DE102014222486A1 - Method for monitoring an inductive transmission path and charging system for inductively charging an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Überwachung einer induktiven Übertragungsstrecke auf lebende Objekte, aufweisend eine induktive Übertragungsstrecke sowie einen örtlich die induktive Übertragungsstrecke durchdringenden und umgebenden Sicherheitsbereich, mit folgenden Schritten: bei eingeschalteter induktiver Übertragungsstrecke Überwachung des Sicherheitsbereiches auf eindringende Objekte und Abschalten der induktiven Übertragungsstrecke bei Detektion eines eindringenden Objektes in den Sicherheitsbereich; bei ausgeschalteter induktiver Übertragungsstrecke Überwachung des Sicherheitsbereiches auf den Aufenthalt eines lebenden Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches und Sperren der induktiven Übertragungsstrecke bei Detektion eines lebenden Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Ladesystem zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeuges mit einer induktiven Übertragungsstrecke, einen Sicherheitsbereich, welcher die induktive Übertragungsstrecke örtlich durchdringt und umgibt, einer Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte mit einer Steuervorrichtung und Sensoren, und einer Einrichtung zum Bereitstellen der Ladeleistung, die von der Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte angesteuert wird, wobei die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte das obige Verfahren ausführt.The invention provides a method for monitoring an inductive transmission path to living objects, comprising an inductive transmission path and a locally the inductive transmission line penetrating and surrounding security area, comprising the following steps: with switched inductive transmission line monitoring the security area on penetrating objects and switching off the inductive transmission path upon detection a penetrating object in the security area; When the inductive transmission path is switched off, monitoring of the safety area for the presence of a living object within the safety area and blocking of the inductive transmission path upon detection of a living object within the safety area. The invention also relates to a charging system for inductively charging an electric vehicle with an inductive transmission path, a security area, which penetrates and surrounds the inductive transmission link, a device for monitoring the security area on living objects with a control device and sensors, and a device for providing the charging power which is controlled by the security object monitoring device for living objects, the device for monitoring the security area for living objects executing the above method.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Überwachung einer induktiven Übertragungsstrecke und von einem Ladesystem zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeuges nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to methods for monitoring an inductive transmission path and a charging system for inductive charging of an electric vehicle according to the preamble of the independent claims.
Beim sogenannten induktiven Laden von Elektrofahrzeugen wird die für das Laden der Fahrzeugbatterie notwendige Energie nicht über ein Ladekabel zum Fahrzeug übertragen (konduktives Laden), sondern über einen Transformator mit großem Luftspalt. Hierbei ist typischerweise die Primärspule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladeplatte ausgeformt und wird mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden. Die Sekundärspule des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs montiert und ihrerseits mittels geeigneter Elektronik mit der Fahrzeugbatterie verbunden. Zur Energieübertragung erzeugt die Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das die Sekundärspule durchdringt und dort einen entsprechenden Strom induziert. Da einerseits die übertragbare Leistung linear mit der Schaltfrequenz skaliert, andererseits die Schaltfrequenz durch die Ansteuerungselektronik und Verluste im Übertragungspfad begrenzt ist, ergibt sich ein typischer Frequenzbereich von 30–150 kHz. In the so-called inductive charging of electric vehicles, the energy required for charging the vehicle battery is not transferred to the vehicle via a charging cable (conductive charging), but via a transformer with a large air gap. Here, typically, the primary coil of the transformer is either embedded in the street floor or shaped as laid on the floor pallet and is connected by means of suitable electronics to the power grid. The secondary coil of the transformer is typically fixedly mounted in the underbody of the vehicle and in turn connected by suitable electronics to the vehicle battery. For energy transfer, the primary coil generates a high-frequency alternating magnetic field, which penetrates the secondary coil and induces a corresponding current there. Since, on the one hand, the transmittable power scales linearly with the switching frequency, and on the other hand, the switching frequency is limited by the control electronics and losses in the transmission path, this results in a typical frequency range of 30-150 kHz.
