Title:
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM DETEKTIEREN EINES OBJEKTS INNERHALB EINES DRAHTLOSLADEBEREICHS
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Eine Anordnung (20) und ein Verfahren werden bereitgestellt zum Detektieren eines Objekts in einem Drahtlosladebereich (8) eines Elektrofahrzeugs (10). Das Verfahren umfasst Anlegen, mittels einer Steuerung, einer Spannung an den Drahtlosladebereich (8), um einen Kapazitätswert zu erzeugen und Messen, mittels der Steuerung, des Kapazitätswerts einer an der Unterseite des Fahrzeugs (10) angeordneten elektromagnetischen Abschirmung (20). Ferner überwacht die Steuerung den Kapazitätswert der elektromagnetischen Abschirmung (20); und die Steuerung detektiert eine Änderung des Kapazitätswerts, wenn das Objekt in den Drahtlosladebereich (8) gelangt.





Inventors:
Lewis, Allan (Ontario, Windsor, CA)
Javaid, Bilal, Mich. (Ada, US)
Application Number:
DE102016119398A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
10/12/2016
Assignee:
Hyundai America Technical Center, Inc. (Mich., Superior Township, US)
HYUNDAI MOTOR COMPANY (Seoul, KR)
Kia Motors Corporation (Seoul, KR)
International Classes:
G01V3/08; B60L11/18; H02J50/10; H02J50/60
Attorney, Agent or Firm:
Viering, Jentschura & Partner mbB Patent- und Rechtsanwälte, 01099, Dresden, DE
Claims:
1. Verfahren zum Detektieren eines Objekts in einem Drahtlosladebereich (8) eines Elektrofahrzeugs (10), aufweisend:
Anlegen, mittels einer Steuerung, einer Spannung an den Drahtlosladebereich (8), um einen Kapazitätswert zu erzeugen;
Messen, mittels der Steuerung, des Kapazitätswerts einer an der Unterseite des Fahrzeugs (10) angeordneten elektromagnetischen Abschirmung (20);
Überwachen, mittels der Steuerung, des Kapazitätswerts der elektromagnetischen Abschirmung (20); und
Detektieren, mittels der Steuerung, einer Änderung des Kapazitätswerts, wenn das Objekt in den Drahtlosladebereich (8) gelangt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend:
Anpassen, mittels der Steuerung, einer Aufladung des Fahrzeugs (10) basierend auf der durch die Änderung des Kapazitätswerts bedingten Detektion des Objekts.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend:
Beenden, mittels der Steuerung, einer Aufladung des Fahrzeugs (10) basierend auf der durch die Änderung des Kapazitätswerts bedingten Detektion des Objekts.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend:
Melden, mittels der Steuerung, der Änderung des Kapazitätswerts an einen Fahrzeugführer.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend:
Identifizieren, mittels der Steuerung, die Art des Objekts, welches den Kapazitätswert ändert.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektromagnetische Abschirmung (20) eine Mehrzahl von Platten (20a, 20b) aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend:
Erzeugen, mittels der Steuerung, eines Grundlinienreferenzkapazitätswerts einer an der Unterseite des Fahrzeugs (10) angeordneten elektromagnetischen Abschirmung (20).

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend:
Überwachen, mittels der Steuerung, der Wärmewerte eines Temperaturgradienten des Drahtlosladebereichs (8).

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend:
Detektieren, mittels der Steuerung, einer Veränderung in den Wärmewerten des Temperaturgradienten des Drahtlosladebereichs (8), um die Anwesenheit des Objekts in dem Drahtlosladebereich (8) anzuzeigen.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ladebereich (8) mit sowohl einer Chassis-Masse als auch einer lokalen Masse gekoppelt ist.

11. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) für ein Elektrofahrzeug (10), aufweisend:
eine Basisschicht (22), die an eine Unterseite des Fahrzeugs (10) gekoppelt ist;
eine leitfähige Schicht (24), die eine Masseverbindung zu dem Fahrzeug (10) aufweist und auf der Basisschicht (22) angeordnet ist;
eine kapazitive Erfasselektrode (26), die mit einem Kapazitätserfassschaltkreis elektrisch verbunden ist, der an eine auf der leitfähigen Schicht (24) angeordnete Zwischenschicht (28) gekoppelt ist; und
eine Magnetfeldkopplungsschicht (30), die mit der Zwischenschicht (28) verbunden ist,
wobei eine Mehrzahl von Verbindungsschichten (32a, 32b, 32c) zwischen den jeweiligen Schichten angeordnet ist.

12. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß Anspruch 11, aufweisend eine Mehrzahl von Platten (20a, 20b), die parallel zueinander angeordnet sind.

13. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Basisschicht (22) mit der Unterseite des Fahrzeugkörpers drehbar gekoppelt ist.

14. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, derart eingerichtet, dass sie während des Betriebs des Fahrzeugs (10) drehbar parallel zu einem Chassisrahmen (14) des Fahrzeugs (10) positioniert ist.

15. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, derart eingerichtet, dass sie während des Aufladens des Fahrzeugs (10) drehbar senkrecht zu dem Chassisrahmen (14) des Fahrzeugs (10) positioniert ist.

16. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die kapazitive Erfasselektrode (26) an einem unteren Teil der elektromagnetischen Abschirmanordnung (20) angeordnet ist.

17. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Basisschicht (22) aus einem nichtleitenden Material gebildet ist.

18. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Zwischenschicht (28) aus einem nichtleitenden Material gebildet ist.

19. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Dicke der Basisschicht (22), der leitfähigen Schicht (24), der Zwischenschicht (28) und/oder der Magnetfeldkopplungsschicht (30) ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm beträgt.

20. Elektromagnetische Abschirmanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Dicke der kapazitiven Erfasselektrode (26) ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm beträgt.

Description:
HINTERGRUNDGebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das drahtlose Laden eines Elektrofahrzeugs, und insbesondere eine Vorrichtung, die ein Objekt innerhalb eines Drahtlosladebereichs detektiert.

