DE102014214671A1 - Method for positioning an electric vehicle at a charging station and positioning system - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs von einer Ladestation nutzt zumindest eine an der Ladestation angeordnete erste Antenne sowie eine am Elektrofahrzeug angeordnete zweite Antenne. Bei dem Verfahren werden sowohl eine Übertragungseigenschaft zwischen erster und zweiter Antenne, insbesondere mittels einer Referenzantenne, bestimmt und herangezogen als auch eine Abhängigkeit eines zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals vom Ort der zweiten Antenne herangezogen. Das Positioniersystem ist zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs relativ zu einer Ladestation, insbesondere gemäß dem Verfahren, ausgebildet.The method for positioning an electric vehicle from a charging station uses at least one first antenna arranged at the charging station and a second antenna arranged at the electric vehicle. In the method both a transmission characteristic between the first and second antenna, in particular by means of a reference antenna, are determined and used as well as a dependence of a signal transmitted between the first and second antenna on the location of the second antenna is used. The positioning system is designed for positioning an electric vehicle relative to a charging station, in particular according to the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation sowie ein Positioniersystem. The invention relates to a method for positioning an electric vehicle at a charging station and a positioning system.

Zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, ist es notwendig, das Elektrofahrzeug an einer Ladestation zu positionieren. Das Elektrofahrzeug darf dabei nur einen bestimmten, maximalen räumlichen Versatz zur Ladestation einnehmen. Dieses Erfordernis gilt für verschiedene Arten von Ladestationen, insbesondere für induktive, d.h. kontaktlose, Ladestationen als auch für drahtgebundene Ladestationen. For charging an electrical energy store of an electric vehicle, in particular a hybrid vehicle, it is necessary to position the electric vehicle at a charging station. The electric vehicle may take only a certain maximum spatial offset to the charging station. This requirement applies to different types of charging stations, in particular for inductive, i. contactless, charging stations as well as for wired charging stations.

Es ist bekannt, zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation Ortungs- und/oder Positioniersysteme einzusetzen. Beispielsweise geben solche Positioniersysteme beim Unterschreiten eines maximalen räumlichen Versatzes des Elektrofahrzeugs relativ zur Ladestation ein Ladefreigabesignal. Alternativ oder zusätzlich können auch Richtungsinformationen zur Navigation des Elektrofahrzeugs in Richtung einer Idealposition an einen Fahrer des Elektrofahrzeugs übermittelt werden. Solche Positioniersysteme werden typischerweise im Außenbereich genutzt. Daher sind sie Umwelt- und Witterungseinflüssen ausgesetzt. Entsprechend müssen solche Positioniersysteme einerseits vor Abnutzung und Zerstörung geschützt werden. Andererseits arbeiten solche Systeme, beispielsweise bei einer Bedeckung des Positionierungssystems mit Schnee oder Eis, in der Praxis nicht sehr genau. It is known to use locating and / or positioning systems for positioning an electric vehicle at a charging station. For example, give such positioning systems falls below a maximum spatial offset of the electric vehicle relative to the charging station, a charge enable signal. Alternatively or additionally, direction information for navigation of the electric vehicle in the direction of an ideal position can also be transmitted to a driver of the electric vehicle. Such positioning systems are typically used outdoors. Therefore, they are exposed to environmental and weather conditions. Accordingly, such positioning systems must be protected against wear and destruction on the one hand. On the other hand, such systems, for example when covering the positioning system with snow or ice, do not work very well in practice.

