DE102013110280A1

DE102013110280A1 - Positionsbestimmungssystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102013110280A1
Application number: DE102013110280.8A
Authority: DE
Inventors: Faical Turki; André Körner; Daniel Siekmann
Original assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-19
Also published as: WO2015039797A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug (1), welches mittels eines induktiven Energieübertragungssystems (2, 4) aufladbar ist, wobei am Fahrzeug (1) eine sekundärseitige Energieübertragungsvorrichtung (2) und stationär eine primärseitige Energieübertragungsvorrichtung (4), insbesondere in Form eines Ladepunktes (4), angeordnet sind, welche zum Aufladen des Fahrzeuges (1) relativ zueinander in Position gebracht werden müssen, wobei stationär und/oder am Fahrzeug (1) zusätzliche Spulen und/oder Antennen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – entweder mindestens eine zusätzliche primärseitige Spule und/oder Antenne mindestens einen primärseitigen Sender bildet, und dass mindestens eine zusätzliche am Fahrzeug angeordnete Spule und/oder Antenne mindestens einen Empfänger zum Empfang der Signale des mindestens einen primärseitigen Senders bildet, und/oder am Fahrzeug zusätzlich mindestens eine Spule und/oder Antenne angeordnet ist, die mindestens einen sekundärseitigen Sender bildet, und dass primärseitig mindestens eine zusätzliche Spule und/oder Antenne mindestens einen Empfänger zum Empfang der Signale des mindestens einen am Fahrzeug angeordneten Senders bildet, wobei mindestens zwei Empfänger und/oder mindestens zwei Sender vorhanden sind, und dass das Positionsbestimmungssystem mittels der gesendeten Signale der zusätzlichen Spulen und/oder Antennen den relativen Abstand (VAb) und/oder Ausrichtung (FR) des Fahrzeugs (1) relativ zur stationär angeordneten primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) ermittelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug (1), welches mittels eines induktiven Energieübertragungssystems (2, 4) aufladbar ist, wobei am Fahrzeug (1) eine sekundärseitige Energieübertragungsvorrichtung (2) und stationär eine primärseitige Energieübertragungsvorrichtung (4), insbesondere in Form eines Ladepunktes (4), angeordnet sind, welche zum Aufladen des Fahrzeuges (1) relativ zueinander in Position gebracht werden müssen, wobei stationär und/oder am Fahrzeug (1) zusätzliche Spulen und/oder Antennen angeordnet sind.
Fahrzeuge, die mittels induktiver Energieübertragungssysteme, also kabellos, geladen werden, verfügen über eine Pickup, welche relativ zu einer stationärseitig angeordneten Energieübertragungsvorrichtung positioniert werden muss, damit eine induktive Energieübertragung mit gutem Wirkungsgrad möglich ist. So ist es bekannt, dass die primärseitige Energieübertragungsvorrichtung, welche primärseitig mindestens eine Spule aufweist, zu einem geparkten Fahrzeug mittels Aktuatoren verstellt und in Position gebracht wird. Auch ist es bekannt, dass die Pickup vom Fahrzeug abgesenkt und damit der primärseitigen Vorrichtung angenähert wird, so dass sich ein möglichst kleiner Luftspalt zwischen primärseitiger und sekundärseitiger Vorrichtung ergibt.
Ferner sind Positionierungshilfen bekannt, welche dem Fahrer optisch und/oder akustisch anzeigen ob und wie er die optimale Position erreichen kann bzw. wann er sie erreicht hat. Diese Positionierungshilfen bedienen sich meist zusätzlich am Fahrzeug oder stationär angeordneter Sender und Empfänger.
Die WO2011/116874 beschreibt ein System zur berührungslosen Energieübertragung an ein Fahrzeug, bei dem zusätzliche Spulen am Fahrzeug und/oder stationär um die jeweiligen Ladespulen angeordnet sind, mit denen das magnetische Feld der Energieübertragungsspulen detektierbar sind, wodurch eine Positionsbestimmung vom Fahrzeug relativ zum primärseitigen Ladepunkt des Energieübertragungssystems möglich ist. Nachteilig bei diesem System ist, der komplizierte Aufbau und die Tatsache, dass sich das Fahrzeug bereits in unmittelbarer Nähe zum Ladepunkt befinden muss, damit eine Positionsbestimmung hinreichend genau durchführbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein in seinem Aufbau einfaches Positionbestimmungssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfinderisch mit einem Positionbestimmungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Positionbestimmungssystems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Die relative Positionierung des Fahrzeuges über einem induktiven stationären Ladepunkt muss im Zentimeter-Bereich liegen, damit eine effiziente Energieübertragung erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Positionbestimmungssystem kann zur Anzeige der aktuellen Position des Fahrzeuges bzw. der sekundär-Ladeeinheit (Pickup) relativ zum Ladepunkt dienen und hilft somit dem Fahrer, das Fahrzeug an seine Ziel-Position zu bringen. Auch können die Daten des Positionbestimmungssystems für einen automatischen Parkassistenten verwendet werden, welcher das Fahrzeug möglichst optimal zu stationären Energieübertragungsvorrichtung bzw. des Ladepunktes einzuparken hilft oder selbsttätig einparkt. Dabei kann sich die Positionierungsvorrichtung vorteilhaft bereits am Fahrzeug angeordneter Sender und/oder Empfänger des schlüssellosen Zugangs- und Startsystems bedienen, welches bevorzugt magnetische bzw. elektromagnetische Sensoren verwendet.
