Title:
Abschirmvorrichtung für eine induktive Ladeeinheit
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung 30 für eine induktive Ladeeinheit 10. Hierbei weist die Ladeeinheit 10 eine Schirmeinrichtung 31 zum Abschirmen eines magnetischen Feldes 23 der induktiven Ladeeinheit 10 auf, wobei die Schirmeinrichtung 31 eine Öffnung 32 aufweist. Ferner ist vorgesehen, dass die Schirmeinrichtung 31 eine Abdeckung 33 zum Abdecken der Öffnung 32 aufweist und wobei im Bereich der Öffnung 32 ein Sensor 34 installiert ist zum Überwachen des Abdeckens der Öffnung 32 mit der Abdeckung 33. embedded image




Inventors:
Schwill, Christoph (70178, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102017011714A
Publication Date:
05/30/2018
Filing Date:
12/18/2017
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)
International Classes:



Claims:
Abschirmvorrichtung (30) für eine induktive Ladeeinheit (10) aufweisend eine Schirmeinrichtung (31) zum Abschirmen eines magnetischen Feldes (23) der induktiven Ladeeinheit (10), wobei die Schirmeinrichtung (31) eine Öffnung (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmeinrichtung (31) eine Abdeckung (33) zum Abdecken der Öffnung (32) aufweist und wobei im Bereich der Öffnung (32) ein Sensor (34) installiert ist zum Überwachen des Abdeckens der Öffnung (32) mit der Abdeckung (33).

Abschirmvorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (33) eine Schirmwirkung zum Abschirmen eines magnetischen Feldes (23) der induktiven Ladeeinheit (10) aufweist.

Abschirmvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (34) mindestens einen elektrischen Schaltkontakt aufweist.

Abschirmvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor (34) ein Sensorsignal erzeugbar ist und die induktive Ladeeinheit (10) in Abhängigkeit des Sensorsignals steuerbar ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für eine induktive Ladeeinheit.

Für ein induktives Laden eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges wird eine induktive Ladevorrichtung verwendet. Beim induktiven Laden eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeug, wird beispielsweise eine installierte Bodenspule in einer Bodeneinheit verwendet, die über eine induktive Wirkung Energie an eine zweite Spule im Fahrzeug überträgt, um beispielsweise ein Batteriesystem für den Antrieb des Fahrzeugs zu laden. Beim Betreiben einer induktiven Ladevorrichtung entstehen elektromagnetische Felder, die jedoch in der Umgebung Funktionsstörungen in elektrischen Einheiten hervorrufen können. Es werden daher Schirmvorrichtungen verwendet, um induktive Ladeeinheiten der induktiven Ladevorrichtung gegenüber elektrischen Einheiten, insbesondere elektronischen Einheiten, zu schützen.

Induktive Ladeeinheiten im Fahrzeug werden mit speziellen Abschirmmaßnahmen versehen werden, um eine Migration von magnetischen Feldern in andere Fahrzeugkomponenten zu verhindern oder zu vermindern. Die Feldverläufe können beispielsweise in ferromagnetischen Materialien thermische Verluste durch das Einprägen von Wirbelströmen und Ummagnetisierung erzeugen.

Eine vollständige Umhüllung einer induktiven Einheit gegenüber der Umgebung wäre von Vorteil, ist jedoch in vielen Fällen nicht möglich, da ein Zugang zu der induktiven Einheit notwendig ist, beispielsweise während der Montage oder Wartung. Ferner bleiben auch Bereiche offen, in denen eine magnetische Wirkung gewollt ist, beispielsweise in einem Koppelbereich zwischen Ladespulen oder Energiespulen. Daher haben induktive Einheiten neben den gewollten Öffnungen auch ungewollte Öffnungen, die während des induktiven Ladens nicht benötigt werden, wie beispielsweise Montageöffnungen. Die Montageöffnungen stellen für elektrische und elektronische Geräte, die in der Umgebung der induktiven Ladeeinheit installiert sind, eine elektromagnetische Störquelle dar. Es können thermische Belastungen benachbarter Komponenten auftreten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung vorzuschlagen, um die Zuverlässigkeit der Schirmwirkung von Abschirmmaßnahmen beim Betreiben einer induktiven Ladeeinheit zu erhöhen.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird eine erfindungsgemäß Abschirmvorrichtung für eine induktive Ladeeinheit vorgeschlagen. Hierbei weist die Abschirmvorrichtung eine Schirmeinrichtung zum Abschirmen eines magnetischen Feldes der induktiven Ladeeinheit auf. Ferner weist die Schirmeinrichtung eine Öffnung auf. Hierbei ist vorgesehen, dass die Schirmeinrichtung eine Abdeckung zum Abdecken der Öffnung aufweist und wobei im Bereich der Öffnung ein Sensor installiert ist zum Überwachen des Abdeckens der Öffnung mit der Abdeckung.

