DE102012012860A1

DE102012012860A1 - Bereitstellen einer Assoziationsverbindung

Info

Publication number: DE102012012860A1
Application number: DE102012012860.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Heuer Jörg; Anton Schmitt
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-23
Also published as: FR2992793B1; US20140004792A1; CN103522910A; CN103522910B; FR2992793A1; US9184830B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Einheit zum Bereitstellen einer Assoziationsverbindung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Einheit zum Bereitstellen einer Assoziationsverbindung.
Das Laden von Fahrzeugen, wie beispielsweise Elektrofahrzeugen, erfordert eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Ladeinfrastruktur, d. h. der Ladestation. Da für die Kommunikation oftmals Shared Media genutzt wird, d. h. mehrere Nachrichtenübertragungen können parallel aus dem gleichen Übertragungsmedium stattfinden, muss eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, d. h. eine Assoziationsverbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation, stattfinden.
Dies ist erforderlich, damit sichergestellt wird, dass nur mit demjenigen Fahrzeug über eine Abgabe von elektrischer Energie zum Laden seiner Batterie Informationen ausgetauscht wird, das schlussendlich auch die elektrische Energie erhalten soll.
Bei einem Laden über ein Kabel zwischen Fahrzeug und Ladestation kann eine Power Line Kommunikation über die Signalleitung und die Erdleitung im Ladekabel eingesetzt werden. Hierbei wird die Assoziierung durch Verwendung des Ladekabels und der darüber laufenden Kommunikation gelöst.
Im Falle von induktiven Laden, d. h. Laden ohne Ladekabel, stellt sich das Problem, dass eine Assoziation zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation dadurch erschwert wird, dass keine konduktive Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation vorliegt.
Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung Vorrichtungen bereitzustellen, die eine Assoziation zwischen einem Fahrzeug und einer Ladestation, an der eine Batterie des Fahrzeugs aufgeladen wird, bei Verwendung von drahtloser Kommunikation in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereistellen einer Assoziationsverbindung zwischen einem Fahrzeug und einer Ladestation, wobei die Ladestation eine Batterie des Fahrzeugs mit Energie versorgt, die folgendes aufweist:
eine erste Antenne zum Datenaustausch mit einer Datenantenne einer Kommunikationseinheit, die erste Antenne an dem Fahrzeug befestigt ist;
eine zweite Antenne zum Datenaustausch mit einer dritten Antenne der Ladestation zum Bereistellen der Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, die zweite Antenne derart ausgebildet ist, dass ein von der zweiten Antenne zu der dritten Antenne abgestrahltes Signal im Wesentlichen nur durch die dritte Antenne empfangbar ist, die zweite Antenne an dem Fahrzeug befestigt ist;
einem Funkcontroller, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne mit dem Funkcontroller verbunden sind und der Funkcontroller nach einem vorgebaren Standard, insbesondere WLAN – Wireless Local Area Network, arbeitet, der Funkcontroller in das Fahrzeug integriert ist.
Durch Verwendung von der ersten Antenne und der zweiten Antenne, die mit dem Funkcontroller verbunden sind, ist eine kostengünstige Implementierung der Vorrichtung möglich. Zudem arbeiten die erste, zweite und dritte Antenne, sowie die Datenantenne nach einem Standard, so dass eine preiswerte Realisierung der Vorrichtung durch käufliche Komponenten durchführbar ist.
Unter der Assoziationsverbindung wird eine Kopplung der zweiten Antenne mit der dritten Antenne verstanden, wobei durch die Anordnung der zweiten Antenne zur dritten Antenne gewährleistet wird, dass nur diese beiden Antennen eine gemeinsame Verbindung aufbauen können. Hierdurch wird gewährleistet, dass nur dasjenige Fahrzeug Zugriff auf die Ladestation erhält, die über die Assoziationsverbindung mit der Ladestation verbunden ist.
In einer Weiterbildung ist eine Abstrahlcharakteristik des abgestrahlten Signals der zweiten Antenne derart ausgestaltet, dass die Abstrahlcharakteristik eine Keule in Richtung der dritten Antenne aufweist. Hiermit kann die Assoziationsverbindung noch sicherer bereitgestellt werden, da die Kopplung der zweiten Antenne mit der dritten Antenne verbessert wird und eine Kopplung einer Antenne eines anderen Fahrzeugs erschwert wird.