Sofern nur ein Sender und mindestens zwei Empfänger verwendet werden, kann der Sender in einer ersten Ausbildung der Erfindung stationär, insbesondere in unmittelbarer Nähe zum primärseitigen Ladepunkt des Energieübertragungssystems, oder in einer zweiten Ausbildung der Erfindung am Fahrzeug angeordnet werden. In der ersten Ausbildung der Erfindung müssen dann die Empfänger am Fahrzeug und in der zweiten Ausbildung stationär angeordnet werden. Die Empfänger sind dabei möglichst weit voneinander entfernt zu positionieren, damit sich eine gute Auflösung für das Positionsbestimmungssystem erzielen lässt. Entsprechendes gilt, sofern nur ein Empfänger und mehrere Sender vorgesehen werden.
So können die am Fahrzeug angeordneten Empfänger bzw. Sender möglichst an den beiden Längsseiten des Fahrzeuges, insbesondere in den Türen, Türgriffen, den Türschwellern, am Fahrzeugboden oder an der Heckklappe oder dem Heckklappengriff angeordnet werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Positionsbestimmungssystem mindestens zwei Sender und mindestens zwei Empfänger aufweist, welche jeweils stationärseitig und am Fahrzeug angeordnet werden.
Bei bereits bestehenden Zugangs- und Startsystemen, die meist auch Keyless-Entry Systeme genannt werden, wie z.B. das System KESSY^® von der Firma Hella, sind Sendespulen am Fahrzeug, meist in der Nähe des Türgriffs oder in dem Türgriff angeordnet. Auch ist es möglich, die Sendespulen im Bereich der Türschweller oder am Unterboden anzuordnen. Auch können sowohl im Türgriff als auch im Türschweller und/oder am Unterboden relativ nahe an den Seiten des Fahrzeugs die Sendespulen angeordnet werden. Sofern das Positionbestimmungssystem den Abstand der am Fahrzeug angeordneten Sendespulen zueinander kennt, kann es aufgrund der am Ladepunkt gemessenen Signalstärken und/oder Laufzeitunterschiede der Signale den Abstand und die relative Ausrichtung des Fahrzeugs bzw. dessen Pickup zum Ladepunkt bestimmen. Diese Daten können von dem Fahrzeug für weitere Funktionen, z.B. für das automatische Einparken des Fahrzeugs dienen. Da die Sendespulen der Keyless-Entry Systeme aufgrund der Fahrzeugbreite ca. 1,5 m voneinander entfernt sind, ergeben sich gut ermittelbare Unterschiede in den Signalstärken und/oder Signallaufzeiten der von den Sendespulen des Keyless-Entry Systems ausgesendeten Signale.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die am Fahrzeug angeordneten Spulen des Keyless-Entry Systems als Empfangsspulen verwendet werden, welche Signale eines stationär angeordneten Senders empfangen. Auch bei dieser Ausführungsform können die ermittelten Unterschiede der gemessenen Signalstärken oder Signallaufzeiten zur Positionsbestimmung bzw. der relativen Lage von stationärem Ladepunkt und sekundärer Pickup verwendet werden. In diesem Fall ist der Sender des Positionsbestimmungssystems stationär und die Auswerteelektronik der Positionierungsvorrichtung auf dem Fahrzeug angeordnet.
Sofern der die Signallaufzeitunterschiede und/oder Signalstärkenunterschiede ermittelnde Empfänger stationärseitig angeordnet ist, kann das Positionsbestimmungssystem vollständig stationär angeordnet sein, wobei mittels einer stationärseitig und/oder im Fahrzeug angeordneten Anzeige dem Fahrer verschiedene Daten anzeigbar sind. Sofern eine Anzeige im Fahrzeug angeordnet ist, müssen die Positionsdaten dem Fahrzeug übermittelt werden. Sofern die Daten des Positionsbestimmungssystems einem automatischen Parkassistenten dienen sollen, müssen diese ebenfalls an das Fahrzeug übermittelt werden.
