CN114786987A - 用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统和方法。本发明涉及用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统和方法，其中，由至少第一无线电测向系统确定第一相对位姿，其中第一无线电测向系统包括至少一个发射设备(8)和用于接收由发射设备(8)发送的位置信号的至少两个接收设备(5a、5b)，其中基于接收设备(5a、5b)在接收到位置信号时生成的输出值来确定第一相对位姿，其中确定车辆(7)的至少一个运动值，其中使用基于模型的确定来确定第一相对位姿，其中该基于模型的确定的输入值由接收设备(5a、5b)的输出值和至少一个运动值提供。

Description

用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕 组结构之间的相对位姿的系统和方法
本发明涉及用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿(pose)的系统和方法。
文档GB2542182A公开了一种用于确定用于感应功率传输(特别是向车辆进行感应功率传输)的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位置和方向的系统。
希望将车辆定位在所谓的充电位姿(充电位置和/或方向)下，在该充电位姿下可以传输所需的(例如最大的)电量，特别是以可能的最佳效率传输所需的电量。为了将车辆定位在这样的充电位姿下，需要向车辆驾驶员提供关于实际相对位姿的信息，例如通过在车辆侧显示器上显示这样的信息。特别地，在车辆靠近充电单元的最后阶段，驾驶员通常无法通过目测确定上述相对位姿。
变化的环境影响可能以不理想的方式(例如，因为精度降低)影响相对位姿的确定。因此，虽然实际相对位姿不变，但是上述相对位姿确定的结果会因变化的环境影响而改变。例如，在GB2542182A中描述的方法依赖于对发送的信号的评估，其中，这些信号是无数据信号，即不编码数据。特别地，接收器接收信号，其中接收器生成取决于接收的信号的电压，其中，评估电压电平以确定相对位姿。这些信号可能例如受到环境影响(例如金属物体或铁磁性材料(例如钢筋混凝土))和其他类型的影响的干扰。此外，上述影响可能在用于感应功率传输的系统的使用期间改变。
还已知WO2019/072699公开了一种用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统和方法。
WO2014/095722A2公开了一种具有多个检测绕组的感应传感系统。
WO2012/047779A1公开了一种用于充电器的安全系统，该安全系统用于为在充电器工作期间可能变热的对象提供保护，其中，该安全系统包括检测子系统和通知子系统，该检测子系统被配置为检测对象是否存在并且是否相当接近充电器，该通知子系统可操作地耦合到检测子系统并被配置为提供对象的指示。该公布文本公开了一个或多个感应传感器可以集成到源设备、源外壳、车辆、或周围区域中以检测源谐振器和设备谐振器之间的障碍物、异物、和/或材料。
存在这样的技术问题：提供用于确定感应功率传输系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的替代系统和替代方法，其中，由于环境影响而导致的相对位姿确定中的不精确性被最小化。
通过具有独立权利要求的特征的主题提供上述技术问题的解决方案。通过具有从属权利要求的特征的主题提供其他有利实施例。
提出了一种用于确定用于向车辆进行感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法。
用于感应功率传输的系统可以包括具有初级绕组结构的初级单元和具有次级绕组结构的次级单元。车辆可以包括具有次级绕组结构的次级单元，用于接收由初级单元的初级绕组结构生成的交变电磁场。如果初级绕组结构被通电或提供工作电流，则初级绕组结构生成交变电磁场。初级单元可以包括生成用于感应功率传输的交变电磁场的所有组件或部分组件。相应地，次级单元可以包括接收用于感应功率传输的交变电磁场并提供对应的输出电压的所有组件或部分组件。
初级单元可以由感应功率传输板提供。感应功率传输板可以安装在道路或停车位的表面上，或者可以集成在这样的表面内。
本发明可特别应用于任何陆地车辆(例如轨道车辆(例如有轨车辆(例如有轨电车)))的感应能量传输领域。特别地，本发明涉及向道路汽车(例如个人(私人)乘用车或公共交通工具(例如公共汽车))进行感应能量传输的领域。
在下文中，可以参考初级侧坐标系和次级侧坐标系。初级侧坐标系可以是初级绕组结构的坐标系，次级侧坐标系可以是次级绕组结构的坐标系。
初级侧坐标系可以包括第一轴，也可以称为纵轴，其中第一轴可以是初级绕组结构的纵轴或者平行于该纵轴延伸。第二轴(也可以称为横轴)可以是初级绕组结构的横轴或者平行于该横轴延伸。第三轴(也可以称为垂直轴)可以垂直于第一轴和第二轴定向。第三轴可以平行于期望的功率传输方向(即从初级单元到次级单元)定向。如果从初级单元指向次级单元，则垂直轴可以从底部向顶部定向。