In einer vorzugsweisen Weiterbildung ist eine Sendeleistung des abgestrahlten Signals der zweiten Antenne derart ausgestaltet, dass die Sendeleistung derart reduziert ist, dass das abgestrahlte Signal im Wesentlichen nur innerhalb eines Abstands zwischen zweiter Antenne und dritter Antenne empfangbar ist. Auch hiermit wird die Assoziationsverbindung sicherer, da das abgestrahlte Signal außerhalb der zweiten und dritten Antenne sehr schlecht bzw. nicht empfangbar ist. Das abgestrahlte Signal reicht bspw. 25 cm, 50 cm oder maximal 100 cm.
In einer Weiterbildung hierzu ist die Sendeleistung für eine erste Zeitdauer, insbesondere bei Bereitstellung der Assoziationsverbindung, reduziert, und für eine zweite Zeitdauer, insbesondere nach Bereistellen der Assoziationsverbindung, gegenüber der Sendeleistung der ersten Zeitdauer erhöht. Hierdurch wird eine sichere Bereitstellung der Assoziationsverbindung, das heißt eine sichere Kopplung des Fahrzeugs und der Ladestation, gewährleistet und zu einem späteren Zeitpunkt kann die Assoziationsverbindung ferner zur Datenübertragung genutzt werden. Durch die Erhöhung der Sendeleistung zu dem zweiten Zeitpunkt, bei dem bspw. die Datenverbindung zwischen der zweiten und dritten Antenne mittels eines Schlüssel, der während der ersten Zeitdauer ausgetauscht wurde, gegen Angriffe gesichert ist, kann ein Datendurchsatz erhöht werden.
In einer Weiterbildung ist die zweite Antenne derart ausgerichtet, dass ein von der dritten Antenne abgestrahltes Signal maximal in einem vorgebbaren Bereich um eine direkte Sichtlinie zwischen der zweiten Antenne und dritten Antenne empfangbar ist. Hierdurch werden Störstrahlungen anderer Antennen in der Nähe der zweiten Antenne vermieden, da ein Empfangsfeld er zweiten Antenne auf das abgestrahlte Signal der dritten Antenne fokussiert werden kann.
Ist die zweite Antenne erst bei Erreichen eines vorgebbaren Bereichs, insbesondere einer Ladeposition, der Ladestation aktiviert, so wird einem Angreifer eine Kompromittierung der Assoziationsverbindung erschwert.
Ist die zweite Antenne erst bei Unterschreiten einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs aktiviert, so können Ressourcen des Fahrzeugs, wie elektrische Energie, eingespart werden, da der Betrieb der zweiten Antenne erst bzw. bei Erreichen der Ladeposition aktiviert ist.
Vorzugsweise ist die zweite Antenne an einer, zu einer Straße zugewandten, Seite des Fahrzeugs angebracht, wodurch das durch die dritte Antenne abgestrahlte Signal durch das Fahrzeug blockiert ist und somit anderen Antennen in der Umgebung der zweiten Antenne nur schwer bzw. nicht zugänglich ist. Hierdurch wird die Assoziationsverbindung sicherer.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei zweite Antennen Ladeposition jeweils an zwei verschiedenen Seiten des Fahrzeugs angebracht sind, diejenige der zumindest zwei zweiten Antennen Ladeposition zur Bereitstellung der Assoziationsverbindung einsetzbar ist, die von den zumindest zwei zweiten Antennen Ladeposition das stärkste abgestrahlte Signal von der dritten Antenne empfängt. Hierdurch können zum einen verschiedene Ausführungen von Ladestationen durch das Fahrzeug benutzt werden. Zum anderen kann bei Auftreten von Störstrahlungen an einer Seite des Fahrzeugs eine zuverlässige Assoziationsverbindung gewährleistet werden.
Vorzugsweise besteht die Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, falls ein abgestrahltes Signal der zweiten Antenne zumindest in einer vorgebbaren ersten Signalstärke durch die dritte Antenne empfangbar ist. Hierbei wird gewährleistet, dass die zweite und dritte Antenne derart zueinander gerichtet und in einem nahen Abstand angeordnet sind, dass eine sichere Assoziationsverbindung gewährleistet wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine zu ermittelnde Ladeposition des Fahrzeugs erkannt, falls das abgestrahlte Signal der zweiten Antenne zumindest in einer vorgebbaren zweiten Signalstärke durch die dritte Antenne empfangbar ist. Hierdurch wird die zweite Antenne sowohl zum Bereitstellen der Assoziationsverbindung als auch zur Ermittlung der Ladeposition auf der Ladestation eingesetzt. Durch die Verwendung zur Ermittlung der Ladestation ist eine Genauigkeit der Bestimmung der genauen Ladeposition ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einheit zum Bereitstellen einer Assoziationsverbindung zwischen einem Fahrzeug und einer Ladestation, wobei die Ladestation eine Batterie des Fahrzeugs mit Energie versorgt, die folgendes aufweist;
Eine Datenantenne zum Datenaustausch mit einer ersten Antenne, wobei die erste Antenne am Fahrzeug und die Datenantenne an der Ladestation befestigt ist;
Eine dritte Antenne der Ladestation zum Datenaustausch mit einer zweiten Antenne zum Bereistellen der Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, die dritte Antenne derart ausgebildet ist, dass ein von der dritten Antenne zu der zweiten Antenne abgestrahltes Signal im Wesentlichen nur durch die zweite Antenne empfangbar ist, die dritte Antenne an der Ladestation befestigt ist;
einem zweiten Funkcontroller, wobei die dritte Antenne und die Datenantenne mit dem zweiten Funkcontroller verbunden sind und der zweite Funkcontroller nach einem vorgebaren Standard, insbesondere WLAN – Wireless Local Area Network, arbeitet, der zweite Funkcontroller in der Ladestation integriert ist.
