Title:
Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Objekts mittels einer Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Objekts (20) während ein Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs mittels wenigstens einer Ladeeinrichtung (10) induktiv geladen wird, bei welchem das Objekt (20) mittels wenigstens eines Ultraschall-Sensors (22) der Ladeeinrichtung (10) erfasst wird, wobei während des Ladens wenigstens ein eine Effizienz des Ladens charakterisierender Wert ermittelt wird, wobei das Objekt (20) auch in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert erfasst wird. embedded image




Inventors:
Sathyan, Kiran (71063, Sindelfingen, DE)
Application Number:
DE102017009714A
Publication Date:
04/19/2018
Filing Date:
10/18/2017
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)
Domestic Patent References:
DE102015111259A1N/A2016-01-28



Foreign References:
WO2016000084A12016-01-07
Claims:
Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Objekts (20) während ein Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs mittels wenigstens einer Ladeeinrichtung (10) induktiv geladen wird, bei welchem das Objekt (20) mittels wenigstens eines Ultraschall-Sensors (22) der Ladeeinrichtung (10) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens wenigstens ein eine Effizienz des Ladens charakterisierender Wert ermittelt wird, wobei das Objekt (20) auch in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert erfasst wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Ultraschall-Sensors (22) Ultraschallwellen (24) ausgestrahlt und aus den ausgestrahlten Ultrastrahlwellen (22) resultierende, an dem Objekt (20) reflektierte Wellen erfasst werden.

Ladeeinrichtung (10), welche zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Objekts mittels einer Ladeeinrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Objekts mittels einer zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Ladeeinrichtung ist beispielsweise bereits der DE 10 2015 111 259 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird das Objekt mittels wenigstens eines Ultraschall-Sensors der Ladeeinrichtung erfasst, indem der Ultraschall-Sensor Ultraschallwellen ausstrahlt. Des Weiteren offenbart die WO2016/000084 A1 ein kabelloses Energieübertragungssystems mit Mitteln zur Objektentfernung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass Objekte besonders vorteilhaft erfasst werden können und ein besonders effizientes Laden gewährleistet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während des Ladens wenigstens ein eine Effizienz des Ladens charakterisierender Wert ermittelt wird, wobei das Objekt auch in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert erfasst wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass magnetische, insbesondere ferromagnetische, beziehungsweise metallische Objekte das induktive Laden von Energiespeichern beeinträchtigen können, wenn sich derartige magnetische beziehungsweise metallische Objekte in einem Magnetfeld befinden, welches zum induktiven Laden des jeweiligen Energiespeichers genutzt wird. Die magnetischen beziehungsweise metallischen Objekte, welche sich in dem Magnetfeld befinden, können das induktive Laden beziehungsweise einen induktiven und somit kabellosen oder berührungslosen Energietransfer beeinflussen. Befindet sich während des Ladens ein metallisches Objekt in dem magnetischen Feld, so wird das metallische Objekt aufgeheizt, was den Ladevorgang beeinträchtigen oder gar stoppen kann.

Erfindungsgemäß ist nun ein kombiniertes Verfahren vorgesehen, bei welchem sich etwaige in dem Magnetfeld befindende Objekte mittels Ultraschall und mittels Überprüfung der Effizienz des Ladens erfasst werden. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Objekt zuerst mittels Ultraschall und somit mittels des Ultraschall-Sensors erfasst wird. Wird mittels Ultraschall überhaupt ein Objekt erfasst beziehungsweise identifiziert, so wird danach anhand der Effizienz beziehungsweise anhand des die Effizient charakterisierenden Werts geprüft, aus welchem Material das Objekt gebildet sein könnte. Wird beispielsweise anhand der Ermittlung des Werts erkannt, dass das Objekt die Effizienz des Ladens negativ beeinträchtigt, insbesondere im Vergleich zu einem Zustand, in welchem kein Objekt in dem Magnetfeld angeordnet ist, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass das Objekt aus einem magnetischen beziehungsweise metallischen Werkstoff gebildet ist. Wird jedoch anhand der Ermittlung des die Effizienz charakterisierenden Werts erfasst, dass das mittels Ultraschall erkannte Objekt die Effizient nicht negativ beeinträchtigt, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass das Objekt aus einem nicht-magnetischen beziehungsweise aus einem nichtmetallischen Werkstoff gebildet ist. Das kombinierte Verfahren kann auch in besonders starken Magnetfeldern verwendet werden und erlaubt dabei aufgrund der Kombination von Ultraschall mit der Überprüfung der Effizienz eine besonders präzise Erfassung von sich etwaig in dem Magnetfeld befindenden Objekten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Ladeeinrichtung, welche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird.

Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Ladeeinrichtung 10 zum induktiven und somit kabellosen beziehungsweise berührungslosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie beziehungsweise mit elektrischem Strom. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug ferner den zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Energiespeicher, mittels welchem die elektrische Maschine mit in dem Energiespeicher gespeicherter elektrischer Energie versorgt wird, um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine elektrisch anzutreiben.

