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Die Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Motorrad oder einen Motoroller, das in effizienter und komfortabler Weise induktiv geladen werden kann.
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Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen über einen elektrischen Energiespeicher, in dem elektrische Energie zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Der Energiespeicher des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird der Energiespeicher mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in den Energiespeicher des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
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Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Fahrzeug über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit elektrische Energie zu dem Energiespeicher übertragen wird. Dabei hängen die Ladeleistung, die übertragen werden kann, und/oder die Effizienz, mit der Energie übertragen werden kann, von der Größe und/oder von dem Abstand der Ladespulen ab.
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Ein Motorrad oder ein Motorroller weist typischerweise keine großflächigen Bereiche in Bodennähe auf, an denen eine Ladespule angeordnet werden könnte. Dadurch wird die Durchführung eines effizienten Ladevorgangs mit relativ hoher Ladeleistung erschwert.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, einen effizienten induktiven Ladevorgang mit relativ hoher Ladeleistung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad oder für einen Motorroller, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird jeweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird ein (Kraft-) Fahrzeug beschrieben. Dabei umfasst bzw. ist das Fahrzeug insbesondere ein einspuriges Fahrzeug, ein Motorrad, ein Motorroller und/oder ein dreirädriges Motorrad. Insbesondere ist das Fahrzeug bevorzugt derart ausgebildet, dass die Breite des Fahrzeugs (entlang der Querachse des Fahrzeugs) signifikant kleiner als die Länge des Fahrzeugs (entlang der Längsachse des Fahrzeugs) ist, z.B. um den Faktor 3 oder mehr, oder 4 oder mehr. Des Weiteren kann das Fahrzeug derart ausgebildet sein, dass die Breite des Fahrzeugs 80cm oder kleiner, oder 70cm oder kleiner ist.
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Das Fahrzeug umfasst einen elektrischen Energiespeicher (z.B. einen elektrochemischen, etwa einen Lithium-Ionen basierten, Energiespeicher) zum Speichern von elektrischer Energie. Des Weiteren kann das Fahrzeug einen elektrischen Antriebsmotor umfassen, der ausgebildet ist, mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher betrieben zu werden. Der Energiespeicher kann eine Nennspannung im Hochvolt-Bereich aufweisen, insbesondere bei 300V oder mehr.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug eine an einer Seite des Fahrzeugs angeordnete Ladespule, die ausklappbar ausgebildet ist, so dass die Ladespule seitlich von dem Fahrzeug weggeklappt werden kann. Die Seite des Fahrzeugs kann sich im Wesentlichen in einer Ebene erstrecken, die bevorzugt senkrecht zu der Querachse oder ggf. senkrecht zu der Längsachse des Fahrzeugs verläuft.
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Die Ladespule kann Windungen aus einem elektrischen Leiter aufweisen, die um eine Spulenachse verlaufen. Die Spulenachse kann im eingeklappten Zustand der Spule senkrecht zu der Ebene der Seite des Fahrzeugs verlaufen, an der die Spule angeordnet ist. Andererseits kann die Spulenachse im ausgeklappten Zustand eine Richtungskomponente aufweisen, die innerhalb der Ebene der Seite des Fahrzeugs verläuft, an der die Spule angeordnet ist. Ggf. kann die Spulenachse im ausgeklappten Zustand vollständig innerhalb der Ebene der Seite des Fahrzeugs verlaufen, an der die Spule angeordnet ist.
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Die Ladespule kann ausgebildet ist, auf Basis eines magnetischen Ladefeldes einen Ladestrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu erzeugen. Insbesondere kann die Ladespule ausgebildet sein, im ausgeklappten Zustand über einer Primäreinheit positioniert zu werden, die ausgebildet ist, ein Ladefeld zu erzeugen, um einen Ladestrom in der Ladespule zu induzieren.
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Die Bereitstellung einer ausklappbaren Ladespule ermöglicht die Verwendung von relativ großen Ladespulen für relativ hohe Ladeleistungen. Des Weiteren werden eine präzise Positionierung einer Ladespule über einer Primäreinheit und somit ein energieeffizienter Ladevorgang ermöglicht.