Durch Verwendung von der Datenantenne und der dritten Antenne, die mit dem zweiten Funkcontroller verbunden sind, ist eine kostengünstige Implementierung der Einheit möglich. Zudem arbeiten die erste, zweite und dritte Antenne, sowie die Datenantenne nach einem Standard, so dass eine preiswerte Realisierung der Einheit durch käufliche Komponenten durchführbar ist.
Unter der Assoziationsverbindung wird eine Kopplung der zweiten Antenne mit der dritten Antenne verstanden, wobei durch die Anordnung der zweiten Antenne zur dritten Antenne gewährleistet wird, dass nur diese beiden Antennen eine gemeinsame Verbindung aufbauen können. Hierdurch wird gewährleistet, dass nur dasjenige Fahrzeug Zugriff auf die Ladestation erhält, die über die Assoziationsverbindung mit der Ladestation verbunden ist.
Vorzugsweise ist eine Abstrahlcharakteristik des abgestrahlten Signals der dritten Antenne derart ausgestaltet, dass die Abstrahlcharakteristik eine Keule in Richtung der zweiten Antenne aufweist.
Hiermit kann die Assoziationsverbindung noch sicherer bereitgestellt werden, da die Kopplung der zweiten Antenne mit der dritten Antenne verbessert wird und eine Kopplung einer Antenne eines anderen Fahrzeugs erschwert wird.
In einer Weiterbildung ist eine Sendeleistung des abgestrahlten Signals der dritten Antenne derart ausgestaltet, dass die Sendeleistung derart reduziert ist, dass das abgestrahlte Signal im Wesentlichen nur innerhalb eines Abstands zwischen zweiter Antenne und dritter Antenne empfangbar ist. Auch hiermit wird die Assoziationsverbindung sicherer, da das abgestrahlte Signal außerhalb der zweiten und dritten Antenne sehr schlecht bzw. nicht empfangbar ist. Das abgestrahlte Signal reicht bspw. 25 cm, 50 cm oder maximal 100 cm.
Ferner ist die Sendeleistung für eine erste Zeitdauer, insbesondere bei Bereitstellung der Assoziationsverbindung, reduziert, und für eine zweite Zeitdauer, insbesondere nach Bereistellen der Assoziationsverbindung, gegenüber der Sendeleistung der ersten Zeitdauer erhöht. Hierdurch wird eine sichere Bereitstellung der Assoziationsverbindung, das heißt eine sichere Kopplung des Fahrzeugs und der Ladestation, gewährleistet und zu einem späteren Zeitpunkt kann die Assoziationsverbindung ferner zur Datenübertragung genutzt werden. Durch die Erhöhung der Sendeleistung zu dem zweiten Zeitpunkt, bei dem bspw. die Datenverbindung zwischen der zweiten und dritten Antenne mittels eines Schlüssel, der während der ersten Zeitdauer ausgetauscht wurde, gegen Angriffe gesichert ist, kann ein Datendurchsatz erhöht werden.
Vorzugsweise ist die dritte Antenne derart ausgerichtet, dass ein von der zweiten Antenne abgestrahltes Signal maximal in einem vorgebbaren Bereich um eine direkte Sichtlinie zwischen der zweiten Antenne und dritten Antenne empfangbar ist. Hierdurch werden Störstrahlungen anderer Antennen in der Nähe der dritten Antenne vermieden, da ein Empfangsfeld er zweiten Antenne auf das abgestrahlte Signal der dritten Antenne fokussiert werden kann.
In einer Weiterbildung ist die dritte Antenne erst bei Erreichen des Fahrzeugs eines vorgebbaren Bereichs, insbesondere einer Ladeposition, der Ladestation aktiviert. Hierdurch wird einem Angreifer eine Kompromittierung der Assoziationsverbindung erschwert.