Beschreibung der verwandten Technik

Üblicherweise wird ein Elektrofahrzeug aufgeladen, wenn elektrische Ladung angelegt wird (z. B. mittels Einsteckverfahren (Plug-in-Verfahren). In letzter Zeit sind drahtlose Energieübertragungssysteme und -verfahren entwickelt worden, um Elektrofahrzeuge aufzuladen. Diese drahtlosen Ladesysteme (z. B. Energietransfer) bieten einem Fahrer einen gesteigerten Komfort verglichen mit derzeitigen Einsteckverfahren (Plug-in-Verfahren).

Drahtlose Ladesysteme für Fahrzeuge gemäß der verwandten Technik nutzen kapazitive Erfasssysteme, um ein Fahrzeug zu laden. Jedoch werden das Elektrodendesign und die Erfassschaltung nicht dazu genutzt, das Ladesystem zu betreiben (z. B. die Laderate anzupassen oder die Ladung zu variieren). Der Nachteil solcher Ladesysteme ist der Mangel an Kontrolle des Ladesystems auf Grund von fahrzeugexternen Faktoren, die die Ladefunktion des Fahrzeugs beeinflussen. Zum Beispiel kann eine Störung in dem Ladebereich (z. B. einem Bereich, wo das Fahrzeug geladen wird, wie beispielsweise eine Ladestation) das Laden des Fahrzeugs einschränken oder verzögern.

In einem anderen Gebiet der verwandten Technik werden fremde Objekte innerhalb drahtloser Energieübertragungssysteme detektiert. Insbesondere werden diverse Arten von Objekten bei gattungsgemäßen drahtlosen Energieübertragungssystemen detektiert. Zum Beispiel nutzt eine Technik kapazitives Erfassen. Das Erfassen wird jedoch weder in einem Elektrofahrzeug durchgeführt, noch ist es für die Verwendung in einem Elektrofahrzeug geeignet (z. B. in der Lage, genügend Energie bereitzustellen).

1 zeigt eine Ladekonfiguration gemäß der verwandten Technik, die einen Parallelplattenkondensator enthält. Insbesondere ermöglicht ein Parallelplattenkondensator zwei Leitern, ein elektrisches Feld zwischen den Platten zu speichern. Eine der beiden parallelen Platten kann eine Ladung +q aufweisen (in der Figur als V+ bezeichnet), und die andere der beiden parallelen Platten kann eine Ladung –q aufweisen (in der Figur als V– bezeichnet). Die Kapazität zwischen den beiden Leitern bzw. Platten mit entgegengesetzter Ladung q und Spannungsunterschied V dazwischen ist der Theorie nach gegeben durch die folgende Gleichung: C = q/V. Wenn zum Beispiel ein dielektrisches Material (z. B. ein Material mit hoher Permittivität) zwischen den Leitern platziert wird, kann die Kapazität ansteigen. Dementsprechend kann der Spannungsunterschied abnehmen, ohne dass die Ladung geändert (z. B. angepasst) wird, wodurch eine höhere Kapazität erzeugt wird.

2A und 2B zeigen einen weiteren Parallelplattenkondensator der verwandten Technik mit fester Spannung. Insbesondere zeigen 2A und 2B, dass, wenn eine Spannung fest ist und ein dielektrisches Material in den Ladungsbereich gelangt, die Kapazität in dem Ladungsbereich ansteigt, da das dielektrische Material es ermöglicht, dass zusätzliche dielektrische Ladung akkumuliert wird. Zum Beispiel zeigt 2A ein elektrisches Feld, das zwischen einer positiven Platte und einer negativen Platte (des Kondensators) gebildet ist. Zusätzlich zeigt 2B ein reduziertes elektrisches Feld, wenn ein dielektrisches Objekt in den Ladungsbereich gelangt (z. B. in diesem angeordnet ist/wird). Das dielektrische Material polarisiert und erzeugt ein induziertes elektrisches Feld in der entgegengesetzten Richtung des (von außen) angelegten elektrischen Feldes. Dielektrische Materialien können beispielsweise enthalten (z. B. sein): Wasser, Plastik, Teflon, lebende Organismen, die hauptsächlich aus Wasser bestehen (z. B. Säugetiere). Bei der verwandten Technik ist kapazitives Erfassen ein Verfahren des Näherungserfassens durch Messen der Kapazitätsänderung oder -variation, wenn sich ein dielektrisches Material einer Sensorelektrode nähert. Dielektrisches Erfassen wird typischerweise in berührungsempfindlichen Bildschirmen (Touchscreens), Beschleunigungsmessern oder Fluidfüllstandssensoren (engl.: fluid level sensors) verwendet.

Um das Risiko zu verringern, dass ein Objekt das Laden eines Fahrzeugs in einem Ladebereich unterbricht, werden Objekterkennungstechniken benötigt, um ein ordnungsgemäßes Laden des Fahrzeugs zu ermöglichen. Wenn zum Beispiel ein Objekt in den Ladebereich, der sich an der Unterseite des Fahrzeugs befindet, gelangt, könnte das Objekt einer übermäßigen Wärme (z. B. Wärmeentwicklung) ausgesetzt sein oder könnte durch die hochenergetischen Magnetfelder beeinflusst werden. Ferner, wenn ein metallisches Objekt in den Ladebereich gelangt, kann die Effizienz des Energietransfers verringert sein und das metallische Objekt kann einem übermäßigen Aufheizen ausgesetzt sein. Folglich wäre es von Vorteil, ein System bereitzustellen, das Objekte, einschließlich metallischer Objekte, innerhalb des Ladebereichs detektiert.

Die obigen Informationen in diesem Abschnitt dienen lediglich zu Erweiterung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik zählen, der einer durchschnittlich mit der Technik vertrauten Person in diesem Land bereits bekannt ist.

