DE102021118072A1

DE102021118072A1 - Bidirektionale drahlose Leistungsübertragung mit Hilfsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102021118072A1
Application number: DE102021118072.4A
Authority: DE
Inventors: Matthew Kenneth Hortop
Original assignee: Rivian IP Holdings LLC
Current assignee: Rivian IP Holdings LLC
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2022-02-03
Also published as: US11527923B2; US20220037934A1; US11967837B2; CN114069877A; US20230062292A1

Abstract

Offenbarte Ausführungsformen schließen Einrichtungen, Systeme und Verfahren zum Übertragen elektrischer Leistung zwischen einem elektrischen Leistungssystem eines Fahrzeugs und einer anderen Vorrichtung ein. In einer veranschaulichenden Ausführungsform schließt eine Einrichtung eine drahtlose Übertragungseinheit ein, die elektrisch mit einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs gekoppelt und konfiguriert ist, um einen drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustausch zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung zu ermöglichen. Das Hochspannungssystem ist betreibbar, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen, und die Hilfsvorrichtung ist vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Eine Übertragungssteuereinheit ist konfiguriert, um mit der drahtlosen Übertragungseinheit zu kommunizieren und mindestens einen Parameter zu steuern, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Einrichtungen, Systeme und Verfahren zum Übertragen elektrischer Leistung zwischen einem elektrischen Leistungssystem eines Fahrzeugs und einer anderen Vorrichtung.
Die Ausführungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
Mit der zunehmenden Verwendung von tragbaren elektronischen Vorrichtungen wünschen Personen zunehmend Steckdosen und andere Schnittstellen, um Batterien in diesen Vorrichtungen mit Leistung zu versorgen und/oder zu laden. Neben ubiquitären 12-Volt-„Zigarettenanzünder“-Buchsen schließen heutige Fahrzeuge gewöhnlich Universal Serial Bus-Buchsen (USB-Buchsen) ein, an die Personen Stromkabel für Global Positioning System-Vorrichtungen (GPS-Vorrichtungen), Smartphones, Unterhaltungsvorrichtungen und tragbare Rechenvorrichtungen anschließen können. Einige Fahrzeuge schließen Wechselrichter ein, die eine oder mehrere zwei- oder dreipolige Haushaltswechselstromsteckdosen bereitstellen, um Wechselstrom für Vorrichtungen, einschließlich, ohne Einschränkung, Fernsehern, Unterhaltungssystemen und anderer wechselstrombetriebener Vorrichtungen, bereitzustellen.
Wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist, können mechanisch angetriebene Generatoren elektrische Leistung erzeugen, die verwendet werden kann, um die fahrzeugeigenen Batterien wiederaufzuladen sowie das System des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen und elektrische Leistung über die zuvor beschriebenen Steckdosen bereitzustellen. Wenn ein Fahrzeug nicht in Betrieb ist, wird elektrische Leistung durch die Batterien des Fahrzeugs bereitgestellt, und somit ist die über die Steckdosen verfügbare elektrische Leistung begrenzt, und die Verwendung der Steckdosen kann die Batterien des Fahrzeugs entleeren. Ferner kann, wenn das Fahrzeug ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ist, jegliche elektrische Leistung, die über die Steckdosen verbraucht wird, elektrische Leistung entziehen, die vom Antriebsstrang des Fahrzeugs benötigt wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Daher sollte, wenngleich Personen möglicherweise elektrische Leistung nutzen möchten, die von einem Fahrzeug verfügbar sein kann, die Verwendung der elektrischen Leistung des Fahrzeugs gesteuert werden, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, genügend elektrische Leistung beizubehalten, um die Systeme des Fahrzeugs zu betreiben.
KURZDARSTELLUNG
Offenbarte Ausführungsformen schließen Einrichtungen, Systeme und Verfahren zum Übertragen elektrischer Leistung zwischen einem elektrischen Leistungssystem eines Fahrzeugs und einer anderen Vorrichtung ein.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform schließt eine Einrichtung eine drahtlose Übertragungseinheit ein, die elektrisch mit einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs gekoppelt und konfiguriert ist, um einen drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustausch zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung zu ermöglichen. Das Hochspannungssystem ist betreibbar, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen, und die Hilfsvorrichtung ist vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Eine Übertragungssteuereinheit ist konfiguriert, um mit der drahtlosen Übertragungseinheit zu kommunizieren und mindestens einen Parameter zu steuern, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.
In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein Fahrzeug eine Fahrzeugkarosserie ein, die mindestens einen Aufnahmeabschnitt einschließt, der eine Fahrgastzelle einschließt, die konfiguriert ist, um einen Bediener, eine Pritsche und einen Kofferraum aufzunehmen. Ein Antriebsstrang ist konfiguriert, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein Bedienersteuersystem ist konfiguriert, um es dem Bediener zu ermöglichen, Betriebsabläufe des Fahrzeugs anzuleiten. Ein Hochspannungssystem ist betreibbar, um den Antriebsstrang mit Leistung zu versorgen. Eine drahtlose Übertragungseinheit ist im Aufnahmeabschnitt positioniert und elektrisch mit dem Hochspannungssystem gekoppelt und konfiguriert, um einen drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustausch zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung zu ermöglichen. Das Hochspannungssystem ist betreibbar, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen. Die Hilfsvorrichtung ist vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert ist zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Eine Übertragungssteuereinheit ist konfiguriert, um mit der drahtlosen Übertragungseinheit zu kommunizieren und mindestens einen Parameter zu steuern, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.
In einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein Verfahren ein Ermöglichen eines drahtlosen Leistungsaustauschs zwischen einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs und einer Hilfsvorrichtung ein. Das Hochspannungssystem ist betreibbar, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen. Die Hilfsvorrichtung ist vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Es wird eine Parametereinstellung empfangen, die eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt. Die Parametereinstellung schließt eine Einstellung ein, die aus mindestens einem von einer Menge an elektrischer Leistung, die zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung übertragen werden soll, und einer Rate einer elektrischen Leistungsübertragung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung ausgewählt ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsbereiche sind anhand der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei der Schwerpunkt stattdessen auf eine Veranschaulichung der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen gelegt wird. In den Zeichnungen:

ist 1 ein Blockdiagramm in teilweise schematischer Form eines Fahrzeugs, das eine oder mehrere drahtlose Übertragungsschnittstellen einschließt, die konfiguriert sind, um Leistung mit einer oder mehreren Hilfsvorrichtungen auszutauschen;
ist 2 ein Blockdiagramm in teilweise schematischer Form von Hilfsvorrichtungen; sind 3A-3C Blockdiagramme in teilweiser schematischer Form von Hilfsvorrichtungen, die mit Hilfsübertragungseinheiten ausgestattet sind, um drahtlos Leistung mit einer oder mehreren der drahtlosen Übertragungsschnittstellen von 1 auszutauschen,
sind 4A-4B Blockdiagramme von Hilfsvorrichtungsgestellen, die konfiguriert sind, um Hilfsvorrichtungen neben drahtlosen Übertragungsschnittstellen zu positionieren;
ist 5 ein schematisches Diagramm einer drahtlosen Übertragungsschaltung, die konfiguriert ist, um elektrische Leistung zwischen einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs und einer Hilfsvorrichtung zu übertragen,
ist 6 ein Blockdiagramm einer Übertragungssteuereinheit, die betreibbar ist, um eine Übertragung von elektrischer Leistung über eine drahtlose Übertragungseinheit zu steuern;
ist 7 ein Blockdiagramm in teilweise schematischer Form einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, die für die Steuerung der Übertragungssteuereinheit von 6 sorgt; und
ist 8 ein Flussdiagramm eines veranschaulichenden Verfahrens eines Verfahrens zum Übertragen von Leistung zwischen einer Hochspannungsvorrichtung und einer Hilfsvorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Art und soll die vorliegende Offenbarung, eine Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Ziffer von jeder der dreistelligen Bezugsziffern der Nummer der Figur, in der das Element zuerst erscheint, entspricht.
Als nicht einschränkende Einführung und Übersicht schließt eine Einrichtung in verschiedenen Ausführungsformen eine drahtlose Übertragungseinheit ein, die elektrisch mit einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs gekoppelt und konfiguriert ist, um einen drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustausch zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung zu ermöglichen. Das Hochspannungssystem ist betreibbar, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen. Die Hilfsvorrichtung ist vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Eine Übertragungssteuereinheit ist konfiguriert, um mit der drahtlosen Übertragungseinheit zu kommunizieren und mindestens einen Parameter zu steuern, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.
Nachdem nun eine Übersicht gegeben wurde, werden Details verschiedener Ausführungsformen als nicht einschränkende Beispiele erklärt, die nur veranschaulichend und nicht einschränkend gegeben werden.
Die folgende Beschreibung erklärt nur veranschaulichend und nicht einschränkend verschiedene Ausführungsformen von Systemen, Einrichtungen und Verfahren, um einem Bediener zu helfen, von einem Identifizieren einer alternativen Reiseroute zu profitieren.
