WO2024251517A1 - Stationäre induktionsladeeinrichtung - Google Patents

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WO2024251517A1
WO2024251517A1 PCT/EP2024/064048 EP2024064048W WO2024251517A1 WO 2024251517 A1 WO2024251517 A1 WO 2024251517A1 EP 2024064048 W EP2024064048 W EP 2024064048W WO 2024251517 A1 WO2024251517 A1 WO 2024251517A1
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living object
sensors
sensor
induction charging
foreign body
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Mike Böttigheimer
Stefan Hirsch
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Mahle International GmbH
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Mahle International GmbH
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a stationary induction charging device according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an inductive vehicle charging system equipped with such a stationary induction charging device for charging and/or discharging a battery of a battery-electric vehicle.
  • the vehicle is preferably a land vehicle, in particular a road vehicle.
  • the vehicle can also be a watercraft.
  • the mobile induction charging device can be arranged on a hull of the watercraft, in particular above a waterline.
  • the inductive vehicle charging system is preferably configured to charge the respective battery.
  • the inductive vehicle charging system can be configured bidirectionally so that it can be used to charge and discharge the respective battery.
  • Such an inductive vehicle charging system comprises a stationary induction charging device, which can also be referred to as a ground assembly and which is usually arranged in a fixed location, for example at a vehicle parking space or vehicle berth, and is connected to an electrical power grid, and a mobile induction charging device, which can also be referred to as a vehicle assembly and which is arranged on the respective vehicle, in particular on the vehicle floor or vehicle body.
  • the mobile induction charging device is connected to the battery of the Vehicle in a suitable manner, e.g. via a corresponding vehicle-mounted charger.
  • the vehicle with its mobile induction charging device is positioned in relation to the stationary induction charging device in such a way that electrical energy can be transferred from the stationary induction charging device to the mobile induction charging device by means of induction, i.e. via a magnetic or electromagnetic alternating field.
  • induction i.e. via a magnetic or electromagnetic alternating field.
  • the energy transfer then takes place in the opposite direction.
  • a generic stationary induction charging device is known, for example, from DE 10 2018 215 990 A1 and has a device housing that has a bottom and a top that is spaced from the bottom in a height direction of the induction charging device.
  • the stationary induction charging device is also equipped with at least one coil for generating a magnetic or electromagnetic alternating field, which is arranged in the device housing.
  • power electronics are provided for supplying power to the respective coil and for controlling the respective coil.
  • a charging control device is also provided for operating the induction charging device, which is coupled to the power electronics.
  • the stationary induction charging device is equipped with a living object sensor system that is arranged on or in the device housing and that has several living object sensors for detecting living objects and a living object evaluation device coupled to the living object sensors.
  • the living object evaluation device is coupled to the charging control device and is designed or programmed in such a way that the living object evaluation device informs the charging control device of the presence of a living object when the living object sensor system with the living object sensors detects at least one living object.
  • the charging control device is designed or programmed in such a way that the living object evaluation device informs the charging control device of the presence of a living object when the living object sensor system with the living object sensors detects at least one living object.
  • the charging control device controls the power electronics to switch off the respective coil or not to switch on the respective coil when the living object evaluation device informs the charging control device of the presence of a living object.
  • the living object sensors are designed as radar sensors.
  • the stationary induction charging device During operation of the inductive vehicle charging system, electrical energy is transferred between the stationary induction charging device and the mobile induction charging device at high electrical power, which can be life-threatening for living objects such as small and large animals.
  • the stationary induction charging device is equipped with such living object sensors so that the energy transfer can be switched off automatically as soon as a living object is detected.
  • the present invention addresses the problem of providing an improved or at least a different embodiment for a stationary induction charging device of the type described above or for a vehicle charging system equipped therewith, which is characterized in particular by reduced manufacturing costs, while at the same time simple assembly and/or a compact design can be aimed for.
  • the invention is based on the general idea of designing the living object sensors as capacitive sensors and integrating them into a frame structure of the device housing in such a way that a detection ring is formed that runs around the circumference.
  • Capacitive sensors are significantly cheaper to manufacture than radar sensors.
  • the way a capacitive sensor works is based on an electrical capacitor, the capacitance of which depends on the distance between two electrodes of the capacitor and on the dielectric constant of a medium that connects the two electrodes. In a capacitive sensor, the electrodes are stationary, so that the capacitance is only changed by changing the dielectric constant.
  • a capacitive sensor therefore only needs two electrodes, which can also be manufactured with virtually any geometry.
  • the use of capacitive sensors is therefore inexpensive and enables easy adaptation to existing installation space situations. As a result, the production of the stationary induction charging device is also simplified.
  • the device housing has a frame structure that runs around the device housing in a circumferential direction on the frame side.
  • the living object sensors designed as capacitive sensors are now arranged on or in the frame structure distributed in the circumferential direction, in such a way that the living object sensors form a detection ring that runs around the device housing in a closed circumferential direction.
  • the accommodation of the living object sensors on or in the frame structure is advantageous because this can be done virtually without interactions with all other components of the induction charging device that are arranged in the device housing, i.e. in an area enclosed by the frame structure. Since the frame structure without- By integrating the living object sensors into the frame structure, a closed detection ring can be easily implemented. The closed detection ring ensures that no living object can reach the area of the magnetic or electromagnetic alternating field without first being detected.
  • the living object sensors are conveniently configured flat and can be implemented as plates or foils. This supports a space-saving design.
  • the respective living object sensor designed as a capacitive sensor expediently has two electrodes, namely a first electrode and a second electrode.
  • the two electrodes of the respective capacitive living object sensor can be arranged next to one another on the frame structure.
  • the one or first electrode of the respective capacitive living object sensor is arranged on the frame structure, while the other or second electrode of the respective capacitive living object sensor is arranged or formed on a base plate of the device housing, wherein this base plate forms or has the underside of the device housing.
  • this base plate forms or has the underside of the device housing.
  • it can also extend under the frame structure and in this respect also be part of the frame structure.
  • the living object sensors are therefore at least partially arranged in or on the frame structure, namely at least with the first electrode.
  • the respective second electrode of the base plate can be formed by a metallic coating of the base plate or by a metallic section of the base plate. It is particularly advantageous a further development in which several second electrodes or all second electrodes are combined on the base plate. This simplifies the electrical connection.
  • the base plate has a continuous metallic edge section that forms the second electrode for several or all capacitive living object sensors. It is also conceivable to configure the entire base plate as metallic or to manufacture it from a metal, so that the base plate as a whole forms the associated second electrode for all capacitive living object sensors.
  • metal or "metallic” preferably means a metal alloy, although in principle an elemental metal can also be considered.
  • At least one common signal line can be provided, which is electrically connected to several living object sensors via electrical sensor connections and which is electrically connected to the living object evaluation device arranged in the device housing via a signal connection. Furthermore, each living object sensor is electrically connected to the respective signal line via its own sensor connection. With a single signal line, all living object sensors are therefore connected to this signal line via their own sensor connections. With two or more signal lines, several living object sensors are each electrically connected to such a signal line via their own signal connections. By using at least one common signal line, the number of electrical connections to the living object evaluation device can be reduced.
  • the living object sensors are divided into several sensor groups, in each of which several living object sensors are adjacent in the circumferential direction, with each sensor group being assigned its own signal line with which all living object sensors of this sensor group are electrically connected, whereby the signal lines are electrically connected separately, i.e. in parallel, to the living object evaluation device.
  • the living object sensors are arranged along a rectangle with four side areas and four corner areas.
  • the living object sensors assigned to the respective side area can then form a sensor group, so that a sensor group is assigned to each side area.
  • the living object sensors assigned to the respective corner area can form a sensor group, so that a sensor group is assigned to each corner area.
  • a total of eight sensor groups can then be provided.
  • a particularly advantageous development is one in which the respective common sensor line of the living object sensor system is formed on the sensor carrier plate of the foreign body sensor system.
  • the living object sensor system is partially integrated into the foreign body sensor system, which makes installation easier.
  • all plugs of the connectors can be fixed in place on the sensor carrier plate.
  • all sockets of the connectors can be fixed in place on the sensor carrier plate.
  • the charging control device 9 is configured such that the charging control device 9 controls the power electronics 7 to switch off the respective coil 6 when the coil 6 is switched on, or does not control it to switch on the respective coil 6 when the coil 6 is switched off, if the living object evaluation device 12 informs the charging control device 9 of the presence of a living object.
  • the living object sensors 11 are designed here as capacitive sensors. In the simplest case, the living object sensors 11 are formed by two electrodes, namely a first electrode 38 and a second electrode 39, which are only described in more detail in Figures 8 to 10.
  • the device housing 2 has a frame structure 13 which runs around the device housing 2 in a circumferential direction U.
  • the circumferential direction U is indicated in Figures 1 and 2 by a double arrow and runs around the height direction Z.
  • the living object sensors 11 are now arranged on or in this frame structure 13 distributed in the circumferential direction U, in such a way that the living object sensors 11 form a detection ring 14 which runs around the device housing 2 in the circumferential direction U and which is indicated in Figure 1 by a broken line.
  • the living object sensor system 10 has a common signal line 15, which is electrically connected to several, in the example shown, to all, living object sensors 11 via electrical living sensor connections 16. Each individual living object sensor 11 is electrically connected to the respective signal line 15 via its own living sensor connection 16. Furthermore, the signal line 15 is electrically connected to the living object evaluation device 12 via a living object signal connection 17.
  • the respective signal line 15 of the living object sensor system 10 is arranged in a fixed position on the cover plate 19.
  • the cover plate 19 closes off a housing interior 20 in which components of the induction charging device 1, such as the coil 6, the power electronics 7, the charging control device 9 and the living object evaluation device 12, are arranged.
  • This housing interior 20 is enclosed by the frame structure 13.
  • the sensor connections 16 can now be connected to the respective signal line 15 using plug connectors 21.
  • the plug connectors 21 are symbolized by points or nodes in Figure 1.
  • a single plug connector 21 is shown representatively, but in a not yet plugged-in state.
  • the respective plug connector 21 has a plug 22 and a complementary socket 23.
  • Plug 22 and socket 23 can be plugged in a plugging direction 24 to establish and release the plug connection.
  • the plugging direction 24 is indicated in Figures 6 and 7 by a double arrow and runs parallel to the vertical direction Z. All plug connectors 21 of the living object sensor system 10 are expediently arranged so that the plugging direction 24 runs parallel to the vertical direction Z.
  • the respective plug 22 is arranged in a fixed position on the cover plate 19, while the respective socket 23 is arranged in a fixed position on the frame structure 13. It is clear that in another embodiment, plug 22 and socket 23 can also be arranged in the opposite direction.
  • the induction charging device 1 can also be equipped with a foreign body sensor system 25 that is arranged on or in the device housing 2.