Es sind zudem Positioniersysteme zur Positionierung von Elektrofahrzeugen relativ zu einer Ladestation bekannt, die beispielsweise mit Radar, Ultraschall, optisch oder mit induktiver Kopplung arbeiten. Bei widrigen Witterungsbedingungen arbeiten jedoch auch solche Verfahren nicht zuverlässig oder hinreichend genau. There are also known positioning systems for positioning of electric vehicles relative to a charging station, which operate for example with radar, ultrasound, optical or inductive coupling. In adverse weather conditions, however, even such methods do not work reliably or with sufficient accuracy.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation bereitzustellen, welches zuverlässiger einsetzbar ist. Insbesondere soll das Verfahren robust gegenüber widrigen Witterungsbedingungen ausgebildet sein. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Positioniersystem bereitzustellen, mit welchem das Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs ausgeführt werden kann. It is therefore the object of the invention to provide a method for positioning an electric vehicle at a charging station, which can be used more reliably. In particular, the method should be robust against adverse weather conditions. It is another object of the invention to provide an improved positioning system, with which the method for positioning an electric vehicle can be performed.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Positioniersystem mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben. This object is achieved with a method for positioning an electric vehicle having the features specified in claim 1 and with a positioning system having the features specified in claim 10. Preferred embodiments of the invention are set forth in the appended subclaims, the following description and the drawing.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation werden zumindest eine an der Ladestation angeordnete erste Antenne sowie eine am Elektrofahrzeug angeordnete zweite Antenne genutzt. Dabei wird zum einen eine Übertragungseigenschaft zwischen erster und zweiter Antenne bestimmt und herangezogen. Zudem wird eine Abhängigkeit eines zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals vom Ort der zweiten Antenne herangezogen. In the method according to the invention for positioning an electric vehicle at a charging station, at least one first antenna arranged at the charging station and a second antenna arranged at the electric vehicle are used. On the one hand, a transmission property between the first and second antenna is determined and used. In addition, a dependence of a transmitted between the first and second antenna signal from the location of the second antenna is used.

Unter einer Übertragungseigenschaft zwischen erster und zweiter Antenne ist eine Übertragungseigenschaft eines zwischen erster und zweiter Antenne eröffneten Funkkanals zu verstehen. A transmission characteristic between the first and second antenna is to be understood as a transmission property of a radio channel opened between the first and second antenna.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhaft sowohl die Übertragungseigenschaft als auch die Abhängigkeit des Signals vom Ort der zweiten Antenne, und folglich auch vom Ort des Elektrofahrzeugs, herangezogen. Mittels der Heranziehung der Übertragungseigenschaft können folglich, insbesondere witterungsbedingte, Besonderheiten der Übertragung eines Signals zwischen erster und zweiter Antenne bestimmt und berücksichtigt werden. Diese Information kann genutzt werden, um die Abhängigkeit des zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals unabhängig von der Übertragungseigenschaft zur Positionierung des Elektrofahrzeugs heranzuziehen. Folglich kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Positionierung eines Elektrofahrzeugs unabhängig von Einflüssen auf die Übertragungseigenschaft, etwa Witterungsbedingungen, erfolgen. Erfindungsgemäß wird folglich in einem ersten Schritt eine eventuelle witterungsbedingte Änderung der Übertragungseigenschaft gemessen und daraus adaptiv die Ortsabhängigkeit eines zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals angepasst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders zuverlässig und genau. In the method according to the invention, advantageously both the transmission characteristic and the dependence of the signal on the location of the second antenna, and consequently also on the location of the electric vehicle, are used. By using the transmission characteristic, it is possible to determine and take into account, in particular weather-related, peculiarities of the transmission of a signal between the first and second antenna. This information can be used to use the dependence of the transmitted signal between the first and second antenna, regardless of the transmission characteristic for positioning the electric vehicle. Consequently, by means of the method according to the invention, an electric vehicle can be positioned independently of influences on the transmission property, for example weather conditions. According to the invention, a possible weather-related change in the transmission characteristic is consequently measured in a first step, and the adaptive positional dependence of a signal transmitted between the first and second antenna is adapted therefrom. The inventive method is thus particularly reliable and accurate.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Abhängigkeit des Signals vom Ort die Abhängigkeit der Signalfeldstärke vom Ort oder eine davon abgeleitete Größe herangezogen. Zweckmäßigerweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die an der Ladestation angeordnete erste Antenne sowie die am Elektrofahrzeug angeordnete zweite Antenne eine Kommunikation zwischen erster und zweiter Antenne hergestellt. Die Signalfeldstärke des mittels der zweiten Antenne empfangenen Signals wird geeigneterweise kontinuierlich oder mit hinreichend hoher Wiederholfrequenz, welche jedenfalls im Ergebnis einer kontinuierlichen Erfassung nahekommt, erfasst und ausgewertet. Anhand von definierten Richtungscharakteristiken der ersten sowie der zweiten Antenne, einem definierten Abstand zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug sowie einer definierten Sendeleistung kann ein Bereich bestimmt werden, welcher durch das Überschreiten eines Schwellwerts der Signalfeldstärke des mittels der zweiten Antenne empfangenen Signals definiert ist. Bei Überschreiten dieses Schwellwerts kann die Positionierung des Elektrofahrzeugs bevorzugt als erfolgreich oder hinreichend genau bewertet werden, so dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Elektrofahrzeug zweckmäßig solange seine Position ändert, bis der Schwellwert überschritten ist. In a preferred refinement, the dependency of the signal field strength on location or a variable derived therefrom is used in the method according to the invention as a function of the signal from the location. Appropriately, in the method according to the invention, a communication between the first and second antenna is produced by the first antenna arranged at the charging station and the second antenna arranged on the electric vehicle. The signal field strength of the signal received by means of the second antenna is suitably continuous or with a sufficiently high repetition frequency, which in any case comes as a result of continuous detection, recorded and evaluated. On the basis of defined directional characteristics of the first and the second antenna, a defined distance between the charging station and the electric vehicle and a defined transmission power, a range can be determined which is defined by the exceeding of a threshold value of the signal field strength of the signal received by the second antenna. When this threshold value is exceeded, the positioning of the electric vehicle can preferably be evaluated as successful or sufficiently accurate, so that in the method according to the invention the electric vehicle expediently changes its position as long as the threshold value is exceeded.