次级侧坐标系也可以包括第一轴，其可以称为纵轴，其中第一轴可以是次级绕组结构的纵轴或者平行于该纵轴延伸。次级绕组结构的第二轴可以称为横轴，其中第二轴可以是次级绕组结构的横轴或者可以平行于该横轴延伸。第三轴可以称为次级绕组结构的垂直轴并且可以垂直于次级绕组结构的第一轴和第二轴定向。次级绕组结构的第三轴可以平行于期望的功率传输方向定向。
在下文中，可以沿第一轴测量长度，沿第二轴测量宽度，并且沿第三轴测量高度。指代方向的方向术语，例如“上”、“下”、“前”、“旁”等，可以与对应坐标系的上述纵轴、横轴、以及垂直轴相关。
初级侧坐标系的原点可以对应于初级绕组结构的几何中心。相应地，次级侧坐标系的原点可以对应于次级绕组结构的几何中心。
初级绕组结构和/或次级绕组结构可以包括至少一个子绕组结构。子绕组结构可以由绕组结构的至少一个部分提供。特别地，子绕组结构可以提供环路或线圈，其中环路或线圈由绕组结构的一个或多个部分提供。绕组结构可以沿对应坐标系的纵轴延伸。优选地，绕组结构包括沿纵轴延伸的多个子绕组结构。在这种情况下，绕组结构的连续的子绕组结构可以沿上述纵轴彼此相邻地布置。彼此相邻可以意味着子绕组的中心轴(特别是对称轴)彼此间隔开，例如沿纵轴以预定的距离彼此间隔开。环路或线圈可以是圆形、椭圆形、或矩形。
绕组结构可以包括至少一个沿对应坐标系的纵轴延伸的绕组部分和至少一个沿横轴延伸的绕组部分。因此，绕组结构(特别是每个子绕组结构)可以由基本上或完全平行于纵轴延伸的部分和基本上或完全平行于横轴延伸的部分提供。特别地，每个子绕组可以由基本上或完全平行于纵轴延伸的两个部分和基本上或完全平行于横轴延伸的两个部分提供。
由至少第一无线电测向系统确定第一相对位姿，其中第一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备。优选地，第一无线电测向系统恰好包括四个接收设备。然而，第一无线电测向系统也可能包括少于四个接收设备或多于四个接收设备。
优选地，发射设备是车辆侧发射设备，接收设备是初级侧接收设备。然而，发射设备也可以是初级侧发射设备，并且接收设备也可以是车辆侧接收设备。
基于接收设备在接收到位置信号时生成的输出信号来确定第一相对位姿。在本发明的上下文中，无线电测向系统表示允许确定发射设备在期望坐标系(特别是相对于与接收设备相关的坐标系，例如在相对于接收设备固定的坐标系中)中的位姿的系统。通过评估由接收设备在接收到由发射设备生成的位置信号时生成的输出信号来执行位姿确定。发射设备可以是(或包括)天线元件。此外，接收设备可以是(或包括)天线元件。特别地，在这种情况下，输出信号可以是接收设备的输出电压和/或输出电流。例如，在接收到位置信号时，天线元件内可以感应出这样的电压/电流。为了确定相对位姿，可以评估输出信号的至少一个特征，例如振幅、平均值、频率、或任何其他信号特征。
相对位姿表示相对位置和/或方向。可以通过一个或多个参数表示相对位姿。例如，可以将相对位姿确定为次级绕组结构在公共坐标系中的位置和/或方向。优选地，公共坐标系由次级侧坐标系提供。然而，可选地，公共坐标系可以是例如初级侧坐标系或相对于初级侧坐标系在位置上固定且在方向上固定的坐标系。然而，也可以使用另一公共参考坐标系。
上述系统可以例如包括至少一个评估单元，特别是至少一个初级侧评估单元和/或至少一个次级侧评估单元。评估单元可以例如包括微控制器或集成电路，或由微控制器或集成电路提供。在本发明的上下文中，术语“次级侧(secondary-sided)”可以表示相应的元件被布置在相对于次级侧坐标系固定的位置。特别地，次级侧元件在次级侧坐标系中的位置可以是已知的。此外，术语“次级侧”可以意味着相应的元件可以是次级单元的一部分。此外，术语“初级侧”可以表示相应元件被布置在相对于初级侧坐标系固定的位置。特别地，初级侧单元在初级侧坐标系中的位置和方向是已知的。此外，术语“初级侧”可以意味着相应的元件是初级单元的一部分。
此外，确定车辆的至少一个运动值。车辆的运动值表示车辆的运动或移动的特征。这样的特征可以是例如车辆的加速度、速度、距离(例如行驶距离)。此外，这样的特征可以是车辆的横摆角速度(yaw rate)、车辆的驾驶方向、方向盘角度(例如转向角度或后轴转向角度)、或车辆的任何其他动态特征。上述特征可以与车辆的纵轴、横轴、或垂直轴相关。
可以测量运动值，特别是通过测量设备(例如传感器)测量运动值。然而，也可以例如通过计算来自至少一个测量设备的输出信号来确定运动值，该测量设备不测量上述运动值，但具有与上述运动值相关的信息内容。这样的测量设备可以例如测量与期望运动值不同的运动值。
例如，这样的测量设备可以是位置确定设备或系统。在这种情况下，可以使用由位置确定设备生成的位置信号来确定运动值。例如，测量设备可以是用于测量车辆位置的GNSS传感器。在这种情况下，上述位置可以提供运动值。如果运动值例如是速度值，则可以根据车辆在不同时间点的位置来确定该速度值。
测量设备还可以是图像捕获单元，例如相机，更具体地，CMOS相机或CCD相机。图像捕获单元可以附接到车辆。基于图像分析，特别是对在不同时间点生成的图像的分析，可以确定运动值(例如速度值)。对应的图像处理算法是本领域技术人员已知的。