ZUSAMMENFASSUNG

Die vorliegende Erfindung ermöglicht drahtloses Laden eines Elektrofahrzeugs, und stellt insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, die ein Objekt innerhalb eines Drahtlosladebereichs detektieren.

Gemäß mehreren Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Detektieren eines Objekts innerhalb eines Drahtlosladebereichs aufweisen: Anlegen einer Spannung mittels einer Steuerung (Controller) an den Drahtlosladebereich, um einen Kapazitätswert zu erzeugen, und Messen des Kapazitätswerts einer elektromagnetischen Abschirmung, die an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Kapazitätswert kann durch die Steuerung überwacht werden, und es kann eine Änderung des Kapazitätswertes detektiert werden, wenn das Objekt in den Drahtlosladebereich gelangt (anders ausgedrückt, eintritt).

Ferner kann basierend auf der durch die Änderung des Kapazitätswertes bedingten Detektierung des Objekts eine Ladung (z. B. das Laden, anders ausgedrückt, der Ladevorgang) angepasst werden. Eine Ladung (z. B. das Laden, anders ausgedrückt, der Ladevorgang) kann basierend auf der durch die Änderung des Kapazitätswertes bedingten Detektierung des Objekts beendet werden. Die Änderung des Kapazitätswertes kann einem Treiber gemeldet werden (anders ausgedrückt, der Treiber kann über die Kapazitätswertänderung alarmiert werden). Es kann festgestellt werden, was für ein Typ von Objekt den Kapazitätswert ändert.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die elektromagnetische Abschirmung eine Mehrzahl von Platten aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind. Zusätzlich kann durch die Steuerung ein Grundlinienkapazitätswert (anders ausgedrückt, ein Basiskapazitätswert; noch anders ausgedrückt, ein Ausgangskapazitätswert; noch anders ausgedrückt, ein Anfangskapazitätswert) einer an der Unterseite des Fahrzeugs angeordneten elektromagnetischen Abschirmung erzeugt werden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Wärmewert (z. B. Temperaturwert) (engl.: thermal value) eines Temperaturgradienten (engl.: thermal gradient) des Drahtlosladebereichs überwacht werden. Eine Änderung der Wärmewerte (z. B. Temperaturwerte) des Temperaturgradienten des Drahtlosladebereichs kann detektiert werden und kann die Anwesenheit des Objekts in dem Drahtlosladebereich anzeigen. Ferner kann der Ladebereich mit sowohl einer Chassis-Masse (z. B. Fahrgestell-Masse) (anders ausgedrückt, Massepotential) als auch einer lokalen Masse gekoppelt sein.

Gemäß mehreren Ausführungsformen kann eine elektromagnetische Abschirmanordnung (anders ausgedrückt, Abschirmeinheit) für ein Elektrofahrzeug eine mit einer Unterseite des Fahrzeugs gekoppelte Basisschicht aufweisen, eine leitfähige Schicht mit einer Masseverbindung zu dem Fahrzeug und auf der Basisschicht angeordnet, und eine kapazitive Erfasselektrode (anders ausgedrückt, Sensorelektrode), die elektrisch verbunden ist mit einem Kapazitätserfassschaltkreis, der mit einer auf der leitfähigen Schicht angeordneten Zwischenschicht gekoppelt ist. Ferner kann eine Magnetfeldkopplungsschicht mit der Zwischenschicht verbunden sein, wobei eine Mehrzahl von Verbindungsschichten zwischen den Schichten angeordnet sein kann (z. B. kann jeweils eine Verbindungsschicht zwischen jeweils zwei benachbarten Schichten angeordnet sein).

Die elektromagnetische Abschirmanordnung kann eine Mehrzahl von Platten aufweisen, die parallel zueinander positioniert sind. Die elektromagnetische Abschirmanordnung kann mit der Unterseite des Fahrzeugkörpers (z. B. der Fahrzeugkarosserie) gekoppelt sein. Die elektromagnetische Abschirmanordnung kann drehbar parallel zu einem Chassis-Rahmen (z. B. Fahrgestellrahmen) des Fahrzeugs positioniert sein während des Betriebs des Fahrzeugs (z. B. kann die elektromagnetische Abschirmanordnung durch Drehen in eine zu dem Chassis-Rahmen parallele Position gebracht werden, z. B. vor dem Betrieb des Fahrzeugs). Ferner kann die elektromagnetische Abschirmanordnung drehbar senkrecht zu dem Chassis-Rahmen positioniert sein während des Ladens des Fahrzeugs (z. B. kann die Abschirmanordnung durch Drehen in eine zu dem Chassis-Rahmen senkrechte Position gebracht werden, z. B. vor dem Laden).

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die kapazitive Erfasselektrode an (z. B. auf) einem unteren Teil der elektromagnetischen Abschirmanordnung angeordnet sein. Die Basisschicht kann aus einem nichtleitenden Material gebildet sein. Die Zwischenschicht kann aus einem nichtleitenden Material gebildet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Dicke der Basisschicht, der leitenden Schicht, der Zwischenschicht und/oder der Magnetfeldkopplungsschicht ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm betragen. Eine Dicke der kapazitiven Erfasselektrode kann ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm betragen.

Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben aufgeführte Kombination der Detektionselemente eines Objekts innerhalb eines Drahtlosladebereichs eines Elektrofahrzeugs beschränkt ist und in einer beliebigen Kombination der hier beschriebenen Elemente zusammengesetzt werden kann.