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Das Fahrzeug umfasst typischerweise eine entlang zumindest einer Seite des Fahrzeugs verlaufende Seitenverkleidung. Die Seite kann entlang der Längsachse oder entlang der Querachse des Fahrzeugs verlaufen. Die Seitenverkleidung kann klappbar ausgebildet ist, so dass zumindest ein Bereich der Seitenverkleidung zusammen mit der Ladespule seitlich von dem Fahrzeug weggeklappt werden kann. Dabei kann der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung insbesondere als (verriegelbare) Klappe in der Seitenverkleidung ausgebildet sein.
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Die Ladespule kann dann in dem eingeklappten Zustand von der Seitenverkleidung verdeckt werden (um die Ladespule zuverlässig zu schützen). Des Weiteren kann der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung im ausgeklappten Zustand als Träger für die Ladespule dienen (um eine präzise Positionierung der Ladespule zu ermöglichen).
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Durch die Bereitstellung einer zumindest teilweise ausklappbaren Seitenverkleidung kann in besonders zuverlässiger und robuster Weise eine ausklappbare Ladespule in einem Fahrzeug bereitgestellt werden.
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Der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule können derart ausgebildet sein, dass sie um eine Achse ausgeklappt werden können, die parallel zu der Längsachse des Fahrzeugs verläuft (wenn der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die ausklappbare Spule an einer parallel zu der Längsachse verlaufenden Seite des Fahrzeugs angeordnet sind) oder parallel zu der Querachse des Fahrzeugs verläuft (wenn der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die ausklappbare Spule an einer parallel zu der Querachse verlaufenden Seite des Fahrzeugs angeordnet sind). Insbesondere kann die Klappen-Achse senkrecht zu der Hochachse des Fahrzeugs angeordnet sein. Dies ermöglicht es, die Ladespule in effizienter und präziser Weise über einer Primäreinheit am Boden und/oder auf der Fahrbahn zu positionieren.
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Das Fahrzeug kann einen Aktor (insbesondere einen Elektromotor) umfassen, der eingerichtet ist, den ausklappbaren Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule automatisch in den eingeklappten Zustand oder in den ausgeklappten Zustand zu überführen. Der Aktor kann durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs angesteuert werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass ein induktiver Ladevorgang durchgeführt werden soll. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, in Reaktion darauf den Aktor zu veranlassen, den ausklappbaren Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule in den ausgeklappten Zustand zu überführen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu bestimmen, dass ein induktiver Ladevorgang beendet ist. In Reaktion darauf kann der Aktor veranlasst werden, den ausklappbaren Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule in den eingeklappten Zustand zu überführen. Durch die Bereitstellung eines Aktors kann der Komfort eines induktiven Ladevorgangs weiter erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Rolldaten in Bezug auf einen Rollwinkel des Fahrzeugs relativ zu dem Boden bzw. zu der Fahrbahn zu ermitteln, auf dem bzw. auf der das Fahrzeug steht oder fährt. Der Rollwinkel kann dabei eine Drehung des Fahrzeugs um die Längsachse des Fahrzeugs anzeigen (insbesondere bei einem einspurigen Fahrzeug). Die Rolldaten können z.B. mit einer Inertial Measurement Unit (IMU) des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Aktor automatisch in Abhängigkeit von den Rolldaten zu betreiben. Dabei kann der Aktor betrieben werden, um den Ausklapp-Winkel des ausklappbaren Bereichs der Seitenverkleidung und/oder der Ladespule in Abhängigkeit von dem Rollwinkel des Fahrzeugs einzustellen und/oder anzupassen. Der Ausklapp-Winkel kann z.B. relativ zu dem eingeklappten Zustand des ausklappbaren Bereits der Seitenverkleidung oder der ausklappbaren Ladespule definiert sein.