  • the foreign body sensor system 25 has a plurality of foreign body sensors 26 that are configured to detect electrically conductive foreign bodies.
  • the foreign body sensor system 25 also has a foreign body evaluation device 27 that is coupled to the foreign body sensors 26.
  • the foreign body evaluation device 27 is also coupled to the charging control device 9 and configured such that the foreign body evaluation device 27 informs the charging control device 9 of the presence of a foreign body when the foreign body sensor system 25 detects at least one foreign body using the foreign body sensors 26.
  • the charging control device 9 can now be configured such that the charging control device 9 controls the power electronics 7 to switch off the respective coil 6 or not to switch on the respective coil 6 when the foreign body evaluation device 27 informs the charging control device 9 of the presence of a foreign body.
  • the foreign body sensor system 25 can have a sensor carrier plate 28 on which the foreign body sensors 26 are located and which is arranged in a fixed position in the device housing 2.
  • the sensor carrier plate 28 is located below the cover plate 19 and can be attached, for example, to an underside of the cover plate 19.
  • All foreign body sensors 26 can be electrically connected to the foreign body evaluation device 27 via at least one foreign body signal connection 29.
  • a ring line 30 is indicated in Figure 2 purely as an example, which is electrically connected to several or all foreign body sensors 26.
  • the respective common signal line 15 is arranged on the underside of the cover plate 19. here the plugs 22 of the plug connectors 21 are also fixed directly to the cover plate 19.
  • Figure 7 shows another embodiment in which the respective signal line 15 is formed on the sensor carrier plate 28. In this case, the plugs 22 of the plug connectors 21 are also formed on the sensor carrier plate 28.
  • the respective ring line 30 is formed on the sensor carrier plate 28.
  • the respective signal line 15 is connected to the living object evaluation device 12 via the respective living object signal connection 17.
  • This living object signal connection 17 can be implemented by means of spring-loaded pressure contacts.
  • the foreign body sensors 26 are connected to the foreign body evaluation device 27 via the foreign body signal connection 29.
  • the respective foreign body signal connection 29 can be designed as a spring-loaded pressure contact.
  • the device housing 2 expediently has a rectangular shape perpendicular to the height direction Z.
  • the device housing 2 has two longitudinal ends 31, which are spaced apart from one another in the longitudinal direction X, and two transverse ends 32, which are spaced apart from one another in the transverse direction Y.
  • the frame structure 13 has two transverse frames 33, which run parallel to the transverse direction Y and are each arranged at one of the longitudinal ends 31.
  • the frame structure 13 also has two longitudinal frames 34, which each run parallel to the longitudinal direction X and are each arranged at one of the transverse ends 32.
  • the frame structure 13 also has four corner regions 35, which each connect a longitudinal frame 34 to a transverse frame 33.
  • the living object sensor system 10 has a plurality of living object sensors 11 in or on each longitudinal frame 34 and in or on each transverse frame 33. Furthermore, the living object sensor system 10 has at least one living object sensor 11 in each corner region 35.
  • the living object sensors 11 can be arranged on an outer side of the frame structure 13 facing away from the housing interior 20, which is ram- pen-shaped or wedge-shaped in order to enable the device housing 2 to be driven over.
  • Figures 3 to 7 show another embodiment in which the living object sensors 11 are arranged on an inner side of the frame structure 13 facing the housing interior 20.
  • FIGS 8 and 9 Further embodiments are shown in Figures 8 and 9, in which the living object sensors 11 are arranged on the outside of the frame structure 13 and on the inside of the cover plate 19.
  • the cover plate 19 rests on the frame structure 13.
  • the living object sensors 11 are arranged in recesses 40 between the cover plate 19 and the frame structure 13.
  • these recesses are formed on the outside of the frame structure 13.
  • the recesses 40 are formed on the inside of the cover plate 19. It is clear that in a further embodiment, these recesses 40 can be formed partly in the cover plate 19 and partly in the frame structure 13.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the living object sensor system 10 exclusively comprises living object sensors 11, which are arranged on or in the frame structure 13.
  • Figure 4 shows an embodiment in which the living object sensor system 10 has, in addition to the living object sensors 11 arranged on or in the frame structure 13, further cover-side living object sensors 11'.
  • These cover-side living object sensors 11' are arranged on the cover plate 19 or on the sensor carrier plate 28 in such a way that they are arranged circumferentially in the circumferential direction U.
  • This allows a further closed detection ring to be formed, which expands the detection ring 14 radially inwards.
  • the radial direction refers to a direction not shown here, central axis of the device housing 2 running parallel to the height direction Z and runs perpendicular to this central axis.
  • Figure 5 shows a further alternative design in which the living object sensor system 10 also has further cover-side living object sensors 11", which are arranged distributed over the surface of the cover plate 19 or on the sensor carrier plate 28.
  • These cover-side living object sensors 11" expediently cover the entire surface of the cover plate 19.
  • these cover-side living object sensors 11' or 11" can be arranged on the top or on the underside of the cover plate 19.
  • These cover-side living object sensors 11' or 11” are preferably arranged on the top or on the underside of the sensor carrier plate 28. It can be expediently provided that the foreign body sensors 26 are located on the top side of the sensor carrier plate 28, while the cover-side living object sensors 11' or 11" are located on the underside of the sensor carrier plate 28.
  • the cover-side living object sensors 11' or 11" can be glued to the cover plate 19 or to the sensor carrier plate 28. It is also conceivable to form the cover-side living object sensors 11' or 11" directly on the cover plate 19 or directly on the sensor carrier plate 28.
  • the frame-side living object sensors 11 can be connected to the frame structure 13 in a suitable manner. Adhesive connections are also conceivable here. Furthermore, it is also conceivable here to form the living object sensors 11 directly on the inside of the frame structure 13, e.g. by pressing or printing.
  • the living object evaluation device 12 is coupled to the charging control device 9 via a signal line 36.
  • the foreign body evaluation device 27 is coupled to the charging control device 9 via a signal line 37.
  • Preferred embodiments here are those in which the base plate 18 is configured metallically at least in an edge region 41, which is only indicated in Figure 10 and which runs along the base slat 18 in the circumferential direction U, preferably completely.
  • the entire base plate 18 is expediently configured metallically, i.e. in particular made from a metal or a metal alloy.
  • the base plate 18 can thereby be used to cool the induction charging device 1.
  • a particularly advantageous embodiment is one in which the second electrode 39 of the respective capacitive living object sensor 11 is formed or arranged on the base plate 18.
  • the second electrodes 39 of several living object sensors 11 can be combined to form a common second electrode 39.
  • the entire base plate 18 or the edge region 41 running along the base plate 18 serves as the second electrode 39 for all living object sensors 11.
  • the living object sensors 11 can be divided into several sensor groups 46, for example according to Figure 11, in each of which several living object sensors 11 are adjacent in the circumferential direction U.
  • the living object sensors 11 that are assigned to a longitudinal frame 34 can each form such a sensor group 46.
  • the living object sensors 11 that are assigned to a transverse frame 33 can each form such a sensor group 46.
  • the living object sensors 11 that are assigned to a corner area 35 can each form such a sensor group 46. Up to eight such sensor groups 46 are therefore conceivable in the rectangular configuration.
  • the living object sensors 11 are arranged along a rectangle with four side areas 44 and four corner areas 45, which are connected to the transverse frame 33, the longitudinal frame 34 and at the corner regions 35 of the frame structure 13.
  • the living object sensors 11 assigned to the respective side region 44 form a sensor group 46 and the living object sensors 11 assigned to the respective corner region 45 also form a sensor group 46, so that eight sensor groups 46 are provided here.
  • Each sensor group 46 can now be suitably assigned its own signal line 15, to which all living object sensors 11 of this sensor group 46 are electrically connected via the sensor connections 16. These common signal lines 15 are then separately electrically connected to the living object evaluation device 12 via the living object signal connections 17. The signal lines 15 are electrically connected to the living object evaluation device 12 in Figure 11 in the manner of a star connection.
  • the respective living object signal connection 17 can extend from the sensor carrier plate 28 to the living object evaluation device 12 according to Figures 8 and 9 and can in particular be designed as a plug connection.
  • the respective living object signal connection 17 extends past magnetic field conductors 42, which are arranged in the device housing 2 below the coil 6.
  • the respective foreign body signal connection 29 can extend from the sensor carrier plate 28 to the foreign body evaluation device 27, expediently also past the magnetic field conductors 42.
  • the respective foreign body signal connection 29 can be designed in particular as a plug connection.
  • the respective living object sensor 11 or its first electrode 38 is connected by means of the sensor connection 16 to the signal line 15, which can be located on or at the sensor carrier plate 28.
  • the sensor connection 16 can be configured as a flexible connecting line 43.
  • the flexible connecting line 43 can be permanently connected at one end to the respective living object sensor 11, e.g. via a solder connection or crimp connection, while at the other end it is detachably connected to the signal line 15 or to the sensor carrier plate 28, e.g. via a plug connection or a connector 21 as described above.
  • a permanent connection can also be provided here instead of the detachable connection, in particular a solder connection or crimp connection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladeeinrichtung (1) für ein induktives Fahrzeugladesystem (5) zum Aufladen und/oder Entladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs, – mit einem Einrichtungsgehäuse (2), einer Spule (6), einer Leistungselektronik (7) und einer Ladesteuereinrichtung (9), – mit einer Lebendobjektsensorik (10), die mehrere Lebendobjektsensoren (11) zum Erfassen lebender Objekte sowie eine Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) aufweist, die der Ladesteuereinrichtung (9) das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt, wobei die Ladesteuereinrichtung (9) daraufhin die Leistungselektronik (7) zum Ausschalten der jeweiligen Spule (6) ansteuert. Ein vereinfachter und preiswerter Aufbau ergibt sich, wenn die Lebendobjektsensoren (11) kapazitive Sensoren sind, wenn das Einrichtungsgehäuse (2) eine umlaufende Rahmenstruktur (13) aufweist und wenn die Lebendobjektsensoren (11) an oder in der Rahmenstruktur (13) so angeordnet sind, dass sie einen umlaufenden Detektionsring (14) bilden.

Description

Stationäre Induktionsladeeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stationäre Induktionsladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer solchen stationären Induktionsladeeinrichtung ausgestattetes induktives Fahrzeugladesystem zum Aufladen und/oder Entladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs.
Beim Fahrzeug handelt es sich im vorliegenden Zusammenhang bevorzugt um ein Landfahrzeug, insbesondere um ein Straßenfahrzeug. Grundsätzlich kann das Fahrzeug jedoch auch ein Wasserfahrzeug sein. Die mobile Induktionsladeeinrichtung kann dabei an einem Rumpf des Wasserfahrzeugs, insbesondere oberhalb einer Wasserlinie, angeordnet sein.