Bezugnehmend auf 1 schließt ein Fahrzeug 100, das ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Geländewagen (SUV) oder ein anderes Fahrzeug sein kann, eine Karosserie 102 ein, die Bordsysteme des Fahrzeugs aufnimmt. Die Karosserie 102 schließt außerdem eine Fahrgastzelle 104 ein, um einen Bediener und möglicherweise einen oder mehrere Passagiere aufzunehmen. Die Karosserie 104 schließt außerdem eine Ladefläche 106, wie einen Kofferraum oder eine Pritsche, ein. Unter den Bordsystemen schließt das Fahrzeug 100 einen Antriebsstrang 101 ein, der Rädern 103 Antriebskraft bereitstellt, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 100 ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, das ein Hochspannungssystem 105 einschließt, das elektrische Leistung bereitstellt, die in der Lage ist, den Antriebsstrang 101 anzutreiben. Es versteht sich, dass ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mehr elektrische Leistung verwendet als zum Beispiel ein benzinbetriebenes Fahrzeug, das hauptsächlich auf Verbrennung beruht, um Leistung für seinen Antriebsstrang bereitzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere drahtlose Übertragungseinheiten 110 und 112 um die Karosserie 102 des Fahrzeugs 100 positioniert, um für die Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem 110 und einer oder mehreren Hilfsvorrichtungen 111 und 113 zu sorgen. Die drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 sind bidirektional und somit konfiguriert, um elektrische Leistung an das oder von dem Hochspannungssystem 105 zu übertragen. In verschiedenen Ausführungsformen verwenden die drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 eine induktive Leistungsübertragung, um Leistung zwischen dem Hochspannungsstromsystem 110 und den Hilfsvorrichtungen 111 und 113 zu übertragen, wie nachstehend weiter beschrieben. Wenn somit die Hilfsvorrichtungen 111 und 113 angrenzend an die drahtlosen Übertragungseinheiten 110 bzw. 112 angeordnet sind, ermöglicht eine induktive Leistungsübertragung eine drahtlose Übertragung von elektrischer Leistung dazwischen. In verschiedenen Ausführungsformen stehen die drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 in Kommunikation mit einer Übertragungssteuereinheit 120, die eine Steuerung der Übertragung von elektrischer Leistung zwischen den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 und den Hilfsvorrichtungen 111 und 113 ermöglicht, wie nachstehend weiter beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen sind die drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 direkt oder durch die Übertragungssteuereinheit 120 mit dem Hochspannungssystem 105 gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 in der Fahrgastzelle 104 und/oder der Ladefläche 106 des Fahrzeugs 100 positioniert. Die in der Fahrgastzelle 104 angeordnete drahtlose Übertragungseinheit 110 kann zum Beispiel auf einer Bodenplatte der Fahrgastzelle 104 positioniert sein. Die Hilfsvorrichtung 111 kann somit auf der Bodenplatte angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit 110 positioniert sein, um Leistung mit dem Hochspannungssystem 105 auszutauschen. Wenn sie auf der Bodenplatte positioniert sind, können die drahtlose Übertragungseinheit 110 und die Hilfsvorrichtung 111 elektrische Leistung übertragen, ohne unnötig Platz zu verbrauchen und dadurch den Komfort eines oder mehrerer Insassen der Fahrgastzelle 104 zu beeinträchtigen. Die auf der Ladefläche 106 angeordnete drahtlose Übertragungseinheit 112 kann an einer Seite oder in einer Ecke der Ladefläche 106 positioniert sein. Wenn sie an einer Seite oder in einer Ecke des der Ladefläche 106 positioniert sind, können die drahtlose Übertragungseinheit 112 und die Hilfsvorrichtung 113 elektrische Leistung übertragen, ohne unnötig Platz zu verbrauchen, der verwendet werden kann, um weitere Fracht an Bord des Fahrzeugs 100 zu transportieren.
Die Hilfsvorrichtungen 111 und 113 können eine beliebige Anzahl von elektrisch betriebenen Vorrichtungen einschließen, die wünschenswerterweise Leistung über eine der drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 (1) oder andere drahtlose Übertragungseinheiten in anderen Fahrzeugen oder an anderen Orten (nicht gezeigt) austauschen können. Der Einfachheit halber beschreibt die vorstehende Erörterung der Hilfsvorrichtung ausdrücklich die Hilfsvorrichtung 111, die elektrische Leistung mit der drahtlosen Übertragungseinheit 110, der drahtlosen Übertragungseinheit 112 oder einer anderen drahtlosen Übertragungseinheit austauscht.
Bezugnehmend auf 2 kann die Hilfsvorrichtung 111 jede Vorrichtung einschließen, die Leistung speichert oder dem Fahrzeug 100 Leistung zuführen kann (1). In verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsvorrichtung eine Überschuss-Leistungszelle 210 einschließen. Die Überschuss-Leistungszelle 210 kann eine oder mehrere interne Leistungszellen (nicht gezeigt) einschließen, die über eine externe Ladevorrichtung oder unter Verwendung eines Ladesystems, die/das zum Laden des Hochspannungssystems 105 (1) des Fahrzeugs 100 verwendet wird, geladen werden. Wenn sie angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit 110 (oder die drahtlose Übertragungseinheit 112) positioniert ist, kann die Überschuss-Leistungszelle 210 dem Hochspannungssystem 105 Leistung bereitstellen, um Leistung zum Betreiben des Antriebsstrangs 101 und anderer Systeme an Bord des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Die Überschuss-Leistungszelle 210 kann mit mehr als einem Fahrzeug verwendet werden oder sie kann verwendet werden, um einer anderen elektrisch betriebenen Vorrichtung drahtlos Leistung bereitzustellen. Die Überschuss-Leistungszelle 210 kann über drahtlose Übertragungseinheiten, wie darin beschrieben, ladbar sein, oder die Überschuss-Leistungszelle 210 kann über elektrische Koppler (in 2 nicht gezeigt) geladen werden oder Leistung liefern.