Die im Luftspalt während der Übertragung entstehenden magnetischen Wechselfelder sind dazu geeignet, in beliebigen metallischen Objekten, die sich dort befinden, elektrische Wirbelströme zu induzieren. Durch ohmsche Verluste erhitzen sich diese sogenannten Fremdobjekte. Diese Erhitzung stellt nicht nur für die Personensicherheit (Berührungsschutz), sondern auch für die Betriebssicherheit des Fahrzeugs eine erhebliche Gefahr dar. Des weiteren müssen auch biologische Objekte wie Tiere, Körperteile von Menschen, lebende Objekte generell erkannt werden, um diese nicht den hohen Magnetfeldern auszusetzen. Daher ist eine Erkennung von lebenden Objekten notwendiger Bestandteil eines induktiven Ladesystems. The alternating magnetic fields generated in the air gap during the transmission are suitable for inducing electrical eddy currents in any metallic objects that are located there. Ohmic losses heat up these so-called foreign objects. This heating is not only for personal safety (protection against contact), but also for the operational safety of the vehicle is a significant risk. Furthermore, biological objects such as animals, human body parts, living objects must be generally recognized in order not to expose them to the high magnetic fields , Therefore, detection of living objects is a necessary part of an inductive charging system.
Zur Erkennung von Objekten eignen sich prinzipiell verschiedene Arten von Bewegungsmeldem, z.B. Passive lnfrarot Sensoren, Doppler Radar, Ultraschallsensoren und Objekterkennungsverfahren wie Laserscanner, Videokameras, Stereokameras oder Wärmebildkameras. Besondere Herausforderungen bei vielen Verfahren sind:
die Eingrenzung des Erkennungsbereichs auf den Bereich hoher Magnetfelder;
die Unterscheidung kritischer (lebender) von anderen Objekten;
die Empfindlichkeit gegenüber Umweltbedingungen wie Nässe, Schnee oder Eis. In principle, various types of motion detectors are suitable for detecting objects, eg passive infrared sensors, Doppler radar, ultrasound sensors and object recognition methods such as laser scanners, video cameras, stereo cameras or thermal imaging cameras. Special challenges in many processes are:
the confinement of the detection area to the area of high magnetic fields;
the distinction of critical (living) from other objects;
the sensitivity to environmental conditions such as moisture, snow or ice.
Die
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer induktiven Übertragungsstrecke auf lebende Objekte, aufweisend eine induktive Übertragungsstrecke sowie einen örtlich die induktive Übertragungsstrecke durchdringenden und umgebenden Sicherheitsbereich, wobei bei eingeschalteter induktiver Übertragungsstrecke der Sicherheitsbereich auf eindringende Objekte überwacht wird und die induktive Übertragungsstrecke abgeschaltet wird, wenn ein eindringendes Objekt in dem Sicherheitsbereich detektiert wird, und bei ausgeschalteter induktiver Übertragungsstrecke der Sicherheitsbereich auf den Aufenthalt eines lebenden Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches überwacht wird, und die induktive Übertragungsstrecke bei Detektion eines lebenden Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches gesperrt wird. Durch die besonders vorteilhafte Aufteilung der Überwachung in eine eine kurze Zeitspanne betrachtende Messung zur Detektion von eindringenden Objekten jeglicher Art und eine eine lange Zeitspanne betrachtende Messung zur Detektion von im Sicherheitsbereich befindlichen lebenden Objekten kann eine besonders zuverlässige Überwachung der induktiven Übertragungsstrecke sichergestellt werden. Vorteilhaft ist auch die Aufteilung der schnellen Messung bei eingeschalteter induktiver Übertragungsstrecke und der langsamen Messung bei ausgeschalteter induktiver Übertragungsstrecke. Dadurch wird eine Gefährdung von lebenden Objekten wie Vögeln, Hunden und Katzen sowie Menschen vermieden, da die induktive Übertragungsstrecke erfindungsgemäß sehr schnell abgeschaltet werden kann. Die lange Messung vor einem Einschalten der induktiven Übertragungsstrecke hat den Vorteil, dass sich jegliche lebendige Objekte im Luftspalt der induktiven Übertragungsstrecke sicher detektieren lassen, so dass diese nicht durch ein Einschalten der induktiven Übertragungsstrecke gefährdet werden können. Bevorzugt wird eine elektrische Ladeleistung für ein Elektrofahrzeug über die induktive Übertragungsstrecke übertragen. Elektrofahrzeuge benötigen hohe Ladeleistungen, was hohe Feldstärken bei der induktiven Übertragungsstrecke zur Folge hat. Hier kann das erfindungsgemäße Verfahren seine Vorteile bei der Sicherheit vorteilhaft ausschöpfen.The present invention discloses a method for monitoring an inductive transmission path to living objects, comprising an inductive transmission path and a locally the inductive transmission line penetrating and surrounding security area, being monitored with inductive transmission path, the security area on penetrating objects and the inductive transmission path is switched off when an intruding object is detected in the security area, and when the inductive transmission path is switched off, the security area is monitored for the presence of a living object within the security area, and the inductive transmission link is blocked on detection of a living object within the security area. Due to the particularly advantageous division of the monitoring into a short-term observation measuring the detection of penetrating objects