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Insbesondere kann der Aktor in Abhängigkeit von den Rolldaten betrieben werden, um zu bewirken, dass der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule für einen Ladevorgang parallel zu dem Boden bzw. der Fahrbahn, insbesondere parallel zu einer Primäreinheit, angeordnet sind. Durch das automatische Einstellen des Ausklapp-Winkels in Abhängigkeit von den Rolldaten (insbesondere von dem Rollwinkel) des Fahrzeugs können die Energieeffizienz und die Leistungsfähigkeit eines induktiven Ladevorgangs weiter erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, während einer Fahrt des Fahrzeugs wiederholt (z.B. periodisch, etwa mit einer Frequenz von 1Hz oder mehr) Rolldaten in Bezug auf den Rollwinkel des Fahrzeugs zu ermitteln. Der Ausklapp-Winkel des ausklappbaren Bereichs der Seitenverkleidung und/oder der Ladespule kann dann wiederholt auf Basis der jeweiligen Rolldaten angepasst werden. Somit kann auch während der Fahrt des Fahrzeugs ein energieeffizienter Ladevorgang mit relativ hoher Ladeleistung ermöglicht werden (z.B. auf einer als Primäreinheit ausgebildeten Fahrbahn). So kann die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Rollwinkel des Fahrzeugs für einen vorausliegenden Zeitpunkt zu prädizieren, insbesondere auf Basis eines Nutzungsverhaltens eines Fahrers des Fahrzeugs (das z.B. durch ein (selbstlernendes) maschinen-erlerntes Modell beschrieben wird). Der Aktor kann dann in Abhängigkeit von dem prädizierten Rollwinkel betrieben werden, insbesondere um zu bewirken, dass der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule an dem vorausliegenden Zeitpunkt parallel zu dem Boden angeordnet sind. Durch die Prädiktion des Rollwinkels können die Effizienz und die Leistungsfähigkeit eines induktiven Ladevorgangs weiter erhöht werden.
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Der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule können derart ausgebildet sein, dass die Ladespule in dem ausgeklappten Zustand über einer Primärspule positioniert werden kann, die auf dem Boden angeordnet ist, auf dem das Kraftfahrzeug steht. Alternativ oder ergänzend können der ausklappbare Bereich der Seitenverkleidung und/oder die Ladespule derart ausgebildet sein, dass die Ladespule in dem ausgeklappten Zustand parallel zu dem Boden ausgerichtet werden kann. So können induktive Ladevorgänge mit einer hohen Energieeffizienz und einer hohen Ladeleistung ermöglicht werden.
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Die Ladespule kann ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Wechsel-Ladefeld einen Wechselstrom zu erzeugen. Das Fahrzeug kann Ladeelektronik (insbesondere mit einem Gleichrichter) umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis des Wechselstroms einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers zu erzeugen.
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Das Fahrzeug kann somit derart ausgebildet sein, dass die Ladespule als Sekundärspule zur Aufnahme von elektrischer Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers betrieben werden kann. Des Weiteren kann das Fahrzeug derart ausgebildet sein, dass die Ladespule (auch) als Primärspule zur Bereitstellung von elektrischer Energie betrieben werden kann. Es kann z.B. einem Nutzer ermöglicht werden, ein Smartphone (z.B. gemäß dem Qi Standard) mittels der Ladespule des Fahrzeugs zu laden (wenn sich die Ladespule im ausgeklappten Zustand befindet) und/oder um ein elektrisches Gerät (z.B. eine Kühlbox) zu betreiben. So kann der Komfort für einen Nutzer des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein induktives Ladesystem beschrieben, dass ein in diesem Dokument beschriebenes (Kraft-) Fahrzeug mit einer ausklappbaren Ladespule umfasst. Des Weiteren umfasst das Ladesystem eine Primäreinheit, die eingerichtet ist, ein magnetisches Ladefeld zu erzeugen, um einen Ladestrom in der ausklappbaren Ladespule zu induzieren. Außerdem umfasst das induktive Ladesystem eine Halterung, die ausgebildet ist, an dem Fahrzeug befestigt zu werden, und die derart mit der Primäreinheit verbunden ist, dass die ausgeklappte Ladespule für einen induktiven Ladevorgang an einer definierten Position über der Primäreinheit positioniert ist. Die definierte Position kann dabei eine besonders hohe Energieeffizienz und/oder Ladeleistung ermöglichen. Die Halterung kann bevorzugt als Ständer für das Fahrzeug (insbesondere für ein Motorrad) ausgebildet sein. Die Halterung ist dabei typischerweise an die Dimensionierung des Fahrzeugs angepasst. Das Ladesystem ermöglicht es einem Nutzer, in komfortabler Weise einen induktiven Ladevorgang mit hoher Energieeffizienz und hoher Ladeleistung durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines (Kraft-) Fahrzeugs beschrieben, wobei das Fahrzeug einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und eine ausklappbare Ladespule umfasst, und wobei die Ladespule ausgebildet ist, auf Basis eines magnetischen Ladefelds einen Ladestrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu erzeugen. Das Verfahren kann durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs ausgeführt werden.