Vorzugsweise ist die dritte Antenne erst bei Unterschreiten einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs aktiviert, sodass Ressourcen des Fahrzeugs, wie elektrische Energie, eingespart werden, da der Betrieb der zweiten Antenne erst bzw. bei Erreichen der Ladeposition aktiviert ist.
In einer Weiterbildung ist die dritte Antenne am Boden oder in dem Boden der Ladestation angebracht ist. Hierdurch kann eine gute Kopplung der zweiten Antenne, die auf der Fahrzeugunterseite angebracht ist, erzielt werden. Ferner kann durch die Anbringen auf oder in dem Boden eine robuste Realisierung gewährleistet werden, da das Fahrzeug auch über die dritte Antenne fahren kann.
In einer vorzugsweisen Weiterbildung sind zumindest zwei dritte Antennen Ladeposition jeweils an verschiedenen Position der Ladestation angebracht sind, diejenige der zumindest zwei dritten Antennen Ladeposition zur Bereitstellung der Assoziationsverbindung einsetzbar ist, die von den zumindest zwei dritten Antennen Ladeposition das stärkste abgestrahlte Signal von der zweiten Antenne empfängt. Hierdurch können zum einen Fahrzeug mit unterschiedlicher Positionierung der zweiten Antenne durch die Ladestation bedient werden. Zum anderen kann bei Auftreten von Störstrahlungen an einer Position einer ersten der dritten Antennen der Ladestation eine zuverlässige Assoziationsverbindung an Position, an der sich eine weitere dritte Antenne befindet, gewährleistet werden.
Vorzugsweise besteht die Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation, falls ein abgestrahltes Signals der dritten Antenne zumindest in einer vorgebbaren ersten Signalstärke durch die zweite Antenne empfangbar ist. Hierbei wird gewährleistet, dass die zweite und dritte Antenne derart zueinander gerichtet und in einem nahen Abstand angeordnet sind, dass eine sichere Assoziationsverbindung gewährleistet wird.
Ferner ist eine zu ermittelnde Ladeposition des Fahrzeugs erkannt, falls das abgestrahlte Signal der dritten Antenne zumindest in einer vorgebbaren zweiten Signalstärke durch die zweite Antenne empfangbar ist. Hierdurch wird die dritte Antenne sowohl zum Bereitstellen der Assoziationsverbindung als auch zur Ermittlung der Ladeposition auf der Ladestation eingesetzt. Durch die Verwendung zur Ermittlung der Ladestation ist eine Genauigkeit der Bestimmung der genauen Ladeposition ermöglicht.
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der Vorrichtung in einem Fahrzeug, das als Elektrofahrzeug ausgestaltet sein kann.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung zumindest einer Einheit in der Ladestation.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 Ein Fahrzeug in Anfahrt auf eine Ladestation
2 Ein Fahrzeug positioniert auf der Ladestation
3 Eine Anbindung von einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne an einen Funkcontroller
4 Eine Richtcharakteristik eines ausgesendeten Signals
5 Beschränkung eines Empfangsbereichs der zweiten Antenne
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt auf seiner linken Seite ein Fahrzeug CAR, welches an einer Ladestation LSTAT aufgeladen werden soll. Dazu fährt das Fahrzeug, wie in 2 ersichtlich, auf eine vorgegebene Ladeposition der Ladestation. Die Ladeposition ist derart definiert, dass eine Ladespule LAD1 in einer bestimmten geometrischen Positionierung zur Sendespule LAD2 der Ladestation zum Erliegen kommen muss.
Nach Erreichen der Ladeposition wird eine eindeutige Assoziierung des Fahrzeugs und der Ladestation vorgenommen werden, um zu verhindern, dass ein fremdes Fahrzeug auf Grundlage von Assoziierungsdaten des Fahrzeugs aufgeladen werden kann.
Das Fahrzeug verfügt über zwei Antennen, einer ersten Antenne ANT1 zum Datenaustausch mit einer Datenantenne PNT einer Kommunikationseinheit. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Ladestation auch eine Kommunikationseinheit mit der Datenantenne, mit der das Fahrzeug beispielsweise Multimediadaten aus dem Internet abrufen kann. Die zweite Antenne ANT2 des Fahrzeugs ist am Unterboden des Fahrzeugs montiert und liegt, bei Erreichen der Ladeposition, direkt über einer dritten Antenne ANT3 der Ladestation. Die dritte Antenne ist auf dem Bodenbelag oder in dem Bodenbelag der Ladestation angebracht.
