DE102023002632A1

DE102023002632A1 - Electric vehicle charging system

Info

Publication number: DE102023002632A1
Application number: DE102023002632.8A
Authority: DE
Inventors: Mubeena Abdullah; Abhiram Ravindran
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-07-09
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Ladesystem (200) für ein Elektrofahrzeug (290) bereit. Das Ladesystem beinhaltet eine Induktionsplattenbaugruppe (202), einschließlich einer Grundplatte (204), die beweglich mit einer Unterseite des Fahrzeugs (290) verbunden ist. Die Induktionsplattenbaugruppe beinhaltet ferner eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Induktionsplatten (208), die auf der Grundplatte gestapelt sind. Die Mehrzahl von Induktionsplatten ist angepasst, um erweitert zu werden, sodass die Mehrzahl von Induktionsplatten eine linear erweiterte Konfiguration von Induktionsplatten ausbildet. Während des Ladevorgangs befindet sich die Mehrzahl der Induktionsplatten in der linear erweiterten Konfiguration der Induktionsplatten und in Ausrichtung an einer Grundplatte (280), sodass ein von der Grundplatte erzeugter magnetischer Fluss elektrische Ladung in den Induktionsplatten erzeugt.The present disclosure provides a charging system (200) for an electric vehicle (290). The charging system includes an induction plate assembly (202), including a base plate (204) movably connected to an underside of the vehicle (290). The induction plate assembly further includes a plurality of stacked induction plates (208) stacked on the base plate. The plurality of induction plates is adapted to be expanded, so that the plurality of induction plates forms a linearly expanded configuration of induction plates. During charging, the majority of the induction plates are in the linearly extended configuration of the induction plates and in alignment with a base plate (280) such that magnetic flux generated by the base plate generates electrical charge in the induction plates.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein verbessertes induktives Ladesystem für ein Elektrofahrzeug.The present disclosure relates generally to a charging system for an electric vehicle. More particularly, the present disclosure relates to an improved inductive charging system for an electric vehicle.

Die Beschreibung des Stands der Technik beinhaltet Informationen, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich sein können. Es ist kein Eingeständnis, dass jegliche der hierin bereitgestellten Informationen zu dem Stand der Technik gehört oder für die vorliegend beanspruchte Erfindung relevant sind, oder dass eine beliebige Veröffentlichung, auf die ausdrücklich oder stillschweigend Bezug genommen wird, zu dem Stand der Technik gehört.The description of the prior art includes information that may be useful for understanding the present invention. It is not an admission that any of the information provided herein is prior art or relevant to the presently claimed invention, or that any publication incorporated by reference, expressly or implicitly, is prior art.

Viele Elektrofahrzeuge sind mit Induktionsplatten versehen, die das kabellose Aufladen der Fahrzeugbatterien ermöglichen. Das Fahrzeug kann an einer Ladestation aufgeladen werden, an der eine Bodenplatte installiert ist, oder das Elektrofahrzeug kann während der Fahrt aufgeladen werden, wenn die Fahrbahnen in regelmäßigen Abständen mit eingelassenen Bodenplatten versehen sind.Many electric vehicles are equipped with induction plates that enable wireless charging of the vehicle batteries. The vehicle can be charged at a charging station where a floor plate is installed, or the electric vehicle can be charged while driving if the roadways have recessed floor plates at regular intervals.

Die Fahrzeuge sind jedoch in der Regel mit einer einzigen Induktionsplatte versehen, wobei dadurch die Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugbatterie aufgeladen werden kann, begrenzt ist.However, vehicles are typically equipped with a single induction plate, thereby limiting the speed at which the vehicle battery can be charged.

Das Patentdokument US9672975 offenbart Systeme, Verfahren und eine Einrichtung für die drahtlosen Leistungsübertragung. Die Einrichtung für die drahtlose Leistungsübertragung beinhaltet eine erste leitende Struktur, die dazu konfiguriert ist, ein erstes Magnetfeld auf Grundlage eines ersten von einer Leistungsquelle empfangenen Stroms zu erzeugen. Die Einrichtung beinhaltet ferner eine zweite leitende Struktur, die dazu konfiguriert ist, ein zweites Magnetfeld auf Grundlage eines zweiten Stroms von der Leistungsquelle zu erzeugen. Die Einrichtung umfasst ferner eine Steuervorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einen jeweiligen Kopplungskoeffizienten zwischen jeweils der ersten und der zweiten leitenden Struktur und einer dritten leitenden Struktur zu bestimmen, die dazu konfiguriert ist, über das erste oder das zweite Magnetfeld Leistung zu empfangen. Die Steuervorrichtung ist ferner dazu konfiguriert ist, den ersten oder den zweiten Strom, der an die erste und zweite leitende Struktur angelegt wird, wenigstens teilweise auf Grundlage der Kopplungskoeffizienten anzupassen.The patent document US9672975 discloses systems, methods and apparatus for wireless power transmission. The wireless power transmission device includes a first conductive structure configured to generate a first magnetic field based on a first current received from a power source. The device further includes a second conductive structure configured to generate a second magnetic field based on a second current from the power source. The device further includes a control device configured to determine a respective coupling coefficient between each of the first and second conductive structures and a third conductive structure configured to receive power via the first or second magnetic fields. The control device is further configured to adjust the first or second current applied to the first and second conductive structures based at least in part on the coupling coefficients.