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Das Verfahren umfasst, für einen induktiven Ladevorgangs, das Ermitteln von Rolldaten in Bezug auf den Rollwinkel des Fahrzeugs relativ zu dem Boden, auf dem das Fahrzeug steht oder fährt. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Einstellen des Ausklapp-Winkels der ausklappbaren Ladespule in Abhängigkeit von den Rolldaten.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- Figur la beispielhafte Komponenten eines Motorrads;
- 1b ein beispielhaftes induktives Ladesystem;
- 2a eine beispielhafte Seitenverkleidung eines Motorrads;
- 2b ein beispielhaftes Motorrad mit einer ausklappbaren Ladespule in einer Frontansicht;
- 2c ein beispielhaftes Motorrad mit einer ausgeklappten Ladespule;
- 3 ein beispielhaftes Motorrad mit einer verstellbaren Ladespule; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb einer verstellbaren Ladespule eines Motorrads.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, einen effizienten induktiven Ladevorgang mit relativ hoher Ladeleistung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein beispielhaftes Motorrad 110 mit einem Vorderrad 116 und einem Hinterrad 117 (als Beispiel für ein Fahrzeug). Das Hinterrad 117 ist typischerweise an einem Rahmen bzw. an einem Gestell 120 des Motorrads 110 befestigt. An dem Rahmen bzw. Gestell 120 kann ein elektrischer Energiespeicher 114 (z.B. ein Lithium-Ionen-basierter Energiespeicher) angeordnet sein, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine 112 zum Antrieb des Motorrads 110 zu speichern. Des Weiteren kann an dem Rahmen bzw. Gestell 120 eine Sitzbank 113 für den Fahrer des Motorrads 110 angeordnet sein. Außerdem kann das Motorrad 110 ein oder mehrere Steuereinheiten und/oder Steuergeräte 111 umfassen, mit denen der Betrieb der unterschiedlichen Komponenten des Motorrads 110 gesteuert und/oder koordiniert werden kann. Ferner kann das Motorrad 110 eine Ladeeinheit bzw. Sekundärelektronik 173 umfassen, die eingerichtet ist, einen Ladevorgang zum Laden des elektrischen Energiespeichers 114 des Motorrads zu ermöglichen.
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Der Rahmen 120 des Motorrads 110 kann über einen Lenk- und/oder Steuerkopf 119 mit der Gabel des Motorrads 110 verbunden sein, wobei das Vorderrad 116 an der Gabel befestigt ist. Die Gabel des Motorrads 110 kann mittels eines Lenkers 115 durch einen Fahrer des Motorrads 110 bewegt werden.
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1b zeigt schematisch ein beispielhaftes induktives Ladesystem 150. Ein induktives Ladesystem 150 umfasst auf der Seite des Motorrads 110 eine Sekundärspule 171, die über einen Gleichrichter mit dem Energiespeicher 114 elektrisch leitend verbunden ist. Der Gleichrichter ist Teil der Ladeeinheit bzw. der Sekundärelektronik 173. Die Sekundärspule 171 und die Sekundärelektronik 173 sind typischerweise über zumindest eine (Wechselstrom-) Leitung 172 elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden zusammen eine sogenannte „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit bzw. Sekundäreinheit 170.
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Die Sekundärspule 171 der Sekundäreinheit 170 kann über einer Primärspule 161 positioniert werden, wobei die Primärspule 161 z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule 161 ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit bzw. Primäreinheit 160. Die Primärspule 161 ist über eine (Wechselstrom-) Leitung 162 mit einer Primärelektronik 163 und weiter mit einer Stromversorgung verbunden. Die Primärelektronik 163 kann einen Frequenz-Generator bzw. Wechselrichter bzw. Inverter umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule 161 der Primäreinheit 160 erzeugt, wodurch ein magnetisches Wechselfeld (insbesondere ein magnetisches Ladefeld) erzeugt wird. Das magnetische Wechselfeld kann eine Wechselfeld-Frequenz aus einem vordefinierten Frequenzbereich aufweisen. Die Wechselfeld-Frequenz des elektromagnetischen Wechselfelds kann im Bereich von 80-90kHz (insbesondere bei einer nominalen Betriebsfrequenz von 85kHz) liegen.