Die Ladeeinrichtung 10 ist beispielsweise eine Bodenstation und somit an einem Boden 12 angeordnet, welcher beispielsweise Bestandteil einer von dem Kraftfahrzeug befahrbaren Fahrbahn beziehungsweise eines von dem Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrunds ist. Die Ladeeinrichtung 10 umfasst somit beispielsweise wenigstens eine Ladespule in Form einer Primärspule 14. Über die Primärspule 14 kann beispielsweise eine in der Fig. nicht gezeigte Stromquelle elektrische Energie bereitstellen, mit welcher der Energiespeicher geladen werden kann.

Mit der Ladeeinrichtung 10 korrespondiert beispielsweise eine kraftfahrzeugseitige Ladeeinrichtung 16, welche beispielsweise wenigstens eine zweite Ladespule in Form einer Sekundärspule 18 aufweist. Die über die Primärspule 14 bereitgestellte elektrische Energie kann mittels wenigstens eines Magnetfelds und somit induktiv beziehungsweise kabellos von der Primärspule 14 an die Sekundärspule 18 übertragen und von der Sekundärspule 18 empfangen werden. Die induktiv auf die Sekundärspule 18 übertragene elektrische Energie kann von der Sekundärspule 18 zu dem und insbesondere in den Energiespeicher übertragen und in dem Energiespeicher gespeichert werden, wodurch der Energiespeicher mit der elektrischen Energie geladen wird.

In der Fig. ist besonders schematische ein Objekt 20 gezeigt, welches sich beispielsweise während des Ladens des Energiespeichers in dem Magnetfeld befindet. Ist das Objekt 20 beispielsweise aus einem magnetischen beziehungsweise metallischen Werkstoff gebildet, so kann das Objekt 20 mittels des Magnetfelds erwärmt werden. Das Objekt 20 beziehungsweise dessen Erwärmung kann das induktive Laden des Energiespeichers beeinträchtigen oder gar unterbrechen.

Um unerwünschte übermäßige Beeinträchtigungen des Ladens vermeiden zu können, umfasst die Ladeeinrichtung 10 wenigstens einen oder mehrere Ultraschall-Sensoren 22, welche während des Ladens in der Fig. besonders schematisch dargestellte Ultraschallwellen 24 ausstrahlen. Wie in der Fig. durch Pfeile 26 veranschaulicht ist, strahlen die Ultraschall-Sensoren 22 die Ultraschallwellen 24 in Richtung der Ladeeinrichtung 16 aus. Ultraschallwellen, welche nicht an beziehungsweise von dem Objekt 20 reflektiert werden, werden an beziehungsweise von der Ladeeinrichtung 16 reflektiert, woraus erste reflektierte Wellen resultieren. Wie in der Fig. durch einen Pfeil 28 veranschaulicht ist, gelangen die ersten reflektierten Wellen zurück zu wenigstens einem der Ultraschall-Sensoren 22, wobei die ersten reflektierten Wellen mittels des zumindest einen Ultraschall-Sensors 22 empfangen beziehungsweise erfasst werden. Eine erste Zeitspanne, die sich von dem Ausstrahlen der Ultraschallwellen bis zu dem Empfangen der ersten reflektierten Wellen erstreckt, wird auch als erste Laufzeit bezeichnet.

Zumindest ein Teil der Ultraschallwellen 24 kann beispielsweise an den beziehungsweise durch das Objekt 20 reflektiert werden, woraus zweite reflektierte Wellen resultieren. Wie in der Fig. durch einen Pfeil 30 veranschaulicht ist, gelangen die zweiten reflektierten Wellen zurück zu der Ladeeinrichtung 10 und können mittels wenigstens eines der Ultraschall-Sensoren 22 empfangen werden. Eine zweite Zeitspanne, die sich von dem Ausstrahlen der Ultraschallwellen 24 bis zu dem Empfangen der zweiten reflektierten Wellen erstreckt, wird auch als zweite Laufzeit bezeichnet. Da das Objekt 20 zwischen den Ladeeinrichtungen 10 und 16 angeordnet ist, ist die zweite Laufzeit geringer als die erste Laufzeit. Wird somit die zweite Laufzeit mit der ersten Laufzeit verglichen, und weicht die zweite Laufzeit von der ersten Laufzeit ab beziehungsweise überschreitet eine Abweichung zwischen der zweiten Laufzeit und der ersten Laufzeit einen vorgebbaren Schwellenwert, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass sich wenigstens ein Objekt wie beispielsweise das Objekt 20 in dem Magnetfeld beziehungsweise zwischen den Ladeeinrichtungen 10 und 16 befindet. Somit ist es im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Ladeeinrichtung 10 vorgesehen, dass das Objekt 20 mittels wenigstens eines der Ultraschall-Sensoren 22 auf die beschriebene Weise erfasst wird.