Weitere Aspekte der Erfindung werden weiter unten beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beispielhaften Ausführungsformen hierin können besser verstanden werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente angeben, wobei gilt:

1 ist eine Ansicht einer Kondensatorplattenanordnung gemäß der verwandten Technik;

2A und 2b sind Ansichten einer Kondensatorplattenanordnung gemäß der verwandten Technik;

3 zeigt eine Draufsicht einer in einem Fahrzeug angeordneten Kondensatorplattenanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 zeigt eine Frontansicht einer in einem Fahrzeug angeordneten Kondensatorplattenanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Abschirmanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 ist eine schematische Ansicht eines kapazitiven Erfassschaltkreises gemäß der verwandten Technik;

7 ist eine schematische Ansicht eines kapazitiven Erfassschaltkreises gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 ist eine graphische Darstellung einer Kondensatorentladung gemäß der verwandten Technik;

9 ist eine graphische Darstellung von Kondensatorerfassdaten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10 ist eine graphische Darstellung eines/r Kondensatorerfassmodells und -simulation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

11 ist eine weitere graphische Darstellung eines/r Kondensatorerfassmodells und -simulation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Der vorliegende offenbarte Gegenstand wird nachfolgende vollständiger beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen einige, aber nicht alle beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgängig die gleichen Elemente. Der vorliegend offenbarte Gegenstand kann auf viele verschiedene Weisen verkörpert werden und sollte nicht so ausgelegt werden, dass er auf die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist; diese beispielhaften Ausführungsformen sind vielmehr dafür bereitgestellt, dass diese Offenbarung anwendbaren gesetzlichen Anforderungen genügt. Tatsächlich werden jemandem, der mit der Technik vertraut ist, die der vorliegende offenbarte Gegenstand betrifft, viele Modifikationen und weitere beispielhafte Ausführungsformen in den Sinn kommen, die den Vorteil der in der vorangegangenen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen dargelegten Lehre haben. Daher ist zu verstehen, dass der vorliegend offenbarte Gegenstand nicht auf die spezifischen offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist und dass beabsichtigt ist, dass Modifikationen und weitere beispielhafte Ausführungsformen vom Bereich der beigefügten Patentansprüche umfasst sind.

Die hier verwendete Terminologie dient nur dazu, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. So wie hier verwendet, ist beabsichtigt, das die Singularform „ein” und „der/die/das” auch die Pluralform mit umfasst, sofern nicht deutlich aus dem Kontext anders ersichtlich. Es ist ferner zu verstehen, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge (Operationen), Elemente und/oder Komponenten (z. B. Bauteile) angibt, dabei aber nicht ausschließt, dass zusätzlich eines/einer oder mehrere weitere Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge (Operationen), Elemente, Komponenten (z. B. Bauteile) und/oder Gruppen daraus vorhanden sind. So wie hier verwendet umfasst der Ausdruck „und/oder” jede beliebige Kombination aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgezählten Elemente.

Sofern nicht eigens erwähnt oder aus dem Kontext ersichtlich, ist der Ausdruck ”ungefähr”, so wie hier verwendet, so zu verstehen, dass er einen in der Technik üblichen Toleranzbereich angibt, zum Beispiel „innerhalb 2 Standardabweichungen vom Mittelwert”. Der Ausdruck „ungefähr” kann „innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05%, oder 0.01%” des genannten Wertes bedeuten (z. B. kann „ungefähr” bedeuten, dass ein Wert maximal 10%, 9%, 8%, usw., 0.05% oder 0.01% von dem angegebenen Wert abweicht). Sofern nicht aus dem Kontext auf andere Weise klar, sind alle hier angegebenen Zahlenwerte als „Ungefähr”-Werte zu verstehen.

Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform so beschrieben wird, dass sie eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess auszuführen, ist zu verstehen, dass die beispielhaften Prozesse auch durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen ausgeführt werden kann. Ferner ist zu verstehen, dass sich der Begriff „Steuerung” (Controller)/„Steuereinheit” auf eine Hardwarevorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist dazu eingerichtet, die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell dazu eingerichtet, die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführe, die weiter unten beschrieben sind.

Es ist zu verstehen, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Wagen...” oder andere ähnliche Ausdrücke, so wie hierin verwendet, motorbetriebene Fahrzeuge allgemein umfasst, wie beispielsweise Personenkraftwagen einschließlich SUVs (Sports Utility Vehicles), Busse, Lastkraftwagen, diverse Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich diverser Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge, und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennung(smotor)-Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Kraftstoffen (z. B. Kraftstoffen, die aus anderen Quellen als Erdöl gewonnen werden) einschließt.

Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, ein Objekt innerhalb eines Drahtlosladebereichs eines Elektrofahrzeugs zu detektieren (beispielsweise dessen Anwesenheit in dem Drahtlosladebereich zu erkennen bzw. zu erfassen). Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, die ein Objekt innerhalb eines Drahtlosladebereichs detektieren basierend auf einer Änderung eines Kapazitätswertes. Das Verfahren zum Detektieren eines Objekts innerhalb eines Drahtlosladebereichs eines Elektrofahrzeugs kann aufweisen: Anlegen, mittels einer Steuerung (Controller), einer Spannung an den Drahtlosladebereich, um einen Kapazitätswert zu erzeugen, und Messen eines Grundlinienkapazitätswerts (anders ausgedrückt, eines Basiskapazitätswerts; noch anders ausgedrückt, eines Ausgangskapazitätswerts; noch anders ausgedrückt, eines Anfangskapazitätswerts) einer an der Unterseite des Fahrzeugs angeordneten elektromagnetischen Abschirmung. Der Kapazitätswert kann dann während des Betriebs des Ladeprozesses überwacht werden. Eine Änderung des Kapazitätswerts kann detektiert werden, wenn ein Objekt in den Drahtlosladebereich (anders ausgedrückt, das Drahtlosladegebiet) gelangt.