当然，也可以使用独立于GNSS位置和/或图像捕获单元的输出来确定位置的另一位置确定设备或系统。这样的另一位置确定设备可以例如提供基于蓝牙RSSI值的位置确定、基于LIDAR的位置确定或室内雷达的位置确定、或根据另一功能的位置确定。
还可以通过融合由至少两个不同的位置确定设备或系统确定的位置值来确定位置。在这种情况下，这些不同的位置确定设备或系统根据不同的工作原理提供估计，即，彼此独立地提供估计，例如，通过评估不同传感器的输出信号来提供估计。
可以通过车辆侧评估单元确定运动值。在这种情况下，可以使用车辆侧传感器来确定运动值。此外，可以例如通过适当的信号或数据传输装置将运动值发送到初级侧(特别是发送到初级侧评估单元)。
该系统可以包括用于在充电单元(初级单元)和车辆之间进行通信的通信装置。通信装置可以例如被配置为能够建立基于蓝牙(BluetoothTM)的通信。该通信装置允许在初级侧元件和次级侧元件(特别是车辆)之间进行数据通信和或信号通信。通过该通信装置，可以在充电(初级)单元和车辆之间交换关于至少一个运动值的数据编码信息以及所有其他类型的信息，例如关于由初级侧评估单元确定的相对位姿的信息、和/或轨迹信息、和/或关于至少一个参考位姿的信息、和/或关于充电位姿的检测的信息、和/或关于坐标变换的参数的信息。
或者，可以通过初级侧评估单元确定运动值。在这种情况下，可以使用初级侧传感器来确定运动值。或者，可以将车辆侧传感器的输出信号发送到初级侧，其中，初级侧评估单元基于发送的输出信号来确定运动值。
根据本发明，使用基于模型的确定来确定第一相对位姿，其中基于模型的确定的输入值由第一无线电测向系统的接收设备的输出值和至少一个运动值提供。在这种情况下，上述相对位姿可以被确定为第一相对位姿。为了确定第一相对位姿，综合考虑接收设备的输出值和至少一个运动值。换言之，融合接收设备的输出值和至少一个运动值来确定第一相对位姿。
第一无线电测向系统的接收设备的输出值可以由接收位置信号时在接收设备中感应出的AC电压的振幅和/或实部和/或虚部提供。因此，实部和/或虚部和/或振幅可以为基于模型的确定提供输入值。
可以例如通过初级侧评估单元确定第一相对位姿。该评估单元可以例如通过信号传输装置(例如有线或无线信号传输装置)连接到接收设备。
基于模型的确定可以基于表示作为输入值的输出信号和至少一个运动值与作为输出值的第一相对位姿之间的关系的模型。在这种情况下，该模型可以描述输入值与相对位姿之间的直接关系。该模型可以例如是输入值/输出值之间的物理关系的数学描述。
然而，基于模型的确定也可以基于表示作为输入值的输出信号和至少一个运动值与不同于第一相对位姿的输出值之间的关系的模型。换言之，该模型不描述上述输入值与相对位姿之间的直接关系。
可以重复地确定相对位姿，特别是以预定的频率重复地确定相对位姿。
有利地，综合考虑第一无线电测向系统的接收设备的输出值和至少一个运动值允许可靠且精确地确定相对位姿。有利地，所描述的对运动值的考虑允许减少由第一无线电测向系统进行的位姿确定的不精确性，该不精确性例如可能由于噪声、环境影响(例如温度)和/或电磁干扰而导致。
在其他实施例中，基于模型的确定包括基于输入值确定状态变量的步骤，其中第一相对位姿被确定为至少一个状态变量。在这种情况下，该模型可以表示输入值和一个或多个状态变量之间的关系，特别是数学关系。例如，状态变量可以不同于输入值。输入值也可以称为可观察值或可测量值。状态变量(特别是表示第一相对位姿或编码关于该第一相对位姿的信息的状态变量)优选地是不可观察的状态变量。
特别地，可以基于先前确定的状态变量和状态转移模型来预测状态变量，然后基于观察值来更新预测的状态变量。观察值可以由接收设备的输出信号和至少一个运动值提供。也可以将由接收设备或提供运动值的源以外的其他源提供的输出值用作观察值。
此外，第一相对位姿随后被确定为上述更新(预测)的状态变量的一个倍数。可以通过使用观察模型来执行更新。对于上述基于模型的确定，由接收设备生成的输出值和至少一个运动值可以提供观察值或测量值。
有利地，特别是在不能基于输入值直接或精确地确定第一相对位姿时，这允许基于第一无线电测向系统的输出信号和至少一个运动值来可靠且精确地确定相对位姿，即提供所谓的隐藏或不可观察的状态变量。
在优选实施例中，卡尔曼滤波器(Kalman filter)用于确定第一相对位姿。这可以意味着执行基于卡尔曼滤波器的第一相对位姿的确定。卡尔曼滤波器是本领域技术人员已知的。上述基于卡尔曼滤波器的过程使用模型(特别是系统的动态模型，例如基于物理运动定律)、对该系统的已知控制输入(如果适用的话)、以及例如来自传感器的多个顺序测量/观察来确定对系统状态变量的估计。上述估计可以比仅使用一个测量得到的估计更好。因此，这是一种常用的传感器融合和数据融合的算法。在这种情况下，接收设备的输出值和至少一个运动值提供测量，其中第一相对位姿是状态变量。
卡尔曼滤波器使用加权平均将系统的状态变量的估计确定为系统的预测的状态变量、接收设备的(新的)输出信号和(新的)运动值、以及(如果适用的话)来自其他源的值的平均值。加权的目的是：具有更好(即，更小)的估计不确定性(estimated uncertainty)的值更“可信”。
