WO2016184780A1 - Ladevorrichtung zum induktiven laden eines elektrischen energiespeichers eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer ladevorrichtung - Google Patents

Ladevorrichtung zum induktiven laden eines elektrischen energiespeichers eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer ladevorrichtung Download PDF

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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • Charging device for inductively charging an electrical energy store of a motor vehicle and method for operating a charging device
  • the invention relates to a charging device for inductive charging of an electrical energy storage device of a motor vehicle specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a charging device.
  • DE 2 434 890 B1 shows a device of a charger arranged in a motor vehicle with an AC or three-phase system.
  • the device comprises a coupling surface, in the region of which primary windings of the device are arranged. Secondary windings of a motor vehicle can be brought into the vicinity of the dome surface in order to charge a battery of the motor vehicle. In this case, electrical loss heat generating components can be provided in the dome area to keep the dome area ice-free in winter.
  • US 2012/0161696 A1 shows a charging device for inductive charging of an electrical energy store of a motor vehicle.
  • the charging device comprises a primary coil, which is designed to induce a voltage in a secondary coil of the motor vehicle for charging the electrical energy store.
  • the loading device comprises a lifting mechanism, which is designed to move the primary spool between a stowed position and a loading position.
  • DE 10 2009 033 235 A1 shows a similar charging device for inductively charging an electrical energy accumulator of a motor vehicle with a primary coil and a lifting mechanism for raising and lowering the primary coil.
  • the charging device according to the invention for inductively charging an electrical energy store of a motor vehicle comprises a primary coil, which is designed to induce a voltage in a secondary coil of the motor vehicle for charging the electrical energy store.
  • the loading device further comprises a lifting mechanism configured to move the primary spool between a stowed position and a loading position.
  • a power electronics of the heating device is heat-conductively coupled to the lifting mechanism.
  • the power electronics can have a wide variety of components and circuits, in particular to operate the primary coil of the charging device.
  • the components may be, for example, power converters or also components that serve to connect and disconnect the primary coil.
  • the electronics also serve to operate a drive unit of the lifting mechanism.
  • the waste heat of the power electronics can be used to prevent icing of the lifting mechanism.
  • movable and mutually relatively movable parts of the lifting mechanism can be reliably kept ice-free even in unfavorable weather conditions, ie at temperatures around or below the freezing point and a relatively high humidity and high humidity of the lifting mechanism.
  • the charging device can be used reliably even in wintry conditions, since the lifting mechanism can be kept ice-free and therefore functional due to the supplied by the power electronics waste heat.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the loading device has a heating device, which is thermally coupled with the lifting mechanism. This has the advantage that the lifting mechanism can be reliably heated or heated even when the power electronics are currently not being operated. The heater can therefore be activated and deactivated as needed, so that the lifting mechanism can be kept ice-free and thus functional.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the power electronics and / or the heating device are arranged on an aluminum plate on which the lifting mechanism is arranged.
  • the aluminum plate is a kind of bottom plate of the charging device, which may be formed on the magnetic field of the charging device, for example, as a housing part of the charging device due to positive-acting properties and closes the loading device in the vertical direction downwards. Since an aluminum plate is a very good heat conductor, the waste heat from the power electronics or the heat provided by the heater can be particularly well dissipated or fed into the region of the lifting mechanism.
  • the power electronics and / or the heating device are arranged on a first aluminum plate, which is connected to a second aluminum plate. Is arranged miniunnplatte on which the lifting mechanism is arranged.
  • a second plate made of another material with a high coefficient of thermal conductivity can also be used.
  • the power electronics and / or the heating device can be arranged in a separate housing whose bottom region is formed by the first aluminum plate.
  • the lifting mechanism may for example be arranged in a receiving space whose bottom area is formed by the second aluminum plate.
  • the two aluminum plates are at least partially abutting each other, so that a heat conduction from the first aluminum plate to the second aluminum plate can be ensured.
  • Waste heat dissipated by the power electronics via the first aluminum plate is thus forwarded to the second aluminum plate on which the lifting mechanism is arranged.
  • a reliable operation of the lifting mechanism can be ensured even in winter weather conditions, since icing of the lifting mechanism can be prevented by the provided by the power electronics waste heat and / or provided by the heater heat.
  • the charging device has a control device which is designed to operate the heating device in dependence on provided weather data.
  • the charging device may comprise a sensor device for detecting the temperature and the air humidity, wherein the control device receives data characterizing the temperature and the humidity from the sensor device and operates the heating device in dependence thereon.
  • the charging device has a communication device, by means of which data with respect to the temperature and / or the humidity can be received, which data in turn are provided to the control device, which operates in dependence on the provided data, the heating device ,
  • the control device which operates in dependence on the provided data
  • the heating device can by the redundant provision of data in terms of temperature and humidity a particularly reliable operation of the loading device can be made possible, since at any time corresponding weather data can be provided, depending on which a heating of the lifting mechanism can take place. Icing of the lifting mechanism and in particular of moving or relatively movable parts of the lifting mechanism can thus be reliably prevented.