of any kind and a long-term observation for the detection of living objects located in the security area, a particularly reliable monitoring of the inductive transmission path can be ensured. It is also advantageous to split the fast measurement when the inductive transmission path is switched on and the slow measurement when the inductive transmission path is switched off. This avoids any endangering of living objects such as birds, dogs and cats as well as humans since the inductive transmission path can be switched off very quickly according to the invention. The long measurement before switching on the inductive transmission path has the advantage that any living objects in the air gap of the inductive transmission path can be reliably detected, so that they can not be endangered by switching on the inductive transmission path. An electric charging power for an electric vehicle via the transmitted inductive transmission path. Electric vehicles require high charging power, which results in high field strengths in the inductive transmission path. Here, the method according to the invention can advantageously exploit its advantages in terms of safety.
In einer Ausführungsform wird die induktive Übertragungsstrecke wieder eingeschaltet, wenn detektiert wird, dass sich kein lebendes Objekt im Sicherheitsbereich aufhält. Diese Maßnahme erhöht vorteilhaft die Ladeeffizienz, da die zum Laden zur Verfügung stehende Zeit besonders gut ausgenützt wird.In one embodiment, the inductive transmission path is switched on again when it is detected that no living object is in the security area. This measure advantageously increases the charging efficiency, since the time available for charging is particularly well utilized.
In einer weiteren Ausführungsform wird die induktive Übertragungsstrecke abgeschaltet, wenn das Fahrzeug voll geladen ist. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Sicherheit, da die induktive Übertragungsstrecke nur eingeschaltet ist, wenn sie wirklich benötigt wird.In a further embodiment, the inductive transmission path is switched off when the vehicle is fully charged. This advantageously increases safety, since the inductive transmission path is only switched on when it is really needed.
In einer Ausführungsform misst die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte für die Überwachung des Sicherheitsbereiches auf eindringende Objekte einen Zeitbereich von 0 s bis 5 s. Diese Zeitspanne birgt den Vorteil, dass die induktive Übertragungsstrecke schnell abgeschaltet werden kann, sobald ein Objekt in den Sicherheitsbereich eindringt. Besonders bevorzugt beträgt die Messzeit unter 2 s, damit ein besonders schnelles Abschalten der induktive Übertragungsstrecke sichergestellt werden kann.In one embodiment, the security object monitoring device for the security area monitoring intruding objects measures a time range of 0 s to 5 s. This period of time has the advantage that the inductive transmission path can be switched off quickly as soon as an object enters the security area. Particularly preferably, the measurement time is less than 2 s, so that a particularly fast shutdown of the inductive transmission path can be ensured.
In einer Ausführungsform misst die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte für die Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte einen Zeitbereich von 5 s bis 30 s. Durch diese lange Zeitspanne kann ein lebendes Objekt sicher erkannt werden, selbst wenn es sehr langsam atmet und die Atemfrequenz entsprechend niedrig ist. Auch bei sehr niedriger Frequenz ist das Abtasttheorem erfüllt, und eine Detektion des lebenden Objektes vorteilhaft sichergestellt. Besonders bevorzugt beträgt die Messzeit mehr als 10 s, damit die Detektion von lebenden Objekten noch sicherer bewerkstelligt werden kann.In one embodiment, the living object security surveillance device measures a time range of 5 seconds to 30 seconds for monitoring the security area for living objects. Through this long period of time, a living object can be reliably detected, even if it is breathing very slowly and the respiratory rate is correspondingly low. Even at very low frequency, the sampling theorem is satisfied, and advantageously ensures detection of the living object. Particularly preferably, the measuring time is more than 10 s, so that the detection of living objects can be accomplished even safer.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die entsprechenden Messungen auf Objektdistanzen oder Maxima der Objektdistanzverteilung hin analysiert, und aus den Objektdistanzen oder Maxima der Objektdistanzverteilung mehrerer hintereinander liegender Messungen Zeitreihen zusammensetzt, diese fouriertransformiert und auf Frequenzen hin analysiert, die auf ein lebendes Objekt hindeuten. Diese Maßnahme stellt vorteilhaft eine gute Erkennung der relevanten Frequenzen sicher und ist mit einem Steuergerät heutiger Rechenleistung leicht durchführbar.In a preferred embodiment, the corresponding measurements are analyzed for object distances or maximums of the object distance distribution, and time series are composed of the object distances or maxima of the object distance distribution of several successive measurements, these are Fourier-transformed and analyzed for frequencies which indicate a living object. This measure advantageously ensures good recognition of the relevant frequencies and is easily feasible with a control unit of today's computing power.