3 stellt eine Ansicht einer elektromagnetischen Abschirmung 20 (nachfolgend auch elektromagnetische Abschirmanordnung genannt) dar, die Kondensatorplatten 20a und 20b, welche an der Unterseite eines Fahrzeugs 10 angeordnet sind, aufweisen kann, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 dargestellt, kann die elektromagnetische Abschirmung 20 ein Paar von Kondensatorplatten 20a und 20b aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind und den Ladebereich 8 bereitstellen. Insbesondere können die Kondensatorplatten 20a und 20b Kondensatorerfasselektroden (anders ausgedrückt, Kondensatorsensorelektroden) aufweisen (z. B. sein). Wenn zum Beispiel ein Objekt in den zwischen dem Paar von Kondensatorplatten 20a und 20b angeordneten Ladebereich 8 gelangt, ändert sich die relative Permittivität des Ladebereichs 8, und der Kapazitätswert kann sich ebenfalls ändern. Daher kann eine eingebettete Steuerung (z. B. Mikrocontroller) eingerichtet sein, ein mit den Kapazitätswerten zusammenhängendes Signal zu empfangen und auf das Detektieren des Objekts hin eine Reaktion auszulösen, welche das Anpassen oder das Beenden eines aktiven Ladevorgangs beinhalten kann. Die kapazitive Detektion wird ausführlicher weiter unten beschrieben.

Wie in 4 dargestellt, kann die elektromagnetische Abschirmanordnung 20, welche die Kondensatorplatten 20a und 20b aufweist, unter einem Chassis-Rahmen 14 (z. B. Fahrgestellrahmen) angeordnet sein, und kann mit dem Chassis-Rahmen 14 an der Unterseite des Fahrzeugkörpers (z. B. der Karosserie) 12 gekoppelt sein. Die elektromagnetische Abschirmung 20 weist die Kondensatorplatten 20a und 20b auf, die so ausgestaltet sein können, dass sie sich senkrecht zum Chassis-Rahmen 14 erstrecken, wenn das Fahrzeug während eines elektrischen Ladezustands (z. B. während eines Ladevorgangs) angehalten ist (anders ausgedrückt, nicht in Bewegung ist, z. B. steht). Ferner kann die elektromagnetische Abschirmung 20, welche die Kondensatorplatten aufweist, während des Betriebs des Fahrzeugs (z. B. der Fahrt) eingezogen sein und kann parallel zu der Unterseite des Chassis-Rahmens angeordnet sein (z. B. können die beiden Kondensatorplatten während des Betriebs (z. B. der Fahrt) des Fahrzeugs an die Unterseite des Fahrzeugkörpers (z. B. der Karosserie) angeklappt sein. Insbesondere kann die elektromagnetische Abschirmung eine elektrische und magnetische Feldabschirmung, um die Effizienz und Sicherheit eines Drahtlosladesystems zu verbessern. Ferner kann die elektromagnetische Abschirmung einen kapazitiven Erfassschaltkreis (anders ausgedrückt, kapazitiven Sensorschaltkreis) aufweisen, der die elektrischen Leitungen und Erfasselektroden (anders ausgedrückt, Sensorelektroden) verwenden kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können in der elektromagnetischen Abschirmanordnung zusätzliche leitfähige Schichten enthalten sein.

Ferner kann, wie in 5 dargestellt, welche eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Abschirmanordnung darstellt, die elektromagnetische Abschirmanordnung kapazitive Erfasselektroden (anders ausgedrückt, Sensorelektroden) aufweisen. Insbesondere kann, wie in 5 zu sehen ist, die elektromagnetische Abschirmanordnung 20 eine Vierschichtabschirmung (anders ausgedrückt, eine vier Schichten aufweisende Abschirmung) mit darin ausgebildeter kapazitiver Erfassfähigkeit aufweisen. Zum Beispiel kann die elektromagnetische Abschirmanordnung 20 eine Basisschicht 22 aufweisen, die mit einer Unterseite des Elektrofahrzeugs gekoppelt ist. Die Basisschicht 22 kann aus einem harten Kunststoff oder dergleichen gebildet sein (z. B. daraus bestehen) und kann mit dem Fahrzeugkörper (z. B. der Karosserie) 12 über eine Verbindung mittels Drehgelenk 21 verbunden sein, um eine Drehbewegung der Abschirmanordnung 20 zu ermöglichen. Die Basisschicht 22 kann eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm haben. Die elektromagnetische Abschirmanordnung 20 kann ferner eine leitfähige Schicht 24 aufweisen, die eine Masseverbindung zu dem Elektrofahrzeug bereitstellen kann und die benachbart zu der Basisschicht 22 angeordnet sein kann. Die leitfähige Schicht 24 kann aus Aluminium oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein (z. B. daraus bestehen), um als eine elektrische Felder abschirmende Schicht zu dienen. Typischerweise kann die Dicke der leitfähigen Schicht 24 ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm betragen.

Eine Zwischenschicht 28 kann benachbart zu der leitfähigen Schicht 24 angeordnet sein und kann eine kapazitive Erfasselektrode 26 aufweisen, die mit einem mit der Zwischenschicht 28 gekoppelten kapazitiven Erfassschaltkreis elektrisch verbunden ist. Die Zwischenschicht 28 kann aus einem Kunststoffmaterial oder dergleichen gebildet sein (z. B. daraus bestehen) und kann eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm haben. Die kapazitive Erfasselektrode 26 kann eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm haben und kann sich entlang eines Teils der Länge oder entlang der gesamten Länge der Zwischenschicht 28 erstrecken. Zusätzlich kann eine Magnetfeldkopplungsschicht 30 mit der Zwischenschicht 28 verbunden sein. Die Magnetfeldkopplungsschicht 30 kann aus Ferrit oder dergleichen gebildet sein (z. B. daraus bestehen) und kann eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm haben. Ferner können Verbindungsschichten 32a, 32b und 32c zwischen den jeweiligen oben beschriebenen Funktionsschichten angeordnet sein (z. B. kann die Verbindungsschicht 32a zwischen der Schichten 22 und 24 ausgebildet sein und diese miteinander verbinden, die Verbindungsschicht 32b kann zwischen der Schicht 24 und der Schicht 26 bzw. 28 ausgebildet sein und diese miteinander verbinden, und die Verbindungsschicht 32c kann zwischen der Schicht 26 bzw. 28 und der Schicht 30 ausgebildet sein und diese miteinander verbinden).