Das induktive Fahrzeugladesystem ist bevorzugt zum Laden der jeweiligen Batterie konfiguriert. Optional kann das induktive Fahrzeugladesystem bidirektional konfiguriert sein, so dass es zum Laden und Entladen der jeweiligen Batterie genutzt werden kann. Insbesondere kann dadurch die jeweilige Batterie beispielsweise als Zwischenspeicher in einem übergeordneten System genutzt werden.
Ein derartiges induktives Fahrzeugladesystem umfasst eine stationäre Induktionsladeeinrichtung, die auch als Bodenbaugruppe oder Ground Assembly bezeichnet werden kann und die in der Regel ortsfest, beispielsweise an einem Fahrzeugstellplatz oder Fahrzeugliegeplatz, angeordnet und an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen ist, und eine mobile Induktionsladeeinrichtung, die auch als Fahrzeugbaugruppe oder Vehicle Assembly bezeichnet werden kann und die am jeweiligen Fahrzeug angeordnet ist, insbesondere am Fahrzeugboden oder Fahrzeugrumpf. Die mobile Induktionsladeeinrichtung ist dabei mit der Batterie des Fahrzeugs auf geeignete Weise gekoppelt, z.B. über ein entsprechendes fahrzeugseitiges Ladegerät. Zum Aufladen der Batterie wird das Fahrzeug mit seiner mobilen Induktionsladeeinrichtung bezüglich der stationären Induktionsladeeinrichtung so positioniert, dass mittels Induktion, also über ein magnetisches bzw. elektromagnetisches Wechselfeld, elektrische Energie von der stationären Induktionsladeeinrichtung auf die mobile Induktionsladeeinrichtung übertragen werden kann. Beim Entladen der Batterie erfolgt die Energieübertragung dann in umgekehrter Richtung. Beim induktiven Fahrzeugladesystem kann auf Ladestecker verzichtet werden, die mit fahrzeugseitigen Ladebuchsen gesteckt werden müssen.
Eine gattungsgemäße stationäre Induktionsladeeinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2018 215 990 A1 bekannt und besitzt ein Einrichtungsgehäuse, das eine Unterseite und eine Oberseite aufweist, die in einer Höhenrichtung der Induktionsladeeinrichtung von der Unterseite beabstandet ist. Die stationäre Induktionsladeeinrichtung ist außerdem mit wenigstens einer Spule zum Erzeugen eines magnetischen bzw. elektromagnetischen Wechselfelds ausgestattet, die im Einrichtungsgehäuse angeordnet ist. Ferner ist eine Leistungselektronik zur Stromversorgung der jeweiligen Spule und zum Ansteuern der jeweiligen Spule vorgesehen. Üblicherweise ist auch eine Ladesteuereinrichtung zum Betreiben der Induktionsladeeinrichtung vorgesehen, die mit der Leistungselektronik gekoppelt ist. Des Weiteren ist die stationäre Induktionsladeeinrichtung mit einer Lebendobjektsensorik ausgestattet, die am oder im Einrichtungsgehäuse angeordnet ist und die mehrere Lebendobjektsensoren zum Erfassen lebender Objekte sowie eine mit den Lebendobjektsensoren gekoppelte Lebendobjektauswerteeinrichtung aufweist. Die Lebendobjektauswerteeinrichtung ist mit der Ladesteuereinrichtung gekoppelt und dabei so ausgestaltet bzw. programmiert, dass die Lebendobjektauswerteeinrichtung der Ladesteuereinrichtung das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt, wenn die Lebendobjektsensorik mit den Lebendobjektsensoren zumindest ein Lebendobjekt erfasst. Schließlich ist die Ladesteuereinrichtung so ausgestaltet bzw. programmiert, dass die Ladesteuereinrichtung die Leistungselektronik zum Ausschalten der jeweiligen Spule oder nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule ansteuert, wenn die Lebendobjektauswerteeinrichtung der Ladesteuereinrichtung das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt. Bei der bekannten stationären Induktionsladeeinrichtung sind die Lebendobjektsensoren als Radarsensoren ausgestaltet.
Während des Betriebs des induktiven Fahrzeugladesystems wird zwischen der stationären Induktionsladeeinrichtung und der mobilen Induktionsladeeinrichtung die elektrische Energie bei hoher elektrischer Leistung übertragen, die für Lebendobjekte, wie z.B. kleinere und größere Tiere lebensgefährlich sein können. Um hier einen Schaden zu vermeiden, ist die stationäre Induktionsladeeinrichtung mit einer solchen Lebendobjektsensorik ausgestattet, sodass die Energieübertragung automatisch ausgeschaltet werden kann, sobald ein Lebendobjekt erkannt wird.
Die Verwendung von Radarsensoren zur Erkennung von Lebendobjekten ist dabei vergleichsweise kostenintensiv und mit hohem Aufwand verbunden. Außerdem kann hierzu vergleichsweise viel Bauraum erforderlich sein.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine stationäre Induktionsladeeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein damit ausgestattetes Fahrzeugladesystem eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch reduzierte Herstellungskosten auszeichnet, wobei gleichzeitig eine einfache Montage und/oder kompakte Bauform angestrebt sein können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Lebendobjektsensoren als kapazitive Sensoren auszugestalten und so in eine Rahmenstruktur des Einrichtungsgehäuses zu integrieren, dass sich ein in Umfangsrichtung geschlossen um laufender Detektionsring bildet. Kapazitive Sensoren lassen sich deutlich preiswerter herstellen als Radarsensoren. Die Funktionsweise eines kapazitiven Sensors beruht auf einem elektrischen Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand zwischen zwei Elektroden des Kondensators und von der Dielektrizitätskonstante eines Mediums abhängt, das die beiden Elektroden miteinander verbindet. Bei einem kapazitiven Sensor sind die Elektroden stationär, sodass die Kapazität nur durch die Veränderung der Dielektrizitätskonstanten verändert wird. Da Lebendobjekte eine andere Dielektrizitätskonstante besitzen als beispielsweise Luft, ändert sich die Dielektrizitätskonstante im Bereich der Elektroden, wenn sich ein Lebendobjekt nähert. Ein kapazitiver Sensor benötigt demnach lediglich zwei Elektroden, die außerdem mit einer quasi beliebigen Geometrie hergestellt werden können. Die Verwendung kapazitiver Sensoren ist demnach preiswert und ermöglicht eine einfache Anpassung an vorhandene Bauraumsituationen. In der Folge vereinfacht sich dadurch auch die Herstellung der stationären Induktionsladeeinrichtung.
Im Einzelnen weist das Einrichtungsgehäuse eine Rahmenstruktur auf, die rahmenseitig in einer Umfangsrichtung um das Einrichtungsgehäuse umläuft. Die als kapazitive Sensoren ausgestalteten Lebendobjektsensoren sind nun an oder in der Rahmenstruktur in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet, und zwar so, dass die Lebendobjektsensoren einen in Umfangsrichtung geschlossen um das Einrichtungsgehäuse umlaufenden Detektionsring bilden. Die Unterbringung der Lebendobjektsensoren an bzw. in der Rahmenstruktur ist vorteilhaft, da dies quasi ohne Wechselwirkungen mit allen anderen Komponenten der Induktionsladeeinrichtung erfolgen kann, die im Einrichtungsgehäuse, also in einem von der Rahmenstruktur eingefassten Bereich angeordnet sind. Da die Rahmenstruktur ohne- hin entlang des Einrichtungsgehäuses umläuft, kann durch die Integration der Lebendobjektsensoren in die Rahmenstruktur ein geschlossen um laufender Detektionsring besonders einfach realisiert werden. Der geschlossene Detektionsring gewährleistet, dass kein Lebendobjekt bis zu dem Bereich des magnetischen bzw. elektromagnetischen Wechselfelds gelangen kann, ohne vorher erfasst zu werden.
Die Lebendobjektsensoren sind zweckmäßig flach konfiguriert und können insbesondere als Platten oder Folien realisiert sein. Dies unterstützt eine raumsparende Bauform.
Der jeweilige als kapazitiver Sensor ausgestaltete Lebendobjektsensor weist zweckmäßig zwei Elektroden auf, nämlich eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Grundsätzlich können die beiden Elektroden des jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensors an der Rahmenstruktur nebeneinander angeordnet sein. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann dagegen vorgesehen sein, dass die eine oder erste Elektrode des jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensors an der Rahmenstruktur angeordnet ist, während die andere oder zweite Elektrode des jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensors an einer Bodenplatte des Einrichtungsgehäuses angeordnet oder ausgebildet sein, wobei diese Bodenplatte die Unterseite des Einrichtungsgehäuses bildet oder aufweist. Insbesondere kann sich die auch bis unter die Rahmenstruktur erstrecken und insoweit auch Teil der Rahmenstruktur sein. Die Lebendobjektsensoren sind demnach zumindest teilweise in oder an der Rahmenstruktur angeordnet, nämlich zumindest mit der ersten Elektrode.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die jeweilige zweite Elektrode der Bodenplatte durch eine metallische Beschichtung der Bodenplatte oder durch einen metallischen Abschnitt der Bodenplatte gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der mehrere zweite Elektroden oder alle zweiten Elektroden an der Bodenplatte zusammengefasst sind. Dies vereinfacht die elektrische Verschaltung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bodenplatte einen um laufenden metallischen Randabschnitt aufweist, der die zweite Elektrode für mehrere oder alle kapazitiven Lebendobjektsensoren bildet. Ebenso ist denkbar, die ganze Bodenpatte metallisch zu konfigurieren oder aus einem Metall herzustellen, so dass die Bodenplatte insgesamt für alle kapazitiven Lebendobjektsensoren die zugehörige zweite Elektrode bildet. Im vorliegenden Zusammenhang ist mit "Metall" bzw. "metallisch" vorzugsweise eine Metalllegierung gemeint, wobei grundsätzlich auch ein elementares Metall in Frage kommen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine gemeinsame Signalleitung vorgesehen sein, die über elektrische Sensorverbindungen mit mehreren Lebendobjektsensoren elektrisch verbunden ist und die über eine Signalverbindung mit der im Einrichtungsgehäuse angeordneten Lebendobjektauswerteeinrichtung elektrisch verbunden ist. Des Weiteren ist jeder Lebendobjektsensor über eine eigene Sensorverbindung mit der jeweiligen Signalleitung elektrisch verbunden. Bei einer einzigen Signalleitung sind demnach alle Lebendobjektsensoren über eigene Sensorverbindungen mit dieser Signalleitung verbunden. Bei zwei oder mehr Signalleitungen sind jeweils mehrere Lebendobjektsensoren über eigene Signalverbindungen jeweils mit einer solchen Signalleitung elektrisch verbunden. Durch die Verwendung wenigstens einer gemeinsamen Signalleitung kann die Anzahl der elektrischen Verbindungen mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung reduziert werden.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Lebendobjektsensoren in mehrere Sensorgruppen unterteilt sind, in denen jeweils mehrere Lebendobjektsensoren in der Umfangsrichtung benachbart sind, wobei jeder Sensorgruppe eine eigene Signalleitung zugeordnet ist, mit der alle Lebendobjektsensoren dieser Sensorgruppe elektrisch verbunden sind, wobei die Signalleitungen separat also parallel mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung elektrisch verbunden sind.
Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der die Lebendobjektsensoren entlang eines Rechtecks mit vier Seitenbereichen und vier Eckbereichen angeordnet sind. Beispielsweise können dann die dem jeweiligen Seitenbereich zugeordneten Lebendobjektsensoren eine Sensorgruppe bilden, so dass dann ist jedem Seitenbereich eine Sensorgruppe zugeordnet. Zusätzlich oder alternativ können die dem jeweiligen Eckbereich zugeordneten Lebendobjektsensoren eine Sensorgruppe bilden, so dass dann jedem Eckbereich eine Sensorgruppe zugeordnet ist. Insgesamt können dann acht Sensorgruppen vorgesehen sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Signalleitung Deckelplatte des Einrichtungsgehäuses ortsfest angeordnet sein. Diese Deckelplatte kann dabei insbesondere die Oberseite des Einrichtungsgehäuses aufweisen. Hierdurch wird die Signalleitung von der Rahmenstruktur entkoppelt, was Montagevorteile mit sich bringt. Insbesondere befindet sich die Signalleitung dann bereits am bzw. im Einrichtungsgehäuse, was die elektrische Verbindung mit der im Einrichtungsgehäuse angeordneten Lebendobjektauswerteeinrichtung vereinfacht.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung können die Sensorverbindungen mittels Steckverbinder bzw. Steckverbindungen mit der jeweiligen Signalleitung elektrisch verbunden sein. Die jeweilige Steckverbindung bzw. der jeweilige Steckverbinder weist dabei einen Stecker und eine dazu passende Buchse auf, die in einer Steckrichtung steckbar sind. Alle Steckverbinder, über welche die Signalverbindungen mit der jeweiligen Signalleitung elektrisch verbunden sind, können zweckmäßig nun so angeordnet sein, dass ihre Steckrichtungen parallel zueinander und insbesondere parallel zur Höhenrichtung verlaufen. Durch die parallele Ausrichtung aller Steckverbinder vereinfacht sich die Montage. Durch die Ausrich- tung der Steckverbinder parallel zur Höhenrichtung ergibt sich dabei eine zusätzliche Vereinfachung, da die Bestückung des Einrichtungsgehäuses zweckmäßig von oben, also parallel zur Höhenrichtung erfolgt. Je nach Umgebungs- und Montagebedingungen kann aber auch eine andere Ausrichtung, insbesondere eine individuelle Ausrichtung, der Steckverbindungen angebracht sein.
Zweckmäßig können nun alle Stecker an der Deckelplatte ortsfest angeordnet sein, während alle Buchsen an der Rahmenstruktur ortsfest angeordnet sind. Alternativ dazu können auch alle Buchsen an der Deckelplatte ortsfest angeordnet sein, während alle Stecker an der Rahmenstruktur ortsfest angeordnet sind. Durch das Montieren der Deckelplatte werden somit sämtliche Steckverbindungen hergestellt. Alternativ ist ebenso denkbar, dass einige Stecker an der Deckelplatte und die übrigen Stecker an der Rahmenstruktur angebracht sind, während die passenden Buchsen dann an der Rahmenstruktur bzw. an der Deckelplatte angebracht sind.
Anstelle von Steckverbindungen können auch andere Verbindungstechniken zur Anwendung kommen, wie z.B. Lötverbindungen oder Verbindungen oder flexible Leiterbahnen, sogenannte Starrflex-Verbindungen. Solche flexiblen Leiterbahnen können insbesondere auf elastische bzw. flexible Folien aufgedruckte Leiterbahnen sein.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Induktionsladeeinrichtung eine Fremdkörpersensorik aufweisen, die am oder im Einrichtungsgehäuse angeordnet ist und die mehrere Fremdkörpersensoren zum Erfassen elektrisch leitender Fremdkörper sowie eine mit den Fremdkörpersensoren gekoppelte Fremd- körperauswerteeinrichtung aufweist. Diese Fremdkörperauswerteeinrichtung kann nun mit der Ladesteuereinrichtung gekoppelt und so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass die Fremdkörperauswerteeinrichtung der Ladesteuereinrichtung das Vorhandensein zumindest eines Fremdkörpers mitteilt, wenn die Fremdkörpersensorik mit den Fremdkörpersensoren einen Fremdkörper erfasst. Des Weiteren ist dann die Ladesteuereinrichtung so ausgestaltet bzw. programmiert, dass die Ladesteuereinrichtung die Leistungselektronik zum Ausschalten der jeweiligen Spule oder nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule ansteuert, wenn die Fremd- körperauswerteeinrichtung der Ladesteuereinrichtung das Vorhandensein zumindest eines Fremdkörpers mitteilt. Elektrisch leitende Fremdkörper, insbesondere metallische Fremdkörper, können sich im magnetischen bzw. elektromagnetischen Wechselfeld erhitzen, wodurch eine Verbrennungsgefahr und insbesondere eine Feuergefahr entsteht. Derartige Fremdkörpersensoren können insbesondere als Magnetfeldsensoren ausgestaltet sein, die ein magnetisches bzw. elektromagnetisches Feld erzeugen und überwachen. Sobald ein elektrisch leitender Fremdkörper in dieses magnetische bzw. elektromagnetische Feld gelangt, verändert sich das Feld, was dann von der jeweiligen Fremdkörperauswerteeinrichtung erkannt wird. Durch die Fremdkörpersensorik können derartige Fremdkörper rechtzeitig erfasst werden, sodass die Verletzungsgefahr und Feuergefahr reduziert sind.
Zweckmäßig kann nun die Fremdkörpersensorik eine Sensorträgerplatte aufweisen, z.B. in Form einer Platine, wobei die Sensorträgerplatte die Fremdkörpersensoren aufweist und unterhalb der Deckelplatte ortsfest im Einrichtungsgehäuse angeordnet ist. Insbesondere kann die Sensorträgerplatte ortsfest an einer Unterseite der Deckelplatte angebracht sein. Ferner sind alle Fremdkörpersensoren über wenigstens eine Fremdkörpersignalverbindung mit der im Einrichtungsgehäuse angeordneten Fremdkörperauswerteeinrichtung elektrisch verbunden.
Besonders vorteilhaft ist nun eine Weiterbildung, bei welcher die jeweilige gemeinsame Sensorleitung der Lebendobjektsensorik an der Sensorträgerplatte der Fremdkörpersensorik ausgebildet ist. Insoweit erfolgt eine bauliche Teilintegration der Lebendobjektsensorik in die Fremdkörpersensorik, was die Montage erleichtert. Zweckmäßig können nun alle Stecker der Steckverbindungen an der Sensorträgerplatte ortsfest angeordnet sein. Alternativ können alle Buchsen der Steckverbindungen ortsfest an der Sensorträgerplatte angeordnet sein. Durch eine ortsfeste Anbringung der Sensorträgerplatte an der Deckelplatte sind dann auch die Stecker bzw. Buchsen ortsfest an der Deckelplatte angeordnet. Beim Montieren der Deckelplatte am Einrichtungsgehäuse werden somit die Fremdkörpersensorik und die Lebendobjektsensorik gemeinsam komplettiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die jeweilige gemeinsame Signalleitung der Lebendobjektsensorik an der Sensorträgerplatte der Fremdkörpersensorik angeordnet bzw. ausgebildet ist, wobei die Signalverbindungen als flexible Verbindungsleitungen ausgestaltet sind, die den jeweiligen Lebendobjektsensor elektrisch mit der jeweiligen Signalleitung und mechanisch mit der Sensorträgerplatte verbinden. In der Folge bilden die Sensorträgerplatte und die daran befestigten Lebendobjektsensoren eine Montageinheit, die sich einfach handhaben und montieren lässt. Die jeweilige flexible Verbindungsleitung kann dabei einenends unlösbar mit dem jeweiligen Lebendobjektsensor verbunden sein, während sie anderenends mit der Sensorträgerplatte lösbar verbunden sein kann, z.B. über Steckverbindungen. Ebenso ist denkbar, dass die flexible Verbindungsleitung mit dem jeweiligen Lebendobjektsensor und mit der Sensorträgerplatte unlösbar verbunden ist.