上述权重由协方差计算，协方差是对系统状态变量的预测的估计不确定性的度量。加权平均的结果是一个新的状态变量估计，该状态变量估计位于预测状态和测量状态之间，并且比预测状态或测量状态中的任何一个都具有更好的估计不确定性。该过程按照每一个时间步长重复，新的估计及其协方差影响在下一次迭代中使用的预测。这意味着卡尔曼滤波器是递归工作的，并且只需要系统状态的最后一个“最佳猜测”而非整个历史，就可以计算一个新的状态。
基于卡尔曼滤波器的确定可以包括两个步骤。
在预测步骤中，将基于模型(例如基于电磁偶极子理论和物理运动定律的模型)来确定预测的当前状态变量。在这种情况下，该模型还可以表示为状态变量转移模型，并且描述预测的当前状态变量和先前状态变量(特别是先前估计的状态变量)、以及(在适当的情况下)控制输入值之间的关系。此外，基于过程噪声参数(process noise parameter)(例如可以是预定的或先前确定的噪声参数)来确定预测的当前状态变量。上述噪声参数可以例如由过程协方差(特别是过程协方差矩阵)提供。除了确定预测的当前状态变量之外，还可以在预测步骤中确定更新的过程噪声参数。
在更新步骤中，将观察值确定为第一无线电测向系统的信号接收设备的输出值和至少一个运动值。可以为这些观察值分配观察噪声参数(observation noise parameter)，其中观察噪声参数表示上述值的确定中的不确定性的程度。观察噪声参数可以例如由观察协方差(特别是观察协方差矩阵)提供。然后，上述协方差(相对于预测步骤的协方差)确定新的测量将在多大程度上影响更新的预测。
此外，基于上述观察值、预测的当前状态变量、以及表示状态变量与观察值之间关系的观察模型，确定估计的当前状态变量。除了确定估计的当前状态变量之外，还可以在预测步骤中确定更新的过程噪声参数。
然后，第一相对位姿可以由上述当前估计的状态变量中的一个或多个提供，或者可以根据这些状态变量确定。
在其他实施例中，运动值是车辆的速度、车辆的驾驶方向、或车辆的方向盘角度。仿真表明，这样的运动值可以非常精确地确定相对位姿。
在其他实施例中，另一无线电测向系统确定另一相对位姿，其中该另一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备。此外，基于接收设备在接收到位置信号时生成的输出值来确定第二相对位姿。
与第一无线电测向系统有关的各方面也可应用于上述另一无线电测向系统。因此，上述另一无线电测向系统参考本发明中公开的对应方面。
第一无线电测向系统和另一无线电测向系统的接收设备可以设计成不同的或分离的设备。此外，第一无线电测向系统和另一无线电测向系统的发射设备可以设计成不同的或分离的设备。然而，优选地，第一无线电测向系统的发射设备提供另一无线电测向系统的发射设备，反之亦然。
在这种情况下，例如，车辆侧发射设备可以发送位置信号，其中该位置信号由第一无线电测向系统的接收设备以及另一无线电测向系统的接收设备接收。
此外，通过融合第一相对位姿和另一相对位姿来确定相对位姿。这样的相对位姿可以称为融合相对位姿。这可以意味着通过组合第一相对位姿和另一相对位姿来确定得到的位姿，其中第一相对位姿和另一相对位姿都是通过不同的方法并且至少部分地基于来自不同传感器的输出信号而确定的。这有利地使得位姿确定的不确定性较小，即确定性增大。
在其他实施例中，在上述绕组结构之间相距第一距离间隔时，上述相对位姿被确定为第一相对位姿，，在上述绕组结构之间相距另一距离间隔时，上述相对位姿被确定为融合相对位姿。第一间隔的最小值可以高于另一间隔的最大值。第一间隔的最小值可以例如为0.5m、1.0m、或2.5m。相应地，另一间隔的最大值可以小于0.5m、1.0m、或2.5m。第一间隔的最大值可以例如为6.5m。另一间隔的最小值可以例如为0m。或者，另一间隔的最小值可以高于第一间隔的最大值。
特别是如果上述无线电测向系统中的一个无线电测向系统(更具体地，上述另一无线电测向系统)仅在预定距离间隔时提供精确结果，则这有利地允许仅针对两个无线电测向系统提供足够精确的相对位姿的距离提供确定性更大的位姿确定。
在其他实施例中，上述另一距离间隔的距离小于上述第一距离间隔的距离。这有利地允许：仅针对上述另一无线电信号查找系统提供足够精确的相对位姿的距离(如果这种精确度仅在小距离下实现)，提高位姿确定的确定性。
在其他实施例中，确定由第一无线电测向系统的接收设备生成的输出值的至少一个噪声相关参数以及由第二无线电测向系统的接收设备生成的输出值的至少一个噪声相关参数，其中根据噪声相关参数确定融合相对位姿。噪声相关参数可以例如表示上述信号的噪声相对于该信号内的有用信号部分的量。换言之，噪声相关参数可以是SNR。可以基于输出信号的振幅来确定噪声相关参数。
噪声相关参数的确定可以基于输出信号。对应的方法是本领域技术人员已知的。替代地或附加地，可以预定噪声相关参数，或者可以基于接收设备的预定特征来确定噪声相关参数。
例如，在融合第一相对位姿和另一相对位姿时，由上述噪声相关参数表示的信号噪声越高，对于基于上述信号确定的相对位姿的考虑可能就越少。
这有利地进一步提高了位姿确定的精确性和确定性。
在其他实施例中，至少第二无线电测向系统的接收设备由用于异物检测的设备的元件提供。这样的用于异物检测的设备可以例如包括恰好一个或多个检测绕组结构。检测绕组结构可以例如由具有恰好一个或多个匝数的线圈提供。例如，在WO2014/095722A2或WO2012/047779A1中公开了这样的用于异物检测的设备。除了上述检测绕组结构之外，用于异物检测的设备可以包括至少一个激励绕组结构。