6 zeigt eine schematische Ansicht eines kapazitiven Erfassschaltkreises (z. B. eines Relaxationsoszillators) gemäß der verwandten Technik. Insbesondere zeigt 6, dass die Erfasselektrode 26 mit Universal-Eingabe/Ausgabe(GPIO, engl.: general-purpose input/output)-Anschlüssen (Pins) 40 an beiden Seiten des Fahrzeugs (z. B. an zwei entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs) verbunden sein kann. Zum Beispiel muss, um eine Erfasselektrodenspannung innerhalb während Ladebetriebs eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen, der auf Massepotential befindliche Fahrzeug-Chassis-Rahmen berücksichtigt werden. Mit anderen Worten bildet der auf Massepotential liegende Chassis-Rahmen einen Bereich mit reduzierter Empfindlichkeit in dem unteren mittleren Teil des Ladebereichs. Daher kann jeder potentielle kapazitive Erfassvorgang dadurch verbessert werden, dass eine positive Spannung an beide Kondensatorplatten angelegt wird, im Gegensatz zu einer positiven und Masse (anders ausgedrückt, im Gegensatz dazu, dass eine positive Spannung an die eine Kondensatorplatte und Masse an die andere Kondensatorplatte angelegt wird). Mit anderen Worten kann, wie in 6 zu sehen ist, ein kapazitiver Erfassschaltkreis eine Steuerung (z. B. einen Mikrocontroller) aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ungefähr 5 V an einen der GIPO-Anschlüsse (z. B. P1) auszugeben, um den Kondensator aufzuladen. Ferner kann die Steuerung (Controller) dazu eingerichtet sein, zu einem Eingang mit hoher Impedanz umzuschalten, was es ermöglicht, dass der Kondensator beginnt, sich über den Widerstand (z. B. R1) zu enthalten. Insbesondere kann ein größerer Kapazitätswert, der auf die Anwesenheit eines Objekts innerhalb des Ladebereichs zurückgeführt werden kann, in einer erhöhten Entladezeitdauer resultieren, und die Steuerung (Controller) kann dazu eingerichtet sein, zu detektieren, dass sich die Entladezeitdauer geändert hat.

Zusätzlich können, um die kapazitiven Erfassfähigkeiten des Drahtlosenergietransfersystems zu verbessern, weitere berücksichtigt werden. Zum Beispiel können die Spulen des Drahtlosenergietransfersystems die Kapazitätswerte während aktiven Ladens beeinflussen (z. B. beeinträchtigen). Insbesondere können die Spulen ein Signal von ungefähr 85 kHz erzeugen, das dem Kapazitätswert überlagert sein kann. Ein weiterer Störmodus kann (wie in 8 gezeigt) die Entladewellenform (z. B. den Verlauf der Entladungskurve) stören. Mittels weiterer Versuche kann die Auswirkung der Spulen auf das Drahtlosenergietransfersystems hinsichtlich der kapazitiven Erfassmessung ermittelt werden. Dementsprechend kann ein Verfahren zum Berechnen eines Überlagerungssignals generiert werden.

Überdies ist 7 eine schematische Ansicht eines kapazitiven Erfassschaltkreises gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 zu sehen ist, kann ein Schaltkreis, der eine höhere Spannung an den kapazitiven Erfasselektroden erzeugt (z. B. anlegt), eine vergrößerte Potentialdifferenz erzeugen und kann die Messfähigkeit des Sensors verbessern. Beispielsweise kann anstelle einer Versorgungsspannung der Steuerung (Controller-Versorgungsspannung) eine Batteriespannung an den Kondensator angelegt werden. Wie in 7 gezeigt ist, kann mittels einer Umschaltfunktion eine Batterie, die eingerichtet ist, ungefähr 12 V zu liefern, mit dem Schaltkreis verbunden oder von diesem getrennt werden. In anderen Ausführungsformen können andere Spannungssysteme (z. B. 48 V) verwendet werden. Der Ladebereich kann sowohl mit der Chassis-Masse (anders ausgedrückt, dem Chassis-Massepotential) als auch einer lokalen Masse (anders ausgedrückt, einem lokalen Massepotential) gekoppelt sein. Ferner können die Chassis-Masse und die lokale Masse miteinander verbunden sein; es kann jedoch ein minimaler Widerstand zwischen diesen beiden vorhanden sein. Wie in 7 zu sehen ist, ist es dann möglich, dass eine N-FET-Einrichtung einen niedrigen Leckstrom aufweist. Ein Entladewiderstand kann ungefähr 6 MΩ betragen, jedoch kann der Wert variieren in Abhängigkeit vom Elektrodendesign. Mit anderen Worten kann die Immunität gegenüber Störungen von externen Strahlungsquellen, einschließlich der elektromagnetischen Felder der drahtlosen Energieübertragung, verbessert werden, und somit kann eine verbesserte Sensorgenauigkeit erreicht werden.

Insbesondere zeigt 7 eine Schaltung, bei der eine erhöhte Spannung an die kapazitiven Erfasselektroden angelegt wird. Wenn die Spannung des Ansteuersignals (P1) zunimmt, kann eine Timer-Funktion ausgelöst werden. Dann kann das Ansteuersignal (P1) (bzw. die Spannung des Ansteuersignals) verringert werden, und die Elektrode kann sich über den Entladewiderstand entladen. Die Entladezeitdauer kann von der Kapazität abhängen. Bei einer solchen Entladung kann die Elektrodenspannung einen Wert von weniger als ungefähr 1 V erreichen, und das Ausgangssignal (P2) kann unter ein vorgegebenes Niveau verringert werden (z. B. absinken) und die Timer-Funktion kann beendet werden.