  • the control device is designed to activate the heater for a predetermined duration before an impending charging process.
  • vehicle-specific information can be exchanged via a communication system with the charging device. If a motor vehicle should be in the vicinity of the charging device or should approach the charging device, the control device can receive a corresponding signal. In this case, it is likely that soon a charging process of the relevant motor vehicle, more precisely the electrical energy storage of the relevant motor vehicle the loading device should be done. Even before the actual charging process begins, the heating device is controlled by means of the control device such that the previously possibly still iced or partially frozen lifting mechanism is de-iced. Thus, it can thus be ensured that an imminent charging process can be carried out without problems in any case.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the control device is designed to activate the heating device if, for adjusting the lifting mechanism, a force is applied which is greater than a predetermined force value.
  • the control device is connected to an electric motor, by means of which the lifting mechanism can be adjusted.
  • the control device can pick up information or data which characterize the force applied or necessary for adjusting the lifting mechanism.
  • the predetermined force value is greater than a force usually applied for adjusting the non-frozen lifting mechanism. If, however, a force greater than the predetermined force value is applied during the adjustment of the lifting mechanism, this could be an indication that the lifting mechanism is at least partially frozen and therefore less smooth than usual. It is thus detected at the latest when adjusting the lifting mechanism, whether it is frozen.
  • control device is designed to control the heating To activate the device so that the lifting mechanism as quickly as possible de-iced and reliable charging by means of the charging device can be ensured.
  • control device is designed to activate the heater if a charging current falls below a predetermined charging current value during the charging of an electrical energy store of a motor vehicle.
  • the control device is designed to activate the heating device, so that the optionally frozen lifting mechanism can be defrosted as quickly as possible. As a result, the lifting mechanism can be moved relatively quickly to the desired or intended loading position and a particularly efficient charging process can be ensured.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the control device is designed to activate and deactivate the heating device at predetermined cyclic intervals. This can be ensured without a large measurement and control effort that the lifting mechanism is kept free of ice.
  • the abovementioned modes of operation of the control device for operating the heating device can also be combined with each other.
  • the lifting mechanism is heated by means of the waste heat of the power electronics.
  • Advantageous embodiments of the charging device according to the invention are also to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention, wherein the charging device has in particular means for performing the method steps.
  • the drawing shows in the single figure a charging device for inductively charging an electrical energy accumulator of a motor vehicle in a schematic side sectional view, wherein the loading device has a lifting mechanism which is adapted to move a primary coil of the charging device between a stowed position and a loading position.
  • a charging device 10 for inductively charging an electrical energy accumulator of a motor vehicle comprises a primary coil 12, which is designed to induce a voltage in a secondary coil, not shown here, of a motor vehicle for charging the relevant electrical energy accumulator.
  • the loading device 10 also has a lifting mechanism 14 which is designed to move the primary spool 12 in the vertical direction z of the loading device 10, ie in the vertical direction, between the stowed position shown here and an extended loading position. By means of the lifting mechanism 14, it is thus possible to move the primary coil 12 closer to a secondary coil of that motor vehicle whose electrical energy store is to be charged inductively.
  • the lifting mechanism 14 may be formed, for example, as shown schematically here in the form of a kind of scissor lift. Other designs or principles of action of the lifting mechanism 14 are also possible.
  • the loading device 10 comprises a drive 16, by means of which the lifting mechanism 14 can be moved back and forth between the storage position shown here and the loading position extended in the vertical direction z.
  • the lifting mechanism 14 includes some moving parts, such as hinges, struts, and the like, not identified here. Especially in wintry weather conditions, ie at temperatures around or below freezing and a relatively high humidity there is a risk that inter alia, the relatively movable components or moving components of the lifting mechanism 14 freeze and thus a reliable operation of the lifting mechanism 14 is compromised.
  • a power electronics 18 of the charging device 10 and a heater 20 of the charging device 10 are thermally conductive with the lifting mechanism 14th coupled.
  • both the lifting mechanism 14 and the power electronics 18 and the heater 20 are arranged on one and the same aluminum plate 22.
  • the aluminum plate 22 serves as a bottom plate of the charging device 10 and is formed as a housing part due to positive-acting properties on the magnetic field of the charging device 10 generated during the charging process.
  • the aluminum plate 22 is a good heat conductor, the waste heat of the power electronics 18 and the heat generated by the heater 20 can be transferred to the lift mechanism 14 particularly well via the aluminum plate 22.
  • the power electronics 18 inevitably develops a certain amount of heat that can be dissipated via the aluminum plate 22 to the lifting mechanism 14.