对象检测设备或系统可包括电感元件和电容元件，其中，这些元件可与所提出的系统的谐振电路的元件不同。这种元件有利地允许根据前述电感元件或电容元件的电感或电容的变化来检测异物。该检测系统设计为感应感测系统，其中，该感应感测系统可包括一个或多个检测绕组以及(如果适用的话)一个或多个励磁绕组。使用感应检测系统，可以实现有源检测或无源检测。在有源检测的情况下，可使用一个或多个励磁绕组和一个或多个检测绕组。可以通过监测由励磁绕组生成并由检测绕组接收的励磁场的至少一个特征来执行有源的对象检测。在无源检测的情况下，仅使用一个或多个无源检测绕组。通过监测一个或多个无源绕组的至少一个特征(特别是电感)来执行无源的对象检测。
特别地，上述至少一个初级侧接收单元可以至少部分地由一个检测绕组结构提供或包括一个检测绕组结构。或者，上述至少一个初级侧接收单元可至少部分地由一个励磁绕组结构提供或包括一个励磁绕组结构。优选地，检测绕组结构可以提供初级侧接收单元的接收天线结构。替代地或附加地，初级侧AD转换器由感应对象检测系统的AD转换器提供。在这种情况下，感应对象检测系统可以包括AD转换器，以数字化一个或多个检测绕组的输出信号。
感应对象检测系统可以包括多个检测绕组结构和/或激励绕组结构，其中这些绕组结构可以优选地均匀分布在分配给初级绕组结构的有源区域上。有源区域可以表示覆盖初级绕组结构的区域。多个检测绕组结构和/或激励绕组结构可以例如布置为阵列状结构。
在这种情况下，用于异物检测的设备的至少两个选择的检测绕组结构或全部检测绕组结构可以提供另一无线电测向系统的接收设备。由于已经存在的组件可以用于所提出的位姿确定，因此这有利地允许减少对这种系统的建造空间要求。
在其他实施例中，基于GNSS信号和/或基于图像和/或基于车辆传感器的输出值来确定车辆的运动值。
在其他实施例中，将运动值信息从车辆发送到路侧(way-sided)初级单元。
还提出了一种用于确定用于向车辆进行感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统，其中该系统包括用于确定第一相对位姿的至少第一无线电测向系统，其中该第一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备，其中第一相对位姿基于接收设备在接收到位置信号时生成的输出值来确定，其中车辆的至少一个运动值被确定。此外，该第一相对位姿使用基于模型的确定来确定，其中基于模型的确定的输入值由输出值和至少一个运动值提供。
该系统还可以包括用于确定至少一个运动值的至少一个装置。
该系统有利地允许执行根据本发明公开的实施例之一的方法。因此，该系统可以被配置为执行这样的方法。
在其他实施例中，该系统包括用于确定另一相对位姿的另一无线电测向系统，其中该另一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由该发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备，其中另一相对位姿基于接收设备在接收到位置信号时生成的输出值来确定，其中相对位姿通过融合第一相对位姿和另一相对位姿来确定。该实施例及其对应优点在前文已经阐述。
在其他实施例中，该系统包括用于异物检测的设备，其中至少该另一无线电测向系统的接收设备由该用于异物检测的设备的元件提供。该实施例及其对应优点在前文已经阐述。
在其他实施例中，该系统包括用于将运动值信息从车辆发送到路侧初级单元的装置。该实施例及其对应优点在前文已经阐述。
将参照附图描述本发明。附图示出了：
图1：用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统的示意性框图，
图2：根据另一实施例的用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的系统的若干部分的示意性框图，
图3：用于确定初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法的示意性流程图，
图4：根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法的示意性流程图，
图5：根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法的示意性流程图，
图6：根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法的示意性流程图。
在下文中，相同的附图标记表示具有相同或相似的技术特征的元件。
图1示出了用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的系统1的示意性框图。