Besonders bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Übertragungseigenschaft und Abhängigkeit des Signals zur Feststellung einer Sollposition des Elektrofahrzeugs herangezogen. Eine Feststellung, dass das Elektrofahrzeug in einer zum Laden vorgesehenen Sollposition befindlich ist, ist erfindungsgemäß besonders zuverlässig möglich. In the method according to the invention, transmission characteristics and dependence of the signal are particularly preferably used for determining a desired position of the electric vehicle. A determination that the electric vehicle is located in a desired position provided for loading, according to the invention is particularly reliable possible.

Geeigneterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Übertragungseigenschaft zur Bestimmung eines Schwellwerts für die Signalfeldstärke oder eine davon abgeleitete Größe herangezogen, welche einen Mindestwert für die Signalfeldstärke des zwischen erster und zweiter Antenne empfangenen Signals bildet (oder diesem im Falle einer abgeleiteten Größe entspricht), wenn das Elektrofahrzeug in oder hinreichend nahe der Sollposition befindlich ist. Suitably, in the method according to the invention, the transmission characteristic is used for determining a signal field strength threshold or magnitude derived therefrom which forms (or corresponds to) a minimum value for the signal field strength of the signal received between the first and second antennas, if Electric vehicle is located in or sufficiently close to the target position.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Übertragungseigenschaft eine Dämpfung. Insbesondere bei niederschlagsreichen Witterungslagen oder bei der Bedeckung von Ladestation oder Elektrofahrzeugen mit Eis oder Schnee kommt es regelmäßig zu einer deutlichen, nicht zwangsläufig vorbekannten, Dämpfung. Vorteilhafterweise kann diese Dämpfung herangezogen werden, um die Abhängigkeit eines zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals vom Ort der zweiten Antenne unabhängig von einer witterungsbedingten Dämpfung zu bestimmen. In an advantageous development of the method according to the invention, the transmission property is an attenuation. In particular, in precipitation-rich weather conditions or in the coverage of charging station or electric vehicles with ice or snow, there is regularly a significant, not necessarily previously known, damping. Advantageously, this attenuation can be used to determine the dependence of a signal transmitted between the first and second antenna from the location of the second antenna independently of a weather-related attenuation.