In jedem Fall muss das Positionsbestimmungssystem Kenntnis von dem Fahrzeugtyp, der Anordnung der Pickup am Fahrzeug und die relative Lage der Sender und/oder Empfänger des Zugangs- und Startsystems haben, damit aus den Signaldaten zumindest der Abstand des Fahrzeugs zum Ladepunkt berechnet werden kann. So ist es im Sinne der Erfindung, wenn die Daten einmalig in die Positionierungsvorrichtung eingegeben werden. Gleichwohl ist es auch im Sinne der Erfindung, wenn die benötigten Daten vom Fahrzeug an das Positionsbestimmungssystem übermittelt werden, sofern diese nicht im Fahrzeug angeordnet ist. Auch kann das Positionsbestimmungssystem auf eine Datenbank zugreifen oder diese in einem Speicher des Systems abgespeichert sein, wobei in der Datenbank die entsprechenden Daten für den jeweiligen Fahrzeugtyp gespeichert sind, und das Fahrzeug beim Annähern an den Ladepunkt lediglich seinen Fahrzeugtyp an das Positionsbestimmungssystem übermittelt. Die Daten können dabei über das Zugangs- und Startsystem, ein separates Kommunikationssystem oder über die Datenübertragungsschnittstelle des induktiven Energieübertragungssystems übermittelt werden.
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen zwei mögliche Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1: Positionsbestimmungssystem mit einem stationär angeordneten Sender, dessen Signal von den Empfangsspulen des Zugangs- und Startsystems des Fahrzeugs empfangen werden;
2: Positionsbestimmungssystem mit einem stationär angeordneten Empfänger, der die von den Sendespulen des Zugangs- und Startsystems des Fahrzeugs ausgesendeten Signale empfängt.
Die 1 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Positionsbestimmungssystems, bei dem stationär ein Sender 5c angeordnet ist, dessen Signal S von den Empfangsspulen 3a, 3b, z.B. des Zugangs- und Startsystems, des Fahrzeugs 1 empfangen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände A_a und A_b zwischen dem Sender 5c und den Empfangsspulen 3a, 3b ermitteln diese unterschiedliche Signalstärken. Aufgrund der ermittelten Signalstärken kann das erfindungsgemäße System den Abstand V_ab zwischen Ladepunkt 4 und fahrzeugseitiger Pickup 2 ermitteln. Meist ist die Ausrichtung F_R des Fahrzeugs 1 durch die Parksituation, z.B. in einer Garage, vorbestimmt, so dass die allein von zwei Empfangsspulen 3a, 3b ermittelten Daten ausreichen, um dem Fahrer Kommandos, z.B. über eine stationärseitig angeordnet Anzeige 8, für das exakte Positionieren des Fahrzeugs relativ zum Ladepunkt 4 zu erteilen. Die Anzeige kann selbstverständlich auch alternativ im Fahrzeug angeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Kommandos akustisch, z.B. mittels Sprache erfolgen.
Auf der Anzeige 8 kann dem Fahrer angezeigt werden, in welche Richtung er zu fahren hat und wie weit er noch von der optimalen Parkposition entfernt ist.
Es ist selbstverständlich möglich, dass das erfindungsgemäße Positionsbestimmungssystem Fahrzeugdaten, wie z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit, -beschleunigung, Lenkradeinschlag, etc., bei der Berechnung der Ausgabedaten des Systems verwendet. Die 2 zeigt ein Positionsbestimmungssystem, bei dem die Sendespulen 3a, 3b, z.B. die des fahrzeugseitigen Zugangs- und Startsystems, Signale S_a und S_b aussenden, welche von dem stationärseitig angeordneten Empfänger 3c empfangen und ausgewertet werden. Die vom Empfänger 3c empfangenen Signale werden ausgewertet und von der entweder stationärseitig angeordneten Auswerteeinheit des Positionsbestimmungssystems ausgewertet oder aber an das im Fahrzeug 1 angeordnete Positionsbestimmungssystem übermittelt.