Um nun das Objekt 20 beziehungsweise sich zwischen den Ladeeinrichtungen 10 und 16 befindende Objekte besonders präzise erfassen zu können, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass, insbesondere mittels einer in der Fig. besonders schematisch dargestellten elektronischen Recheneinrichtung 32 der Ladeeinrichtung 10, wenigstens ein eine Effizienz des Ladens charakterisierender Wert ermittelt wird, während der Energiespeicher geladen wird. Dabei wir das Objekt auch in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert, das heißt in Abhängigkeit von der ermittelten Effizienz erfasst.

Ist das Objekt 20 beispielsweise aus einem magnetischen beziehungsweise metallischen Werkstoff gebildet, so kann das Objekt 20 die Effizienz des Ladens negativ beeinträchtigen. Der ermittelte Wert wird beispielsweise mit einem Schwellenwert verglichen. Unterschreitet beispielsweise der ermittelte Wert den Schwellenwert beziehungsweise überschreitet eine etwaige Differenz zwischen dem ermittelten Wert und dem Schwellenwert eine vorgebbare Grenze und wurde zuvor das Objekt 20 mittels wenigstens eines der Ultraschall-Sensoren 22 auf die beschriebene Weise erfasst, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass das Objekt 20 aus einem metallischen beziehungsweise magnetischen Werkstoff gebildet ist.

Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Ultraschall-Sensoren 22 sowohl die Ultraschallwellen 24 ausstrahlen als auch etwaig reflektierte, aus den ausgestrahlten Ultraschallwellen 24 resultierende Wellen erfassen. Die Ultraschall-Sensoren 22 sind beispielsweise an wenigstens einer Kante beziehungsweise an wenigstens einem Rand der Ladeeinrichtung 10 angeordnet.

Die Ladeeinrichtung 16, insbesondere eine der Ladeeinrichtung 10 während des Ladens zugewandte Seite 34 des Ladeeinrichtung 16, ist beispielsweise mit einer reflektierenden Oberfläche versehen, welche die Ultraschallwellen 24 reflektieren kann. Befindet sich kein Objekt zwischen den Ladeeinrichtungen 10 und 16 während des Ladens, so werden die hochfrequenten Ultraschallwellen 24 an der genannte Oberfläche reflektiert. Daraus resultierenden die zuvor beschriebenen ersten reflektierten Wellen, welche mittels wenigstens eines der Ultraschall-Sensoren 22 erfasst werden können. Anhand der zweiten reflektierten Wellen alleine kann nicht erkannt werden, ob das Objekt 20 metallisch beziehungsweise magnetisch ist. Dies ist nun durch eine Kombination möglich, da das Objekt 20 nicht nur mittels Ultraschall, sondern auch anhand der Effizienz des Ladens erkannt und insbesondere identifiziert wird.

Die Effizienz ist beispielsweise das Verhältnis aus insbesondere von der Ladeeinrichtung 10 bereitgestellter Energie zu insbesondere von der Ladeeinrichtung 16 empfangener Energie. Die Effizienz beim induktiven und somit kabellosen Laden ist direkt proportional zu der magnetischen Kopplung zwischen den Ladeeinrichtungen 10 und 16 über das magnetische Feld. Diese Effizienz wird insbesondere in Echtzeit während des Ladens überwacht, insbesondere anhand von Parametern wie Eingangsleistung, Ausgangsleistung und Temperatur. Die magnetische Kopplung wird beeinträchtigt beziehungsweise unterbrochen, wenn metallische Objekte die Magnetlinien zwischen den Ladespulen unterbrechen. Dadurch wird die Effizienz negativ beeinträchtigt, was auf die zuvor beschriebene Weise erfasst werden kann. Nicht-magnetische beziehungsweise nicht-metallische Objekte wie Holz, Gummi, Kunststoff oder dergleichen haben keinen Einfluss auf das Magnetfeld, können jedoch mittels Ultraschall auf die beschriebene Weise erfasst werden.

Durch die beschriebene Kombination kann zwischen Objekten, die die Effizienz beeinträchtigen, und Objekten, die die Effizienz nicht beeinträchtigen, unterschieden werden, sodass eine besonders vorteilhafte Erfassung von Objekten realisierbar ist. Das Erfassen mit Hilfe von Ultraschall wird nicht durch starke Magnetfelder beeinflusst und kann auch dann genutzt werden, wenn eine leistungsstarke induktive Energieübertragung durchgeführt wird.

Bezugszeichenliste

10
Ladeeinrichtung
12
Boden
14
Primärspule
16
Ladeeinrichtung
18
Sekundärspule
20
Objekt
22
Ultraschall-Sensor
24
Ultraschallwellen
26
Pfeil
28
Pfeil
30
Pfeil
32
elektronische Recheneinrichtung
34
Seite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102015111259 A1 [0002]
  • WO 2016/000084 A1 [0002]