Des Weiteren kann nun optional die jeweilige Lebendobjektsignalverbindung, welche zur elektrischen Kontaktierung der jeweiligen Signalleitung mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung dient, als Steckverbindung ausgebildet sein, die eine Buchse und einen Stecker aufweist. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der elektrischen Verbindungen, die beim Montieren erzeugt und beim Demontieren gelöst werden müssen. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Einrichtungsgehäuse senkrecht zur Höhenrichtung rechteckförmig ausgestaltet sein. Dementsprechend weist das Einrichtungsgehäuse dann zwei Längsenden, die in einer Längsrichtung der Induktionsladeeinrichtung voneinander beabstandet sind, und zwei Querenden auf, die in einer Querrichtung der Induktionsladeeinrichtung voneinander beabstandet sind. Längsrichtung und Querrichtung verlaufen dabei senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zur Höhenrichtung. Die Rahmenstruktur weist dementsprechend zwei Querrahmen, die an je einem Längsende parallel zur Querrichtung verlaufen, und zwei Längsrahmen, die an je einem Querende parallel zur Längsrichtung verlaufen, und vier Eckbereiche auf, die jeweils einen Längsrahmen mit einem Querrahmen verbinden. Die Lebendobjektsensorik weist dann zweckmäßig in oder an jedem Längsrahmen und in oder an jedem Querrahmen jeweils mehrere Lebendobjektsensoren und in oder an jedem Eckbereich jeweils wenigstens einen Lebendobjektsensor auf. Hierdurch wird eine lückenlose Detektion der Lebendobjekte entlang der Rahmenstruktur ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Einrichtungsgehäuse eine Deckelplatte aufweist, welche die Oberseite des Einrichtungsgehäuses aufweist oder bildet, wobei diese Deckelplatte auf der Rahmenstruktur aufliegt. Die Lebendobjektsensoren können nun vorteilhafterweise zwischen der Deckelplatte und der Rahmenstruktur in Vertiefungen angeordnet sein, die in der Deckelplatte und/oder in der Rahmenstruktur ausgebildet sind. Hierdurch ergeben sich eine kompakte Bauform sowie eine vor mechanischer Belastung geschützte Integration der Lebendobjektsensoren in das Einrichtungsgehäuse. Mechanische Belastungen der Deckelplatte werden auf die Rahmenstruktur abgetragen, wobei die in den Vertiefungen untergebrachten Lebendobjektsensoren davon entkoppelt sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Lebendobjektsensorik zusätzlich auch mehrere deckelseitige Lebendobjektsensoren aufweisen, die an der Deckelplatte randseitig in der Umfangsrichtung umlaufend angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Lebendobjektsensorik weist zusätzlich zu den Lebendobjektsensoren, die in oder an der Rahmenstruktur um laufen, weitere Lebendobjektsensoren auf, die entlang eines Rands der Deckelplatte umlaufend angeordnet sind, insbesondere derart, dass auch entlang der Deckelplatte ein geschlossen um laufender Detektionsring gebildet wird. Hierdurch kann die Erfassung von Lebendobjekten zusätzlich verbessert werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Lebendobjektsensorik zusätzlich auch mehrere deckelseitige Lebendobjektsensoren aufweisen, die an der Deckelplatte flächig verteilt angeordnet sind. Während zuvor eine randseitige und demnach quasi linienförmige Verteilung zusätzlicher Lebendobjektsensoren vorgeschlagen wurde, wird hier eine flächige Verteilung zusätzlicher Lebendobjektsensoren vorgeschlagen, wodurch die Lebendobjekterkennung quasi auf der gesamten Fläche der Deckelplatte ermöglicht wird. Denkbar ist insbesondere eine vollflächige Verteilung der zusätzlichen Lebendobjektsensoren, sodass die gesamte Oberseite der Deckelplatte und somit des Einrichtungsgehäuses abgedeckt ist. Auch diese Maßnahme verbessert die Lebendobjekterkennung. Beispielsweise kann ein Lebendobjekt vor dem Einschalten der Spule den jeweiligen Detektionsring durchdringen. Bei geeigneter Programmierung der Ladesteuereinrichtung wird die Leistungselektronik nicht zum Einschalten der Spule angesteuert, solange sich ein Lebendobjekt auf der Deckelplatte befindet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die deckelseitigen Lebendobjektsensoren an der Sensorträgerplatte der Fremdkörpersensorik angeordnet sein. Hierdurch erfolgt eine weitere Teilintegration der Lebendobjektsensorik in die Fremdkörpersensorik, was eine preiswerte Herstellung unterstützt. Beispielsweise kann die Sensorträgerplatte mehrlagig ausgestaltet sein, sodass sie zumindest eine erste Plattenlage und eine zweite Plattenlage aufweist. Die Fremdkörpersensoren können dann an der ersten Plattenlage ausgebildet sein, während die deckelseitigen Lebendobjektsensoren an der zweiten Plattenlage ausgebildet sind. Ebenso ist denkbar, dass die deckelseitigen Lebendobjektsensoren an einer separaten weiteren Sensorträgerplatte angeordnet sind, die auf geeignete Weise mit der Sensorträgerplatte der Fremdkörpersensoren verbunden ist.
Ebenso ist auch eine einlagige gemeinsame Sensorträgerplatte denkbar, bei welcher die eine Seite, z.B. die Oberseite, die deckelseitigen Lebendobjektsensoren aufweist, während die andere Seite, z.B. die Unterseite, die Fremdkörpersensoren aufweist. Die jeweilige Sensorträgerplatte kann insbesondere auch als Platine ausgestaltet sein, auf der die Sensoren ausgebildet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Lebendobjektsensoren jeweils auf einem Platinenkörper oder auf einem Folienkörper ausgebildet sein. Insbesondere bei einem Folienkörper kann der jeweilige Lebendobjektsensor aufgedruckt sein.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Lebendobjektsensoren auf Platinenkörpern ausgebildet sein, die beispielsweise in die Rahmenstruktur eingeklebt oder eingegossen sind. Alternativ dazu können elektrische Komponenten zum Ausbilden der Lebendobjektsensoren, wie z.B. Elektroden und Leiterbahnen, eingedruckt oder aufgedruckt sein, insbesondere an Oberflächen der Rahmenstruktur.
Die Leistungselektronik kann zweckmäßig im Einrichtungsgehäuse angeordnet sein. Ebenso ist eine Ausführungsform denkbar, bei der die Leistungselektronik außerhalb des Einrichtungsgehäuses angeordnet und über entsprechende Kabel mit dem Einrichtungsgehäuse bzw. den darin angeordneten zugehörigen Komponenten verbunden ist. Die Ladesteuereinrichtung kann zweckmäßig im Einrichtungsgehäuse angeordnet sein. Ebenso ist eine Ausführungsform denkbar, bei der die Ladesteuereinrichtung außerhalb des Einrichtungsgehäuses angeordnet und über entsprechende Kabel mit dem Einrichtungsgehäuse bzw. den darin angeordneten zugehörigen Komponenten verbunden ist.
Zur Vermeidung unnötiger Verzögerungen und/oder Abschaltungen kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Lebendobjektauswerteeinrichtung der Ladesteuereinrichtung erst dann das Vorhandensein wenigstens eines Lebendobjekts mitteilt, wenn wenigstens eine zusätzliche Randbedingung erfüllt ist. Eine solche Randbedingung kann die Detektion einer Bewegung des jeweiligen Lebendobjekts sein, die beispielsweise dadurch erkannt werden kann, dass sich das Lebendobjekt von einem Lebendobjektsensor zu einem anderen Lebendobjektsensor bewegt. Eine andere Randbedingung kann das Erreichen einer Mindestanzahl an Lebendobjekten sein, die von mehreren, nicht unmittelbar benachbarten Lebendobjektsensoren erkannt werden. Eine weitere Randbedingung kann das Erreichen einer Mindestgröße des Lebendobjekts sein, die z.B. dadurch erkannt werden kann, dass mehrere unmittelbar benachbarte Lebendobjektsensoren gleichzeitig das Vorhandensein eines Lebendobjekts detektieren.
Ein erfindungsgemäßes induktives Fahrzeugladesystem, das zum Aufladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs dient, ist mit einer stationären Induktionsladeeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art und mit einer mobilen Induktionsladeeinrichtung ausgestattet, die im oder am jeweiligen Fahrzeug angeordnet ist. Im betriebsbereiten Zustand befindet sich bei einem Landfahrzeug die stationäre Induktionsladeeinrichtung in der Regel ortsfest im oder auf dem Untergrund eines Fahrzeugstellplatzes und ist mit einem Stromnetz elektrisch verbunden. Die mobile Induktionsladeeinrichtung ist im oder am Boden des Fahrzeugs angeordnet und mit einem im Fahrzeug angeordneten Batterieladegerät elektrisch verbunden, das seinerseits mit der Batterie des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Draufsicht auf eine stationäre Induktionsladeeinrichtung im Bereich einer Lebendobjektsensorik,
Fig. 2 eine Draufsicht wie in Figur 1 , jedoch im Bereich einer Fremdkörpersensorik, Fig. 3 bis 5 jeweils einen stark vereinfachten, schaltplanartigen Längsschnitt der Induktionsladeeinrichtung bei verschiedenen Ausführungsformen,
Fig. 6 und 7 jeweils ein vergrößertes Detail im Längsschnitt im Bereich einer Steckverbindung, bei verschiedenen Ausführungsformen,
Fig. 8 und 9 jeweils einen stark vereinfachten, schalplanartigen Längsschnitt eines Teils der Induktionsladeeinrichtung bei verschiedenen Ausführungsformen,
Fig. 10 eine stark vereinfachte Seitenansicht im Bereich eines Lebendobjektsensors,
Fig. 11 eine Draufsicht wie in Fig. 1 jedoch stark reduziert.
Entsprechend den Figuren 1 bis 5, 8 und 9 umfasst eine stationäre Induktionsladeeinrichtung 1 ein Einrichtungsgehäuse 2, das eine in den Figuren 1 und 2 vom Betrachter abgewandte und in den Figuren 3 bis 5, 8 und 9 erkennbare Unterseite 3 und eine in den Figuren 1 und 2 dem Betrachter zugewandte, jedoch nicht sichtbare und in den Figuren 3 bis 5, 8 und 9 erkennbare Oberseite 4 aufweist. Die Induktionsladeeinrichtung 1 ist Bestandteil eines im Übrigen nicht gezeigten induktiven Fahrzeugladesystems 5, das zum Aufladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs dient. Die Induktionsladeeinrichtung 1 definiert mit ihrem Einrichtungsgehäuse 2 eine Längsrichtung X, eine senkrecht zur Längsrichtung X verlaufende Querrichtung Y und eine senkrecht zur Längsrichtung X und senkrecht zur Querrichtung Y verlaufende Höhenrichtung Z. Die Blickrichtung der Figuren 1 und 2 verläuft parallel zur Höhenrichtung Z, sodass darin nur die Längsrichtung X und die Querrichtung Y erkennbar sind. Im Unterschied dazu ist die Blickrichtung in den Figuren 3 bis 9 jeweils parallel zur Querrichtung Y, sodass darin nur die Längsrichtung X und die Höhenrichtung Z erkennbar sind.
Die Oberseite 4 ist demnach in der Höhenrichtung Z von der Unterseite 3 beab- standet. Die relativen Ortsangaben „oben“ und „unten“ beziehen sich auf eine ordnungsgemäße Positionierung der stationären Induktionsladeeinrichtung 1. Bei einem Landfahrzeug verläuft die Höhenrichtung Z bei ordnungsgemäßer Positionierung parallel zur Schwerkraftrichtung, sodass sich die Unterseite 3 unterhalb der Oberseite 4 befindet. Bei einem Wasserfahrzeug kann sich dagegen eine andere Raumlage für die Höhenrichtung Z ergeben, die insbesondere quer zur Schwerkraftrichtung verläuft.
Die Induktionsladeeinrichtung 1 ist außerdem mit wenigstens einer Spule 6 zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfelds ausgestattet, die in den Figur 1 , 8 und 9 symbolisch dargestellt ist. Die Spule 6 ist dabei im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet. Außerdem ist die Induktionsladeeinrichtung 1 mit einer Leistungselektronik 7 ausgestattet, die zur Stromversorgung der jeweiligen Spule 6 und zum Ansteuern der Spule 6 dient. Auch die Leistungselektronik 7 kann im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet sein und beispielsweise über einen Elektroanschluss 8 an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen sein. Außerdem ist die Induktionsladeeinrichtung 1 mit einer Ladesteuereinrichtung 9 ausgestattet, die zum Betreiben der Induktionsladeeinrichtung 1 dient, die hierzu im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet sein kann und die mit der Leistungselektronik 7 gekoppelt ist.