Wie 3 zeigt, sind die erste Antenne und die zweite Antenne über Signalleitungen SIG1, SIG2 mit einem Funkcontroller FC verbunden. Der Funkcontroller weist beispielsweise eine HF-Modulationseinheit (HF-HochFrequenz) auf, mit der modulierte Funksignale über die Signalleitungen an die Antennen zum Abstrahlen gegeben werden können. Alternativ kann auch jeder der Antennen über eine dedizierte HF-Modulationseinheit verfügen. Ferner weist der Funkcontroller eine Datenverarbeitungseinheit, bspw. einem Kommunikationscontroller, auf, mit der beispielsweise Daten des Fahrzeugs über eine Datenleitung LAN empfangen bzw. gesendet und gemäß einem vorgebbaren drahtlosen Übertragungsstandard, beispielsweise WLAN (WLAN – Wireless Local Area Network) gemäß IEEE 802.11 (IEEE – International Electrical and Electronics Engineer), aufbereitet und gesendet bzw. empfangen werden können. Der Funkcontroller ist Teil des Fahrzeugs.
So kann bei Erreichen der Ladeposition nur die erste Antenne aktiv sein und bei Erreichen der Ladeposition wird nach Abschalten der ersten Antenne die zweite Antenne aktiviert. Alternativ dazu können auch beide Antennen aktiviert sein, beispielsweise arbeitend auf verschiedenen Funkfrequenzen wie 2,4 GHz und 5 GHz oder im gleichen Frequenzband. Ferner können mehrere zweite Antennen an verschiedenen Orten des Fahrzeugs eingebaut sein, wobei zum Erstellen der Assoziationsverbindung nur diejenige zweite Antenne eingesetzt wird, die die höchste Signalleistung eines von der dritten Antenne versendeten Signals aufweist. In diesem Fall werden die zweiten Antennen, die nicht das höchste Signal aufweisen auch abgeschaltet.
Die zweite Antenne kann auch auf der Front-, Heck, Fahrer- oder Beifahrerseite des Fahrzeugs angebracht sein.
Nach Erreichen der Ladeposition sendet die zweite Antenne ein Funksignal an die dritte Antenne, um über die Assoziationsverbindung, bestehend aus der drahtlosen Verbindung zwischen der zweiten Antenne und der dritten Antenne, Assoziationsinformation austauschen zu können. Um möglichst sicher zu gewährleisten, dass nur das Fahrzeug und die Ladestation miteinander über die Assoziationsverbindung kommunizieren weisen eine jeweilige Abstrahlcharakteristik AST der abgestrahlten Signale der zweiten bzw. dritten Antenne eine Keule in Richtung jeweils der anderen Antenne also von der zweiten zur dritten bzw. von der dritten zur zweiten Antenne auf. 4 zeigt exemplarisch eine derartige Abstrahlcharakteristik ausgestrahlt von der zweiten Antenne in Richtung der dritten Antenne, dargestellt im zweidimensionalen Raum. Es versteht sich von selbst, dass die Abstrahlcharakteristik auch im dreidimensionalen Raum als Keule ausgestaltet sein kann. Diese Keule kann unter Anderem durch eine spezielle Antennenanordnung oder durch eine konstruktive Anordnung, bspw. eine Blende, derart realisiert werden, dass nur eine Abstrahlung in einem Winkelsegment der Antenne ermöglicht wird.
Ferner ist eine Sendeleistung des abgestrahlten Signals beispielsweise der zweiten Antenne derart reduziert, dass das abgestrahlte Signal im Wesentlichen nur innerhalb des Abstand zwischen der zweiten und dritten Antenne empfangbar ist. Praktisch bedeutet dies, dass die Sendeleistung derart reduziert wird, dass in einem Abstand der größer ist als der Abstand zwischen der zweiten und dritten Antenne das Funksignal derart schlecht empfangbar ist, dass eine sinnvollere Rekonstruktion des Funksignals nicht mehr möglich ist, beispielsweise eine Fehlerrate einen hohen Wert, zum Beispiel 25%, überschreitet.
Zudem kann die zweite bzw. dritte Antenne noch eine Schutzvorrichtung aufweisen, die abgestrahlte Signale nicht über die jeweilige Antenne hinaus weiter übertragen lässt. So befindet sich die zweite Antenne auf der Unterbodenseite des Fahrzeugs gerichtet auf die dritte Antenne, die in einem Boden der Ladestation eingelassen ist. Hierbei kann um die dritte Antenne eine geerdete Metallplatte vorhanden sein, die eine Reflektion von der zweiten Antenne abgestrahlten Signale bzw. ein Weiterleiten der abgestrahlten Signale außerhalb des Wirkungsbereichs der dritten Antenne verhindert. Ebenso wirkt der Unterboden des Fahrzeugs, wenn er beispielsweise aus Metallbauteilen besteht, einer Weiterleitung der von der dritten Antenne ausgestrahlten Signale entgegen. Somit kann durch diese zusätzliche Abschirmung auf Fahrzeug- bzw. auf Ladestationsseite eine Erhöhung der Zuverlässigkeit bezüglich der Assoziationsverbindung erreicht werden.