Das Patentdokument US10141748 offenbart ein drahtloses Leistungsübertragungssystem, einschließlich einer Spulenbaugruppe, die ein Paar voneinander beabstandeter induktiver Spulen, die auf derselben Seite einer Ferritunterlage positioniert sind, und ein Schaltnetzwerk beinhaltet. Als Reaktion auf die Angabe einer entsprechenden Konfiguration der induktiven Spulenbaugruppe betreibt das Schaltnetzwerk die Spulen selektiv in einem zweipoligen oder einem dreipoligen Modus.The patent document US10141748 discloses a wireless power transmission system including a coil assembly that includes a pair of spaced apart inductive coils positioned on the same side of a ferrite pad and a switching network. In response to specifying an appropriate configuration of the inductive coil assembly, the switching network selectively operates the coils in a two-pole or a three-pole mode.

Die zitierten Patentdokumente bieten jedoch keine Lösung für das Problem der begrenzten Ladegeschwindigkeit der Fahrzeugbatterie durch drahtloses Laden.However, the cited patent documents do not provide a solution to the problem of limited charging speed of the vehicle battery through wireless charging.

Es besteht daher eine Anforderung in dem Stand der Technik für ein Mittel für die Verbesserung der Ladegeschwindigkeit der Fahrzeugbatterie durch drahtloses Laden.There is therefore a need in the art for a means for improving the charging speed of the vehicle battery through wireless charging.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen.An object of the present invention is to provide a charging system for an electric vehicle.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ladesystem mit verbesserter Ladegeschwindigkeit bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes Ladesystem bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide a charging system with improved charging speed.
Another object of the present invention is to provide a compact charging system.

In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug bereit. Das Ladesystem beinhaltet eine Induktionsplattenbaugruppe, einschließlich einer Grundplatte, die beweglich mit einer Unterseite des Fahrzeugs verbunden ist. Die Induktionsplattenbaugruppe beinhaltet ferner eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Induktionsplatten und die auf der Grundplatte gestapelt sind. Die Mehrzahl von Induktionsplatten ist angepasst, um erweitert zu werden, sodass die Mehrzahl von Induktionsplatten eine linear erweiterte Konfiguration von Induktionsplatten ausbildet. Während des Ladevorgangs befindet sich die Mehrzahl der Induktionsplatten in der linear erweiterten Konfiguration der Induktionsplatten und in Ausrichtung an einer Grundplatte, sodass ein von der Grundplatte erzeugter magnetischer Fluss elektrische Ladung in den Induktionsplatten erzeugt.In a first aspect, the present disclosure provides a charging system for an electric vehicle. The charging system includes an induction plate assembly, including a base plate, movably connected to an underside of the vehicle. The induction plate assembly further includes a plurality of induction plates stacked one on top of the other and stacked on the base plate. The plurality of induction plates is adapted to be expanded, so that the plurality of induction plates forms a linearly expanded configuration of induction plates. During charging, the majority of the induction plates are in the linearly extended configuration of the induction plates and in alignment with a baseplate such that magnetic flux generated by the baseplate generates electrical charge in the induction plates.

In einigen Ausführungsformen sind die Induktionsplatten in einer gestapelten Konfiguration, wenn sie nicht geladen werden, und die Induktionsplattenbaugruppe wird an der Vorderachse des Fahrzeugs verstaut und durch ein Schloss gesichert.In some embodiments, the induction plates are in a stacked configuration when not loaded, and the induction plate assembly is stored on the front axle of the vehicle and secured by a lock.

In einigen Ausführungsformen ist die Grundplatte über ein Drehgelenk beweglich mit der Unterseite des Fahrzeugs gekoppelt, wobei das Drehgelenk angepasst ist, um die Grundplatte in vertikaler Richtung in Bezug auf die Unterseite des Fahrzeugs zu drehen. In einigen Ausführungsformen wird das Drehgelenk durch einen Motor betrieben. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Induktionsplattenbaugruppe einen Stopper, der dazu konfiguriert ist, eine Drehung der Grundplatte zu begrenzen.In some embodiments, the base plate is movable with the base via a swivel joint side of the vehicle, with the swivel joint adapted to rotate the base plate in a vertical direction with respect to the underside of the vehicle. In some embodiments, the pivot is powered by a motor. In some embodiments, the induction plate assembly includes a stopper configured to limit rotation of the base plate.

In einigen Ausführungsformen ist jede der Induktionsplatten durch einen Kolbenmechanismus beweglich mit wenigstens einer von einer vorhergehenden Induktionsplatte, einer nachfolgenden Induktionsplatte und der Grundplatte gekoppelt, wobei der Kolbenmechanismus Stangen und Rollen beinhaltet, wobei die Bewegung des Kolbenmechanismus das Auspacken der Induktionsplatten in die linear ausgefahrene Konfiguration der Induktionsplatten bewirkt. In einigen Ausführungsformen wird der Kolbenmechanismus durch einen Motor betrieben.In some embodiments, each of the induction plates is movably coupled to at least one of a preceding induction plate, a subsequent induction plate, and the base plate by a piston mechanism, the piston mechanism including rods and rollers, the movement of the piston mechanism enabling the unpacking of the induction plates into the linearly extended configuration induction plates. In some embodiments, the piston mechanism is powered by a motor.