  • the Hebeme- mechanism 14 waste heat icing of the lifting mechanism 14 and / or icy components of the lifting mechanism 14 are deiced.
  • the heating device 20 can be activated, so that heat provided by the heating device 20 is transmitted to the lifting mechanism 14 via the aluminum plate 22.
  • the charging device 10 further comprises a control device 24, which is designed to control the heating device 20.
  • the charging device 10 also comprises a sensor device 26 for detecting the temperature and humidity.
  • the charging device 10 may also have a communication device, not illustrated here, by means of which, for example, online weather data can be received.
  • the control device 24 is designed to operate the heating device 20 as a function of the weather data provided by the sensor device 26 and / or the said communication device. For example, it can be provided that a limit temperature of, for example, 2 degrees, 1 degree or 0 degrees is specified, wherein the heater 20 is automatically activated by the controller 24 as soon as the temperature in the loading device 10 should fall below this limit temperature. Furthermore, it can also be provided that the control device 24 activates the heating device 20 when the measured air humidity in the region of the charging device 10 should be higher than a predefined threshold value and the temperature in the region of the charging device 10 is below the said limit temperature.
  • the control device 24 can also be designed to activate the heater 20 for a predetermined period before an impending charging process.
  • the charging device 10 may be, for example, in communication with other vehicles to be loaded. If, for example, a motor vehicle approaches the charging device 10 or is in the immediate vicinity, then the control device 24 can activate the heating device 20 as a precaution, so that the charging device 10 and in particular the lifting mechanism 14 is functional and free of ice.
  • the controller 24 may be configured to activate the heater 20 for five minutes, or even ten minutes, or even a few seconds before a presumed impending charge.
  • This predetermined duration with which the heating device is activated before a presumed imminent charging process, can be predetermined, for example, as a function of the heating power of the heating device 20 and / or the detected ambient weather conditions of the charging device 10. Further, the controller 24 may also be configured to activate the heater 20 if a force greater than a predetermined force value is applied to adjust the lift mechanism 14.
  • the predetermined force value is thereby preferably chosen to be greater than a force normally required for adjusting the ice-free lifting mechanism 14.
  • a force should be applied by means of the drive unit 16, which is larger As the predetermined force value, this could be an indication that the lifting mechanism 14 is icy.
  • the controller 24 controls the heater and activates it. If, due to the heating of the lifting mechanism 14, it is now detected that the force to be applied for the further adjustment of the lifting mechanism 14 is again smaller than the predetermined force value, the control device 24 may also deactivate the heating device 20 again or at least only for a short time, for example, a minute or so, continue to operate.
  • control device 24 may be designed to activate the heating device 20 if a charging current during charging of an electrical energy store of a motor vehicle should fall below a predetermined charging current value. This could be an indication that the lift mechanism 14 could not be fully moved to the loading position, for example because certain moving or relatively movable components of the lift mechanism 14 are frozen. Because if the gap between the primary coil 12 and the relevant secondary coil of the motor vehicle to be charged should be too large, a reduced charging current will occur during the charging of the respective energy store of the motor vehicle. In such a case, provision may be made for the heating device 20 to be activated by the control device 24 in order, if appropriate, to permit a complete extension of the lifting mechanism 14 into the loading position.
  • control device 24 is designed to activate and deactivate the heating device 20 at predetermined cyclic distances. This can also be done, for example, weather-dependent, so if there are minus degrees and an increased humidity is measured. By cyclically activating and deactivating the heater 20, it can be permanently ensured that the lift mechanism 14 does not freeze and the loader 10 can thus be kept ready for operation even in frosty temperatures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (10) zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit einer Primärspule (12), welche dazu ausgelegt ist, eine Spannung in einer Sekundärspule des Kraftfahrzeugs zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu induzieren und mit einem Hebemechanismus (14), welcher dazu ausgelegt ist, die Pri- märspule zwischen einer Verstauposition und einer Ladeposition zu bewe- gen, wobei eine Leistungselektronik (18) der Ladevorrichtung wärmeleitend mit dem Hebemechanismus (14) gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung (10).

Description

Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Ladevorrichtung.
Die DE 2 434 890 B1 zeigt eine Vorrichtung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Ladegeräts mit einem Wechsel- oder Drehstromnetz. Die Vorrichtung umfasst eine Kuppelfläche, in deren Bereich Primärwicklungen der Vorrichtung angeordnet sind. Sekundärwicklungen eines Kraftfahrzeugs können dabei in die Nähe der Kuppelfläche verbracht werden, um eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden. Dabei können elektrische Verlustwärme erzeugende Bauelemente im Bereich der Kuppelfläche vorgesehen werden, um die Kuppelfläche im Winter eisfrei zu halten. Die US 2012/0161696 A1 zeigt eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Die Ladevorrichtung umfasst eine Primärspule, welche dazu ausgelegt ist, eine Spannung in einer Sekundärspule des Kraftfahrzeugs zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu induzieren. Darüber hinaus umfasst die Ladevorrichtung ei- nen Hebemechanismus, welcher dazu ausgelegt ist, die Primärspule zwischen einer Verstauposition und einer Ladeposition zu bewegen.