Es wird demnach eine Abschirmvorrichtung vorgeschlagen, die magnetische Felder abschirmt die von einer induktiven Ladeeinheit hervorgerufen werden, indem eine Schirmeinrichtung verwendet wird. Hierbei weist die Schirmeinrichtung zwar eine oder mehrere Öffnungen auf, die jedoch mit Hilfe einer Abdeckung geschlossen werden. Ein installierter Sensor in der Nähe der Öffnung wird verwendet, um die Öffnung der Schirmeinrichtung zu überwachen. Dies geschieht, indem der Sensor messen kann, ob die Abdeckung die Öffnung abdeckt ist oder die Öffnung offen ist. Auf diese Weise findet eine Überwachung des Zustandes der Öffnung statt, so dass beispielsweise während des Betriebs der induktiven Ladeeinheit ein Ladevorgang unterbrochen wird, da die Schirmwirkung der Abschirmmaßnahme verringert sein kann. Insgesamt wird durch die Abschirmvorrichtung eine thermische Belastung benachbarter Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten, unterbunden bzw. zumindest vermindert.

Die induktive Ladeeinheit ist beispielsweise eine Einheit in einem Fahrzeug, mit der ein induktives Laden einer Fahrzeugbatterie ermöglicht wird. Beispielsweise ist die induktive Ladeeinheit eine elektrische Energiespule im Fahrzeug, die mit einer weiteren Energiespule einer Bodeneinheit zusammenwirkt. Die Energiespule der Bodeneinheit und die Energiespule des Fahrzeugs bilden eine induktive Ladevorrichtung aus.

Zur Abschirmung einer solchen induktiven Ladeeinheit werden vorzugsweise Schirmbleche als Schirmeinrichtungen verwendet, zum Beispiel aus Aluminium. Diese Schirmbleche können eine beliebige geometrische Form aufweisen und bilden idealerweise einen abgeschlossenen Raum, wobei dieser Raum nur an den Montageöffnungen zugänglich ist. Eine solche Schirmung kann als Vollschirmung verstanden werden. Es gibt auch Teilschirmungen, die nur einen Teil einer induktiven Ladeeinheit abdecken, beispielsweise eine Ober- oder Unterseite einer Energiespule. Um eine Wartung der induktiven Ladeeinheit sicherzustellen, werden diese Schirmbleche durch Ausschnitte unterbrochen, um eine Erreichbarkeit beispielsweise eines Steckerbereichs der induktiven Ladeeinheit zu ermöglichen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass die Abdeckung eine Schirmwirkung zum Abschirmen eines magnetischen Feldes der induktiven Ladeeinheit aufweist.

Es ist somit vorgesehen, dass die Abdeckung nicht nur einen mechanischen Schutz der Öffnungen bietet, sondern zusätzlich einen elektromagnetischen Schutz. Die Abdeckung kann beispielsweise aus einem identischen oder einem ähnlichem Material hergestellt sein wie die eigentliche Schirmeinrichtung. Schirmende Materialien sind beispielsweise Kupfer, und Aluminium sowie Legierungen hieraus. Ferner kann die Abdeckung mit der Schirmvorrichtung über ein Scharnier befestigt sein. Das Scharnier oder eine andere Befestigungseinrichtung kann ebenfalls mit Vorteil aus einem schirmenden Material hergestellt sein. Ferner kann die Abdeckung mit Hilfe einer Steckverbindung an die Schirmvorrichtung montiert werden. Es ist von Vorteil, wenn die Abdeckung nach Verschließen der Öffnung der Schirmvorrichtung rüttelsicher bzw. erschütterungssicher befestigt ist. Dies ist insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeug vorteilhaft, da induktive Ladeeinheit während der Fahrt des Fahrzeuges solchen Bewegungen ausgesetzt ist. Somit kann die Öffnung auch vor Fremdkörpern und Staub außerhalb eines Ladevorgangs mechanisch geschützt werden.