Vorteilhaft werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Übertragungseigenschaft und Abhängigkeit des Signals zur Navigation des Elektrofahrzeugs in eine Sollposition des Elektrofahrzeugs herangezogen. Besonders bevorzugt wird als Abhängigkeit des Signals vom Ort die Abhängigkeit der Signalfeldstärke vom Ort herangezogen. Geeigneterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa eine räumliche Ableitung der Signalfeldstärke herangezogen werden, um die Richtung zu bestimmen, in welche das Elektrofahrzeug zur Erlangung einer Sollposition des Elektrofahrzeugs zu bewegen ist. Erfindungsgemäß kann eine Navigation des Elektrofahrzeugs in eine zum Laden des Elektrofahrzeugs vorgesehene Sollposition auch bei widrigen Witterungsbedingungen besonders genau erfolgen. In the method according to the invention, transmission characteristics and dependence of the signal for navigation of the electric vehicle into a desired position of the electric vehicle are advantageously used. Particularly preferably, the dependence of the signal field strength on the location is used as a function of the signal from the location. Suitably, in the method according to the invention, for example, a spatial derivative of the signal field strength can be used to determine the direction in which the electric vehicle is to be moved in order to obtain a target position of the electric vehicle. According to the invention, navigation of the electric vehicle into a desired position provided for charging the electric vehicle can take place particularly accurately even in adverse weather conditions.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine Referenzantenne herangezogen, um die Übertragungseigenschaft zu bestimmen. Geeigneterweise durchfährt dabei das Elektrofahrzeug einen Abstrahlbereich, insbesondere das Abstrahlmaximum, einer Referenzantenne. Dabei kann die Signalfeldstärke der Referenzantenne herangezogen und eine Abschätzung darüber unternommen werden, welche eventuelle zusätzliche Dämpfung, beispielsweise durch Witterungsverhältnisse, besteht. Ergibt sich eine Abweichung der Signalfeldstärke der Referenzantenne gegenüber einer bekannten und idealen Signalfeldstärke, so kann beispielsweise ein die Sollposition indizierender Schwellwert für die Signalfeldstärke gemäß der festgestellten Abweichung angepasst oder korrigiert werden. In an expedient development of the method according to the invention, at least one reference antenna is used to determine the transmission characteristic. Suitably, the electric vehicle passes through a radiation area, in particular the emission maximum, of a reference antenna. In this case, the signal field strength of the reference antenna can be used and an estimate can be made as to which possible additional damping, for example due to weather conditions, exists. If a deviation of the signal field strength of the reference antenna with respect to a known and ideal signal field strength results, then, for example, a threshold value for the signal field strength indicative of the target position can be adjusted or corrected in accordance with the determined deviation.

In einer zur vorgenannten Weiterbildung zusätzlichen oder alternativen und ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Rauschniveau des zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals bestimmt, um die Übertragungseigenschaft zu bestimmen. Insbesondere wird das Rauschniveau als Signal-Rausch-Abstand oder als Signal-Rausch-Verhältnis bestimmt. Dies lässt sich insbesondere auch allein empfangsseitig bestimmen und ausgeben. Beim Auftreten von Störungen in der Signalübertragung, beispielsweise durch Dämpfung, nimmt das Signal-Rausch-Verhältnis ab, da die Signalleistung sinkt. Mit anderen Worten, die relative Rauschleistung steigt an. Die Differenz des idealen Signal-Rausch-Verhältnisses zum gemessenen Signal-Rausch-Verhältnis ergibt eine Größe, die zum Nachstellen insbesondere eines die Sollposition indizierenden Schwellwertes hinreicht. Auch in dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich folglich die Übertragungseigenschaft zuverlässig bestimmen. In an embodiment of the method according to the invention, which is additional or alternative and likewise advantageous, the noise level of the signal transmitted between the first and second antenna is determined in order to determine the transmission characteristic. In particular, the noise level is determined as a signal-to-noise ratio or as a signal-to-noise ratio. In particular, this can also be determined and output on the reception side alone. When interference occurs in the signal transmission, for example by attenuation, the signal-to-noise ratio decreases because the signal power decreases. In other words, the relative noise power increases. The difference between the ideal signal-to-noise ratio and the measured signal-to-noise ratio results in a quantity which is sufficient for adjusting, in particular, a threshold value indicative of the desired position. Consequently, the transmission property can also be reliably determined in this development of the method according to the invention.

Zweckmäßig genügt das Signal bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem WLAN-Standard, insbesondere im CAR2X-Frequenzbereich und/oder Frequenzbereich zwischen 5,85 GHz und einschließlich 5,925 GHz, und/oder das Signal genügt dem 802.15.4-Standard . Expediently, the signal in the method according to the invention satisfies the WLAN standard, in particular in the CAR2X frequency range and / or frequency range between 5.85 GHz and 5.925 GHz, and / or the signal suffices 802.15.4 Standard ,

Das erfindungsgemäße Positioniersystem zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs relativ zu einer Ladestation, insbesondere gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorstehend beschrieben, weist zumindest eine zur Kommunikation mit einer an der Ladestation angeordneten ersten Antenne ausgebildete zweite Antenne sowie eine Auswerteeinrichtung auf, welche eine Übertragungseigenschaft zwischen erster und zweiter Antenne zu bestimmen und heranzuziehen sowie eine Abhängigkeit eines zwischen erster und zweiter Antenne übertragenen Signals vom Ort der zweiten Antenne heranzuziehen ausgebildet ist. The positioning system according to the invention for positioning an electric vehicle relative to a charging station, in particular according to a method according to the invention as described above, has at least one second antenna designed for communication with a first antenna arranged at the charging station and an evaluation device which has a transmission characteristic between first and second antenna to determine and draw as well as a dependence of transmitted between the first and second antenna signal from the location of the second antenna is to be used.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