Zudem ist eine Metalblende X vor der zweiten Antenne derart aufgestellt, dass ein von der dritten Antenne abgestrahltes Signal maximal in einem vorgebbaren Bereich BL, bspw. 1,5 cm, um eine direkte Sichtlinie SL zwischen der zweiten Antenne und der dritten Antenne empfangbar ist, siehe 5. Hierbei wir als direkte Sichtlinie bspw. eine kürzeste Verbindung zwischen der zweiten und dritten Antenne verstanden. Im Beispiel gemäß 5 ist der Durchlassbereich der Metalblende kreisförmig. Im Allgemeinen kann dieser auch andere Formen aufweisen. Zudem können auch andere Vorrichtungen als eine Metalblende den vorgebbaren Bereich definieren. Zudem kann der Bereich auch veränderbar sein, bspw. in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, da mit abnehmender Geschwindigkeit davon ausgegangen werden kann, dass eine Genauigkeit der Positionierung des Fahrzeugs auf der Ladestation zunimmt und somit mit der Verkleinerung des Bereichs störende Einflüsse von anderen Funksystemen reduziert und somit die Assoziationsverbindung zuverlässiger bereitgestellt werden kann.
Des Weiteren wird die zweite Antenne erst bei Unterschreiten einer vorgebbaren Geschwindigkeit des Fahrzeugs, beispielsweise 5 km/h, zugeschaltet. Die Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation kann dadurch erkannt werden, dass eine abgestrahlte Signalleistung der zweiten Antenne durch die dritte Antenne erkannt wird und bei Überschreiten einer vorgebbaren ersten Signalstärke die Assoziationsverbindung als bestehend hergestellt wird.
Zudem kann die exakte Ladeposition auch mit Hilfe der zweiten und dritten Antennen erkannt werden. Bewegt sich das Fahrzeug, wie in 1 und 2 gezeigt, langsam auf die zu ermittelnde Ladeposition, so wird in einem gewissen Abstand der zweiten und dritten Antenne ein von der zweiten Antenne abgestrahltes Signal und wenn auch nur schwach, von der dritten Antenne erfasst. Nimmt über die Zeit die Signalstärke des abgestrahlten Signals bzw. erkannten Signals zu, so wird eine Ladeposition immer näher erreicht, bis mindestens eine vorgebbare zweite Signalstärke durch die dritte Antenne erkannt wird. Somit kann die vorliegende Erfindung neben der Bereitstellung einer Assoziationsverbindung auch eine exakte Positionierung beim Auffinden der optimalen Ladeposition zwischen Fahrzeug und Ladestation unterstützen.
Zudem kann in einer weiteren Distanz zwischen Ladestation und Fahrzeug eine Datenverbindung mittels der ersten Antenne und der Datenantenne zur Positionierung des Fahrzeugs in Richtung der Ladestation eingesetzt werden. Erst bei Erreichen einer vorgebbaren Distanz zwischen Ladestation und Fahrzeug kann anstelle der Datenverbindung eine Verbindung aus zweiter und dritter Antenne zur Positionierung verwendet werden.
In dem vorliegenden Beispiel sind die zweite Antenne auf der Fahrzeugunterseite und die dritte Antenne auf oder in dem Boden der Ladestation integriert. Die Erfindung ist nicht nur auf diese Variante beschränkt. Die zweite Antenne und dritte Antenne können auch an anderen Positionen am Fahrzeug und der Ladestation installiert sein, jedoch mit der Bedingung, dass bei Erreichen der Ladeposition eine zuverlässige Assoziationsverbindung bereitgestellt werden kann.
Die Vorrichtungen zum Bereitstellen der Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation können zumindest teilweise in Software und/oder vollständig in Hardware implementiert und ausgeführt werden. Einzelne Schritte der Vorrichtungen können beispielsweise in Form eines maschinenlesbaren-Codes in einem Speicher abgelegt und durch einen an den Speicher angekoppelten Prozessor ausgelesen und verarbeitet werden.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen wurden anhand von Beispielen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Vielmehr können einzelnen Ausführungen auch beliebige kombiniert werden. Insbesondere können Weiterbildungen, die die zweite Antenne betreffen, wie Einschränkung der Richtcharakteristik, Reduzierung der Sendeleistung oder Einschränkung eines Bereichs beim Empfang alternativ oder zusätzlich zur zweiten Antenne auch bei der dritten Antenne ungesetzt sein.