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsvorrichtung 111 auch einen Festkörpergenerator 220 einschließen. Der Generator 220 schließt, wie die Überschuss-Leistungszelle 210 und die anderen Hilfsvorrichtungen, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben sind, eine oder mehrere interne Leistungszellen (in 2 nicht gezeigt) ein. Zusätzlich schließt der Generator 220 Steckdosen 222 und 224 ein, an die elektrisch betriebene Vorrichtungen angeschlossen werden können, um Leistung von dem Generator 220 aufzunehmen. Die Haushaltswechselstromsteckdosen 222 können ermöglichen, dass Haushaltsvorrichtungen (nicht gezeigt), die Wechselstrom empfangen, mit den Wechselstromsteckdosen 222 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Haushaltsvorrichtungen in den Generator 220 „eingesteckt“ werden und Leistung davon aufnehmen. Die Gleichstromsteckdosen 224, wie USB-Buchsen, können ebenfalls bereitgestellt werden, um Vorrichtungen, wie tragbare Computer, Tablet-Computer, Smartphones und andere elektronische Vorrichtungen, die über USB-Kabel geladen oder betrieben werden, mit Leistung zu versorgen. Der Generator 220 kann portabel entfernt vom Fahrzeug (1) verwendet werden, um Leistung an einem gewünschten Ort bereitzustellen. Der Generator 220 kann zum Beispiel auf einem Campingplatz, bei einem Picknick oder bei einem anderen Fest im Freien verwendet werden. Wenn ein Stromausfall auftritt, kann der Generator 220 auch verwendet werden, um verschiedene Vorrichtungen in einem Haus oder Büro mit Leistung zu versorgen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsvorrichtung 111 eine Beleuchtungsvorrichtung 230 einschließen. Die Beleuchtungsvorrichtung 230 kann eine oder mehrere interne Leistungszellen (nicht gezeigt) und ein oder mehrere Beleuchtungselemente 232 einschließen. Die Beleuchtungsvorrichtung 230 kann auf einem Campingplatz oder bei einem Fest im Freien verwendet werden oder um Licht in einem Haus oder Büro bereitzustellen, wenn ein Stromausfall auftritt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsvorrichtung 111 eine Unterhaltungsvorrichtung 240 einschließen. Die Unterhaltungsvorrichtung 240 kann eine oder mehrere interne Leistungszellen (nicht gezeigt), eine Anzeige und/oder einen oder mehrere Lautsprecher einschließen. Die Unterhaltungsvorrichtung 240 kann außerdem ein Plattenlaufwerk, ein Kassettendeck oder andere Medienschnittstellen einschließen, um zu ermöglichen, dass Unterhaltung von verschiedenen Speicherungsmedien präsentiert wird. Die Unterhaltungsvorrichtung 240 kann auf einem Campingplatz oder bei einem Fest im Freien oder in einem Haus oder Büro verwendet werden, wenn ein Stromausfall auftritt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsvorrichtung 111 eine Temperatursteuervorrichtung 250 einschließen. Die Temperatursteuervorrichtung 250 kann eine oder mehrere interne Leistungszellen (nicht gezeigt) und einen Lüfter 252 zum Zirkulieren von Luft einschließen. Zusätzlich kann die Temperatursteuervorrichtung 250 auch eine thermoelektrische Heiz- oder Kühlvorrichtung (nicht gezeigt) einschließen, um erwärmte oder gekühlte Luft bereitzustellen. Wie die anderen hierin beschriebenen Hilfsvorrichtungen kann die Temperatursteuervorrichtung 250 auf einem Campingplatz oder bei einem Fest im Freien oder in einem Haus oder Büro verwendet werden, wenn ein Stromausfall auftritt.
Die unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Hilfsvorrichtungen 210, 220, 230, 240 und 250 sind eingeschlossen, um Beispiele für die Typen von Hilfsvorrichtungen 111 bereitzustellen, die mit den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 des Fahrzeugs 100 (1) verwendet werden können. Es versteht sich jedoch, dass die Hilfsvorrichtungen 210, 220, 230, 240 und 250 nur beispielhaft und nicht einschränkend bereitgestellt werden. Jede elektrische Vorrichtung, die unter Verwendung der drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 drahtlos Leistung austauschen kann, kann ebenfalls verwendet werden.
Bezugnehmend auf 3A-3C können Hilfsvorrichtungen 301-303 in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Formen von Hilfsübertragungseinheiten 311-313 einschließen, die es den Hilfsvorrichtungen 301-303 ermöglichen, drahtlos Leistung mit den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und 112 des Fahrzeugs 100 (1) auszutauschen. Bezugnehmend auf 3A kann die Hilfsvorrichtung 301 eine eingebaute Hilfsübertragungseinheit 311 in einer Basis, auf einer Seite oder auf der Oberseite der Hilfsvorrichtung 301 einschließen. Unter Verwendung der eingebauten Hilfsübertragungseinheit 311 kann die Hilfsvorrichtung 301 angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit 110 oder 112 positioniert werden, wobei die Hilfsübertragungseinheit 311 der drahtlosen Übertragungseinheit 110 oder 112 zugewandt ist, um den Austausch von Leistung dazwischen zu unterstützen.