Die hier vorgestellte Induktionsladeeinrichtung 1 ist außerdem mit einer Lebendobjektsensorik 10 ausgestattet, die am bzw. im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet ist. Die Lebendobjektsensorik 10 weist mehrere Lebendobjektsensoren 11 zum Erfassen lebender Objekte sowie eine Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 auf, die mit den Lebendobjektsensoren 11 gekoppelt ist. Die Lebendobjektauswerteein- richtung 12 ist außerdem mit der Ladesteuereinrichtung 9 gekoppelt und so konfiguriert, dass die Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 der Ladesteuereinrichtung 9 das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt, wenn die Lebendobjektsensorik 12 mittels der Lebendobjektsensoren 11 zumindest ein Lebendobjekt erfasst. Des Weiteren ist die Ladesteuereinrichtung 9 so konfiguriert, dass die Ladesteuereinrichtung 9 die Leistungselektronik 7 bei eingeschalteter Spule 6 zum Ausschalten der jeweiligen Spule 6 ansteuert oder bei ausgeschalteter Spule 6 nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule 6 ansteuert, wenn die Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 der Ladesteuereinrichtung 9 das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt. Die Lebendobjektsensoren 11 sind hier als kapazitive Sensoren ausgestaltet. Im einfachsten Fall sind die Lebendobjektsensoren 11 durch zwei Elektroden gebildet, nämlich durch eine erste Elektrode 38 und eine zweite Elektrode 39, die nur in den Figuren 8 bis 10 näher bezeichnet sind.
Das Einrichtungsgehäuse 2 weist eine Rahmenstruktur 13 auf, die randseitig in einer Umfangsrichtung U um das Einrichtungsgehäuse 2 umläuft. Die Umfangsrichtung U ist in den Figuren 1 und 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet und läuft um die Höhenrichtung Z um. Die Lebendobjektsensoren 11 sind nun an oder in dieser Rahmenstruktur 13 in der Umfangsrichtung U verteilt angeordnet, und zwar derart, dass die Lebendobjektsensoren 11 einen in Umfangsrichtung U geschlossen um das Einrichtungsgehäuse 2 umlaufenden Detektionsring 14 bilden, der in Figur 1 durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform, die in Figur 1 gezeigt ist, weist die Lebendobjektsensorik 10 eine gemeinsame Signalleitung 15 auf, die mit mehreren, im gezeigten Beispiel mit allen, Lebendobjektsensoren 11 über elektrische Lebendsensorverbindungen 16 elektrisch verbunden ist. Dabei ist jeder einzelne Lebendobjektsensor 11 über eine eigene Lebendsensorverbindung 16 mit der jeweiligen Signalleitung 15 elektrisch verbunden. Des Weiteren ist die Signalleitung 15 über eine Lebendobjektsignalverbindung 17 mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 elektrisch verbunden.
Das Einrichtungsgehäuse 2 kann gemäß den Figuren 3 bis 5 und 8 bis 10 eine Bodenplatte 18 aufweisen, welche die Unterseite 3 des Einrichtungsgehäuses 2 bildet oder aufweist. Ferner kann das Einrichtungsgehäuse 2 gemäß den Figuren 3 bis 7, 8 und 9 eine Deckelplatte 19 aufweisen, welche die Oberseite 4 des Einrichtungsgehäuses 2 bildet oder aufweist.
Zweckmäßig kann nun vorgesehen sein, dass die jeweilige Signalleitung 15 der Lebendobjektsensorik 10 an der Deckelplatte 19 ortsfest angeordnet ist. Die Deckelplatte 19 verschließt einen Gehäuseinnenraum 20, in dem Komponenten der Induktionsladeeinrichtung 1 , wie z.B. die Spule 6, die Leistungselektronik 7, die Ladesteuereinrichtung 9 und die Lebendobjektauswerteeinrichtung 12, angeordnet sind. Dieser Gehäuseinnenraum 20 ist von der Rahmenstruktur 13 eingefasst. Die Sensorverbindungen 16 können nun mit Hilfe von Steckverbindern 21 mit der jeweiligen Signalleitung 15 verbunden sein. Die Steckverbinder 21 sind in Figur 1 durch Punkte oder Knoten symbolisiert. In den Figuren 6 und 7 ist jeweils repräsentativ ein einziger Steckverbinder 21 gezeigt, jedoch in einem noch nicht gesteckten Zustand. Gemäß den Figuren 6 und 7 weist der jeweilige Steckverbinder 21 einen Stecker 22 und eine dazu komplementäre Buchse 23 auf. Stecker 22 und Buchse 23 sind dabei in einer Steckrichtung 24 zum Herstellen und Lösen der Steckverbindung steckbar. Die Steckrichtung 24 ist in den Figuren 6 und 7 durch einen Doppelpfeil angedeutet und verläuft parallel zur Höhenrichtung Z. Zweckmäßig sind alle Steckverbinder 21 der Lebendobjektsensorik 10 so angeordnet, dass die Steckrichtung 24 parallel zur Höhenrichtung Z verläuft. In den Beispielen der Figuren 6 und 7 ist dabei der jeweilige Stecker 22 an der Deckelplatte 19 ortsfest angeordnet, während die jeweilige Buchse 23 an der Rahmenstruktur 13 ortsfest angeordnet ist. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform Stecker 22 und Buchse 23 auch vertauscht angeordnet sein können. Gemäß den Figuren 1 und 2 kann die Induktionsladeeinrichtung 1 außerdem mit einer Fremdkörpersensorik 25 ausgestattet sein, die am oder im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet ist. Die Fremdkörpersensorik 25 weist mehrere Fremdkörpersensoren 26 auf, die zum Erfassen elektrisch leitender Fremdkörper konfiguriert sind. Ferner weist die Fremdkörpersensorik 25 eine Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 auf, die mit den Fremdkörpersensoren 26 gekoppelt ist. Die Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 ist ebenfalls mit der Ladesteuereinrichtung 9 gekoppelt und so konfiguriert, dass die Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 der Ladesteuereinrichtung 9 das Vorhandensein eines Fremdkörpers mitteilt, wenn die Fremdkörpersensorik 25 mittels der Fremdkörpersensoren 26 zumindest einen Fremdkörper erfasst. Des Weiteren kann nun die Ladesteuereinrichtung 9 so konfiguriert sein, dass die Ladesteuereinrichtung 9 die Leistungselektronik 7 zum Ausschalten der jeweiligen Spule 6 oder nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule 6 ansteuert, wenn die Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 der Ladesteuereinrichtung 9 das Vorhandensein eines Fremdkörpers mitteilt.
Gemäß den Figuren 2 bis 5 und 7 bis 9 kann die Fremdkörpersensorik 25 eine Sensorträgerplatte 28 aufweisen, an der sich die Fremdkörpersensoren 26 befinden und die ortsfest im Einrichtungsgehäuse 2 angeordnet ist. Die Sensorträgerplatte 28 befindet sich dabei unterhalb der Deckelplatte 19 und kann beispielsweise an einer Unterseite der Deckelplatte 19 angebracht sein. Alle Fremdkörpersensoren 26 können über wenigstens eine Fremdkörpersignalverbindung 29 mit der Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 elektrisch verbunden sein. Zur Realisierung der Fremdkörpersignalverbindung 29 ist in Figur 2 rein exemplarisch eine Ringleitung 30 angedeutet, die mit mehreren oder allen Fremdkörpersensoren 26 elektrisch verbunden ist.
Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist die jeweilige gemeinsame Signalleitung 15 an der Unterseite der Deckelplatte 19 angeordnet. Zweckmäßig sind hier auch die Stecker 22 der Steckverbinder 21 unmittelbar an der Deckelplatte 19 festgelegt. Im Unterschied dazu zeigt Figur 7 eine andere Ausführungsform, bei der die jeweilige Signalleitung 15 an der Sensorträgerplatte 28 ausgebildet ist. In diesem Fall sind auch die Stecker 22 der Steckverbinder 21 an der Sensorträgerplatte 28 ausgebildet. In Figur 7 ist ebenfalls erkennbar, dass die jeweilige Ringleitung 30 an der Sensorträgerplatte 28 ausgebildet ist. Die jeweilige Signalleitung 15 ist über die jeweilige Lebendobjektsignalverbindung 17 mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 verbunden. Dabei kann diese Lebendobjektsignalverbindung 17 mittels federbelasteter Druckkontakte realisiert sein. Die Fremdkörpersensoren 26 sind über die Fremdkörpersignalverbindung 29 mit der Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 verbunden. Die jeweilige Fremdkörpersignalverbindung 29 kann dabei als federbelasteter Druckkontakt ausgestaltet sein.
Gemäß den Figuren 1 und 2 weist das Einrichtungsgehäuse 2 senkrecht zur Höhenrichtung Z zweckmäßig eine rechteckige Form auf. In der Folge besitzt das Einrichtungsgehäuse 2 zwei Längsenden 31 , die in der Längsrichtung X voneinander beabstandet sind, und zwei Querenden 32, die in der Querrichtung Y voneinander beabstandet sind. Passend dazu weist die Rahmenstruktur 13 zwei Querrahmen 33 auf, die parallel zur Querrichtung Y verlaufen und jeweils an einem der Längsenden 31 angeordnet sind. Ferner weist die Rahmenstruktur 13 zwei Längs- rahmen 34 auf, die jeweils parallel zur Längsrichtung X verlaufen und jeweils an einem der Querenden 32 angeordnet sind. Des Weiteren weist die Rahmenstruktur 13 vier Eckbereiche 35 auf, die jeweils einen Längsrahmen 34 mit einem Querrahmen 33 verbinden. Gemäß Figur 1 weist die Lebendobjektsensorik 10 in oder an jedem Längsrahmen 34 sowie in oder an jedem Querrahmen 33 jeweils mehrere Lebendobjektsensoren 11 auf. Ferner weist die Lebendobjektsensorik 10 in jedem Eckbereich 35 wenigstens einen Lebendobjektsensor 11 auf. Die Lebendobjektsensoren 11 können dabei an einer vom Gehäuseinnenraum 20 abgewandten Außenseite der Rahmenstruktur 13 angeordnet sein, die im Profil ram- penförm ig oder keilförmig ausgestaltet ist, um eine Überfahrbarkeit des Einrichtungsgehäuses 2 zu ermöglichen. In den Figuren 3 bis 7 ist dagegen eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der die Lebendobjektsensoren 11 an einer dem Gehäuseinnenraum 20 zugewandten Innenseite der Rahmenstruktur 13 angeordnet sind.