Die DE 10 2009 033 235 A1 zeigt eine ähnliche Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Primärspule und einem Hebemechanismus zum Anheben und Absenken der Primärspule.
Bei Ladevorrichtungen mit einem derartigen Hebemechanismus kann es bei Temperaturen um oder unterhalb des Gefrierpunkts und insbesondere bei feuchter Witterung sowie einen dadurch feuchten Hebemechanismus zu Problemen an dem Hebemechanismus kommen. Insbesondere, wenn bewegliche Teile des Hebemechanismus, wie beispielsweise Gelenke, bewegliche Streben, Faltenbalge oder dergleichen, vereisen, kann eine störungs- freie Betätigung des Hebemechanismus eingeschränkt oder sogar verhindert werden. Dadurch kann der Wirkungsgrad beim induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs erheblich eingeschränkt oder der Ladevorgang als solcher unter Umständen sogar nicht möglich sein, da die Primärspule bei vereistem Hebemechanismus nicht mehr in die Ladeposition bewegt werden kann, in welcher ein Spalt zwischen der Primärspule und der Sekundärspule möglichst gering ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung bereitzustellen, mittels welchen ein zuverlässiges induktives Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs auch bei winterlichen Witterungsbedingungen sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Primärspule, welche dazu ausgelegt ist, eine Spannung in einer Sekundärspule des Kraftfahrzeugs zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu induzieren. Die Ladevorrichtung umfasst des Weiteren einen Hebemechanismus, welcher dazu ausgelegt ist, die Primärspule zwischen einer Verstauposition und einer Ladeposition zu bewegen. Um eine zuverlässige und insbesondere witterungsunabhängige Funktionsweise des Hebemechanismus der Ladevorrichtung sicherzustellen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Leistungselektronik der Wärmevorrichtung wärmeleitend mit dem Hebemecha- nismus gekoppelt ist. Die Leistungselektronik kann dabei unterschiedlichste Bauelemente und Schaltungen aufweisen, um insbesondere die Primärspule der Ladevorrichtung zu betreiben. Bei den Bauelementen kann es sich beispielsweise um Stromrichter oder auch um Bauelemente handeln, die dem Zu- und Abschalten der Primärspule dienen. Darüber hinaus kann die Leis- tungselektronik auch zum Betreiben einer Antriebseinheit des Hebemechanismus dienen.
Dadurch, dass die Leistungselektronik der Ladevorrichtung wärmeleitend mit dem Hebemechanismus gekoppelt ist, kann die Abwärme der Leistungselektronik dazu verwendet werden, eine Vereisung des Hebemechanismus zu vermeiden. Insbesondere bewegliche und zueinander relativbewegliche Teile des Hebemechanismus können dadurch auch bei ungünstigen Witterungsverhältnissen, also bei Temperaturen um oder unterhalb des Gefrier- punkts und einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit sowie hohen Feuchtigkeit des Hebemechanismus, zuverlässig eisfrei gehalten werden. Somit kann die Ladevorrichtung auch bei winterlichen Bedingungen zuverlässig verwendet werden, da der Hebemechanismus aufgrund der von der Leistungselektronik zuführbaren Abwärme eisfrei und somit funktionstüchtig gehalten werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Ladevorrichtung eine Heizeinrichtung aufweist, welche wärmeleitend mit dem Hebemechanismus gekoppelt ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Hebe- mechanismus auch dann zuverlässig aufgeheizt bzw. erwärmt werden kann, wenn die Leistungselektronik gerade nicht betrieben wird. Die Heizeinrichtung kann also bedarfsweise aktiviert und deaktiviert werden, so dass der Hebemechanismus eisfrei und somit funktionstüchtig gehalten werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Leistungselektronik und/oder die Heizeinrichtung an einer Aluminiumplatte angeordnet sind, an welcher der Hebemechanismus angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Aluminiumplatte um eine Art Bodenplatte der Ladevorrichtung, welche aufgrund von positiv wirkenden Eigenschaften auf das Magnetfeld der Ladevorrichtung beispielsweise als Gehäuseteil der Ladevorrichtung ausgebildet sein kann und die Ladevorrichtung in vertikaler Richtung nach unten abschließt. Da eine Aluminiumplatte ein sehr guter Wärmeleiter ist, kann die Abwärme von der Leistungselektronik oder die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme besonders gut in den Bereich des Hebemechanismus abgeführt bzw. zugeführt werden.