1 einen elektrisch betriebenen Bus beim Laden eines elektrischen Energiespeichers des Busses an einer Ladestation mittels eines Stromabnehmers schematisch im Längsschnitt, 1 an electrically operated bus when charging an electrical energy storage of the bus to a charging station by means of a current collector schematically in longitudinal section,

2 den Verlauf der Signalfeldstärke eines zwischen einer ersten Antenne der Ladestation und einer zweiten Antenne eines erfindungsgemäßen Positioniersystems des Busses gemäß 1 diagrammatisch in einer Prinzipskizze sowie 2 the course of the signal field strength of a between a first antenna of the charging station and a second antenna of a positioning system according to the invention of the bus according to 1 diagrammatically in a schematic diagram as well

3 den Bus gemäß 1 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer Referenzantenne schematisch im Längsschnitt. 3 according to the bus 1 in the implementation of a method according to the invention by means of a reference antenna schematically in longitudinal section.

Der in 1 dargestellte Bus 5 ist ein elektrisch betriebener Bus 5. Dazu wird der Bus 5 mittels eines am Dach 10 des Busses 5 befestigten Stromabnehmers 15 an einer Ladestation 20 geladen. Zur Positionierung des Busses 5 an der Ladestation 20 werden eine erste Antenne 25, die an der Ladestation 20 angeordnet ist, sowie eine zweite Antenne 30, welche auf dem Dach 10 des Busses 5 befestigt ist, genutzt. The in 1 illustrated bus 5 is an electrically operated bus 5 , This is the bus 5 by means of one on the roof 10 of the bus 5 attached pantograph 15 at a charging station 20 loaded. For positioning the bus 5 at the charging station 20 become a first antenna 25 at the charging station 20 is arranged, as well as a second antenna 30 which on the roof 10 of the bus 5 is attached, used.

Zwischen erster Antenne 25 und zweiter Antenne 30 wird ein Signal, d.h. ein Funksignal, ausgetauscht, dessen Signalfeldstärke in einer Sollposition des Busses 5 an der Ladestation 20, in welcher der Stromabnehmer 15 passend zur Ladestation 20 positioniert ist, maximal ist. Dazu sendet die erste Antenne 25 ein Funksignal aus, welches kontinuierlich mittels der zweiten Antenne 30 erfasst wird. Das Signal genügt dem WLAN-Standard und liegt im CAR2X-Frequenzbereich, vorliegend im Frequenzbereich zwischen 5,85 und 5,925 GHz. Das Signal genügt dem 802.11p-Standard . In einem weiteren, nicht gesondert dargestellten Ausführungsbeispiel, welches im Übrigen dem Dargestellten entspricht, genügt das Signal dem ZigBee-Standard 802.15.4 Between first antenna 25 and second antenna 30 is a signal, ie a radio signal, exchanged, whose signal field strength in a desired position of the bus 5 at the charging station 20 in which the pantograph 15 suitable for the charging station 20 is positioned at a maximum. To do this, the first antenna sends 25 a radio signal, which continuously by means of the second antenna 30 is detected. The signal complies with the WLAN standard and is in the CAR2X frequency range, in this case in the frequency range between 5.85 and 5.925 GHz. The signal is enough 802.11p standard , In a further, not separately illustrated embodiment, which otherwise corresponds to what is shown, the signal is sufficient ZigBee standard 802.15.4

Die Ortsabhängigkeit der Signalfeldstärke S des von erster 25 zur zweiten Antenne 30 übertragenen Signals ist in 2 dargestellt: die durchgezogene Kurve C1 gibt die Abhängigkeit der Signalfeldstärke S vom Ort des Busses 5 im Falle eines idealen, störungsfreien Signalpfads von erster 25 zur zweiten Antenne 30 an. The location dependence of the signal field strength S of the first 25 to the second antenna 30 transmitted signal is in 2 the solid curve C1 indicates the dependence of the signal field strength S on the location of the bus 5 in the case of an ideal, trouble-free signal path of first 25 to the second antenna 30 at.