用于感应功率传输的系统包括初级单元4，初级单元4包括初级绕组结构2。此外，初级单元4包括第一无线电测向系统的第一接收设备5a和第二接收设备5b，以确定设置的初级绕组结构2和设置的次级绕组结构3之间的相对位姿。此外，用于感应功率传输的系统包括次级单元6，次级单元6附接到车辆7，特别地，附接到车辆7的底侧。次级单元6包括次级绕组结构3。此外，次级单元6包括第一无线电测向系统的发射设备8。发射设备8可以包括天线结构或设计为天线结构。此外，接收设备5a、5b中的每个接收设备也可以设计为天线结构或包括这样的天线结构。图1示出第一无线电测向系统包括两个接收设备5a、5b。然而，第一无线电测向系统可以包括比所示的接收设备5a、5b更多的接收设备，特别地，恰好四个接收设备或多于四个接收设备。这些接收设备5a、5b可以布置在相对于初级侧坐标系的不同位置。
在图1所示的实施例中，不同的接收设备5a、5b沿初级侧坐标系的纵轴x以预定距离布置。还示出了上述初级侧坐标系的垂直轴z。横轴(未示出)与纵轴x和垂直轴z正交定向。该横轴可垂直于绘图平面定向。例如，初级单元4的至少两个或所有接收设备5a、5b可能沿纵轴x相对于彼此偏移非零距离。替代地或附加地，初级单元4的至少两个或所有接收设备5a、5b沿横轴相对于彼此偏移非零距离。
在一个实施例中，包括初级单元4的至少两个接收设备的第一组中的至少两个接收设备沿纵轴x相对于彼此偏移非零距离，其中包括初级单元4的至少两个接收设备的另一组中的至少两个接收设备沿横轴相对于彼此偏移非零距离，其中上述第一组包括不属于上述另一组的至少一个接收设备。
此外，初级单元4可以包括评估单元9，其中评估单元9可以设计为(或包括)微控制器或集成电路。该评估单元9可以通过适当的信号传输装置(例如通过有线或无线连接)连接到接收设备5a、5b。通过评估单元9，根据由接收设备5a、5b生成的输出信号(特别是根据输出信号的至少一个特征)来确定第一相对位姿。根据输出信号确定相对位姿的这种过程是本领域技术人员已知的。
此外，初级单元4包括数据接收装置10，数据接收装置10用于接收由车辆侧数据发射装置11以无线方式(例如通过基于蓝牙的通信)发送的数据信号。特别地，可以在车辆侧数据发射装置11和初级侧数据接收装置10之间建立通信链路。发射装置和接收装置可以各自包括至少一个天线结构。
还示出了车辆侧控制单元12。通过车辆侧控制单元12和数据发射装置11，车辆7的至少一个运动值可以通过对应的数据信号发送到初级单元4。这样的运动值可以例如是车辆7的速度，该速度可以例如由速度传感器(未示出)确定，其中该速度传感器可以连接到所示的控制单元12。替代地或附加地，上述至少一个运动值可以包括关于车辆7的驾驶方向的信息，特别是在世界坐标系中的方向的信息。可选地或附加地，至少一个运动值可以包括车辆7的方向盘角度或由该方向盘角度提供，其中该方向盘角度可以例如由传感器(未示出)确定。
此外，第一相对位姿由初级侧评估单元9使用基于模型的确定来确定，其中基于模型的确定的输入值由接收设备5a、5b的输出值和从车辆7发送到初级单元4(特别是从车辆侧控制单元12发送到初级侧评估单元9)的至少一个运动值提供。初级侧评估单元9可以通过适当的连接装置(例如以有线或无线方式)连接到数据接收装置10。
还可以基于例如由车辆7的GNSS传感器(未示出)提供的GNSS信号来确定车辆7的运动值(例如速度)。运动值可以由车辆侧控制单元12确定，并被发送到初级侧(特别是初级侧评估单元9)。或者，至少一个运动值可以由初级侧评估单元9确定，其中用于上述确定的信号例如由车辆7(特别是由车辆侧控制单元12)提供给评估单元9。
图2示出了根据另一实施例的用于确定用于感应功率传输的系统的初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的系统的若干部分的示意性框图。
在图2中，仅示出了用于感应功率传输的系统的初级单元4。初级单元4基本上如同图1所示的初级单元4一样设计，因此，参照以上对应的描述。与图1所示的实施例相反，初级单元4包括用于异物检测的设备的检测绕组14的阵列13。为了便于说明，仅在检测绕组14中的一个设置有附图标记。这样的检测绕组14可以提供用于接收位置信号(特别是由位置信号发射设备8(参见图1)生成和发送的位置信号)的天线元件。在这种情况下，发射设备8发送的位置信号由第一无线电测向系统的接收设备5a、5b以及用于异物检测的设备的检测绕组14接收。因此，这些检测绕组14和发射设备8提供了另一个无线电测向系统，该无线电测向系统用于确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿。
评估单元9可以通过适当的信号传输装置(例如通过有线或无线连接)连接到检测绕组14。通过评估单元9，根据由检测绕组14生成的输出信号(特别是根据输出信号的至少一个特征)来确定上述另一相对位姿。根据输出信号确定相对位姿的这种过程是本领域技术人员已知的。
然后，还可以通过融合上述第一相对位姿和上述另一相对位姿来确定最终相对位姿，上述第一相对位姿根据由第一无线电测向系统的接收设备5a、5b生成的输出信号和至少一个运动值来确定，上述另一相对位姿根据由提供另一无线电测向系统的接收设备的检测绕组14生成的输出信号来确定。这意味着当确定最终相对位姿时，上述第一相对位姿和上述另一相对位姿都要考虑。
图3示出了用于确定初级绕组结构和次级绕组结构之间的相对位姿的方法的示意性流程图。