In einigen Ausführungsformen ist jede der Induktionsplatten über ein Scharniergelenk beweglich mit wenigstens einer einer vorherigen Induktionsplatte, einer nachfolgenden Induktionsplatte und der Grundplatte gekoppelt.In some embodiments, each of the induction plates is movably coupled to at least one of a previous induction plate, a subsequent induction plate, and the base plate via a hinge joint.

In einigen Ausführungsformen wird das Ladesystem von einer elektronischen Steuereinheit des Fahrzeugs gesteuert.In some embodiments, the charging system is controlled by an electronic control unit of the vehicle.

In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrofahrzeug bereit, das das Ladesystem des ersten Aspekts beinhaltet.In a second aspect, the present disclosure provides an electric vehicle that includes the charging system of the first aspect.

Verschiedene Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Komponenten darstellen, deutlicher.Various objects, features, aspects and advantages of the subject invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments, taken together with the accompanying drawings, in which like numerals represent like components.

Die beigefügten Zeichnungen sind beinhaltet, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen, und sind in diese Patentschrift einbezogen und bilden einen Teil dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung für die Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.

1A veranschaulicht eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ladesystems für ein Elektrofahrzeug;
1B veranschaulicht eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Befestigung der Induktionsplatte an dem Fahrzeug;
1C veranschaulicht eine schematische Darstellung des Inneren der Induktionsplatte;
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Betriebs eines Ladesystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
3 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Betriebs eines Ladesystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

The accompanying drawings are included to provide further understanding of the present disclosure and are incorporated into and form a part of this specification. The drawings illustrate exemplary embodiments of the present disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the present disclosure.

1A illustrates a schematic representation of a conventional electric vehicle charging system;
1B illustrates a schematic representation of a conventional attachment of the induction plate to the vehicle;
1C illustrates a schematic representation of the interior of the induction plate;
2 illustrates a schematic representation of the operation of an electric vehicle charging system in accordance with an embodiment of the present disclosure; and
3 illustrates a schematic representation of the operation of an electric vehicle charging system in accordance with another embodiment of the present disclosure.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung. Die Ausführungsformen sind so ausführlich, um die Offenbarung klar zu vermitteln. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, durch die Menge der angebotenen Details die vorhersehbaren Variationen von Ausführungsformen einzuschränken; im Gegenteil, die Absicht ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.The following is a detailed description of the embodiments of the disclosure illustrated in the accompanying drawings. The embodiments are detailed enough to clearly convey the disclosure. However, the amount of detail provided is not intended to limit foreseeable variations in embodiments; on the contrary, the intent is to cover all modifications, equivalents and alternatives that come within the spirit and scope of the present disclosure as defined by the appended claims.

1A veranschaulicht eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ladesystems 100 für ein Elektrofahrzeug 150. Das Ladesystem 100 beinhaltet eine Induktionsplatte 102, die auf einer Bodenoberfläche des Fahrzeugs 150 angeordnet ist, und eine Bodenplatte 104, die auf einer Oberfläche angeordnet ist, auf der das Fahrzeug 150 steht, wie einer Straße. Wenn die Induktionsplatte 102 und die Grundplatte 104 aneinander ausgerichtet sind, wird aufgrund des magnetischen Flusses in der Induktionsplatte 102 elektrische Ladung erzeugt, die dann zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs 150 verwendet wird. 1A illustrates a schematic representation of a conventional charging system 100 for an electric vehicle 150. The charging system 100 includes an induction plate 102 disposed on a floor surface of the vehicle 150 and a floor plate 104 disposed on a surface on which the vehicle 150 stands, like a street. When the induction plate 102 and the base plate 104 are aligned with each other, an electrical charge is generated due to the magnetic flux in the induction plate 102, which is then used to charge a battery of the vehicle 150.

1B veranschaulicht eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Befestigung der Induktionsplatte 102 an dem Fahrzeug 150. Die Induktionsplatte 102 ist in der Regel fest an einer unteren Oberfläche 106 des Fahrzeugs 150 an festen Befestigungspunkten 108 montiert. 1B illustrates a schematic representation of a conventional attachment of the induction plate 102 to the vehicle 150. The induction plate 102 is typically rigidly mounted to a lower surface 106 of the vehicle 150 at fixed attachment points 108.

1C veranschaulicht eine schematische Darstellung des Inneren der Induktionsplatte 102. Die Induktionsplatte 102 beinhaltet eine Wicklungsfläche 110, der in einem Aluminiumgehäuse 112 angeordnet ist. Die Wicklungsfläche 110 beinhaltet eine Spule 114 und einen Ferritkern 116. 1C illustrates a schematic representation of the interior of the induction plate 102. The induction plate 102 includes a winding surface 110 disposed in an aluminum housing 112. The winding surface 110 includes a coil 114 and a ferrite core 116.