Bezugnehmend auf 3B kann die Hilfsvorrichtung 302 eine externe Hilfsübertragungseinheit 312 einschließen. Die externe Hilfsübertragungseinheit 312 kann konfiguriert sein, um eine drahtlose Leistungsübertragung mit den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 oder 112 zu bewirken, und über eine elektrische Kopplung (nicht gezeigt) konfiguriert sein, um der Hilfsvorrichtung 302 Leistung bereitzustellen oder Leistung von dieser zu empfangen. Das Anbringen der externen Hilfsübertragungseinheit 312 an der Hilfsvorrichtung 302 ermöglicht die Verwendung einer beliebigen Anzahl von elektrisch betriebenen Vorrichtungen oder elektrischen Speicherungsvorrichtungen mit den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 oder 112 des Fahrzeugs 100. Die externe Hilfsübertragungseinheit 312 kann außerdem konfiguriert sein, um entweder dauerhaft oder vorübergehend an der Hilfsvorrichtung 302 über Klebstoffe, Befestigungsmittel oder Riemen (in 3B nicht gezeigt) mechanisch befestigt zu sein. Die externe Hilfsübertragungseinheit 312 ist konfiguriert, um auf einer unteren Oberfläche der Hilfsvorrichtung 302 angeordnet zu sein, wenn eine drahtlose Übertragungseinheit konfiguriert ist, um drahtlos Leistung mit einer unteren Oberfläche einer Hilfsvorrichtung auszutauschen. Eine ähnliche Konfiguration kann verwendet werden, wenn die drahtlose Übertragungseinheit konfiguriert ist, um drahtlos Leistung mit einer oberen Oberfläche der Hilfsvorrichtung auszutauschen.
Bezugnehmend auf 3C kann die Hilfsvorrichtung 303 eine weitere veranschaulichende externe Hilfsübertragungseinheit 313 einschließen. Die externe Hilfsübertragungseinheit 313 ist vergleichbar mit der externen Hilfsübertragungseinheit 312 (3B), außer dass die externe Hilfsübertragungseinheit 313 konfiguriert ist, um auf einer Seitenoberfläche der Hilfsvorrichtung 302 angeordnet zu sein, wenn eine drahtlose Übertragungseinheit konfiguriert ist, um drahtlos Leistung mit einer Seitenoberfläche einer Hilfsvorrichtung auszutauschen. Die externe Hilfsübertragungseinheit 313 kann ebenso wie die externe Hilfsübertragungseinheit 312 konfiguriert sein, um entweder dauerhaft oder vorübergehend an der Hilfsvorrichtung 303 über Klebstoffe, Befestigungsmittel oder Riemen (in 3B nicht gezeigt) mechanisch befestigt zu sein.
Bezugnehmend auf 4A und 4B kann das Fahrzeug 100 (in 4A und 4B nicht gezeigt) in verschiedenen Ausführungsformen ein oder mehrere Hilfsvorrichtungsgestelle 402 und 404 einschließen, um die Übertragung von elektrischer Leistung mit drahtlosen Übertragungseinheiten zu unterstützen. Die Hilfsvorrichtungsgestelle 402 und 404 können die Hilfsvorrichtungen in der Nähe der drahtlosen Übertragungseinheiten 401 und 403 positionieren. Die nahe Positionierung der Hilfsvorrichtungen mit den drahtlosen Übertragungseinheiten 401 und 403 kann dazu beitragen, die Hilfsvorrichtungen in der Nähe der drahtlosen Übertragungseinheiten 401 und 403 zu halten, um zur Unterstützung einer induktiven Übertragung von elektrischer Leistung damit beizutragen. Die Hilfsvorrichtungsgestelle 402 und 404 können bei sich bewegenden Fahrzeugen besonders hilfreich sein, um zu verhindern, dass die Hilfsvorrichtungen von den drahtlosen Übertragungseinheiten 401 und 403 wegrutschen oder sich anderweitig davon wegbewegen und dadurch die Wirksamkeit der drahtlosen elektrischen Leistungsübertragung verringern.
Bezugnehmend auf 4A ist die drahtlose Übertragungseinheit 401 in verschiedenen Ausführungsformen konfiguriert, um Leistung mit einer Hilfsübertragungseinheit 311 der Hilfsvorrichtung 301 (oder der externen Hilfsübertragungseinheit 312 der Hilfsvorrichtung 302) auszutauschen, die konfiguriert ist, um Leistung durch eine untere Oberfläche der Hilfsvorrichtung 301 drahtlos auszutauschen. Ein Hilfsvorrichtungsgestell 402 ist positioniert, um die Hilfsvorrichtung 301 über der drahtlosen Übertragungseinheit 401 aufzunehmen und zu halten. Das Hilfsvorrichtungsgestell 402 ist derart bemessen, dass es die Hilfsvorrichtung 301 aufnimmt, aber eine Bewegung der Hilfsvorrichtung 301 weg von der drahtlosen Übertragungseinheit 401 verhindert. In verschiedenen Ausführungsformen schließt das Hilfsvorrichtungsgestell 402 eine Befestigungsvorrichtung 412 ein, um die Hilfsvorrichtung 301 in dem Hilfsvorrichtungsgestell 402 zu halten. Die Befestigungsvorrichtung 412 kann einen elastischen Riemen, der dehnbar ist, um die Hilfsvorrichtung 301 aufzunehmen und dann zu befestigen, oder eine andere Form eines befestigbaren Riemens, um die Hilfsvorrichtung 301 aufzunehmen und dann zu befestigen, einschließen.