Übersteigt die Signalstärke S einen Schwellwert S0, so ist der Bus 5 mit dem Stromabnehmer 15 zum Laden hinreichend nah an der Ladestation 20 positioniert. An einer Idealposition des Busses 5 erreicht die Signalstärke S einen Maximalwert Smax. An dieser Idealposition weisen erste Antenne 25 und zweite Antenne 30 den kleinsten Abstand voneinander auf. Diejenigen Orte d des Busses (der Ort d ist bemessen von der Idealposition: dort gilt d = 0), an welchen die Signalstärke S oberhalb des Schwellwerts S0 gelegen ist, bilden entsprechend die unmittelbare Umgebung der Idealposition, welche einen Bereich zum Laden des Busses 5 geeigneter Sollpositionen bildet. If the signal strength S exceeds a threshold S 0 , the bus is 5 with the pantograph 15 to the shop sufficiently close to the charging station 20 positioned. At an ideal position of the bus 5 the signal strength S reaches a maximum value S max . At this ideal position have first antenna 25 and second antenna 30 the smallest distance from each other. Those places d of the bus (the location d is dimensioned from the ideal position: where d = 0), at which the signal strength S is located above the threshold S 0 , correspondingly form the immediate vicinity of the ideal position, which includes an area for loading the bus 5 forms suitable target positions.

Die Signalfeldstärke S beschreibt einen um die Idealposition zentrierten Peak, welcher mit seinem Maximum bei Smax über den Schwellwert S0 hinausragt. Anhand des Verlaufs der Signalfeldstärke S kann folglich der Bus 5 bereits in Richtung auf das Maximum Smax der Signalfeldstärke S hin navigiert werden, indem der Bus 5 jeweils in diejenige räumliche Richtung navigiert wird, in welcher die Signalfeldstärke S ansteigt. Diese Art der Navigation erfolgt dabei genau so lange, bis die Signalfeldstärke S den Schwellwert S0 übersteigt und der Bus 5 folglich eine Sollposition einnimmt. The signal field strength S describes a peak centered around the ideal position, which with its maximum extends beyond the threshold value S 0 at S max . Based on the course of the signal field strength S, consequently, the bus 5 already be navigated towards the maximum S max of the signal field strength S by the bus 5 is respectively navigated in the spatial direction in which the signal field strength S increases. This type of navigation takes place just as long until the signal field strength S exceeds the threshold S 0 and the bus 5 consequently assumes a desired position.

Im Falle einer durch sonstige Einflüsse abgeschwächten Signalübertragung zwischen erster 25 und zweiter Antenne 30, beispielsweise bei einer zusätzlichen Dämpfung der Größenordnung von mehr als 10 dB infolge der Bedeckung der ersten 25 und der zweiten Antenne 30 durch Eis und Schnee, hingegen ändert sich die Ortsabhängigkeit der Signalstärke S. In the case of attenuated by other influences signal transmission between the first 25 and second antenna 30 For example, with an additional attenuation on the order of more than 10 dB due to the coverage of the first 25 and the second antenna 30 through ice and snow, on the other hand, the location dependence of the signal strength changes S.

Anstelle der durchgezogenen Kurve C1 ergibt sich gem. 2 nunmehr die um einen (ortsunabhängigen) Faktor gegenüber der der Kurve C1 abgeschwächte ortsabhängige Signalfeldstärke C2 (obere gestrichelte Kurve) oder aber bei sehr widrigen Witterungsbedingungen die demgegenüber noch weiter abgeschwächte ortsabhängige Signalfeldstärke C3 (untere gestrichelte Kurve). Der Schwellwert S0 lässt sich in diesen Fällen daher nicht ohne Weiteres als Absolutwert festlegen. Instead of the solid curve C1 results gem. 2 now the location-dependent signal field strength C2 weakened by a (location-independent) factor compared to the curve C1 (upper dashed curve) or, in very adverse weather conditions, the location-dependent signal field strength C3 (lower dashed curve) which is still further weakened. The threshold value S 0 can therefore not be set as absolute value in these cases without further ado.

Erfindungsgemäß wird daher zur Positionierung des Busses 5 an der Ladestation 20 zunächst der Signalfeldstärkeverlauf zwischen erster 25 und zweiter Antenne 30 bestimmt und herangezogen. Dazu fährt der Bus 5 zunächst an einer dritten Antenne, einer Referenzantenne 325, wie sie in 3 dargestellt ist, entlang. Diese Referenzantenne 325 ist gleichartig der ersten Antenne 25 aufgebaut und in derselben Höhe über dem Boden angeordnet. Die Referenzantenne 325 ist hinreichend nahe der ersten Antenne 25 angeordnet, sodass erste Antenne 25 und Referenzantenne 325 in der Regel Witterungsbedingungen wie Eis und/oder Schnee auf sehr ähnliche Weise ausgesetzt sind. According to the invention therefore for positioning the bus 5 at the charging station 20 first the signal field strength course between first 25 and second antenna 30 determined and used. For this the bus drives 5 first at a third antenna, a reference antenna 325 as they are in 3 is shown, along. This reference antenna 325 is similar to the first antenna 25 constructed and arranged at the same height above the ground. The reference antenna 325 is sufficiently close to the first antenna 25 arranged so that first antenna 25 and reference antenna 325 In general, weather conditions such as ice and / or snow are exposed in a very similar manner.