Nun unter Bezugnahme auf 1A-1C, hängt eine Ladekapazität für das Fahrzeug 150 von der Wicklungsfläche in dem Fahrzeug ab. Insbesondere ist die Ladekapazität direkt proportional zu der Wicklungsfläche des Fahrzeugs. Herkömmlicherweise sind die Fahrzeuge mit einer einzigen Induktionsplatte versehen, die die Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugbatterie geladen werden kann, begrenzt. Bei einem Fahrzeug mit einer Batteriekapazität von etwa 50 KW und einer einzelnen Induktionsplatte mit einer Kapazität von etwa 60 W kann es beispielsweise bis zu 8 Stunden dauern, bis die Batterie wieder vollständig aufgeladen ist. Dies kann eine lange Ausfallzeit für das Fahrzeug bedeuten.Now referring to 1A-1C , a loading capacity for the vehicle 150 depends on the winding area in the vehicle. In particular, the loading capacity is directly proportional to the winding area of the vehicle. Conventionally, vehicles are equipped with a single induction plate that controls the speed which the vehicle battery can be charged is limited. For example, for a vehicle with a battery capacity of approximately 50 KW and a single induction plate with a capacity of approximately 60 W, it may take up to 8 hours for the battery to be fully recharged. This can mean a long downtime for the vehicle.

In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug bereit. Das Ladesystem beinhaltet eine Induktionsplattenbaugruppe, einschließlich einer Grundplatte, die beweglich mit einer Unterseite des Fahrzeugs verbunden ist. Die Induktionsplattenbaugruppe beinhaltet ferner eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Induktionsplatten und die auf der Grundplatte gestapelt sind. Die Mehrzahl von Induktionsplatten ist angepasst, um erweitert zu werden, sodass die Mehrzahl von Induktionsplatten eine linear erweiterte Konfiguration von Induktionsplatten ausbildet. Während des Ladevorgangs befindet sich die Mehrzahl der Induktionsplatten in der linear erweiterten Konfiguration der Induktionsplatten und in Ausrichtung an einer Grundplatte, sodass ein von der Grundplatte erzeugter magnetischer Fluss elektrische Ladung in den Induktionsplatten erzeugt.In one aspect, the present disclosure provides a charging system for an electric vehicle. The charging system includes an induction plate assembly, including a base plate, movably connected to an underside of the vehicle. The induction plate assembly further includes a plurality of induction plates stacked one on top of the other and stacked on the base plate. The plurality of induction plates is adapted to be expanded, so that the plurality of induction plates forms a linearly expanded configuration of induction plates. During charging, the majority of the induction plates are in the linearly extended configuration of the induction plates and in alignment with a baseplate such that magnetic flux generated by the baseplate generates electrical charge in the induction plates.

In einigen Ausführungsformen ist die Grundplatte über ein Drehgelenk beweglich mit der Unterseite des Fahrzeugs gekoppelt, wobei das Drehgelenk angepasst ist, um die Grundplatte in vertikaler Richtung in Bezug auf die Unterseite des Fahrzeugs zu drehen. In einigen Ausführungsformen wird das Drehgelenk durch einen Motor betrieben. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Induktionsplattenbaugruppe einen Stopper, der dazu konfiguriert ist, eine Drehung der Grundplatte zu begrenzen.In some embodiments, the base plate is movably coupled to the underside of the vehicle via a pivot joint, the pivot joint being adapted to rotate the base plate in a vertical direction with respect to the underside of the vehicle. In some embodiments, the pivot is powered by a motor. In some embodiments, the induction plate assembly includes a stopper configured to limit rotation of the base plate.

2 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Betriebs eines Ladesystems 200 für ein Elektrofahrzeug 290 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Ladesystem 200 beinhaltet eine Induktionsplattenbaugruppe 202, die an der Unterseite des Fahrzeugs 290 angeordnet ist. Insbesondere kann die Baugruppe 202 in der Nähe einer Vorderachse des Fahrzeugs 290 angeordnet sein. Die Baugruppe 202 kann eine Grundplatte 204 beinhalten, die an der Unterseite des Fahrzeugs 290 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Grundplatte 204 über ein Drehgelenk 206 mit der Unterseite des Fahrzeugs 290 verbunden. Das Drehgelenk 206 kann als ein Scharnier dienen, um das die Grundplatte 204 bewegt werden kann. Das Drehgelenk 206 kann durch einen Motor betrieben werden, um sich zu bewegen. 2 illustrates a schematic representation of the operation of a charging system 200 for an electric vehicle 290 according to an embodiment of the present disclosure. The charging system 200 includes an induction plate assembly 202 disposed on the underside of the vehicle 290. In particular, the assembly 202 may be arranged near a front axle of the vehicle 290. The assembly 202 may include a base plate 204 coupled to the underside of the vehicle 290. In some embodiments, the base plate 204 is connected to the underside of the vehicle 290 via a swivel joint 206. The swivel joint 206 can serve as a hinge about which the base plate 204 can be moved. The swivel joint 206 can be operated by a motor to move.