Ausführlicher: 8 zeigt eine graphische Darstellung einer Kondensatorentladung gemäß der verwandten Technik. Wie in 8 gezeigt, kann, wenn sich der Mikrocontroller auf einen Hochimpedanzeingang einstellt, die Zeitdauer zum Einreichen eines niedrigen Spannungs-(z. B. Null-Spannungs-)Signals überwacht werden. Insbesondere kann, wenn sich der Kondensator entlädt, der Spannungspegel eine bekannte Wellenform (z. B. Kurvenverlauf) aufweisen, wie in 8 gezeigt ist. Die über den Kondensator hinweg anliegende Spannung während der Entladung kann beschrieben werden als: V(t) = V0e–t/τ wobei t die Zeit ist, V0 die anfängliche Spannung (d. h. zum Zeitpunkt „0”) ist, und τ = RC ist, wobei R der Widerstandswert und C die Kapazität ist. Wenn der Kapazitätswert größer als ein Grundlinien(kapazitäts)wert (anders ausgedrückt, ein Basis(kapazitäts)wert) (z. B. ein Ausgangswert, z. B. ein anfänglich gemessener Wert) ist, kann τ angepasst werden, und die Zeitdauer, in der die Spannung auf ein vorgegebenes Niveau verringert wird, kann angepasst werden (z. B. kann durch Anpassen der Zeitkonstante τ beeinflusst werden, wann die Spannung von V0 auf V0/e abgesunken ist. Die Steuerung (Controller) kann einen Timer enthalten, der dazu eingerichtet ist, betrieben zu werden (z. B. den Betrieb aufzunehmen, z. B. loszulaufen), wenn der Kondensator beginnt, sich zu entladen. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, zu detektieren, wann die Spannung auf einen Wert unterhalb einer Schwelle (z. B. auf einen Wert von weniger als ungefähr 0,2 Volt) abgesunken ist. Weiterhin kann, wenn die Spannung unter die vorgegebene Schwelle abgesunken ist, der Timer anhalten (z. B. aufhören zu laufen) und die (z. B. mittels des Timers ermittelte) Zeitdauer kann erfasst (z. B. aufgezeichnet, z. B. gespeichert) werden. Das ungefähre Verhältnis von aufgezeichneter Zeit(dauer) zu Basisentladungszeit(dauer) kann ungefähr gleich dem Verhältnis zwischen einem zweiten Kapazitätswert und dem Basiskapazitätswert sein. Wie in 8 gezeigt ist, kann der Unterschied durch den Unterschied zwischen der durchgezogenen und der gestrichelten Kurve dargestellt sein.

Dementsprechend können, wie in 9 gezeigt ist, die gemessenen kapazitiven Erfassdaten (Sensordaten), die von einem Sensor erzeugt werden, dargestellt werden als prozentuale Veränderung der Kapazität. Zum Beispiel zeigt 9 eine Darstellung eines Signals nach der Berechnung der Veränderung der Kapazitätswerte (z. B. zeigt die Kurve in 9 die zeitliche Entwicklung des Kapazitätswertes). Wie in 9 gezeigt ist, wenn kein Objekt innerhalb des Ladebereichs vorhanden ist, wird ein Grundlinien(kapazitäts)wert (Basis(kapazitäts)wert) erzeugt. In Richtung der y-Achse (in 9) ist die prozentuale Veränderung der Kapazität aufgetragen, die die Anwesenheit eines Objekts innerhalb des Ladebereichs anzeigt (mit anderen Worten ändert sich der Kapazitätswert, wenn sich ein Objekt in den Ladebereich gelangt). Nach Entfernen des Objekts aus dem Ladebereich kann der Kapazitätswert zu dem Grundlinien(kapazitäts)wert zurückkehren.

Gemäß einem weiteren Aspekt zeigen 10 und 11 eine graphische Darstellung eines Kondensatorerfassmodells und Simulation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst Bezug nehmend auf 10 ist dort ein Modell der kapazitiven Erfasselektroden dargestellt. Insbesondere geben die Pfeile nahe der kapazitiven Erfasselektroden den Bereich des stärksten elektrischen Feldes an. Das elektrische Feld kann in Richtung der sich von den kapazitiven Erfasselektroden nach außen erstreckenden Pfeile abnehmen, wobei ein relativ schwaches elektrisches Feld in der Mitte des Fahrzeugchassisrahmens vorhanden ist. Zum Beispiel wurde in der experimentellen Ausführungsform (z. B. der experimentellen Anordnung) ein rechteckiger Leiter als Modell für das Fahrzeugchassis verwendet und war über den elektromagnetischen Abschirmungen angeordnet. Das experimentelle Modell (wie in 5 gezeigt) enthält mehrere Leiter der elektromagnetischen Abschirmungen, die vor dem Entladen eine positive Spannung aufweisen. Wie in 10 gezeigt, ist im mittleren Teil des Ladebereichs unter dem Fahrzeug die elektrische Feldstärke der kapazitiven Erfasselektrode am schwächsten. Darüberhinaus weist der mittlere Teil auch die geringste Empfindlichkeit gegenüber der Anwesenheit eines in diesem Teil angeordneten Objekts auf, das eine minimale Veränderung der Kapazität hervorruft.

Nun Bezug nehmend auf 11 wurden im Vergleich zu 10 Anpassungen an der Erfasselektrodenkonfiguration vorgenommen. Zum Beispiel wurde eine Masseabschirmung an (z. B. auf) dem äußeren Teil der elektromagnetischen Abschirmanordnung angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine aktive Abschirmung an (z. B. auf) dem äußeren Teil platziert sein anstelle der Masseabschirmng. Die aktive Abschirmung kann der an der Erfasselektrode anliegenden Spannung folgen und kann dadurch das Verhalten (Performance) des Systems verbessern. Eine aktive Abschirmung kann der an der Erfasselektrode anliegenden Spannung folgen und kann das Systemverhalten so verbessern, dass eine Empfindlichkeit in einer bestimmten Richtung bereitgestellt wird. Insbesondere kann eine Verdrahtung zwischen der Erfasselektrode und dem kapazitiven Erfassschaltkreis ein Koaxialkabel sein, bei dem der innere Leiter mit der Erfasselektrode verbunden sein kann und der äußere Leiter die aktive Abschirmung sein kann. Mit anderen Worten kann eine externe Störstrahlung vom Koppeln des Erfasselektrodendrahts verringert werden. Dementsprechend kann das elektrische Feld gegenüber Einflüssen von außerhalb der Fahrzeugbegrenzung abgeschirmt werden, und somit kann die Empfindlichkeit gegenüber außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Objekten, die außerhalb des Ladebereichs liegen, signifikant verringert werden.