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 Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11 [0047]

Claims

Vorrichtung (DEV1) zum Bereistellen einer Assoziationsverbindung zwischen einem Fahrzeug (CAR) und einer Ladestation (LSTAT), wobei die Ladestation (LSTAT) eine Batterie des Fahrzeugs (CAR) mit Energie versorgt, die folgendes aufweist; eine erste Antenne (ANT1) zum Datenaustausch mit einer Datenantenne (PNT) einer Kommunikationseinheit, die erste Antenne (ANT1) an dem Fahrzeug (CAR) befestigt ist; eine zweite Antenne (ANT2) zum Datenaustausch mit einer dritten Antenne (ANT3) der Ladestation (STAT) zum Bereistellen der Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug (CAR) und der Ladestation (LSTAT), die zweite Antenne (ANT2) derart ausgebildet ist, dass ein von der zweiten Antenne (ANT2) zu der dritten Antenne (ANT3) abgestrahltes Signal im Wesentlichen nur durch die dritte Antenne (ANT3) empfangbar ist, die zweite Antenne (ANT2) an dem Fahrzeug (CAR) befestigt ist; einem Funkcontroller (FC), wobei die erste Antenne (ANT1) und die zweite Antenne (ANT2) mit dem Funkcontroller (FC) verbunden sind und der Funkcontroller (FC) nach einem vorgebaren Standard, insbesondere WLAN – Wireless Local Area Network, arbeitet, der Funkcontroller (FC) in das Fahrzeug (CAR) integriert ist.
Vorrichtung (DEV1) nach Anspruch 1, bei der eine Abstrahlcharakteristik (AST) des abgestrahlten Signals der zweiten Antenne (ANT2) derart ausgestaltet ist, dass die Abstrahlcharakteristik (AST) eine Keule (KEU) in Richtung der dritten Antenne (ANT3) aufweist.
Vorrichtung (DEV1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Sendeleistung des abgestrahlten Signals der zweiten Antenne (ANT2) derart ausgestaltet ist, dass die Sendeleistung derart reduziert ist, dass das abgestrahlte Signal im Wesentlichen nur innerhalb eines Abstands zwischen zweiter Antenne (ANT2) und dritter Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Vorrichtung (DEV1) nach Anspruch 3, bei der die Sendeleistung für eine erste Zeitdauer, insbesondere bei Bereitstellung der Assoziationsverbindung, reduziert ist, und für eine zweite Zeitdauer, insbesondere nach Bereistellen der Assoziationsverbindung, gegenüber der Sendeleistung der ersten Zeitdauer erhöht ist.
Vorrichtung (DEV1) einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Antenne (ANT2) derart ausgerichtet ist, dass ein von der dritten Antenne (ANT3) abgestrahltes Signal maximal in einem vorgebbaren Bereich (BL) um eine direkte Sichtlinie (SL) zwischen der zweiten Antenne (ANT2) und dritten Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Vorrichtung (DEV1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Antenne (ANT2) bei Erreichen eines vorgebbaren Bereichs, insbesondere einer Ladeposition, der Ladestation (LSTAT) aktiviert wird.
Vorrichtung (DEV1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Antenne (ANT2) bei Unterschreiten einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (CAR) aktiviert wird.
Vorrichtung (DEV1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Antenne (ANT2) an einer, zu einer Straße zugewandten, Seite des Fahrzeugs (CAR) angebracht ist.
Vorrichtung (DEV1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der Zumindest zwei zweite Antennen (ANT2) jeweils an zwei verschiedenen Seiten des Fahrzeugs angebracht sind, diejenige der zumindest zwei zweiten Antennen (ANT2) zur Bereitstellung der Assoziationsverbindung einsetzbar ist, die von den zumindest zwei zweiten Antennen (ANT2) das stärkste abgestrahlte Signal von der dritten Antenne (ANT3) empfängt.