示出了车辆7，其中在运动值确定步骤14中确定至少一个运动值，特别是速度值、驾驶方向值、和/或方向盘角度值。还示出了第一无线电测向系统的接收设备5a、5b，其中在输出值确定步骤15中确定上述接收设备5a、5b的输出值。在步骤14、15中确定的值被提供用于初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的基于模型的确定(特别是作为输入值)。在确定步骤16中，确定上述相对位姿。
图4示出了根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的方法的示意性流程图。在第一步骤S1中，生成位置信号并例如通过第一无线电测向系统的车辆侧发射设备8发射位置信号。在第二步骤S2中，确定上述第一无线电测向系统的接收设备5a、5b的输出值。在第三步骤S3中，确定车辆7(参见图1)的至少一个运动值。在第四步骤S4中，使用基于模型的确定来确定第一相对位姿，其中该基于模型的确定的输入值由在第二步骤S2和第三步骤S3中确定的值提供。
例如，可以将第一相对位姿确定为基于模型的确定的输出，其中该模型表示输入值和第一相对位姿之间的关系。然而，该模型也可以表示输入值和与第一相对位姿不同的输出之间的关系。在这种情况下，该模型可以用于将第一相对位姿确定为状态变量，其中该模型描述输入值和状态变量之间的关系以及状态变量和模型的输出(特别是模型的可观察或可测量的输出)之间的关系。特别地，在这种情况下，第一相对位姿可以被确定为不可观察/不可测量的状态变量，或者取决于至少一个这样的不可观察/不可测量的状态变量。
例如，该模型可以是递归模型。特别地，可以提供该模型，使得能够进行对相对位姿的基于公共特征的确定。在这种情况下，该模型可以例如提供所谓的状态变量转换模型，该状态变量转换模型描述或表示在两个不同时间点的状态变量之间的关系(特别是数学关系)。此外，该模型可以提供所谓的观察模型，该观察模型表示状态变量与观察值(即至少一个运动值和接收设备5a、5b的输出值)之间的关系。在第四步骤S4的第一子步骤中，可以通过使用由先前确定的估计状态变量(特别是在先前时间点估计的状态变量)作为输入的状态变量转移模型来确定预测的状态变量。在第四步骤S4的第二子步骤中，可以基于在第一子步骤中确定的预测的状态变量和观察值(特别是使用上述观察模型)来确定更新的估计状态变量。然后，这些更新的估计状态变量为下一轮步骤S1至步骤S4提供上述先前确定的估计状态变量。
可以重复地确定相对位姿，特别是以预定的频率重复地确定相对位姿。这可以通过重复执行步骤S1至步骤S4来完成。
图5示出了根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的方法的示意性流程图。第一步骤S1至第四步骤S4的序列对应于图4所示的序列。因此，参照对应的描述。在第五步骤S5中，基于由另一无线电测向系统的接收设备(例如由异物检测系统的检测绕组14(参见图2))生成的输出值来确定另一相对位姿。在第六步骤S6中，通过融合在第四步骤S4中确定的第一相对位姿和在第五步骤S6中确定的另一相对位姿来确定相对位姿，该相对位姿也可以表示为融合的相对位姿或最终的相对位姿。例如，可以通过确定上述第一相对位姿和另一相对位姿的平均值(特别是上述位姿的加权平均值)来执行融合。例如，可以确定由第一无线电测向系统的接收设备5a、5b和另一无线电测向系统的接收设备提供的输出信号的噪声相关参数，噪声相关参数表示输出信号的噪声部分(特别是与有用信号部分相关)，然后根据这些噪声相关参数确定融合的相对位姿。特别地，在确定加权平均值时，上述第一相对位姿或另一相对位姿的权重可以随噪声值的减小而增大。
图6示出了根据本发明另一实施例的用于确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的相对位姿的方法的示意性流程图。第一步骤S1至第四步骤S4对应于图4所示的序列。因此，参照对应的描述。第五步骤S5至第六步骤S6对应于图5所示的序列。因此，参照对应的描述。与图4所示的实施例相反，该方法包括决策步骤DS。在该决策步骤中，确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的距离，特别是根据在第四步骤S4中确定的第一相对位姿来确定初级绕组结构2和次级绕组结构3之间的距离。如果该距离值在第一距离间隔内，则将相对位姿确定为该第一相对位姿。如果该距离值在另一距离间隔内，则执行第五步骤S5和第六步骤S6，并且将相对位姿确定为如上所述的融合相对位姿。如果该距离值既不在第一距离间隔内也不在另一距离间隔内，则不确定相对位姿，并生成超出范围信息(out of rangeinformation)。第一距离间隔的距离值可以高于另一距离间隔的距离值。
图4至图6所示的步骤序列S1、…、S6不一定限定步骤S1、…、S6的时间顺序。特别地，在第三步骤S3中确定的至少一个运动值与在第二步骤S2中确定的接收设备5a、5b的输出值可能同时被确定。此外，在第五步骤S5中的另一无线测向系统的接收设备的输出值的确定与在第二步骤S2中执行的确定和/或在第三步骤S3中执行的确定也可能同时被执行。此外，第四步骤S4中的第一相对位姿的确定与第六步骤S6中的另一相对位姿的确定也可能同时被执行。

Claims (15)