Die Baugruppe 202 kann ferner eine oder mehrere übereinander gestapelte Induktionsplatten 208 beinhalten, die auf der Grundplatte 204 gestapelt sind. Die Induktionsplatten 208 und die Grundplatte 204 sind über einen Kolbenaufbau, der Stangen 210 und Rollen 212 beinhaltet, beweglich miteinander gekoppelt. Die Rollen 212 sind gleitend mit den einzelnen Grundplatten 204 und den Induktionsplatten 208 gekoppelt. Wenn sich die Rollen 212 von einer Ausgangsposition zu einer Endposition auf der entsprechenden Grundplatte 204 und den Induktionsplatten 208 bewegen, verwandelt sich die gestapelte Form der Induktionsplatten 208 auf der Grundplatte 204 in eine lineare Anordnung der Induktionsplatten 208 und der Grundplatte 204. Die Baugruppe 202 beinhaltet ferner einen Stopper 214, der angepasst ist, um eine Drehung der Grundplatte 204 zu begrenzen. Die Baugruppe 202 beinhaltet ferner eine Verriegelung 216, die angepasst ist, um die Baugruppe in einer gestapelten Position zu verriegeln, wenn das Fahrzeug 290 nicht aufgeladen werden muss. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Baugruppe 202 ferner ein Kabel 220, das zwischen der Grundplatte 204 und einer der letzten Induktionsplatten 208 gekoppelt ist. Insbesondere kann das Kabel 220 zwischen dem Drehgelenk 206 und der letzten der Induktionsplatten 208 gekoppelt werden. Wenn sich die Baugruppe 202 in dem erweiterten Zustand befindet, besteht die Gefahr, dass die Induktionsplatten 208 durch ihr Eigengewicht herunterfallen. Das Kabel 220 kann der Baugruppe 202 zusätzliche Stabilität bereitstellen und die eine oder die mehreren Induktionsplatten 208 in einer horizontalen Ebene halten. In einigen Ausführungsformen kann das Kabel 220 ein Metallkabel sein.The assembly 202 may further include one or more stacked induction plates 208 stacked on the base plate 204. The induction plates 208 and the base plate 204 are movably coupled together via a piston assembly including rods 210 and rollers 212. The rollers 212 are slidably coupled to the individual base plates 204 and the induction plates 208. As the rollers 212 move from an initial position to an end position on the corresponding base plate 204 and the induction plates 208, the stacked shape of the induction plates 208 on the base plate 204 transforms into a linear arrangement of the induction plates 208 and the base plate 204. The assembly 202 includes further a stopper 214 adapted to limit rotation of the base plate 204. The assembly 202 further includes a latch 216 adapted to lock the assembly in a stacked position when the vehicle 290 does not need to be charged. In some embodiments, the assembly 202 further includes a cable 220 coupled between the base plate 204 and one of the final induction plates 208. In particular, the cable 220 can be coupled between the swivel joint 206 and the last of the induction plates 208. When the assembly 202 is in the expanded state, there is a risk that the induction plates 208 will fall due to their own weight. The cable 220 may provide additional stability to the assembly 202 and the one or more induction plates 208 in a horizontal plane hold. In some embodiments, cable 220 may be a metal cable.

In Schritt 250 befindet sich die Baugruppe 202 in einem verriegelten Zustand. Die Baugruppe 202 wird ferner in einer verriegelten Position unter der Vorderachse des Fahrzeugs 290 verstaut. In Schritt 252 wird die Baugruppe 202 in Eingriff genommen, um den Ladevorgang zu beginnen. Die Verriegelung 216 wird gelöst und das Drehgelenk 206 wird gedreht, sodass die Grundplatte 204 und die gestapelten Induktionsplatten 208 in einen bestimmten Winkel gedreht werden. Ferner wird der Stopper 214 in Eingriff gebracht, um die Drehung der Grundplatte 204 zu begrenzen, sobald der bestimmte Drehwinkel erreicht ist. Im Allgemeinen kann die Drehung bis zu 90 Grad betragen. In Schritt 254 werden die Rollen 212 entlang jeweils der Grundplatte 204 und der einzelnen Induktionsplatten 208 bewegt, sodass die Bewegung der Rollen 212 die gestapelte Konfiguration der Induktionsplatten 208 auspackt und zusammen mit den Stangen 210 eine Translationskraft bereitstellt, um die gestapelte Konfiguration der Induktionsplatten 208 in eine lineare Konfiguration umzuwandeln. Ferner wird das Kabel 220 zwischen der Grundplatte 204 und der letzten Induktionsplatte 208 erweitert, um der erweiterten Baugruppe 202 zusätzliche Stabilität bereitzustellen. In Schritt 256 werden die Induktionsplatten 208 in ihrer linearen Konfiguration auf der Grundplatte 280 ausgerichtet, und die Baugruppe 202 beginnt, das Fahrzeug 290 aufzuladen.In step 250, the assembly 202 is in a locked state. The assembly 202 is further stored in a locked position under the front axle of the vehicle 290. In step 252, assembly 202 is engaged to begin charging. The lock 216 is released and the pivot 206 is rotated so that the base plate 204 and the stacked induction plates 208 are rotated to a certain angle. Further, the stopper 214 is engaged to limit the rotation of the base plate 204 once the specific rotation angle is reached. In general, the rotation can be up to 90 degrees. In step 254, the rollers 212 are moved along each of the base plate 204 and the individual induction plates 208 such that the movement of the rollers 212 unpacks the stacked configuration of the induction plates 208 and, together with the rods 210, provides a translational force to move the stacked configuration of the induction plates 208 into place convert to a linear configuration. Furthermore, the cable 220 is extended between the base plate 204 and the last induction plate 208 to provide additional stability to the extended assembly 202. In step 256, the induction plates 208 are aligned in their linear configuration on the base plate 280 and the assembly 202 begins to charge the vehicle 290.