Selbstverständlich ist es auch möglich zwei Sender und zwei Empfänger zu verwenden, wodurch das System in der Lage wäre, allein aufgrund der Messung zu einem Zeitpunkt die Position und Ausrichtung des Fahrzeuges im Raum exakt zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/116874 [0004]

Claims

Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug (1), welches mittels eines induktiven Energieübertragungssystems (2, 4) aufladbar ist, wobei am Fahrzeug (1) eine sekundärseitige Energieübertragungsvorrichtung (2) und stationär eine primärseitige Energieübertragungsvorrichtung (4), insbesondere in Form eines Ladepunktes (4), angeordnet sind, welche zum Aufladen des Fahrzeuges (1) relativ zueinander in Position gebracht werden müssen, wobei stationär und/oder am Fahrzeug (1) zusätzliche Spulen und/oder Antennen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – entweder mindestens eine zusätzliche primärseitige Spule und/oder Antenne mindestens einen primärseitigen Sender (3c) bildet, und dass mindestens eine zusätzliche am Fahrzeug angeordnete Spule und/oder Antenne mindestens einen Empfänger (5a, 5b) zum Empfang der Signale des mindestens einen primärseitigen Senders (3c) bildet, und/oder – am Fahrzeug (1) zusätzlich mindestens eine Spule und/oder Antenne angeordnet ist, die mindestens einen sekundärseitigen Sender (3a, 3b) bildet, und dass primärseitig mindestens eine zusätzliche Spule und/oder Antenne mindestens einen Empfänger (5c) zum Empfang der Signale des mindestens einen am Fahrzeug (1) angeordneten Senders (3a, 3b) bildet, wobei mindestens zwei Empfänger (5a, 5b) und/oder mindestens zwei Sender (3a, 3b) vorhanden sind, und dass das Positionsbestimmungssystem mittels der gesendeten Signale (S) des mindestens einen Senders (3a, 3b, 3c) den relativen Abstand (V_Ab) und/oder die Ausrichtung (F_R) des Fahrzeugs (1) relativ zur stationär angeordneten primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) ermittelt.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem anhand der unterschiedlichen Laufzeiten und/oder Signalstärken der von dem mindestens einen Sender (3a, 3b, 3c) ausgesendeten Signale (S), welche von dem mindestens einen Empfänger (5a, 5b, 5c) empfangen oder detektiert werden, den relativen Abstand (V_Ab) und/oder die Ausrichtung (F_R) des Fahrzeuges (1) relativ zur stationär angeordneten primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) ermittelt.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem eine stationärseitige und/oder fahrzeugseitige Anzeigevorrichtung (8) aufweist, die den relativen Abstand (V_Ab) und/oder die Ausrichtung (F_R) des Fahrzeuges (1) relativ zur primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) und/oder die vom Fahrzeug noch zurückzulegende Strecke und/oder die Richtung hin zur stationär angeordneten primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) anzeigt.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem eine Datenverarbeitungseinheit (CPU) entweder stationärseitig und/oder am oder am Fahrzeug (1) aufweist.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem die Spulen und/oder Antennen eines Zugangs- und Startsystems, insbesondere eines Keyless-Entry-Systems, als den mindestens einen Sender (3a, 3b, 3c) und/oder den mindestens einen Empfänger (5a, 5b, 5c) verwendet.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein stationärseitig angeordneter Sender (3c) Funksignale (S) abstrahlt, die mittels mindestens zweier am Fahrzeug angeordneter Spulen und/oder Antennen (5a, 5b), welche insbesondere beidseits des Fahrzeugs (1) angeordnet sind, empfangbar sind oder empfangen werden.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei am Fahrzeug (1) angeordnete Sender (3a, 3b) Funksignale (S_a, S_b) abstrahlen, die mittels mindestens einer stationärseitig angeordneter Spule und/oder Antenne (3c) empfangbar sind oder empfangen werden.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine stationärseitig angeordnete Spule und/oder Antenne (3c) in oder an der primärseitigen Energieübertragungsvorrichtung (4) angeordnet oder in diese integriert ist und mindestens einen Sender und/oder Empfänger bildet.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stationärseitig angeordnete Positionsbestimmungssystem die ermittelten Daten an das Fahrzeug (1), insbesondere mittels einer kontaktlosen Datenübertragung, besonders bevorzugt mittels der Datenübertragungseinrichtung des Zugangs- und Startsystems oder des Energieübertragungssystems, überträgt.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Fahrzeug (1) automatisch anhand der von dem Positionsbestimmungssystem ermittelten Daten zur stationären Energieübertragungseinrichtung (4) derart positioniert oder einparkt, dass eine Energieübertragung, insbesondere mit optimalem Wirkungsgrad, erfolgen kann oder erfolgt.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem mindestens zwei Empfänger (5a, 5b, 5c) und mindestens zwei Sender (3a, 3b, 3c) aufweist.
Positionsbestimmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Sender oder einen Empfänger bildende Spule(n) in der Fahrzeugseite, im Türgriff, im Türschweller, am Fahrzeugboden, an der Heckklappe oder im Heckklappengriff angeordnet ist.