1.一种用于确定用于向车辆(7)进行感应功率传输的系统的初级绕组结构(2)和次级绕组结构(3)之间的相对位姿的方法，其中，由至少第一无线电测向系统确定第一相对位姿，其中，所述第一无线电测向系统包括至少一个发射设备(8)和用于接收由所述发射设备(8)发送的位置信号的至少两个接收设备(5a、5b)，其中，基于所述接收设备(5a、5b)在接收到所述位置信号时生成的输出值来确定所述第一相对位姿，其中，确定所述车辆(7)的至少一个运动值，
其特征在于
使用基于模型的确定来确定所述第一相对位姿，其中，所述基于模型的确定的输入值至少由所述接收设备(5a、5b)的所述输出值和所述至少一个运动值提供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于模型的确定包括基于所述输入值确定状态变量的步骤，其中，所述第一相对位姿被确定为至少一个状态变量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用卡尔曼滤波器来确定所述相对位姿。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，运动值是所述车辆(7)的速度、所述车辆(7)的行驶方向、或所述车辆(7)的方向盘角度。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，由另一无线电测向系统确定另一相对位姿，其中，所述另一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由所述发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备，其中，基于所述接收设备在接收到所述位置信号时生成的输出值来确定所述另一相对位姿，其中，通过融合所述第一相对位姿和所述另一相对位姿来确定所述相对位姿。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述绕组结构(2、3)之间为第一距离间隔时，所述相对位姿被确定为所述第一相对位姿，在所述绕组结构(2，3)之间为另一距离间隔时，所述相对位姿被确定为所述融合相对位姿。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述另一距离间隔的距离小于所述第一距离间隔的距离。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的方法，其特征在于，确定由所述第一无线电测向系统的所述接收设备(5a、5b)生成的所述输出值的至少一个噪声相关参数以及由所述另一无线电测向系统的所述接收设备生成的所述输出值的至少一个噪声相关参数，其中，根据所述噪声相关参数确定所述融合相对位姿。
9.根据权利要求5至8中的一项所述的方法，其特征在于，至少所述另一无线电测向系统的所述接收设备由用于异物检测的设备的元件(14)提供。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，基于GNSS信号和/或基于图像和/或基于车辆传感器的输出值来确定所述车辆的运动值。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，将运动值信息从所述车辆(7)发送到路侧初级单元(4)。
12.一种用于确定用于向车辆(7)进行感应功率传输的系统的初级绕组结构(2)和次级绕组结构(3)之间的相对位姿的系统，其中所述系统(1)至少包括用于确定第一相对位姿的第一无线电测向系统，其中，所述第一无线电测向系统包括至少一个发射设备(8)和用于接收由所述发射设备(8)发送的位置信号的至少两个接收设备(5a、5b)，其中，所述第一相对位姿可基于所述接收设备(5a、5b)在接收到所述位置信号时生成的输出值来确定，其中，所述车辆(7)的至少一个运动值是可确定的，
其特征在于
所述第一相对位姿可使用基于模型的确定来确定，其中，所述基于模型的确定的输入值至少由所述至少两个接收设备(5a、5b)的所述输出值和所述至少一个运动值提供。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括用于确定另一相对位姿的另一无线电测向系统，其中，所述另一无线电测向系统包括至少一个发射设备和用于接收由所述发射设备发送的位置信号的至少两个接收设备，其中，所述另一相对位姿基于所述接收设备在接收到所述位置信号时生成的输出值来确定，其中，所述相对位姿通过融合所述第一相对位姿和所述另一相对位姿来确定。
14.根据权利要求12至13中的一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括用于异物检测的设备，其中，至少所述另一无线电测向系统的所述接收设备由所述用于异物检测的设备的元件(14)提供。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)包括用于将运动值信息从所述车辆(7)发送到路侧初级单元(4)的装置。
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