In einigen Ausführungsformen kann der spezifische Drehwinkel der Grundplatte 204 etwa 20 Grad betragen. Wenn der Drehwinkel variiert, kann auch der Abstand zwischen den linearen Induktionsplatten 208 und der Grundplatte 280 variieren. Ferner kann ebenso die Bodenfreiheit des Fahrzeugs 290 als Folge variieren. Bei einem Drehwinkel von etwa 20 Grad kann die Bodenfreiheit um etwa 100 mm reduziert werden. In der Regel weist das Fahrzeug 290 eine Bodenfreiheit von etwa 150 bis 200 mm auf. Daher kann beim Ineingriffnehmen der Baugruppe 202 in den Lademodus immer noch eine Bodenfreiheit von etwa 50 bis 100 mm verbleiben, wobei das Fahrverhalten des Fahrzeugs 290 dadurch nicht beeinträchtigt wird.In some embodiments, the specific rotation angle of the base plate 204 may be approximately 20 degrees. As the angle of rotation varies, the distance between the linear induction plates 208 and the base plate 280 may also vary. Furthermore, the ground clearance of the vehicle 290 may also vary as a result. With a rotation angle of around 20 degrees, the ground clearance can be reduced by around 100 mm. As a rule, the vehicle 290 has a ground clearance of approximately 150 to 200 mm. Therefore, when the assembly 202 is engaged in the loading mode, a ground clearance of approximately 50 to 100 mm may still remain, without affecting the handling of the vehicle 290.

3 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Betriebs eines Ladesystems 300 für ein Elektrofahrzeug 390 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Ladesystem 300 beinhaltet eine Induktionsplattenbaugruppe 302, die an der Unterseite des Fahrzeugs 390 angeordnet ist. Insbesondere kann die Baugruppe 302 in der Nähe einer Vorderachse des Fahrzeugs 390 angeordnet sein. Die Baugruppe 302 kann eine Grundplatte 304 beinhalten, die an der Unterseite des Fahrzeugs 390 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Grundplatte 304 über ein Drehgelenk 306 mit der Unterseite des Fahrzeugs 390 verbunden. Das Drehgelenk 306 kann als ein Scharnier dienen, um das die Grundplatte 304 bewegt werden kann. Das Drehgelenk 306 kann durch einen Motor betrieben werden, um sich zu bewegen. 3 illustrates a schematic representation of the operation of a charging system 300 for an electric vehicle 390 according to another embodiment of the present disclosure. The charging system 300 includes an induction plate assembly 302 disposed on the underside of the vehicle 390. In particular, the assembly 302 may be arranged near a front axle of the vehicle 390. The assembly 302 may include a base plate 304 coupled to the underside of the vehicle 390. In some embodiments, the base plate 304 is connected to the underside of the vehicle 390 via a pivot joint 306. The swivel joint 306 can serve as a hinge about which the base plate 304 can be moved. The swivel joint 306 can be operated by a motor to move.

Die Baugruppe 302 kann ferner eine oder mehrere übereinander gestapelte Induktionsplatten 308 beinhalten, die auf der Grundplatte 304 gestapelt sind. Die Induktionsplatten 308 und die Grundplatte 304 sind über einen Kolbenaufbau, der Stangen 310 und Rollen 312 beinhaltet, beweglich miteinander gekoppelt. Die Rollen 312 sind gleitend mit den einzelnen Grundplatten 304 und den Induktionsplatten 308 gekoppelt. Wenn sich die Rollen 312 von einer Ausgangsposition zu einer Endposition auf der entsprechenden Grundplatte 304 und den Induktionsplatten 308 bewegen, verwandelt sich die gestapelte Form der Induktionsplatten 308 auf der Grundplatte 304 in eine lineare Anordnung der Induktionsplatten 308 und der Grundplatte 304. Die Baugruppe 302 beinhaltet ferner einen Stopper 314, der angepasst ist, um eine Drehung der Grundplatte 304 zu begrenzen. Die Baugruppe 302 beinhaltet ferner eine Verriegelung 316, die angepasst ist, um die Baugruppe in einer gestapelten Position zu verriegeln, wenn das Fahrzeug 390 nicht aufgeladen werden muss. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Baugruppe 302 ferner ein Kabel 320, das zwischen der Grundplatte 304 und einer der letzten Induktionsplatten 308 gekoppelt ist. Insbesondere kann das Kabel 320 zwischen dem Drehgelenk 306 und der letzten der Induktionsplatten 308 gekoppelt werden. Wenn sich die Baugruppe 302 in dem erweiterten Zustand befindet, besteht die Gefahr, dass die Induktionsplatten 308 durch ihr Eigengewicht herunterfallen. Das Kabel 320 kann der Baugruppe 302 zusätzliche Stabilität bereitstellen und die eine oder die mehreren Induktionsplatten 308 in einer horizontalen Ebene halten. In einigen Ausführungsformen kann das Kabel 320 ein Metallkabel sein.The assembly 302 may further include one or more stacked induction plates 308 stacked on the base plate 304. The induction plates 308 and the base plate 304 are movably coupled together via a piston assembly including rods 310 and rollers 312. The rollers 312 are slidably coupled to the individual base plates 304 and the induction plates 308. As the rollers 312 move from an initial position to an end position on the corresponding base plate 304 and the induction plates 308, the stacked shape of the induction plates 308 on the base plate 304 transforms into a linear arrangement of the induction plates 308 and the base plate 304. The assembly 302 includes further a stopper 314 adapted to limit rotation of the base plate 304. The assembly 302 further includes a latch 316 adapted to lock the assembly in a stacked position when the vehicle 390 does not need to be charged. In some embodiments, the assembly 302 further includes a cable 320 coupled between the base plate 304 and one of the final induction plates 308. In particular, the cable 320 can be coupled between the swivel joint 306 and the last of the induction plates 308. When the assembly 302 is in the expanded state, there is a risk that the induction plates 308 will fall down due to their own weight. The cable 320 can provide additional stability to the assembly 302 and maintain the one or more induction plates 308 in a horizontal plane. In some embodiments, cable 320 may be a metal cable.