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Leistungselektronik und/oder die Heizeinrichtung an einer ersten Aluminiumplatte angeordnet sind, welche an einer zweiten Alu- miniunnplatte angeordnet ist, an welcher der Hebemechanismus angeordnet ist. Statt der zweiten Aluminiumplatte kann auch eine zweite Platte aus einem anderem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten eingesetzt werden. Beispielsweise können die Leistungselektronik und/oder die Heizein- richtung in einem separaten Gehäuse angeordnet sein, dessen Bodenbereich von der ersten Aluminiumplatte gebildet wird. Der Hebemechanismus wiederum kann beispielsweise in einem Aufnahmeraum angeordnet sein, dessen Bodenbereich durch die zweite Aluminiumplatte gebildet ist. Die beiden Aluminiumplatten liegen dabei zumindest bereichsweise aneinander an, so dass eine Wärmeleitung von der ersten Aluminiumplatte zur zweiten Aluminiumplatte sichergestellt werden kann. Von der Leistungselektronik über die erste Aluminiumplatte abgeführte Abwärme wird somit an die zweite Aluminiumplatte weitergeleitet, an welcher der Hebemechanismus angeordnet ist. Gleiches gilt für die Heizeinrichtung, wobei durch die Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme ebenfalls über die erste Aluminiumplatte abgeführt und der zweiten Aluminiumplatte zugeführt wird, an welcher der Hebemechanismus angeordnet ist. Auch bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine zuverlässige Funktionsweise des Hebemechanismus auch bei winterlichen Witterungsbedingungen sichergestellt werden, da ein Vereisen des Hebemechanismus durch die von der Leistungselektronik bereitgestellte Abwärme und/oder durch die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme verhindert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ladevorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung in Abhängigkeit von bereitgestellten Witterungsdaten zu betreiben. Beispielsweise kann die Ladevorrichtung eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit aufweisen, wobei die Steuereinrichtung die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit kennzeichnende Daten von der Sensoreinrichtung empfängt und in Abhängigkeit davon die Heizeinrichtung betreibt. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung eine Kommunikationseinrichtung aufweist, mittels welcher Daten hinsichtlich der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit empfangen werden können, wobei diese Daten wiederum der Steuereinrichtung bereitgestellt werden, welche in Abhängigkeit von den bereitgestellten Daten die Heizeinrichtung betreibt. Insbesondere wenn sowohl die Sensoreinrichtung als auch die besagte Kommunikationseinrichtung vorgesehen werden, kann durch die redundante Bereitstellung von Daten hinsichtlich der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit eine besonders zuverlässige Funktionsweise der Ladevorrichtung ermöglicht werden, da jederzeit entsprechende Witterungsdaten bereitgestellt werden können, in Abhängigkeit derer ein Aufheizen des Hebemechanismus erfolgen kann. Eine Vereisung des Hebemechanismus und insbesondere von beweglichen oder relativ zueinander beweglichen Teilen des Hebemechanismus kann somit sicher verhindert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung eine vorbe- stimmte Dauer vor einem bevorstehenden Ladevorgang zu aktivieren. Beispielsweise können fahrzeugspezifische Informationen über ein Kommunikationssystem mit der Ladevorrichtung ausgetauscht werden. Wenn ein Kraftfahrzeug in der Nähe der Ladevorrichtung sein oder sich der Ladevorrichtung nähern sollte, kann die Steuereinrichtung ein entsprechendes Signal erhal- ten. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass bald ein Aufladevorgang des betreffenden Kraftfahrzeugs, genauer des elektrischen Energiespeichers des betreffenden Kraftfahrzeugs, mittels der Ladevorrichtung erfolgen soll. Noch bevor der eigentliche Ladevorgang beginnt, wird die Heizeinrichtung mittels der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass der zuvor gegebenenfalls noch vereiste oder teilweise vereiste Hebemechanismus enteist wird. Somit kann also sichergestellt werden, dass ein bevorstehender Ladevorgang auf jeden Fall problemlos durchgeführt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung zu aktivieren, falls zum Verstellen des Hebemechanismus eine Kraft aufgebracht wird, die größer als ein vorgegebener Kraftwert ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung mit einem Elektromotor verbunden ist, mittels welchem der Hebemechanismus verstellt werden kann. Dadurch kann die Steuereinrichtung Informationen bzw. Daten abgreifen, welche die gerade zum Verstellen