Vorrichtung (DEV1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug (CAR) und der Ladestation (LSTAT) besteht, falls ein abgestrahltes Signals der zweiten Antenne (ANT2) zumindest in einer vorgebbaren ersten Signalstärke durch die dritte Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Vorrichtung (DEV1) nach Anspruch 9, bei der eine zu ermittelnde Ladeposition des Fahrzeugs (CAR) erkannt ist, falls das abgestrahlte Signal der zweiten Antenne zumindest in einer vorgebbaren zweiten Signalstärke durch die dritte Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Einheit (DEV2) zum Bereitstellen einer Assoziationsverbindung zwischen einem Fahrzeug (CAR) und einer Ladestation (LSTAT), wobei die Ladestation (LSTAT) eine Batterie des Fahrzeugs (CAR) mit Energie versorgt, die folgendes aufweist; Eine Datenantenne (PNT) zum Datenaustausch mit einer ersten Antenne (ANT1), wobei die erste Antenne am Fahrzeug (CAR) und die Datenantenne (PNT) an der Ladestation (LSTAT) befestigt ist; Eine dritte Antenne (ANT3) der Ladestation (STAT) zu Datenaustausch mit einer zweiten Antenne (ANT2) zum Bereistellen der Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug (CAR) und der Ladestation (LSTAT), die dritte Antenne (ANT3) derart ausgebildet ist, dass ein von der dritten Antenne (ANT3) zu der zweiten Antenne (ANT2) abgestrahltes Signal im Wesentlichen nur durch die zweite Antenne (ANT2) empfangbar ist, die dritte Antenne (ANT3) an der Ladestation (STAT) befestigt ist; einem zweiten Funkcontroller (FC2), wobei die dritte Antenne (ANT3) und die Datenantenne (PNT) mit dem zweiten Funkcontroller (FC2) verbunden sind und der zweite Funkcontroller (FC2) nach einem vorgebaren Standard, insbesondere WLAN – Wireless Local Area Network, arbeitet, der zweite Funkcontroller (FC2) in der Ladestation integriert ist.
Einheit (DEV2) nach Anspruch 12, bei der eine Abstrahlcharakteristik (AST) des abgestrahlten Signals der dritten Antenne (ANT3) derart ausgestaltet ist, dass die Abstrahlcharakteristik (AST) eine Keule (KEU) in Richtung der zweiten Antenne (ANT2) aufweist.
Einheit (DEV2) nach Anspruch 12 oder 13, bei der eine Sendeleistung des abgestrahlten Signals der dritten Antenne (ANT3) derart ausgestaltet ist, dass die Sendeleistung derart reduziert ist, dass das abgestrahlte Signal im Wesentlichen nur innerhalb eines Abstands zwischen zweiter Antenne (ANT2) und dritter Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Einheit (DEV2) nach Anspruch 14, bei der die Sendeleistung für eine erste Zeitdauer, insbesondere bei Bereitstellung der Assoziationsverbindung, reduziert ist, und für eine zweite Zeitdauer, insbesondere nach Bereistellen der Assoziationsverbindung, gegenüber der Sendeleistung der ersten Zeitdauer erhöht ist.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die dritte Antenne (ANT3) derart ausgerichtet ist, dass ein von der zweiten Antenne (ANT2) abgestrahltes Signal maximal in einem vorgebbaren Bereich (BL) um eine direkte Sichtlinie (SL) zwischen der zweiten Antenne (ANT2) und dritten Antenne (ANT3) empfangbar ist.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die dritte Antenne (ANT2) bei Erreichen des Fahrzeugs (CAR) eines vorgebbaren Bereichs, insbesondere einer Ladeposition, der Ladestation (LSTAT) aktiviert wird.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der die dritte Antenne (ANT3) bei Unterschreiten einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (CAR) aktiviert wird.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der die dritte Antenne (ANT3) am Boden oder in dem Boden der Ladestation (STAT) angebracht ist.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der Zumindest zwei dritte Antennen (ANT3) jeweils an verschiedenen Position der Ladestation (LSTAT) angebracht sind, diejenige der zumindest zwei dritten Antennen (ANT3) zur Bereitstellung der Assoziationsverbindung einsetzbar ist, die von den zumindest zwei dritten Antennen (ANT3) das stärkste abgestrahlte Signal von der zweiten Antenne (ANT2) empfängt.
Einheit (DEV2) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei der die Assoziationsverbindung zwischen dem Fahrzeug (CAR) und der Ladestation (LSTAT) besteht, falls ein abgestrahltes Signals der dritten Antenne (ANT3) zumindest in einer vorgebbaren ersten Signalstärke durch die zweite Antenne (ANT2) empfangbar ist.
Einheit (DEV2) nach Anspruch 21, bei der eine zu ermittelnde Ladeposition des Fahrzeugs (CAR) erkannt ist, falls das abgestrahlte Signal der dritten Antenne (ANT3) zumindest in einer vorgebbaren zweiten Signalstärke durch die zweite Antenne (ANT2) empfangbar ist.
Verwendung zumindest einer Vorrichtung (DEV1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Fahrzeug (CAR).
Verwendung zumindest einer Einheit (DEV2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22 in Ladestation (LSTAT).