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Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule 161 der Primäreinheit 160 und Sekundärspule 171 der Sekundäreinheit 170 (d.h. bei einem ausreichend hohen Kopplungsgrad) über den Luftspalt 180 wird durch das magnetische Wechselfeld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule 171 induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule 171 der Sekundäreinheit 170 wird durch den Gleichrichter der Sekundärelektronik 173 gleichgerichtet und im Energiespeicher 114 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von einer Stromversorgung zum Energiespeicher 114 des Fahrzeugs 110 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 110 durch ein Lade-Steuergerät der Sekundärelektronik 173 gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos (etwa über WLAN) mit der Primäreinheit 160 zu kommunizieren.
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Zur Überbrückung eines relativ großen Luftspalts 180 werden typischerweise resonante induktive Koppelsysteme verwendet. Die Primäreinheit 160 weist zu diesem Zweck einen Primärschwingkreis auf, der die Primärspule 161 umfasst. Des Weiteren weist die Sekundäreinheit 170 einen Sekundärschwingkreis auf, der die Sekundärspule 171 umfasst. Die Resonanzfrequenz der Schwingkreise hängt typischerweise von den Übertragungsparametern des induktiven Koppelsystems ab, die wiederum von dem räumlichen Versatz zwischen der Primärspule 161 und der Sekundärspule 171 abhängen. Des Weiteren kann die Spannung des zu ladenden Energiespeichers 114 einen Einfluss auf die Übertragungsparameter haben. Folglich können die Resonanzfrequenzen der Schwingkreise der Primäreinheit 161 und der Sekundäreinheit 171 je nach spezifischer Ladesituation bei einem Ladevorgang substantiell voneinander und/oder von der Wechselfeld-Frequenz bzw. der nominalen Betriebsfrequenz abweichen, wodurch die Effizienz und/oder die Übertragungsleistung eines Ladevorgangs beeinträchtigt werden können.
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Ein Motorrad 110 weist, wie in 2a schematisch dargestellt, typischerweise eine Seitenverkleidung 200 auf. Die Seitenverkleidung kann z.B. aus Gründen des Designs, als Windschutz und/oder zur Erhöhung der Aerodynamik des Motorrads 110 verwendet werden. Die Seitenverkleidung 200 verläuft typischerweise im Wesentlichen innerhalb einer durch die Hochachse und die Längsachse des Motorrads 110 gebildeten Ebene. Die Seitenverkleidung kann z.B. aus Kunststoff und/oder aus einem Verbundwerkstoff bestehen.
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Wie in 2a veranschaulicht, kann die Seitenverkleidung 200 zumindest teilweise ausklappbar ausgebildet sein. Insbesondere kann die Seitenverkleidung 200 eine Klappe 201 aufweisen (oder als Klappe ausgebildet sein), wobei die Klappe 201 um eine Achse 202 aufgeklappt werden kann. Die Achse 202 verläuft dabei im Wesentlichen entlang der Längsachse des Motorrads 110. Die Klappe 201 kann über einen Verschluss bzw. Riegel 203 in der geschlossenen Lage gehalten werden. Andererseits kann die Klappe 201 um die Achse 202 aufgeklappt werden. Dabei können das Aufklappen und das Schließen der Klappe 201 ggf. automatisch durch einen Aktor 205, insbesondere durch einen elektrischen Motor, bewirkt werden.
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2b zeigt ein beispielhaftes Motorrad 110 in einer Frontansicht (d.h. in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse des Motorrads 110). Dabei zeigt 2b die Seitenverkleidung 200 des Motorrads 110 sowie eine optionale Frontverkleidung 210. Des Weiteren zeigt 2b die Klappe 201 der Seitenverkleidung 200 in einem geschlossenen bzw. zugeklappten Zustand.
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An der Klappe 201 kann die Sekundärspule 171 zum induktiven Laden des Energiespeichers 114 des Motorrads 110 angeordnet sein. Insbesondere kann die Sekundärspule 171 derart angeordnet sein, dass durch Ausklappen der Klappe 201 auch die Sekundärspule 171 ausgeklappt werden kann, z.B. um die Sekundärspule 171 für einen Ladevorgang über einer Primärspule 161 zu positionieren.