des Hebemechanismus aufgebrachte bzw. notwendige Kraft kennzeichnen. Der vorgegebene Kraftwert ist dabei größer als eine üblicherweise zum Verstellen des nicht vereisten Hebemechanismus aufzubringende Kraft. Sollte beim Verstellen des Hebemechanismus jedoch eine Kraft aufgebracht werden, die größer als der vorgegebene Kraftwert ist, könnte dies ein Indiz dafür sein, dass der Hebemechanismus zumindest teilweise vereist und deswegen weniger leichtgängig als üblich ist. Es wird also spätestens beim Verstellen des Hebemechanismus detektiert, ob dieser vereist ist. Für diesen Fall ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Heiz- einrichtung zu aktivieren, so dass der Hebemechanismus möglichst schnell enteist und ein zuverlässiger Ladevorgang mittels der Ladevorrichtung sichergestellt werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung zu aktivieren, falls ein Ladestrom während des Aufladens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Ladestromwert unterschreitet. Eine Ursache dafür könnte nämlich sein, dass der Hebemechanismus nicht vollständig von der Verstauposition in die endgültige Ladeposition bewegt werden konnte, beispielsweise weil der Hebemechanismus vereist ist. Für einen derartigen Fall ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Heizeinrichtung zu aktivieren, so dass der gegebenenfalls vereiste Hebemechanismus möglichst schnell enteist werden kann. Dadurch kann der Hebeme- chanismus relativ zügig in die wunschgemäße bzw. bestimmungsgemäße Ladeposition bewegt und ein besonders effizienter Ladevorgang sichergestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung in vorgegebenen zyklischen Abständen zu aktivieren und zu deaktivieren. Dadurch kann ohne einen großen Mess- und Steuerungsaufwand sichergestellt werden, dass der Hebemechanismus eisfrei gehalten wird. Die vorstehend genannten Betriebsweisen der Steuereinrichtung zum Betreiben der Heizeinrichtung kön- nen dabei auch miteinander kombiniert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung wird der Hebemechanismus mittels der Ab- wärme der Leistungselektronik erwärmt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung sind dabei auch als vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Ladevorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figu- renbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Seitenschnittansicht, wobei die Ladevorrichtung einen Hebemechanismus aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, eine Primärspule der Ladevorrichtung zwischen einer Verstauposition und einer Ladeposition zu bewegen.
Eine Ladevorrichtung 10 zum induktiven Laden eines hier nicht dargestellten elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Primärspu- le 12, welche dazu ausgelegt ist, eine Spannung in einer hier nicht dargestellten Sekundärspule eines Kraftfahrzeugs zum Laden des betreffenden elektrischen Energiespeichers zu induzieren. Um einen besonders hohen Wirkungsgrad beim Ladevorgang zu erzielen, ist es wichtig, dass der Abstand zwischen der Primärspule 12 und der Sekundärspule möglichst gering ist. Daher weist die Ladevorrichtung 10 noch einen Hebemechanismus 14 auf, welcher dazu ausgelegt ist, die Primärspule 12 in Hochrichtung z der Ladevorrichtung 10, also in vertikaler Richtung, zwischen der hier gezeigten Verstauposition und einer ausgefahrenen Ladeposition zu bewegen. Mittels des Hebemechanismus 14 ist es also möglich, die Primärspule 12 näher an eine Sekundärspule desjenigen Kraftfahrzeugs zu bewegen, dessen elektrischer Energiespeicher induktiv aufgeladen werden soll.
Der Hebemechanismus 14 kann beispielsweise wie hier schematisch dargestellt in Form einer Art Scherenhebebühne ausgebildet sein. Andere Ausge- staltungen bzw. Wirkprinzipien des Hebemechanismus 14 sind aber ebenfalls möglich. Die Ladevorrichtung 10 umfasst einen Antrieb 16, mittels welchem der Hebemechanismus 14 zwischen der hier gezeigten Verstauposition und der in Hochrichtung z ausgefahrenen Ladeposition hin und her bewegbar ist. Der Hebemechanismus 14 umfasst einige bewegliche Teile, wie beispielsweise hier nicht näher gekennzeichnete Gelenke, Streben und dergleichen. Insbesondere bei winterlichen Witterungsbedingungen, also bei Temperaturen um oder unterhalb des Gefrierpunkts und einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit besteht die Gefahr, dass u.a. die zueinander relativbeweglichen Komponenten bzw. beweglichen Komponenten des Hebemechanismus 14 einfrieren und somit eine zuverlässige Funktionsweise des Hebemechanismus 14 gefährdet wird.