Weitere Ausführungsformen sind in den Figuren 8 und 9 gezeigt, bei denen die Lebendobjektsensoren 11 außen an der Rahmenstruktur 13 und innen an der Deckelplatte 19 angeordnet sind. Bei diesen Beispielen liegt die Deckelplatte 19 auf der Rahmenstruktur 13 auf. Die Lebendobjektsensoren 11 sind zwischen der Deckelplatte 19 und der Rahmenstruktur 13 in Vertiefungen 40 angeordnet. Diese Vertiefungen sind im Beispiel der Figur 8 an der Außenseite der Rahmenstruktur 13 ausgebildet. Im Beispiel der Figur 9 sind die Vertiefungen 40 dagegen an der Innenseite der Deckelplatte 19 ausgebildet. Es ist klar, dass bei einer weiteren Ausführungsform diese Vertiefungen 40 teilweise in der Deckelplatte 19 und teilweise in der Rahmenstruktur 13 ausgebildet sein können.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Lebendobjektsensorik 10 ausschließlich Lebendobjektsensoren 11 aufweist, die an bzw. in der Rahmenstruktur 13 angeordnet sind.
Im Unterschied dazu zeigt Figur 4 eine Ausführungsform, bei der die Lebendobjektsensorik 10 zusätzlich zu den an oder in der Rahmenstruktur 13 angeordneten Lebendobjektsensoren 11 weitere deckelseitige Lebendobjektsensoren 11 ' aufweist. Diese deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11' sind dabei an der Deckelplatte 19 bzw. an der Sensorträgerplatte 28 angeordnet, derart, dass sie in der Umfangsrichtung U umlaufend angeordnet sind. Hierdurch kann ein weiterer geschlossener Detektionsring gebildet werden, der den Detektionsring 14 radial nach innen erweitert. Die Radialrichtung bezieht sich dabei auf eine hier nicht gezeigte, parallel zur Höhenrichtung Z verlaufende Mittelachse des Einrichtungsgehäuses 2 und verläuft senkrecht zu dieser Mittelachse.
Figur 5 zeigt eine weitere alternative Bauform, bei der die Lebendobjektsensorik 10 ebenfalls weitere deckelseitige Lebendobjektsensoren 11", die an der Deckelplatte 19 bzw. an der Sensorträgerplatte 28 flächig verteilt angeordnet sind. Zweckmäßig wird durch diese deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11" die ganze Fläche der Deckelplatte 19 abgedeckt. Grundsätzlich können diese deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11' bzw. 11" an der Oberseite oder an der Unterseite der Deckelplatte 19 angeordnet sein. Bevorzugt sind diese deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11' bzw. 11" an der Oberseite oder an der Unterseite der Sensorträgerplatte 28 angeordnet. Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass sich die Fremdkörpersensoren 26 an der Oberseite der Sensorträgerplatte 28 befinden, während sich die deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11 ' bzw. 11" an der Unterseite der Sensorträgerplatte 28 befinden. Die deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11' bzw. 11" können dabei mit der Deckelplatte 19 bzw. mit der Sensorträgerplatte 28 verklebt sein. Ebenso ist es denkbar, die deckelseitigen Lebendobjektsensoren 11' bzw. 11" unmittelbar an der Deckelplatte 19 bzw. unmittelbar an der Sensorträgerplatte 28 auszubilden.
Die rahmenseitigen Lebendobjektsensoren 11 können auf geeignete Weise mit der Rahmenstruktur 13 verbunden sein. Denkbar sind auch hier Klebverbindungen. Des Weiteren ist auch hier denkbar, die Lebendobjektsensoren 11 unmittelbar an der Innenseite der Rahmenstruktur 13 auszubilden, z.B. durch Eindrücken oder Aufdrucken.
Die Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 ist über eine Signalleitung 36 mit der Ladesteuereinrichtung 9 gekoppelt. Die Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 ist über eine Signalleitung 37 mit der Ladesteuereinrichtung 9 gekoppelt. Bevorzugt sind hier Ausführungsformen, bei denen die Bodenplatte 18 zumindest in einem Randbereich 41 metallisch konfiguriert ist, der nur in Figur 10 angedeutet ist, und der in der Umfangsrichtung U entlang der Bodenlatte 18 umläuft, vorzugsweise vollständig. Zweckmäßig ist die gesamte Bodenplatte 18 metallisch konfiguriert also insbesondere aus einem Metall bzw. aus einer Metalllegierung hergestellt. Beispielsweise kann die Bodenplatte 18 hierdurch zum Kühlen der Induktionsladeeinrichtung 1 genutzt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der nun die zweite Elektrode 39 des jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensors 11 an der Bodenplatte 18 ausgebildet oder angeordnet ist. Dabei können von mehreren Lebendobjektsensoren 11 die zweiten Elektroden 39 zu einer gemeinsamen zweiten Elektrode 39 zusammengefasst sein. Insbesondere kann nun vorgesehen sein, dass die ganze Bodenplatte 18 oder der entlang der Bodenplatte 18 umlaufende Randbereich 41 als zweite Elektrode 39 für alle Lebendobjektsensoren 11 dient.
Abweichend von der Darstellung der Figur 1 können die Lebendobjektsensoren 11 z.B. gemäß Figur 11 in mehrere Sensorgruppen 46 eingeteilt sein, in denen jeweils mehrere Lebendobjektsensoren 11 in der Umfangsrichtung U benachbart sind. Beispielsweise können bei der gezeigten rechteckigen Konfiguration die Lebendobjektsensoren 11 , die einem Längsrahmen 34 zugeordnet sind, je eine solche Sensorgruppe 46 bilden. Zusätzlich oder alternativ können die Lebendobjektsensoren 11 , die einem Querrahmen 33 zugeordnet sind, je eine solche Sensorgruppe 46 bilden. Zusätzlich oder alternativ können die Lebendobjektsensoren 11 , die einem Eckbereich 35 zugeordnet sind, je eine solche Sensorgruppe 46 bilden. Denkbar sind damit bei der rechteckigen Konfiguration bis zu acht solche Sensorgruppen 46.
Im Beispiel der Figur 11 sind die Lebendobjektsensoren 11 entlang eines Rechtecks mit vier Seitenbereichen 44 und vier Eckbereichen 45 angeordnet, die an den Querrahmen 33, den Längsrahmen 34 und an den Eckbereichen 35 der Rahmenstruktur 13 angeordnet sind. Im Beispiel bilden die dem jeweiligen Seitenbereich 44 zugeordneten Lebendobjektsensoren 11 eine Sensorgruppe 46 und die dem jeweiligen Eckbereich 45 zugeordneten Lebendobjektsensoren 11 bilden ebenfalls eine Sensorgruppe 46, so dass hier acht Sensorgruppen 46 vorgesehen sind.
Zweckmäßig kann nun jeder Sensorgruppe 46 eine eigene Signalleitung 15 zugeordnet sein, mit der alle Lebendobjektsensoren 11 dieser Sensorgruppe 46 über die Sensorverbindungen 16 elektrisch verbunden sind. Diese gemeinsamen Signalleitungen 15 sind dann separat über die Lebendobjektsignalverbindungen 17 mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 elektrisch verbunden. Die Signalleitungen 15 sind in Figur 11 nach Art einer Sternschaltung mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 elektrisch verbunden.
Sofern die jeweilige Signalleitung 15 auf dem Sensorträger 28 ausgebildet ist, kann sich die jeweilige Lebendobjektsignalverbindung 17 gemäß den Figuren 8 und 9 von der Sensorträgerplatte 28 ausgehend zur Lebendobjektauswerteeinrichtung 12 erstrecken und kann dabei insbesondere als Steckverbindung ausgestaltet sein. Die jeweilige Lebendobjektsignalverbindung 17 erstreckt sich dabei an Magnetfeldleitern 42 vorbei, die im Einrichtungsgehäuse 2 unterhalb der Spule 6 angeordnet sind.
Gemäß den Figuren 8 und 9 kann sich die jeweilige Fremdkörpersignalverbindung 29 von der Sensorträgerplatte 28 ausgehend zur Fremdkörperauswerteeinrichtung 27 erstrecken, zweckmäßig ebenfalls vorbei an den Magnetfeldleitern 42. Auch hier kann die jeweilige Fremdkörpersignalverbindung 29 insbesondere als Steckverbindung ausgestaltet sein. Gemäß den Figuren 8 bis 10 ist der jeweilige Lebendobjektsensor 11 bzw. seine erste Elektrode 38 mittels der Sensorverbindung 16 mit der Signalleitung 15 verbunden, die sich auf oder an der Sensorträgerplatte 28 befinden kann. Die Sensorverbindung 16 kann dabei als flexible Verbindungsleitung 43 konfiguriert sein. Die flexible Verbindungsleitung 43 kann gemäß Figur 10 einenends unlösbar mit dem jeweiligen Lebendobjektsensor 11 verbunden sein, z.B. über eine Lötverbindung oder Crimpverbindung, während sie anderenends lösbar mit der Signalleitung 15 bzw. mit der Sensorträgerplatte 28 verbunden ist, z.B. über eine Steckverbindung bzw. einen Steckverbinder 21 wie weiter oben beschrieben. Alternativ kann auch hier anstelle der lösbaren Verbindung ebenfalls eine unlösbare Verbindung vorgesehen sein, insbesondere eine Lötverbindung oder Crimpverbindung.

Claims

Ansprüche
1 . Stationäre Induktionsladeeinrichtung (1 ) für ein induktives Fahrzeugladesystem (5) zum Aufladen und/oder Entladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs,
- mit einem Einrichtungsgehäuse (2), das eine Unterseite (3) und eine Oberseite (4) aufweist, die in einer Höhenrichtung (Z) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) von der Unterseite (3) beabstandet ist,
- mit wenigstens einer Spule (6) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds, wobei die jeweilige Spule (6) im Einrichtungsgehäuse (2) angeordnet ist,
- mit einer Leistungselektronik (7) zur Stromversorgung der jeweiligen Spule (6) und zum Ansteuern der jeweiligen Spule (6),
- mit einer Ladesteuereinrichtung (9) zum Betreiben der Induktionsladeeinrichtung (1 ), die mit der Leistungselektronik (7) gekoppelt ist,
- mit einer Lebendobjektsensorik (10), die am oder im Einrichtungsgehäuse (2) angeordnet ist und die mehrere Lebendobjektsensoren (11 ) zum Erfassen lebender Objekte sowie eine mit den Lebendobjektsensoren (11 ) gekoppelte Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) aufweist,
- wobei Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) mit der Ladesteuereinrichtung (9) gekoppelt und so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass die Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) der Ladesteuereinrichtung (9) das Vorhandensein eines Lebendobjekts mitteilt, wenn die Lebendobjektsensorik (10) mittels der Lebendobjektsensoren (11 ) zumindest ein Lebendobjekt erfasst,
- wobei die Ladesteuereinrichtung (9) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass die Ladesteuereinrichtung (9) die Leistungselektro- nik (7) zum Ausschalten der jeweiligen Spule (6) oder nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule (6) ansteuert, wenn die Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) der Ladesteuereinrichtung (9) das Vorhandensein wenigstens eines Lebendobjekts mitteilt, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensoren (11) als kapazitive Sensoren ausgestaltet sind,
- dass das Einrichtungsgehäuse (2) eine Rahmenstruktur (13) aufweist, die randseitig in einer Umfangsrichtung (U) um das Einrichtungsgehäuse (2) umläuft,
- dass die Lebendobjektsensoren (11 ) an oder in der Rahmenstruktur (13) in der Umfangsrichtung (U) verteilt angeordnet sind, derart, dass die Lebendobjektsensoren (11) einen in Umfangsrichtung (U) geschlossen um das Einrichtungsgehäuse (2) umlaufenden Detektionsring (14) bilden.
2. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
- dass das Einrichtungsgehäuse (2) eine Bodenplatte (18) aufweist, welche die Unterseite (3) des Einrichtungsgehäuses (2) bildet oder aufweist,
- dass der jeweilige kapazitive Lebendobjektsensor (11 ) zwei Elektroden aufweist, nämlich eine erste Elektrode (38) und eine zweite Elektrode (39),
- dass beim jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensor (11 ) die erste Elektrode (38) an oder in der Rahmenstruktur (13) angeordnet ist,
- dass beim jeweiligen kapazitiven Lebendobjektsensor (11 ) die zweite Elektrode (39) an der Bodenplatte (18) angeordnet oder ausgebildet ist.
3. Induktionsladeeinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass die jeweilige zweite Elektrode (39) durch eine metallische Beschichtung der Bodenplatte (18) oder durch einen metallischen Abschnitt der Bodenplatte (18) gebildet ist.
4. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Einrichtungsgehäuse (2) eine Bodenplatte (18) aufweist, welche die Unterseite (3) des Einrichtungsgehäuses (2) bildet oder aufweist, und/oder
- dass mehrere zweite Elektroden (39) oder alle zweiten Elektroden (39) an der Bodenplatte (18) zu einer gemeinsamen zweiten Elektrode (39) zusammengefasst sind.
5. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Bodenplatte (18) einen umlaufenden metallischen Randbereich (41) aufweist, der für alle kapazitiven Lebendobjektsensoren (11) die zweite Elektrode (39) bildet, oder
- dass die Bodenplatte (18) metallisch konfiguriert ist und für alle kapazitiven Lebendobjektsensoren (11 ) die zweite Elektrode (39) bildet.
6. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass wenigstens eine gemeinsame Signalleitung (15) vorgesehen ist, die über elektrische Sensorverbindungen (16) mit mehreren Lebendobjektsensoren (11 ) elektrisch verbunden ist, - dass jeder Lebendobjektsensor (11 ) über eine eigene Sensorverbindung (16) mit der jeweiligen Signalleitung (15) elektrisch verbunden ist,
- dass die jeweilige Signalleitung (15) über eine Lebendobjektsignalverbindung (17) mit der im Einrichtungsgehäuse (2) angeordneten Lebendobjektauswerteeinrichtung (12) elektrisch verbunden ist.
7. Induktionsladeeinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensoren (11) in mehrere Sensorgruppen (46) eingeteilt sind, in denen jeweils mehrere Lebendobjektsensoren (11) in der Umfangsrichtung (U) benachbart sind,
- dass jeder Sensorgruppe (46) eine eigene Signalleitung (15) zugeordnet ist, mit der alle Lebendobjektsensoren (11) dieser Sensorgruppe elektrisch verbunden sind,
- dass die Signalleitungen (15) separat mit der Lebendobjektauswerteeinrichtung (12), insbesondere sternförmig, elektrisch verbunden sind.
8. Induktionsladeeinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensoren (11 ) entlang eines Rechtecks mit vier Seitenbereichen (44) und vier Eckbereichen (45) angeordnet sind,
- dass die dem jeweiligen Seitenbereich (44) zugeordneten Lebendobjektsensoren (11) eine Sensorgruppe (46) bilden, und/oder
- dass die dem jeweiligen Eckbereich (45) zugeordneten Lebendobjektsensoren (11) eine Sensorgruppe (46) bilden.
9. Induktionsladeeinrichtung (1) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Signalleitung (15) an einer Deckelplatte (19) des Einrichtungsgehäuses (2) ortsfest angeordnet ist.
10. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Signalverbindungen (16) mittels Steckverbinder (21) mit der jeweiligen Signalleitung (15) elektrisch verbunden sind,
- dass der jeweilige Steckverbinder (21 ) einen Stecker (22) und eine dazu passende Buchse (23) aufweist, die in einer Steckrichtung (24) steckbar sind.
11. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
- dass alle Stecker (22) an der Deckelplatte (19) ortsfest angeordnet sind, während alle Buchsen (23) an der Rahmenstruktur (13) ortsfest angeordnet sind, oder
- dass alle Buchsen (23) an der Deckelplatte (19) ortsfest angeordnet sind, während alle Stecker (22) an der Rahmenstruktur (13) ortsfest angeordnet sind.
12. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Induktionsladeeinrichtung (1) eine Fremdkörpersensorik (25) aufweist, die am oder im Einrichtungsgehäuse (2) angeordnet ist und die mehrere Fremdkörpersensoren (26) zum Erfassen elektrisch leitender Fremdkörper sowie eine mit den Fremdkörpersensoren (26) gekoppelte Fremdkörperauswerteeinrichtung (27) aufweist,
- dass die Fremdkörperauswerteeinrichtung (27) mit der Ladesteuereinrichtung (9) gekoppelt und so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass die Fremdkörperauswerteeinrichtung (27) der Ladesteuereinrichtung (9) das Vorhandensein zumindest eines Fremdkörpers mitteilt, wenn die Fremdkörpersensorik (25) mittels der Fremdkörpersensoren (26) einen Fremdkörper erfasst,
- dass die Ladesteuereinrichtung (9) so programmiert und/oder ausgestaltet ist, dass die Ladesteuereinrichtung (9) die Leistungselektronik (7) zum Ausschalten der jeweiligen Spule (6) oder nicht zum Einschalten der jeweiligen Spule (6) ansteuert, wenn die Fremdkörperauswerteeinrichtung (27) der Ladesteuereinrichtung (9) das Vorhandensein mindestens eines Fremdkörpers mitteilt,
- dass die Fremdkörpersensorik (25) eine Sensorträgerplatte (28) aufweist, welche die Fremdkörpersensoren (26) aufweist und welche ortsfest im Einrichtungsgehäuse (2) angeordnet ist,
- dass alle Fremdkörpersensoren (26) über wenigstens eine Fremdkörpersignalverbindung (29) mit der im Einrichtungsgehäuse (2) angeordneten Fremdkörperauswerteeinrichtung (27) elektrisch verbunden sind.
13. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 12 sowie nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet,
- dass die jeweilige gemeinsame Signalleitung (15) der Lebendobjektsensorik (10) an der Sensorträgerplatte (28) der Fremdkörpersensorik (25) angeordnet und/oder ausgebildet ist.
14. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet,
- dass alle Stecker (22) der Steckverbinder (21) an der Sensorträgerplatte (28) ortsfest angeordnet sind, oder - dass alle Buchsen (23) der Steckverbinder (21 ) an der Sensorträgerplatte (28) ortsfest angeordnet sind.
15. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 12 sowie nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
- dass die jeweilige gemeinsame Signalleitung (15) der Lebendobjektsensorik (10) an der Sensorträgerplatte (28) der Fremdkörpersensorik (25) angeordnet und/oder ausgebildet ist,
- dass die Signalverbindungen (16) als flexible Verbindungsleitungen (43) ausgestaltet sind, die den jeweiligen Lebendobjektsensor (11 ) mechanisch mit der Sensorträgerplatte (28) verbinden.
16. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Einrichtungsgehäuse (2) senkrecht zur Höhenrichtung (Z) rechteckförmig ausgestaltet ist und zwei Längsenden (31 ), die in der Längsrichtung (X) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) voneinander be- abstandet sind, und zwei Querenden (32) aufweist, die in der Querrichtung (Y) der Induktionsladeeinrichtung (1 ) voneinander beab- standet sind,
- dass die Rahmenstruktur (13) zwei Querrahmen (33) aufweist, die an je einem Längsende (31 ) parallel zur Querrichtung (Y) verlaufen, und zwei Längsrahmen (34), die an je einem Querende (32) parallel zur Längsrichtung (X) verlaufen, und vier Eckbereiche (35) aufweist, die jeweils einen Längsrahmen (34) mit einem Querrahmen (33) verbinden, - dass die Lebendobjektsensorik (10) in oder an jedem Längsrahmen (34) und in oder an jedem Querrahmen (33) jeweils mehrere Lebendobjektsensoren (11 ) und in oder an jedem Eckbereich (35) jeweils wenigstens einen Lebendobjektsensor (11 ) aufweist.
17. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Einrichtungsgehäuse (2) eine Deckelplatte (19) aufweist, welche die Oberseite (4) des Einrichtungsgehäuses (2) aufweist oder bildet,
- dass die Deckelplatte (19) auf der Rahmenstruktur (13) aufliegt,
- dass die Lebendobjektsensoren (11 ) zwischen der Deckelplatte (19) und der Rahmenstruktur (13) in Vertiefungen (40) angeordnet sind, die in der Deckelplatte (19) und/oder in der Rahmenstruktur (13) ausgebildet sind.
18. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensorik (10) auch mehrere deckelseitige Lebendobjektsensoren (11') aufweist, die an der Deckelplatte (19) randseitig in der Umfangsrichtung (U) umlaufend angeordnet sind.
19. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensorik (10) auch mehrere deckelseitige Lebendobjektsensoren (11") aufweist, die an der Deckelplatte (19) flächig verteilt angeordnet sind.
20. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 18 oder 19 sowie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
- dass die deckelseitigen Lebendobjektsensoren (11', 11") an der Sensorträgerplatte (28) angeordnet sind.
21. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensoren (11 ) auf Platinenkörpern oder auf Folienkörpern ausgebildet sind.
22. Induktionsladeeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Lebendobjektsensoren (11 ) auf Platinenkörpern ausgebildet sind, die an oder in die Rahmenstruktur geklebt oder eingegossen sind, oder
- dass elektrische Komponenten zum Ausbilden der Lebendobjektsensoren (11) an eine Außenseite oder Innenseite der Rahmenstruktur (13) eingedruckt oder aufgedruckt sind.
23. Induktives Fahrzeugladesystem (5) zum Aufladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs,
- mit einer stationären Induktionsladeeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- mit einer mobilen Induktionsladeeinrichtung (1), die im oder am Fahrzeug angeordnet ist.
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