betriebene Kraftfahrzeug ermöglicht. Dabei werden zwischen der Ladespule und der fahrzeugseitigen Sekundärspule Übertragungsleistungen von bis zu 11 kW und mehr erreicht. Insbesondere erfolgt eine Indizierung einer Induktionsspannung von der Ladespule der Ladevorrichtung an die Sekundärspule des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs. Insbesondere dient die Ladespule der Ladevorrichtung als leistungsabgebende beziehungsweise energieabgebende Spule und die Sekundärspule als leistungsaufnehmende beziehungsweise energieaufnehmende Spule. Zwischen der Ladespule der Ladevorrichtung und der Sekundärspule des elektrisch betriebenen Fahrzeugs herrscht beim induktiven Ladevorgang ein stark ausgeprägtes elektromagnetisches Feld. Um metallische Objekte, also Fremdkörper in diesem stark ausgeprägten elektromagnetischen Feld detektieren zu können, wird die induktive Detektionseinheit benötigt. Die induktive Detektionseinheit hat als Primärfunktion die Aufgabe, Fremdobjekte auf der Oberfläche der bodenseitigen Ladespule der Ladevorrichtung zu detektieren. Dies wird insbesondere durch Erzeugung eines im, Vergleich zu dem elektromagnetischen Feld der Ladevorrichtung schwächeres elektromagnetisches Feld. Mit Hilfe des erzeugten schwachen elektromagnetischen Feldes kann die induktive Detektionseinheit anhand bestimmter Parameter die Fremdobjekte detektieren, sodass die detektierten Fremdobjekte von der Ladevorrichtung entfernt werden können.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die induktive Detektionseinheit wenn sich kein Fahrzeug auf der Ladevorrichtung für einen induktiven Ladevorgang befindet, zum induktiven Laden des Geräts verwendet wird. Dabei wird mit Hilfe der Induktionsspule der Detektionseinheit ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches zum Laden des Geräts, insbesondere eines elektrischen Kleingerätes oder beispielsweise einer Drohne verwendet werden kann. Insbesondere ist die Ladeleistung der Induktionsspule der Detektionseinheit um ein Vielfaches geringer als die der Ladespule, wodurch es überhaupt ermöglicht wird, das Gerät zu laden. Insbesondere kann es sich bei dem Gerät beispielsweise um eine autonom fliegende Drohne handeln. Ebenso ist es denkbar, dass mit Hilfe der Induktionsspule der Detektionseinheit ein induktiver Ladevorgang für ein tragbares Kommunikationsendgerät, wie beispielsweise ein Smartphone, verwendet wird.
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Mit Hilfe der Steuereinheit der Ladevorrichtung wird zuerst überprüft, ob die induktive Detektionseinheit nicht zum Detektieren von Fremdobjekten auf der Oberfläche der bodenseitigen Ladeeinheit der Ladevorrichtung verwendet wird, sodass die induktive Detektionseinheit zum Laden des Geräts zweckentfremdet werden kann. Wenn sich das elektrisch betriebene Fahrzeug nicht für einen induktiven Ladevorgang an der Ladevorrichtung befindet, kann die Steuereinheit ein entsprechendes Steuersignal an die induktive Detektionseinheit übersenden, sodass mit Hilfe der Induktionsspule der induktiven Detektionseinheit das Gerät induktiv geladen werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Laden eines Geräts mit einer Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung eine Ladespule und eine davon getrennte induktive Detektionseinheit aufweist. Mit der induktiven Detektionseinheit wird das Gerät induktiv geladen. Insbesondere kann das Verfahren mit einer Ladevorrichtung auf dem vorherigen Aspekt oder einer Weiterbildung davon durchgeführt werden. Insbesondere wird das Verfahren mit der vorher geschilderten Ladevorrichtung durchgeführt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
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Die Fig. zeigt eine Ladevorrichtung 1 zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3. Bei dem elektrischen Energiespeicher 2 kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder um eine Traktionsbatterie des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3 handeln. Die Ladevorrichtung 1 kann insbesondere als induktive Ladeinfrastruktur ausgestaltet sein. Die Ladevorrichtung 1 weist eine Ladespule 4 auf, welche insbesondere an einer bodenseitigen Ladeplatte 5 der Ladevorrichtung 1 angebracht ist. Bei der Ladespule 4 handelt es sich insbesondere um eine Primärspule oder um eine energieabgebende Spule. Für einen induktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3 wird das elektrisch betriebene Kraftfahrzeug 3 oberhalb der bodenseitigen Ladeplatte 5 positioniert, sodass die Ladespule 4 und eine Sekundärspule 6 des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug 3 übereinander angeordnet sind. Bei der Sekundärspule 6 handelt es sich insbesondere um eine energieaufnehmende Spule. Bei dem induktiven Ladevorgang wird eine Induktionsspannung von der Ladespule 4 an die Sekundärspule 6 übertragen. Dadurch kann der elektrische Energiespeicher 2 mit Energie versorgt werden. Dabei baut sich zwischen der Ladespule 4 und der Sekundärspule 6 ein elektromagnetisches Feld auf.