Ferner kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen werden, dass der Sensor mindestens einen elektrischen Schaltkontakt aufweist.

Ein elektrischer Schaltkontakt kann Teil eines elektrischen Schaltkreises sein und bei einer Unterbrechung des Kontaktes kann dies mit einer Überwachungseinheit festgestellt und weiterverarbeitet werden. Hierbei kommen Niedervoltkreise in Frage, die bereits für andere Steueraufgaben in einem Fahrzeug verwendet werden.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Abschirmvorrichtung kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass mit dem Sensor ein Sensorsignal erzeugbar ist und die induktive Ladeeinheit in Abhängigkeit des Sensorsignals steuerbar ist.

Das Sensorsignal ist vorzugsweise ein elektrisches Signal, das digital oder analog erzeugt werden kann. Anhand des Sensorsignals kann festgestellt werden, ob die Abdeckung die Öffnung der Schirmvorrichtung verschließt. Ist dies nicht der Fall, können weitere Maßnahmen eingeleitet werden, um beispielsweise das induktive Laden zu unterbrechen, da bei nicht abgedeckter Öffnung eine verminderte Schirmwirkung besteht. Die Steuerung des Ladevorgangs bzw. des Ein- und Ausschaltens des Ladens kann von einer Steuereinheit übernommen werden. Es kann beispielsweise die Energiespule des Fahrzeuges oder die Energiespule der Bodeneinheit angesteuert werden, indem eine dieser Energiespulen wirkungslos geschaltet wird. Dies ist einfach möglich, indem ein Stromkreis unterbrochen wird. Beispielsweise kann die Einspeisung der Energie an der Bodenplatte unterbrochen werden. Dies ist beispielsweise über einen Funkkontakt zwischen dem Fahrzeug und der induktiven Ladevorrichtung möglich. Auch kann eine Maßnahme zum Unterbrechen des Ladens innerhalb des Fahrzeuges eingeleitet werden. Sobald die Öffnung wieder geschlossen ist, kann der Ladevorgang fortgesetzt werden, was anhand des Sensorsignals festgestellt werden kann. Demnach wird eine Sensorik im Bereich der Öffnung der Schirmeinrichtung bereitgestellt, die eine Verriegelungsfunktion aufweist. Die Verriegelung, auch Interlocking genannt, ist eine gewollte Blockierung des Ladevorgangs und erhöht die Sicherheit beim Betreiben einer induktiven Ladeeinheit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf ein Ausführungsbeispiels sowie anhand einer Figur.

Dabei zeigt die einzige Fig. ein Ausführungsbeispiel einer induktiven Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines Fahrzeugs.

Die einzige Fig. zeigt eine eine induktive Ladevorrichtung 20 mit einer ersten Energiespule 21 und einer zweiten Energiespule 22, auch Magnetspulen genannt, wobei jede der Energiespulen 21, 22 jeweils Teil einer induktiven Ladeeinheit 10, 11 ist. Eine der Ladeeinheiten 10 ist in einem Fahrzeug installiert während die weitere induktive Ladeeinheit 11 in einer Bodeneinheit installiert ist. Beim induktiven Laden, beispielsweise einer Fahrzeugbatterie, entstehen elektromagnetische Felder, deren magnetische Feldlinien 23 schematisch in der Fig. angedeutet sind. Der Verlauf und die Ausbreitung der Magnetfeldlinien 23 werden von einer in Nähe der induktiven Ladeeinheit 10, 11 installierten Abschirmvorrichtung 30 beeinflusst.

Um eine Migration der Magnetfeldlinien 23 in andere Fahrzeugteile zu unterbinden, werden Bereiche innerhalb des Fahrzeugs mit einem elektrischen Schirmmaterial als Schirmeinrichtung 31 versehen. Es wird mit der Schirmeinrichtung 31 angestrebt, das magnetische Feld 23 nur in bestimmten Bereichen der induktiven induktive Ladevorrichtung 20 wirken zu lassen. Bereiche, die von den magnetischen Feldern 23 ferngehalten werden sollen, werden durch die Schirmeinrichtung 31, hier in Form eines Aluminiumblechteils geschützt. Die Schirmeinrichtung 31 weist ferner eine oder eine Vielzahl von Öffnungen 32 zur Wartung bzw. Wartungsöffnungen 32 auf, die einen Zugang zu dem magnetischen Bereich ermöglichen, insbesondere für Personal, das eine Wartung oder Überprüfung der Installation vornehmen möchte.