In einigen Ausführungsformen sind die eine oder mehreren Induktionsplatten 308 ebenso über Scharniergelenke 318 an den Enden der Induktionsplatten 308 miteinander gekoppelt. Dadurch können sich die Induktionsplatten scherenförmig erweitern oder zusammenziehen.In some embodiments, the one or more induction plates 308 are also coupled together via hinge joints 318 at the ends of the induction plates 308. This allows the induction plates to expand or contract in a scissor-like manner.

In Schritt 350 befindet sich die Baugruppe 302 in einem verriegelten Zustand. Die Baugruppe 302 wird ferner in einer verriegelten Position unter der Vorderachse des Fahrzeugs 390 verstaut. In Schritt 352 wird die Baugruppe 302 in Eingriff genommen, um den Ladevorgang zu beginnen. Die Verriegelung 316 wird gelöst und das Drehgelenk 306 wird gedreht, sodass die Grundplatte 304 und die gestapelten Induktionsplatten 308 in einen bestimmten Winkel gedreht werden. Ferner wird der Stopper 314 in Eingriff gebracht, um die Drehung der Grundplatte 304 zu begrenzen, sobald der bestimmte Drehwinkel erreicht ist. Im Allgemeinen kann die Drehung bis zu 90 Grad betragen. In Schritt 354 werden die Rollen 312 entlang jeweils der Grundplatte 304 und der einzelnen Induktionsplatten 308 bewegt, sodass die Bewegung der Rollen 312 die gestapelte Konfiguration der Induktionsplatten 308 auspackt und zusammen mit den Stangen 310 eine Translationskraft bereitstellt, um die gestapelte Konfiguration der Induktionsplatten 308 in eine lineare Konfiguration umzuwandeln. Ferner wird das Kabel 320 zwischen der Grundplatte 304 und der letzten Induktionsplatte 308 erweitert, um der erweiterten Baugruppe 302 zusätzliche Stabilität bereitzustellen. In Schritt 356 werden die Induktionsplatten 308 in ihrer linearen Konfiguration auf der Grundplatte 380 ausgerichtet, und die Baugruppe 302 beginnt, das Fahrzeug 390 aufzuladen.In step 350, the assembly 302 is in a locked state. The assembly 302 is further stored in a locked position under the front axle of the vehicle 390. In step 352, assembly 302 is engaged to begin charging. The lock 316 is released and the pivot 306 is rotated so that the base plate 304 and the stacked induction plates 308 into one be rotated at a certain angle. Further, the stopper 314 is engaged to limit the rotation of the base plate 304 once the specific rotation angle is reached. In general, the rotation can be up to 90 degrees. In step 354, the rollers 312 are moved along each of the base plate 304 and the individual induction plates 308 such that the movement of the rollers 312 unpacks the stacked configuration of the induction plates 308 and, together with the rods 310, provides a translational force to move the stacked configuration of the induction plates 308 into place convert to a linear configuration. Furthermore, the cable 320 is extended between the base plate 304 and the last induction plate 308 to provide additional stability to the extended assembly 302. In step 356, the induction plates 308 are aligned in their linear configuration on the base plate 380 and the assembly 302 begins to charge the vehicle 390.

Mit Bezug auf 2 und 3 ermöglichen die Ladesysteme 200, 300 eine schnellere Ladegeschwindigkeit der Batterie durch die Verwendung einer oder mehrerer Induktionsplatten. Bei einem Fahrzeug mit einer Batteriekapazität von etwa 50 KW und einer Baugruppe mit vier Induktionsplatten zu je 60 W kann die Ladezeit beispielsweise etwa 2 Stunden betragen. Darüber hinaus kann die Baugruppe je nach Bedarf eingefahren oder erweitert werden, was die Baugruppe kompakt macht.Regarding 2 and 3 The charging systems 200, 300 enable a faster charging speed of the battery through the use of one or more induction plates. For example, for a vehicle with a battery capacity of around 50 KW and an assembly with four induction plates of 60 W each, the charging time can be around 2 hours. In addition, the assembly can be retracted or expanded as needed, making the assembly compact.