Bezugnehmend auf 4B ist die drahtlose Übertragungseinheit 403 konfiguriert, um Leistung mit einer externen Hilfsübertragungseinheit 313 der Hilfsvorrichtung 303 (oder einer entsprechenden, seitlich angeordneten, internen Hilfsübertragungseinheit, nicht gezeigt) auszutauschen, die konfiguriert ist, um Leistung durch ihre Seite drahtlos auszutauschen. Ein Hilfsvorrichtungsgestell 404 ist positioniert, um die Hilfsvorrichtung 303 neben der drahtlosen Übertragungseinheit 403 aufzunehmen und zu halten. Auch hier ist das Hilfsvorrichtungsgestell 404 derart bemessen, dass es die Hilfsvorrichtung 303 und ihre zugehörige Hilfsübertragungseinheit 313 aufnimmt, aber eine Bewegung der Hilfsvorrichtung 303 weg von der drahtlosen Übertragungseinheit 403 verhindert. In verschiedenen Ausführungsformen schließt das Hilfsvorrichtungsgestell 404 eine Befestigungsvorrichtung 414 ein, um die Hilfsvorrichtung 304 in dem Hilfsvorrichtungsgestell 404 zu halten. Die Befestigungsvorrichtung 414 kann einen elastischen Riemen, der dehnbar ist, um die Hilfsvorrichtung 304 aufzunehmen und dann zu befestigen, oder eine andere Form eines befestigbaren Riemens, um die Hilfsvorrichtung 303 aufzunehmen und dann zu befestigen, einschließen.
Bezugnehmend auf 5 schließen eine drahtlose Übertragungsschaltung 501 einer drahtlosen Übertragungseinheit, wie die drahtlosen Übertragungseinheiten 111 und 113 (1), und eine Hilfsübertragungsschaltung 511 einer Hilfsübertragungseinheit, wie die Hilfsübertragungseinheiten 311-313 (3A-3C), in verschiedenen Ausführungsformen eine Schaltung zum Unterstützen einer drahtlosen induktiven elektrischen Leistungsübertragung ein. Die drahtlose Übertragungsschaltung 501, die mit dem Hochspannungssystem 105 wie zuvor beschrieben gekoppelt ist, schließt eine Inverterschaltung 503 und eine Induktorschaltung 505 ein. Entsprechend schließt die Hilfsübertragungsschaltung 511, die mit der Hilfsvorrichtung 112 wie zuvor beschrieben gekoppelt ist, eine Inverterschaltung 513 und eine Induktorschaltung 515 ein. Wenn elektrische Leistung von dem Hochspannungssystem 105 an die Hilfsvorrichtung 111 übertragen wird, wird elektrische Leistung von dem Hochspannungssystem 105 durch die Inverterschaltung 503 invertiert und dann zu der Induktorschaltung 505 geleitet, um einen Magnetfluss zu induzieren (in 5 nicht gezeigt). Der Magnetfluss wird durch die Induktorschaltung 515 empfangen, wodurch ein elektrischer Strom induziert wird, der durch die Inverterschaltung 513 zu der Hilfsvorrichtung 111 geleitet wird. Wenn die elektrische Leistung durch die Hilfsvorrichtung 111 an das Hochspannungssystem 105 geliefert wird, wird elektrische Leistung von der Hilfsvorrichtung 111 durch die Inverterschaltung 513 invertiert und dann an die Induktorschaltung 515 geleitet, wodurch ein Magnetfluss induziert wird (in 5 nicht gezeigt). Der Magnetfluss wird durch die Induktorschaltung 505 empfangen, wodurch ein elektrischer Strom induziert wird, der durch die Inverterschaltung 503 zu dem Hochspannungssystem 105 geleitet wird.
Bezugnehmend auf 6 ist die Übertragungssteuereinheit 120 des Fahrzeugs 100 konfiguriert, um mit einer drahtlosen Übertragungseinheit 601, wie den drahtlosen Übertragungseinheiten 110 und/oder 112 des Fahrzeugs 100 (1), zu kommunizieren und die Übertragung von elektrischer Leistung über die drahtlose Übertragungseinheit 601 zu steuern. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Übertragungssteuereinheit 120 einen Parameter empfangen, um zu steuern, wie viel elektrische Leistung über die drahtlose Übertragung 601 an eine Hilfsvorrichtung 603 übertragen wird. Es versteht sich, dass das Hochspannungssystem 105 (1) des Fahrzeugs 100 eine begrenzte elektrische Leistungsversorgung speichern kann. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, eine Übertragung von elektrischer Leistung von dem Hochspannungssystem 105 über die drahtlose Übertragungseinheit 601 an die Hilfsvorrichtung 603 zu begrenzen oder anderweitig zu steuern. Die Übertragungssteuereinheit 120 kann Steuersignale 607 mit der drahtlosen Übertragungseinheit 601 austauschen, um zum Beispiel eine Gesamtmenge an elektrischer Leistung, die an die Hilfsvorrichtung 603 übertragen werden soll, zu begrenzen oder eine Übertragungsrate von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem 105 und der Hilfsvorrichtung anzugeben.