Die Fig. zeigt eine Abschirmvorrichtung 30 für die induktive Ladeeinheit 10 mit einer Schirmeinrichtung 31 in Form von Schirmblechen, die die Energiespule 22 umgeben. An der unteren Seite der Abschirmvorrichtung 30 ist kein Schirmblech vorhanden, damit dort die elektromagnetische Energie zwischen den beiden Energiespulen 21, 22 ausgetauscht werden kann. Die Schirmeinrichtung 31 weist eine Öffnung 32 auf, die mit einer Abdeckung 33 abdeckbar ist. Die Abdeckung 33 ist mit einem Scharnier an der Schirmeinrichtung 31 befestigt. Ferner ist an der Oberfläche der Schirmeinrichtung 31 ein Sensor 34 zur Überwachung des Abdeckens der Öffnung 32 installiert.

Zur Überwachung jeder Wartungsöffnung 32 kann ein Sensor 34 oder eine Vielzahl von Sensoren 34 vorgesehen, die ein Verschließen der Wartungsöffnung 32 überwachen. Hierzu können optische Sensoren oder elektrische Schaltkreise vorgesehen werden, die dazu geeignet sind eine Überwachung vorzunehmen. Optische Sensoren sind beispielsweise Lichtschranken, elektrische Sensoren sind beispielsweise Schaltkontakte, die beim Öffnen unterbrochen werden können. Auch können aus Redundanzgründen mehrere Sensoren einer Art oder unterschiedlicher Art installiert sein und gleichzeitig verwendet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein elektrischer Sensor verwendet, der einen ersten Sensorteil auf der Schirmeinrichtung 31 und einen zweiten Sensorteil auf der Abdeckung 33 aufweist. Die beiden Sensorteile sind Teil eines Stromkreises, wobei über die Position der beiden Sensorteile auf eine geöffnete oder geschlossene Abdeckung geschlossen werden kann.

Der Sensor 34 ist mit einer Überwachungs- und Steuereinrichtung 35 verbunden, um die Überwachung automatisiert durchzuführen. Die Verbindung kann drahtgebunden oder über eine Funkverbindung bereitgestellt werden. Die einzelnen Meldungen bzw. Signale der Sensoren 34 werden beispielsweise über ein Bussystem oder über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an die Überwachungs- und Steuereinrichtung 35 übermittelt. Die Überwachungs- und Steuereinrichtung 35 kann als zentrale Einheit ausgestaltet sein, die Messwerte des Sensors oder mehrere Sensoren 34 in Echtzeit empfängt und weiterverarbeitet.

Insgesamt wird demnach eine Sicherheitseinrichtung mit einem oder mehreren Sensoren 34 vorgeschlagen, die beim induktiven Laden verwendet werden kann. Hierbei werden Montageöffnungsbleche mit einer Interlock-Schaltung bzw. Sensorik versehen, mit dem Ziel, eine thermische Belastung benachbarter Fahrzeugkomponenten durch unbeabsichtigtes, unsachgemäßes oder anderweitig bedingtes Auftrennen der Schirmeinrichtung 31 einer induktiven Ladeeinheit 10 an ihrer Wartungsöffnung 32 bei aktiver Anlage zu unterbinden. Löst die Sensorik 34 aus, so kann ein Laden verriegelt bzw. unterbrochen werden. Die Ausführungsform der beispielhaft beschriebenen induktiven Ladeeinheit 10 kann auch für weitere im Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs, wie einer Bodenplatte mit induktiver Ladeeinheit 11, angewendet werden.

Es ergeben sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung zahlreiche Vorteile bei der Montage und Wartungsabsicherung wie auch bei der Qualitätsprüfung in der Montage. Ferner ergibt sich der Vorteil einer Unterbindung von thermischen Einträgen bzw. thermischen Beeinflussungen in Fahrzeugkomponenten durch eine Wartungsöffnung einer induktiven Ladeeinheit.

Bezugszeichenliste

10
induktive Ladeeinheit
11
induktive Ladeeinheit
20
Induktive Ladevorrichtung
21
Energiespule
22
Energiespule
23
magnetische Feldlinien
30
Abschirmvorrichtung
31
Schirmeinrichtung
32
Öffnung
33
Abdeckung
34
Sensor
35
Überwachungs- und Steuereinrichtung