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Um sicherzustellen, dass sich während des induktive Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 keine metallischen Objekte und/oder Fremdkörper auf der bodenseitigen Ladeplatte 5 befinden, wird mit Hilfe einer induktiven Detektionseinheit 7 der Bereich um die Ladespule 4 überwacht.
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Wenn kein induktiver Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3 durchgeführt wird, kann die induktive Detektionseinheit 7 anderweitig verwendet werden. Hierzu wird mit Hilfe einer Steuereinheit 8 die induktive Detektionseinheit 7 entsprechend angesteuert. Insbesondere kann die Steuereinheit 8 ein Steuersignal generieren, welches der induktiven Detektionseinheit 7 mitteilt, dass sich kein Fahrzeug an der Ladevorrichtung 1 befindet um einen induktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 durchzuführen. Insbesondere kann anschließend mit Hilfe der Steuereinheit 8 eine Induktionsspule 9 der induktiven Detektionseinheit 7 verwendet werden, um ein Gerät 10 induktiv zu laden.
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Bei dem Gerät 10 handelt es sich insbesondere um ein elektrisches Kleingerät. Insbesondere ist das Gerät 10 eine zum Kraftfahrzeug 3 unterschiedliche Einheit. Beispielsweise kann es sich bei dem Gerät 10 um ein tragbares Kommunikationsendgerät 11, wie beispielsweise ein Smartphone und/oder ein Tablet handeln. Ebenso kann es sich bei dem Gerät 10 um eine Drohne 12, insbesondere eine autonom fliegende Drohne 12 handeln. Um das Gerät 10 laden zu können, besitzt das Gerät 10 eine Sekundärspule, welcher mit Hilfe der Induktionsspule 9 der Detektionseinheit 7 eine Spannung induziert werden kann. Insbesondere wird mit der Induktionsspule 9 der Detektionseinheit 7 ein im Vergleich zu dem elektromagnetischen Feld der Ladespule 4 schwächeres beziehungsweise geringeres elektromagnetisches Feld mit einer sehr viel kleineren Feldstärke erzeugt. Mit Hilfe dieses erzeugten schwächeren elektromagnetischen Feldes können insbesondere elektrische Kleingeräte wie beispielsweise das tragbare Kommunikationsendgerät 11 oder die autonom fliegende Drohne 12 induktiv geladen werden.
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Beispielsweise kann die Ladevorrichtung 1 mehrere Detektionseinheiten 7 und dazu mehrere weitere Induktionsspulen 9 aufweisen. Dadurch können zumindest ein weiteres Gerät zu dem einen Gerät 10 induktiv aufgeladen werden. Insbesondere können beliebig viele Geräte mit den weiteren Detektionseinheiten 7 induktiv geladen werden. Dadurch kann insbesondere eine erhöhte Auslastung der Ladevorrichtung 1 erreicht werden.
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Beispielsweise kann mit einer Positioniereinheit 13 das zu ladende Gerät 10 in einem definierten Ladebereich der Ladevorrichtung 1 positioniert werden. Beispielsweise kann es sich bei der Positioniereinheit 13 um eine Ablagefläche oder um eine schwenkbare Ablage handeln. Mit Hilfe der Positioniereinheit 13 kann insbesondere das Gerät 10 oder beispielsweise das tragbare Kommunikationsendgerät 11 so positioniert werden, das ein optimaler induktiver Ladevorgang zwischen der Induktionsspule 9 der Detektionseinheit 7 und des Geräts 10 oder des tragbaren Kommunikationsendgeräts 11 erreicht werden kann beziehungsweise durchgeführt werden kann.
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Beispielsweise kann mit der Steuereinheit 8 überwacht werden, dass das Gerät 10 nur dann induktiv geladen wird, wenn mit der Ladevorrichtung 1 kein induktiver Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3 durchgeführt wird. Beispielsweise kann dies mit Hilfe von Sensorsystemen oder eines Kamerasystems überprüft werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladevorrichtung
- 2
- elektrischer Energiespeicher
- 3
- elektrisch betreibares Kraftfahrzeug
- 4
- Ladespule
- 5
- Bodenplatte
- 6
- Sekundärspule
- 7
- induktive Detektionseinheit
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Induktionsspule
- 10
- Gerät
- 11
- tragbares Kommunikationsendgerät
- 12
- Drohne
- 13
- Positioniereinheit
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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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- DE 102010012356 A1 [0002]
- WO 2017/203254 A1 [0003]