Der Bus 5 wird an dieser Referenzantenne 325 entlang gefahren, sodass eine zusätzliche Dämpfung beispielsweise durch Witterungsverhältnisse mittels einer Auswerteinrichtung 35, welche mit der zweiten Antenne 30 signalverbunden ist, abgeschätzt werden kann. Die so ermittelte Dämpfung wird mittels der Auswerteinrichtung 35 zur Adaption des Schwellwerts S0 herangezogen. Mittels dieses derart neu ermittelten Schwellwerts S0 wird der Bus 5 in diejenige Richtung navigiert, in welcher die Signalfeldstärke S ansteigt, und zwar solange, bis die Signalfeldstärke S den adaptierten Schwellwert S0 übersteigt. Dazu wird ebenfalls mittels der Auswerteinrichtung 35 der räumliche Verlauf der Signalfeldstärke aufgezeichnet und mittels der räumlichen Ableitung dieses Verlaufs die Richtung ansteigender Signalfeldstärke S bestimmt. The bus 5 will be at this reference antenna 325 along driven, so additional damping, for example, by weather conditions using an evaluation device 35 connected to the second antenna 30 signal-connected, can be estimated. The thus determined attenuation is determined by means of the evaluation device 35 used to adapt the threshold value S 0 . By means of this newly determined threshold value S 0 , the bus 5 navigates in the direction in which the signal field strength S increases, namely, until the signal field strength S exceeds the adapted threshold S 0 . This is also done by means of the evaluation device 35 recorded the spatial course of the signal field strength and determines the direction of increasing signal field strength S by means of the spatial derivative of this course.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird keine Referenzantenne herangezogen. Stattdessen wird die Abschwächung des Signals aus dem ortsabhängigen Verlauf der Signalfeldstärke S selbst ermittelt: Dazu wird mittels der Auswerteinrichtung 35 das Signal-Rausch-Verhältnis (engl.: „signal-to-noise-ratio“, SNR) des mittels der zweiten Antenne 30 empfangenen Signals ermittelt. Bei einer Abschwächung des Signals nimmt das Signal-Rausch-Verhältnis ab, da die relative Rauschleistung ansteigt. Die Differenz des idealen Signal-Rausch-Verhältnisses zum aktuell gemessenen Signal-Rausch-Verhältnis ergibt folglich eine Größe, die zum Nachstellen des Schwellwertes hinreicht und dazu herangezogen wird. In a further embodiment, no reference antenna is used. Instead, the attenuation of the signal from the location-dependent course of the signal field strength S itself is determined: For this purpose, by means of the evaluation device 35 the signal-to-noise ratio (SNR) of the second antenna 30 received signal detected. When the signal is attenuated, the signal-to-noise ratio decreases as the relative noise power increases. The difference of the ideal signal-to-noise ratio from the currently measured signal-to-noise ratio thus results in a quantity which is sufficient for adjusting the threshold value and is used for this purpose.

Es versteht sich, dass in weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen anstelle des elektrisch betriebenen Busses 5 ein anderes Elektro- oder Hybridfahrzeug vorhanden ist, etwa ein, beispielsweise induktiv ladbares, Elektroauto. It is understood that in other, not specifically illustrated embodiments, instead of the electrically operated bus 5 another electric or hybrid vehicle is present, such as one, for example, inductively chargeable, electric car.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • 802.11p-Standard [0024] 802.11p standard [0024]
  • ZigBee-Standard 802.15.4 [0024] Zigbee Standard 802.15.4 [0024]

Claims (10)

Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs (5) an einer Ladestation (20), bei welchem zumindest eine an der Ladestation (20) angeordnete erste Antenne (25) sowie eine am Elektrofahrzeug (5) angeordnete zweite Antenne (30) genutzt werden und sowohl eine Übertragungseigenschaft zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) bestimmt und herangezogen wird als auch eine Abhängigkeit eines zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) übertragenen Signals vom Ort (d) der zweiten Antenne (30) herangezogen wird. Method for positioning an electric vehicle ( 5 ) at a charging station ( 20 ), in which at least one at the charging station ( 20 ) arranged first antenna ( 25 ) and one on the electric vehicle ( 5 ) arranged second antenna ( 30 ) and both a transfer characteristic between the first ( 25 ) and second antenna ( 30 ) and a dependency of one between the first ( 25 ) and second antenna ( 30 ) transmitted signal from the location (d) of the second antenna ( 30 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem als Abhängigkeit des Signals vom Ort (d) die Abhängigkeit der Signalfeldstärke (S) vom Ort (d) oder eine davon abgeleitete Größe herangezogen wird. Method according to Claim 1, in which the dependence of the signal field strength (S) on the location (d) or a variable derived therefrom is used as a function of the signal from the location (d). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Übertragungseigenschaft eine Dämpfung ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the transmission characteristic is an attenuation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Übertragungseigenschaft und Abhängigkeit des Signals zur Feststellung einer Sollposition des Elektrofahrzeugs (5) herangezogen werden. Method according to one of the preceding claims, wherein transmission characteristic and dependence of the signal for determining a desired position of the electric vehicle ( 5 ) are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Übertragungseigenschaft zur Bestimmung eines Schwellwerts (S0) für die Signalfeldstärke (S) oder eine davon abgeleitete Größe herangezogen wird, welche einen Mindestwert für die Signalfeldstärke (S) des zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) übertragenen Signals bildet, wenn das Elektrofahrzeug (5) in oder hinreichend nahe der oder einer Sollposition befindlich ist. Method according to one of the preceding claims, in which the transmission characteristic is used to determine a threshold value (S 0 ) for the signal field strength (S) or a quantity derived therefrom, which has a minimum value for the signal field strength (S) of between 25 ) and second antenna ( 30 ) transmitted signal when the electric vehicle ( 5 ) is located in or sufficiently close to or a desired position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Übertragungseigenschaft und Abhängigkeit des Signals zur Navigation des Elektrofahrzeugs (5) in einer Sollposition des Elektrofahrzeugs (5) herangezogen werden. Method according to one of the preceding claims, wherein transmission characteristic and dependence of the signal for navigation of the electric vehicle ( 5 ) in a desired position of the electric vehicle ( 5 ) are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zumindest eine Referenzantenne (325) herangezogen wird, um die Übertragungseigenschaft zu bestimmen. Method according to one of the preceding claims, in which at least one reference antenna ( 325 ) is used to determine the transmission characteristic. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Signal-Rausch-Verhältnis des zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) übertragenen Signals bestimmt wird, um die Übertragungseigenschaft zu bestimmen. Method according to one of the preceding claims, in which a signal-to-noise ratio of the between (1) 25 ) and second antenna ( 30 ) is determined to determine the transmission characteristic. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Signal dem WLAN-Standard, insbesondere CAR2X-Frequenzbereich und/oder im Frequenzbereich zwischen 5,85 und 5,925 GHz und/oder dem 802.15.4-Standard genügt. Method according to one of the preceding claims, in which the signal complies with the WLAN standard, in particular CAR2X frequency range and / or in the frequency range between 5.85 and 5.925 GHz and / or the 802.15.4 standard. Positioniersystem zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs (5) relativ zu einer Ladestation (20), insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest eine zur Kommunikation mit einer an der Ladestation (20) angeordneten ersten Antenne (25) ausgebildete zweite Antenne (30), sowie eine Auswerteeinrichtung (35), welche eine Übertragungseigenschaft zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) zu bestimmen und heranzuziehen, sowie eine Abhängigkeit eines zwischen erster (25) und zweiter Antenne (30) übertragenen Signals vom Ort der zweiten Antenne (30) heranzuziehen, ausgebildet ist. Positioning system for positioning an electric vehicle ( 5 ) relative to a charging station ( 20 ), in particular according to a method according to one of the preceding claims, comprising at least one for communication with one at the charging station ( 20 ) arranged first antenna ( 25 ) formed second antenna ( 30 ), as well as an evaluation device ( 35 ), which has a transmission characteristic between the first ( 25 ) and second antenna ( 30 ) and a dependency of one between the first ( 25 ) and second antenna ( 30 ) transmitted signal from the location of the second antenna ( 30 ) is trained.
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