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2c zeigt das Motorrad 110 mit einer ausgeklappten Klappe 201. Die Klappe 201 mit der Sekundärspule 171 ist über einer Primäreinheit 160 mit einer Primärspule 161 angeordnet. Als Folge daraus kann über den (relativ kleinen) Luftspalt 180 ein effizienter induktiver Ladevorgang durchgeführt werden. Des Weiteren kann durch die Anordnung der Sekundärspule 171 innerhalb der Seitenverkleidung 200 des Motorrads 110 eine relativ große Sekundärspule 171 verwendet werden, um relativ große Ladeleistungen zu ermöglichen.
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Die Primäreinheit 160 kann an einem Motorradständer 222 befestigt sein (z.B. mittels eines Verbindungselements 224, etwa über eine Stange oder über ein Band). Dabei kann das Verbindungselement 224 derart ausgelegt sein, dass die Sekundärspule 171 in der ausgeklappten Klappe 201 automatisch (bevorzugt optimal) über der Primäreinheit 160 positioniert ist, wenn sich das Motorrad 110 in dem Motorradständer 222 befindet. So kann in besonders komfortabler Weise ein effizienter induktiver Ladevorgang mit einer relativ hohen Ladeleistung ermöglicht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die Klappe 201 ausgebildet sein, durch einen Aktor 205 automatisch von dem eingeklappten Zustand in den ausgeklappten Zustand überführt zu werden. Der Aktor 205 kann dabei eingerichtet sein, den Ausklapp-Winkel 302 der Klappe 201 (siehe 3) in einem bestimmten Winkelbereich (z.B. zwischen 0° (für den eingeklappten Zustand) und 90° oder 120° (für den eingeklappten Zustand)) zu verändern. Dabei kann der Ausklapp-Winkel 302 bevorzugt quasi-kontinuierlich innerhalb des Winkelbereichs eingestellt werden.
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Die Steuereinheit 111 des Motorrads 110 kann eingerichtet sein, einen Rollwinkel 301 des Motorrads 110 (d.h. eine Drehung des Motorrads 110 um die Längsachse des Motorrads 301) zu ermitteln. Beispielsweise kann das Motorrad 110 gekippt abgestellt worden sein (z.B. in einem Motorradständer 222), so dass das Motorrad 110 für einen Ladevorgang einen Rollwinkel 301 ungleich Null aufweist (relativ zu der Hochachse des Motorrads 110).
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Die Steuereinheit 111 kann ferner eingerichtet sein, den erforderlichen Ausklapp-Winkel 302 der Klappe 201 (mit der Sekundärspule 171) für einen Ladevorgang in Abhängigkeit von dem Rollwinkel 301 des Motorrads 110 zu bestimmen.
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Insbesondere kann die Steuereinheit 111 eingerichtet sein, den Aktor 205 der Klappe 201 derart in Abhängigkeit von dem ermittelten Rollwinkel 301 zu betreiben, dass die Klappe 201 (und damit auch die Sekundärspule 171) parallel zu dem Boden und/oder parallel zu einer Primärspule 161 angeordnet sind. Beispielsweise kann der Aktor 205 betrieben werden, um zu bewirken, dass die Summe aus dem Rollwinkel 301 und dem Ausklapp-Winkel 302 im Wesentlichen konstant bei 90° bleibt bzw. ist (wobei angenommen werden kann, dass der Rollwinkel 301 negativ ist, wenn das Motorrad 110 zu der gegenüberliegenden Seite von der Seite gekippt ist, an der die Klappe 201 angeordnet ist). Durch die Anpassung des Ausklapp-Winkels 302 an den jeweiligen Rollwinkel 301 kann die Güte eines induktiven Ladevorgangs weiter erhöht werden.