Weiterhin kann die positive geladene Erfasselektrode (nur) an (z. B. auf) dem unteren Teil der elektromagnetischen Abschirmanordnung angeordnet sein. Folglich kann, wie gezeigt, im Vergleich zu 10 ein Objekt eine größere relative Änderung der Kapazität bewirken. Wie in 11 gezeigt ist, kann die Grundlinienkapazität (Basiskapazität)/intrinsische Kapazität zur Masse (anders ausgedrückt, zum elektrischen Massepotential) verringert sein verglichen damit, wenn sich die kapazitive Erfasselektrode über die gesamte Höhe der elektromagnetischen Abschirmanordnung erstreckt. Wenn sich jedoch ein Objekt der Erfasselektrode nähert, kann eine größere prozentuale Veränderung (der Kapazität) beobachtet werden, da ein größerer Teil des gesamten elektrischen Feldes durch das Objekt hindurch führt. Wie in 11 gezeigt, kann das Objekt, welches sich nahe der elektromagnetischen Abschirmanordnung befindet, bewirken, dass der Weg des elektrischen Feldes (z. B. die Feldlinien) um das Objekt herum gestört (z. B. unterbrochen) wird, was eine Veränderung des erzeugten Kapazitätswertes bewirken kann.

Ferner kann ein vollständiges System zum Detektieren von Objekten eine Anpassung der Grundlinienberechnung erfordern, um ein in dem Ladebereich angeordnetes Objekt wie zum Beispiel eine leitfähige Münze vor dem Beginn der Ladefunktion zu identifizieren. Sofern das Objekt nicht in der Grundlinie (z. B. bei der Berechnung der Grundlinie, z. B. des Grundlinienkapazitätswerts) identifiziert wird, kann das Objekt Teil der Grundlinie werden, und es ist möglich, dass es nachfolgend nicht (mehr) detektiert wird. Die Temperatur des Objekts kann (dann) ebenfalls auf ein unsicheres Niveau ansteigen (z. B. ein Niveau, welches für das Objekt und/oder das Fahrzeug eine Gefahr darstellt). Ein vollständiges Objektdetektionssystem kann eine Kombination aus kapazitivem Erfassen und zusätzlichen Technologien aufweisen, um ein vollständiges Fremdobjektdetektionssystem zu bilden. Zum Beispiel kann das Detektionssystem das Erkennen einer Veränderung in der gegenseitigen Induktivität eines zwischen den Ladespulen angeordneten leitfähigen Objekts leisten. Dementsprechend kann sich eine Änderung oder Variation in der Energieübertragung über den Luftspalt ergeben und kann durch Überwachung elektrischer Parameter (z. B. Spannung, Strom, Phasenwinkel) an entweder dem Primärsystem (z. B. Primärspule) oder dem Sekundärsystem (z. B. Sekundärspule) detektiert werden. Wenn zum Beispiel das Sekundärsystem eine Verringerung in der empfangenen Energie (oder Leistung) detektiert, während die Ausgangsleistung des Primärsystems konstant bleibt, kann die Leistungsverringerung durch ein sich im Ladebereich befindliches Objekt verursacht sein. Zusätzlich, um kleine Objekte zu detektieren, die in dem Ladebereich angeordnet sind (z. B. Münzen oder leitfähige Bruchstücke), kann ein Temperatursensor verwendet werden, um thermische Veränderungen (z. B. Temperaturveränderungen) des Ladebereichs zu detektieren. Zum Beispiel kann eine Thermoschicht (engl.: thermal sheet) mit einem integrierten Sensor-Array zusammen mit der elektromagnetischen Abschirmanordnung dazu verwendet werden, um Objekte zu detektieren und lokalisieren, die eine thermische Veränderung hervorrufen können.

Wie oben erläutert, ist es mittels Detektierens (anders ausgedrückt, Erkennens) eines Objekts in einem Drahtlosladebereich eines Elektrofahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, die Sicherheit von Elektrofahrzeugdrahtlosladesystemen zu verbessern, indem Objekte detektiert werden, die sich innerhalb des Ladebereichs befinden. Die besondere Ausgestaltung der Detektion des Objekts kann den Fahrzeugführer alarmieren oder kann Schritte einleiten, um das Objekt aus dem Ladebereich zu entfernen. Zusätzlich kann eine Mustererkennung verwendet werden, um festzustellen, um welche Art von Objekt es sich bei dem detektierten Objekte handelt. Dementsprechend ist es mittels der Detektion eines Objekts in einem Drahtlosladebereich eines Elektrofahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, Unterbrechungen des Drahtlosladeprozesses zu verhindern und die Drahtlosladeeffizienz (anders ausgedrückt, die Effizienz des Drahtlosladevorgangs) zu verbessern.

Die vielen Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind aus der ausführlichen Beschreibung ersichtlich, und daher ist es beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle solche Eigenschaften und Vorteile, welche mit dem wahren Wesen und dem Bereich der Erfindung in Einklang stehen, abzudecken. Da ferner zahlreiche Modifikationen und Variationen für den mit der Technik Vertrauten unmittelbar augenfällig sind, ist es nicht gewünscht, die Erfindung auf die exakte, hier dargestellte und beschriebene Konstruktion und Betriebsweise zu beschränken, und entsprechend kann auf alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente zurückgegriffen werden, die in den Bereich der Erfindung fallen.