Zusätzlich kann die Übertragungssteuereinheit 120 des Fahrzeugs 100 Steuersignale 609 mit der Hilfsvorrichtung 603 austauschen, um eine Menge an elektrischer Leistung zu bestimmen, die durch die Hilfsvorrichtung 603 bereitstellbar ist oder erforderlich ist, um diese zu laden. Die Übertragungssteuereinheit 120 kann diese Informationen verwenden, um eine Gesamtmenge an elektrischer Leistung zu steuern, die von der oder an die Hilfsvorrichtung 603 übertragen werden soll, oder eine Übertragungsrate von elektrischer Leistung zwischen der Hilfsvorrichtung 603 und dem Hochspannungssystem 105 anzugeben.
Bezugnehmend auf 7 kann die Übertragungssteuereinheit 120 Steuereingaben von einem Bediener über ein Bedienfeld 700 empfangen, das in der Fahrgastzelle 104 des Fahrzeugs 100 (1) eingeschlossen ist. Das Bedienfeld 700 kann eine Anzeige 705 einschließen, die Informationen, die in Bezug auf die Hilfsvorrichtung 601 empfangen werden, wie unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, oder ausgewählte Mengen oder Raten, die durch einen Bediener beim Verwalten der Übertragung von elektrischer Leistung ausgewählt werden, anzeigt. Ein Bediener kann Steuerungen 701-704 verwenden, um die Übertragung von elektrischer Leistung zu steuern, oder die Anzeige 705 kann einen Touchscreen einschließen, der es dem Bediener ermöglicht, die Übertragung von Leistung direkt über die Anzeige 705 zu steuern. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine tragbare Rechenvorrichtung 710, wie ein Smartphone, eine Smartwatch oder eine andere tragbare Rechenvorrichtung, mit der Übertragungssteuereinheit 120 über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 720 kommunizieren, um die Übertragung von Leistung zu steuern.
Bezugnehmend auf 8 wird in verschiedenen Ausführungsformen ein veranschaulichendes Verfahren 800 zum Übertragen von Leistung zwischen einer Hochspannungsvorrichtung und einer Hilfsvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren 800 startet bei einem Block 805. Bei einem Block 810 wird ein drahtloser Leistungsaustausch zwischen einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs und einer Hilfsvorrichtung ermöglicht, wobei das Hochspannungssystem betreibbar ist, um einen Antriebsstrang des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen, und die Hilfsvorrichtung vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert ist zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem. Bei einem Block 820 wird eine Parametereinstellung empfangen, die eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt, wobei die Parametereinstellung eine Einstellung einschließt, die aus einer Menge an elektrischer Leistung, die zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung übertragen werden soll, und/oder einer Rate einer elektrischen Leistungsübertragung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung ausgewählt ist. Das Verfahren 800 endet bei 825.
Es versteht sich, dass die vorstehend dargelegte detaillierte Beschreibung lediglich veranschaulichender Art ist und Variationen, die nicht vom Kern und/oder Geist des beanspruchten Gegenstands abweichen, innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands anzusehen.

Claims

Einrichtung, umfassend: eine drahtlose Übertragungseinheit, die elektrisch mit einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs gekoppelt und konfiguriert ist zum Ermöglichen eines drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustauschs zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung, wobei das Hochspannungssystem betreibbar ist zum Versorgen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Leistung und die Hilfsvorrichtung vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert ist zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem; und eine Übertragungssteuereinheit, die konfiguriert ist zum Kommunizieren mit der drahtlosen Übertragungseinheit und Steuern von mindestens einem Parameter, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Übertragungseinheit ein erstes induktives Spulensystem einschließt, das konfiguriert ist zum induktiven Austauschen von elektrischer Leistung mit einem zweiten induktiven Spulensystem, das mit einem Hilfsspannungssystem der Hilfsvorrichtung gekoppelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Parameter mindestens einen von einem Leistungsübertragungsparameter einschließt, der ausgewählt ist aus: einer Menge an elektrischer Leistung, die zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung übertragen werden soll; und einer Rate einer elektrischen Leistungsübertragung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung.
Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kommunikationsschnittstelle, die konfiguriert ist zum Ermöglichen der Übertragungssteuereinheit, mit der Hilfsvorrichtung über den einen oder die mehreren Parameter zu kommunizieren, die die Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angeben.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Kommunikation eines Hilfsparameters ermöglicht, der aus einer Übertragung ausgewählt ist, die mindestens eines einschließt von: einer Menge an Hilfsleistung, die von der Hilfsvorrichtung an das Hochspannungssystem übertragbar ist; und einer Menge an Hilfsvorrichtungsentleerung, die eine Menge an elektrischer Leistung angibt, die die Hilfsvorrichtung vollständig laden würde.
Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Hilfsvorrichtungsgestell, das konfiguriert ist zum Aufnehmen der Hilfsvorrichtung an einem Ort angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit.
Einrichtung nach Anspruch 6, wobei das Vorrichtungsgestell an einem Aufnahmeort angeordnet ist, der aus einem Abschnitt des Fahrzeugs ausgewählt ist, der mindestens eines von einer Fahrgastzelle, einer Pritsche und einem Kofferraum einschließt.
Einrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Befestigungsmechanismus, der konfiguriert ist zum Befestigen der Hilfsvorrichtung angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit.
Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine drahtlose Hilfsübertragungseinheit, die konfiguriert ist zum Koppeln mit einem Leistungssystem der Hilfsvorrichtung und zum Austauschen von Leistung mit der drahtlosen Übertragungseinheit.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hilfsvorrichtung eine Überschuss-Leistungszelle einschließt, die konfiguriert ist zum Bereitstellen von Leistung an das Hochspannungssystem.
Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie, die mindestens einen Aufnahmeabschnitt einschließt, der einschließt: eine Fahrgastzelle, die konfiguriert ist zum Aufnehmen eines Bedieners; eine Pritsche und einen Kofferraum; einen Antriebsstrang, der konfiguriert ist zum Antreiben des Fahrzeugs; ein Bedienersteuersystem, das konfiguriert ist zum Ermöglichen des Bedieners, Betriebsabläufe des Fahrzeugs zu leiten; ein Hochspannungssystem, das betreibbar ist zum Versorgen des Antriebsstrangs mit Leistung; eine drahtlose Übertragungseinheit, die im Aufnahmeabschnitt positioniert und elektrisch mit einer Hochspannung gekoppelt und konfiguriert ist zum Ermöglichen eines drahtlosen bidirektionalen Leistungsaustauschs zwischen dem Hochspannungssystem und einer Hilfsvorrichtung, wobei das Hochspannungssystem betreibbar ist zum Versorgen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Leistung und die Hilfsvorrichtung vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert ist zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem; und eine Übertragungssteuereinheit, die konfiguriert ist zum Kommunizieren mit der drahtlosen Übertragungseinheit und Steuern von mindestens einem Parameter, der eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei die drahtlose Übertragungseinheit ein erstes induktives Spulensystem einschließt, das konfiguriert ist zum induktiven Austauschen von elektrischer Leistung mit einem zweiten induktiven Spulensystem, das mit einem Hilfsspannungssystem der Hilfsvorrichtung gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Parameter mindestens einen von einem Leistungsübertragungsparameter einschließt, der ausgewählt ist aus: einer Menge an elektrischer Leistung, die zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung übertragen werden soll; und einer Rate einer elektrischen Leistungsübertragung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung.
Fahrzeug nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Kommunikationsschnittstelle, die konfiguriert ist zum Ermöglichen des Kommunizierens der Übertragungssteuereinheit mit der Hilfsvorrichtung über den einen oder die mehreren Parameter, die die Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angeben.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Kommunikation eines Hilfsparameters ermöglicht, der aus einer Übertragung ausgewählt ist, die mindestens eines einschließt von: einer Menge an Hilfsleistung, die von der Hilfsvorrichtung an das Hochspannungssystem übertragbar ist; und einer Menge an Hilfsvorrichtungsentleerung, die eine Menge an elektrischer Leistung angibt, die die Hilfsvorrichtung vollständig laden würde.
Fahrzeug nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Hilfsvorrichtungsgestell, das konfiguriert ist zum Aufnehmen der Hilfsvorrichtung an einem Ort angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit.
Fahrzeug nach Anspruch 16, ferner umfassend einen Befestigungsmechanismus, der konfiguriert ist zum Befestigen der Hilfsvorrichtung angrenzend an die drahtlose Übertragungseinheit.
Fahrzeug nach Anspruch 11, ferner umfassend eine drahtlose Hilfsübertragungseinheit, die konfiguriert ist zum Koppeln mit einem Leistungssystem der Hilfsvorrichtung und zum Austauschen von Leistung mit der drahtlosen Übertragungseinheit.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei die Hilfsvorrichtung eine Überschuss-Leistungszelle einschließt, die konfiguriert ist zum Bereitstellen von Leistung an das Hochspannungssystem.
Verfahren, umfassend: Ermöglichen eines drahtlosen Leistungsaustauschs zwischen einem Hochspannungssystem eines Fahrzeugs und einer Hilfsvorrichtung, wobei das Hochspannungssystem betreibbar ist zum Versorgen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Leistung, wobei die Hilfsvorrichtung vom Fahrzeug getrennt und konfiguriert ist zu mindestens einem von Bereitstellen von elektrischer Leistung an das Hochspannungssystem und Empfangen von Leistung von diesem; und Empfangen einer Parametereinstellung, die eine Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung angibt, wobei die Parametereinstellung eine Einstellung einschließt, die ausgewählt ist aus mindestens einem von: einer Menge an elektrischer Leistung, die zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung übertragen werden soll; und einer Rate einer elektrischen Leistungsübertragung zwischen dem Hochspannungssystem und der Hilfsvorrichtung.