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3 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Motorrad 110 auf einer Fahrbahn 300 fährt, wobei die Fahrbahn 300 Primärspulen 161 aufweist, die auf oder in der Fahrbahn 300 angeordnet sind, um während der Fahrt des Motorrads 110 einen induktiven Ladevorgang durchzuführen. Die Steuereinheit 111 des Motorrads 110 kann eingerichtet sein, während der Fahrt des Motorrads 110 wiederholt, insbesondere periodisch, Rolldaten in Bezug auf den Rollwinkel 301 des Motorrads 110 zu ermitteln. Des Weiteren kann die Steuereinheit 111 eingerichtet sein, den Aktor 205 in Abhängigkeit von den Rolldaten zu betreiben, um wiederholt den Ausklapp-Winkel 302 der Klappe 201 anzupassen, so dass die Klappe 201 und/oder die Sekundärspule 171 stets parallel zu der Fahrbahn 300 ausgerichtet sind. So kann auch während der Fahrt eines Motorrads 110 ein effizienter induktiver Ladevorgang mit hoher Ladeleistung ermöglicht werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Betrieb eines Fahrzeugs 110, wobei das Fahrzeug 110 einen elektrischen Energiespeicher 114 zum Speichern von elektrischer Energie und eine ausklappbare Ladespule 171 umfasst (die z.B. an einer entlang der Längsachse des Fahrzeugs 110 verlaufenden Seite angeordnet ist). Die Ladespule 171 kann ausgebildet sein, auf Basis eines magnetischen Ladefeldes einen Ladestrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers 114 zu erzeugen. Mit der elektrischen Energie aus dem Energiespeicher 114 kann ggf. ein Antriebsmotor des Fahrzeugs 110 betrieben werden.
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Das Verfahren 400 umfasst, für einen induktiven Ladevorgangs (ggf. auch während der Fahrt des Fahrzeugs 110), das Ermitteln 401 von Rolldaten in Bezug auf den Rollwinkel 301 des Fahrzeugs 110 relativ zu dem Boden bzw. der Fahrbahn 300, auf dem bzw. auf der das Fahrzeug 110 steht oder fährt. Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Einstellen 402 des Ausklapp-Winkels 302 der ausklappbaren Ladespule 171 in Abhängigkeit von den Rolldaten (z.B. um zu bewirken, dass die Summe aus Ausklapp-Winkel 302 und Rollwinkel 301 ein vordefinierter fester Wert ist bzw. bleibt, etwa 90°). So kann ein energieeffizienter induktiver Ladevorgang mit hoher Ladeleistung ermöglicht werden.
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Es wird somit ein Fahrzeug, insbesondere ein Motorrad 110, mit einer Seitenverkleidung 200 beschrieben, die klappbar gestaltet ist. Dabei kann das Motorrad 110 einen Elektromotor 205 aufweisen, der die Seitenverkleidung 200, insbesondere eine Klappe 201 der Seitenverkleidung 200, automatisch ausfahren und einklappen kann. In die Seitenverkleidung 200 können ein oder mehrere Induktionsspulen 171 des Motorrades 110 angeordnet werden.
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Für einen Ladevorgang wird das Motorrad 110 über einer Primäreinheit 160 (insbesondere einer Ladematte) positioniert. Um automatisch die richtige Position des Motorrads 110 für eine optimale Ladeeffizienz zu gewährleisten, kann eine Motorradhalterung 222 verwenden werden, die fest mit der Primäreinheit 160 verbunden ist.
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Des Weiteren kann ein Laden während der Fahrt ermöglicht werden (auf einer Fahrbahn 300, die für induktives Laden ausgelegt ist). Dabei kann der Ausklapp-Winkel 302 der Seitenverkleidung 200 in Abhängigkeit von dem Rollwinkel 301 des Motorrads 110 angepasst werden. Die Steuereinheit 111 des Motorrads 110 kann eingerichtet sein, einen zukünftigen Rollwinkel 301 (z.B. den Rollwinkel 301 des Motorrads 110 in 1 bis 5 Sekunden) des Motorrads 110 zu prädizieren. Der Ausklapp-Winkel 302 kann dann in zuverlässiger und robuster Weise (vorausschauend) in Abhängigkeit von dem prädizierten Rollwinkel 301 eingestellt werden.
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Die Steuereinheit 111 kann eingerichtet sein, zur Vorhersage des zukünftigen Rollwinkels 301 das bevorzugte Neigungsverhalten des Fahrers des Motorrads 110 zu erlernen (z.B. mittels eines selbstlernenden Systems, das z.B. auf Maschine Learning Algorithmen basiert).
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird ein komfortabler und energieeffizienter induktiver Ladevorgang mit relativ hoher Ladeleistung ermöglicht. Des Weiteren kann ein induktives Laden während der Fahrt eines Motorrads 110 ermöglicht werden, wodurch die Reichweite des Motorrads 110 erhöht wird. Die Primäreinheit 160 für einen Ladevorgang kann dabei als Matte mit einem Netzanschluss ausgebildet werden, die ggf. von dem Motorrad 110 transportiert werden kann. Dabei ist die Matte bevorzugt derart ausgebildet, dass die Matte zusammengerollt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