Es sollte dem Fachmann klar sein, dass neben den bereits beschriebenen Modifikationen noch viele weitere möglich sind, ohne von den hierin enthaltenen erfinderischen Konzepten abzuweichen. Der Erfindungsgegenstand ist daher nicht einzuschränken, außer in dem Geiste der beigefügten Ansprüche. Darüber hinaus sollten bei der Auslegung sowohl der Patentschrift als auch der Ansprüche alle Begriffe so weit wie möglich im Einklang mit dem Kontext ausgelegt werden. Insbesondere die Begriffe „umfassen“ und „umfassend“ sollten so ausgelegt werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte auf nicht ausschließliche Weise beziehen und anzeigen, dass die genannten Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein oder genutzt oder mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, auf die nicht ausdrücklich Bezug genommen wird. Wenn in den Ansprüchen der Patentschrift auf wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe, bestehend aus A, B, C .... und N, Bezug genommen wird, ist der Text so auszulegen, dass nur ein Element aus der Gruppe erforderlich ist, nicht A plus N oder B plus N usw. Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen wird die allgemeine Natur der Ausführungsformen hierin so vollständig offenbaren, dass andere durch Anwendung des gegenwärtigen Wissensstandes solche spezifischen Ausführungsformen ohne weiteres modifizieren und/oder für verschiedene Anwendungen anpassen können, ohne von dem allgemeinen Konzept abzuweichen, und daher sollten und sollen solche Anpassungen und Modifikationen als in der Bedeutung und dem Bereich der Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen verstanden werden. Es versteht sich, dass die hierin eingesetzte Phraseologie oder Terminologie der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Obwohl die Ausführungsformen hierin in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass die Ausführungsformen hierin mit Modifikationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der beigefügten Ansprüche praktiziert werden können.It should be apparent to those skilled in the art that many modifications, in addition to those already described, are possible without departing from the inventive concepts contained herein. The subject matter of the invention is therefore not to be limited except in the spirit of the appended claims. Furthermore, when interpreting both the specification and the claims, all terms should be construed, as much as possible, consistent with the context. In particular, the terms “comprise” and “comprising” should be construed to refer to elements, components or steps in a non-exclusive manner and to indicate that said elements, components or steps are present or used or with other elements, components or steps that are not expressly referred to may be combined. If reference is made in the claims of the patent specification to at least one of the elements from the group consisting of A, B, C.... and N, the text is to be interpreted as meaning that only one element from the group is required, not A plus N or B plus N, etc. The foregoing description of the specific embodiments will so fully disclose the general nature of the embodiments herein that others, by applying current knowledge, may readily modify and/or adapt such specific embodiments for various applications without notice deviate from the general concept, and therefore such adaptations and modifications should and should be construed as being within the meaning and scope of equivalents of the disclosed embodiments. It is to be understood that the phraseology or terminology used herein is for purposes of description and not limitation. Although the embodiments have been described herein in terms of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that the embodiments herein can be practiced with modifications within the spirit and scope of the appended claims.

Während das Vorstehende verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung formuliert werden, ohne von dem grundsätzlichen Umfang davon abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche bestimmt, die folgen. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Varianten oder Beispiele beschränkt, die beinhaltet sind, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, wenn sie mit den Informationen und Kenntnissen kombiniert werden, die dem Durchschnittsfachmann zur Verfügung stehen.While the foregoing describes various embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be formulated without departing from the basic scope thereof. The scope of the invention is determined by the claims that follow. The invention is not limited to the described embodiments, variations or examples, which are included to enable one of ordinary skill in the art to make and use the invention when combined with the information and knowledge available to one of ordinary skill in the art.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug bereit.The present invention provides a charging system for an electric vehicle.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Ladesystem mit verbesserter Ladegeschwindigkeit bereit.The present invention provides a charging system with improved charging speed.

Die vorliegende Erfindung stellt ein kompaktes Ladesystem bereit.The present invention provides a compact charging system.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 9672975 [0005]
US 10141748 [0006]

Claims

Charging system (200) for an electric vehicle (290), the charging system (200) comprising: an induction plate assembly (202) comprising: a base plate (204) movably coupled to an underside of the vehicle (290); a plurality of induction plates (208) stacked one above the other, which are stacked on the base plate (204), wherein the plurality of induction plates (208) is adapted to be expanded such that the plurality of induction plates (208) forms a linearly expanded configuration of induction plates (208), and wherein, during charging, the majority of the induction plates (208) are in the linearly expanded configuration of the induction plates (208) and in alignment with a base plate (280) such that a magnetic flux generated by the base plate (280) generates electric charge in the induction plates (208) generated.

charging system (200). Claim 1 , wherein the induction plates (208) are in a stacked configuration when not loaded and the induction plate assembly (202) is stowed on the front axle of the vehicle (290) and secured by a lock (216).

charging system (200). Claim 1 , wherein the base plate (204) is movably coupled to the underside of the vehicle (290) via a pivot joint (206), the pivot joint (206) being adapted to hold the base plate (204) vertically with respect to the underside of the vehicle (290 ) to rotate.

charging system Claim 3 , wherein the swivel joint (206) is operated by a motor.

charging system (200). Claim 3 , wherein the induction plate assembly (202) includes a stopper (214) configured to limit rotation of the base plate (204).

charging system (200). Claim 1 , wherein each of the induction plates (208) is movably coupled to at least one of a preceding induction plate (208), a subsequent induction plate (208) and the base plate (204) by a piston mechanism, the piston mechanism having rods (210) and rollers (212). wherein movement of the piston mechanism causes the induction plates (208) to unpack into the linearly expanded configuration of the induction plates (208).

charging system Claim 5 , where the piston mechanism is operated by a motor.

charging system (200). Claim 1 , wherein each of the induction plates (208) is movably coupled via a hinge connection (318) to at least one of a preceding induction plate (208), a subsequent induction plate (208) and the base plate (204).

charging system (200). Claim 1 , wherein the charging system is operated by an electronic control unit (ECU) of the vehicle (290).

Electric vehicle, comprising the charging system (200). Claim 1 .