Um eine zuverlässige Funktionsweise des Hebemechanismus 14 auch bei winterlichen Wetterbedingungen zu ermöglichen, also ein Einfrieren des Hebemechanismus 14 zu verhindern oder ein Enteisen des Hebemechanismus 14 zu ermöglichen, sind eine Leistungselektronik 18 der Ladevorrichtung 10 sowie eine Heizeinrichtung 20 der Ladevorrichtung 10 wärmeleitend mit dem Hebemechanismus 14 gekoppelt. Im vorliegend gezeigten Fall sind sowohl der Hebemechanismus 14 als auch die Leistungselektronik 18 und die Heizeinrichtung 20 auf ein und derselben Aluminiumplatte 22 angeordnet. Die Aluminiumplatte 22 dient dabei als Bodenplatte der Ladevorrichtung 10 und ist aufgrund von positiv wirkenden Eigenschaften auf das während des Ladevorgangs erzeugten Magnetfelds der Ladevorrichtung 10 als Gehäuseteil ausgebildet. Da die Aluminiumplatte 22 ein guter Wärmeleiter ist, kann die Abwärme der Leistungselektronik 18 und die von der Heizeinrichtung 20 erzeugte Wärme besonders gut über die Aluminiumplatte 22 an den Hebemechanismus 14 übertragen werden. Während Ladevorgängen entwickelt die Leistungselektronik 18 zwangsläufig eine gewisse Wärme, die über die Aluminiumplatte 22 an den Hebemechanismus 14 abgeführt werden kann. Bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit - also wenn eine Vereisungsgefahr des Hebemechanismus 14 besteht - wird durch die von der Leistungselektronik 18 dem Hebeme- chanismus 14 zugeführte Abwärme ein Vereisen des Hebemechanismus 14 verhindert und/oder es werden vereiste Komponenten des Hebemechanismus 14 enteist.
Für den Fall, dass gerade kein Ladevorgang stattfindet und somit die Leis- tungselektronik 18 auch keine Abwärme produziert, kann die Heizeinrichtung 20 aktiviert werden, so dass von der Heizeinrichtung 20 bereitgestellte Wärme über die Aluminiumplatte 22 an den Hebemechanismus 14 übertragen wird. Je nach Witterungsbedingungen kann es aber auch vorgesehen sein, dass auch während des Ladevorgangs und somit während der Wärmeabga- be durch die Leistungselektronik 18 zusätzlich die Heizeinrichtung 20 betrieben wird, um eine besonders hohe Heizleistung und somit Erwärmung des Hebemechanismus 14 zu ermöglichen. Die Ladevornchtung 10 umfasst des Weiteren eine Steuereinrichtung 24, welche dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung 20 anzusteuern. Des Weiteren umfasst die Ladevorrichtung 10 noch eine Sensoreinrichtung 26 zum Erfassen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Alternativ oder zusätzlich kann die Ladevorrichtung 10 auch eine hier nicht dargstellte Kommunikationseinrichtung aufweisen, mittels welcher beispielsweise Onlinewetterdaten empfangen werden können.
Die Steuereinrichtung 24 ist dazu ausgebildet, die Heizeinrichtung 20 in Ab- hängigkeit von den durch die Sensoreinrichtung 26 und/oder der besagten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten Witterungsdaten zu betreiben. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass eine Grenztemperatur von beispielsweise 2 Grad, 1 Grad oder 0 Grad vorgegeben wird, wobei die Heizeinrichtung 20 automatisch mittels der Steuereinrichtung 24 aktiviert wird, sobald die Temperatur im Bereich der Ladevorrichtung 10 diese Grenztemperatur unterschreiten sollte. Ferner kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 24 die Heizeinrichtung 20 dann aktiviert, wenn die gemessene Luftfeuchtigkeit im Bereich der Ladevorrichtung 10 höher als ein vorgegebener Schwellwert sein sollte und die Temperatur im Bereich der Ladevor- richtung 10 unterhalb der besagten Grenztemperatur liegt.
Die Steuereinrichtung 24 kann zudem auch dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung 20 eine vorbestimmte Dauer vor einem bevorstehenden Ladevorgang zu aktivieren. Über ein nicht näher bezeichnetes Kommunikations- System kann die Ladevorrichtung 10 beispielsweise in Kommunikation mit anderen zu ladenden Kraftfahrzeugen stehen. Sollte sich beispielsweise ein Kraftfahrzeug der Ladevorrichtung 10 nähern oder sich in unmittelbarer Nähe befinden, so kann die Steuereinrichtung 24 die Heizeinrichtung 20 vorsorglich aktivieren, so dass die Ladevorrichtung 10 und insbesondere der Hebe- mechanismus 14 funktionstüchtig und eisfrei ist. Die Steuereinrichtung 24 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung 20 fünf Minuten oder auch zehn Minuten oder auch wenige Sekunden vor einem angenommenen bevorstehenden Ladevorgang zu aktivieren. Diese vorbestimmte Dauer, mit welcher die Heizeinrichtung vor einem angenommenen bevorste- henden Ladevorgang aktiviert wird, kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Heizleistung der Heizeinrichtung 20 und/oder den erfassten Umge- bungswitterungsbedingungen der Ladevorrichtung 10 vorgegeben werden. Ferner kann die Steuereinrichtung 24 auch dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung 20 zu aktivieren, falls zum Verstellen des Hebemechanismus 14 eine Kraft aufgebracht wird, die größer als ein vorgegebener Kraftwert ist. Der vorgegebene Kraftwert wird dabei vorzugsweise größer gewählt, als eine üblicherweise notwendige Kraft zum Verstellen des eisfreien Hebemechanismus 14. Sollte also beim Betätigen des Hebemechanismus 14 zum Bewegen der Primärspule 12 von der Verstauposition in die Ladeposition eine Kraft mittels der Antriebseinheit 16 aufgebracht werden, die größer als der vorgegebene Kraftwert ist, könnte dies ein Indiz dafür sein, dass der Hebe- mechanismus 14 vereist ist. In Folge dessen steuert die Steuereinrichtung 24 die Heizeinrichtung an und aktiviert diese. Wird aufgrund des Aufheizens des Hebemechanismus 14 nun erfasst, dass die zum weiteren Verstellen des Hebemechanismus 14 aufzubringende Kraft wiederum kleiner als der vorgegebene Kraftwert ist, kann die Steuereinrichtung 24 gegebenenfalls die Hei- zeinrichtung 20 auch wieder deaktivieren oder zumindest nur noch für eine kurze Zeit, beispielsweise eine Minute oder dergleichen, weiter betreiben.
Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 24 dazu ausgebildet sein, die Heizeinrichtung 20 zu aktivieren, falls ein Ladestrom während des Aufladens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Ladestromwert unterschreiten sollte. Dies könnte ein Indiz dafür sein, dass der Hebemechanismus 14 nicht vollständig in die Ladeposition bewegt werden konnte, beispielsweise weil gewisse bewegliche oder relativbewegliche Komponenten des Hebemechanismus 14 vereist sind. Denn falls der Spalt zwischen der Primärspule 12 und der betreffenden Sekundärspule des aufzuladenden Kraftfahrzeugs zu groß sein sollte, wird sich während des Aufladens des betreffenden Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ein verringerter Ladestrom einstellen. In einem derartigen Fall kann es vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung 20 von der Steuereinrichtung 24 aktiviert wird, um gegebenenfalls ein vollständiges Ausfahren des Hebemechanismus 14 in die Ladeposition zu ermöglichen.
Darüber hinaus kann es auch noch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 24 dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung 20 in vorgegebenen zykli- sehen Abständen zu aktivieren und zu deaktivieren. Dies kann beispielsweise auch witterungsabhängig erfolgen, also wenn Minusgrade vorliegen und eine erhöhte Luftfeuchtigkeit gemessen wird. Durch das zyklische Aktivieren und Deaktivieren der Heizeinrichtung 20 kann dauerhaft sichergestellt werden, dass der Hebemechanismus 14 nicht vereist und die Ladevorrichtung 10 somit durchgängig auch bei frostigen Temperaturen funktionsbereit gehalten werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Ladevorrichtung (10) zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit
- einer Primärspule (12), welche dazu ausgelegt ist, eine Spannung in einer Sekundärspule des Kraftfahrzeugs zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu induzieren;
- einem Hebemechanismus (14), welcher dazu ausgelegt ist, die Primärspule zwischen einer Verstauposition und einer Ladeposition zu bewegen;
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Leistungselektronik (18) der Ladevorrichtung wärmeleitend mit dem Hebemechanismus (14) gekoppelt ist.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ladevorrichtung (10) eine Heizeinrichtung (20) aufweist, welche wärmeleitend mit dem Hebemechanismus (14) gekoppelt ist.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leistungselektronik (18) und/oder die Heizeinrichtung (20) an einer Aluminiumplatte angeordnet sind, an welcher der Hebemechanismus (14) angeordnet ist.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leistungselektronik (18) und/oder die Heizeinrichtung (20) an einer ersten Aluminiumplatte angeordnet sind, welche an einer zweiten Aluminiumplatte angeordnet ist, an welcher der Hebemechanismus (14) angeordnet ist.
Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ladevorrichtung (10) eine Steuereinrichtung (24) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (20) in Abhängigkeit von bereitgestellten Witterungsdaten zu betreiben.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (20) eine vorbestimmte Dauer vor einem bevorstehenden Ladevorgang zu aktivieren.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (20) zu aktivieren, falls zum Verstellen des Hebemechanismus (14) eine Kraft aufgebracht wird, die größer als ein vorgegebener Kraftwert ist.
Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (20) zu aktivieren, falls ein Ladestrom während des Aufladens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Ladestromwert unterschreitet.
Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (20) in vorgegebenen zyklischen Abständen zu aktivieren und zu deaktivieren.
Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Hebemechanismus (14) mittels der Abwärme der Leistungselektronik (18) erwärmt wird.
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