In einer anderen Ausführungsform fouriertransformiert die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte die entsprechende Messung des Zeitbereichs, und analysiert die dabei entstehende Distanzverteilung auf Maxima hin. Aus den Maxima mehrerer hintereinander liegender Messungen setzt die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte eine Zeitreihe zusammen, fouriertransformiert diese wiederum und analysiert das Ergebnis auf Frequenzen hin, die auf ein lebendes Objekt hindeuten. Auch diese Maßnahme stellt vorteilhaft eine gute Erkennung der relevanten Frequenzen sicher und ist mit einem Steuergerät heutiger Rechenleistung leicht durchführbar.In another embodiment, the device for monitoring the safety area on living objects transforms the corresponding measurement of the time range, and analyzes the resulting distance distribution to maxima. From the maxima of several consecutive measurements, the security surveillance device collates a time series on living objects, in turn Fourier transforms them and analyzes the result for frequencies indicative of a living object. This measure also advantageously ensures good recognition of the relevant frequencies and is easily feasible with a control unit of today's computing power.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Frequenzen, die auf ein lebendes Objekt hindeuten Frequenzen der Atmung oder des Pulses des lebenden Objektes. Die Atemfrequenz eines lebenden Objektes beträgt z.B. zwischen 0,2 Hz und 0,6 Hz. Die Pulsfrequenz ist entsprechend höher und kann mit 1 Hz bis 4 Hz angenommen werden. Die Fokussierung auf diese Frequenzen vereinfacht in vorteilhafter Weise die Erkennung eines lebenden Objektes wesentlich und benötigt entsprechend wenig Rechenleistung im Steuergerät.In a particularly preferred embodiment, the frequencies indicative of a living object are frequencies of respiration or the pulse of the living object. The respiratory rate of a living object is e.g. between 0.2 Hz and 0.6 Hz. The pulse frequency is correspondingly higher and can be assumed to be 1 Hz to 4 Hz. The focus on these frequencies advantageously simplifies the detection of a living object substantially and requires correspondingly little computing power in the control unit.
Die vorliegende Erfindung offenbart ebenfalls ein Ladesystem zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeuges, aufweisend eine induktive Übertragungsstrecke, einen Sicherheitsbereich, welcher die induktive Übertragungsstrecke örtlich durchdringt und umgibt, eine Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte mit einer Steuervorrichtung und Sensoren, und eine Einrichtung zum Bereitstellen der Ladeleistung, die von der Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte angesteuert wird, wobei die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte ein Verfahren gemäß der obigen Beschreibung ausführt.The present invention also discloses a charging system for inductively charging an electric vehicle, comprising an inductive link, a security area that penetrates and surrounds the inductive link, an apparatus for monitoring the security area of living objects with a controller and sensors, and means for providing the charging power, which is controlled by the device for monitoring the security area on living objects, wherein the device for monitoring the security area on living objects performs a method as described above.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte ein FSCW Radar auf. Diese Maßnahme hat den besonderen Vorteil der hohen Informationsdichte des FSCW-Radars, über die der Zustand im Luftspalt der induktiven Übertragungsstrecke besonders gut überwacht werden kann.In a preferred embodiment, the security object monitoring device includes an FSCW radar for living objects. This measure has the special advantage of the high information density of the FSCW radar, over which the state in the air gap of the inductive transmission line can be monitored very well.
In einer anderen Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte eine kapazitive Sensorstrecke auf. Auch dieser Sensortyp ist für die Überwachung gut geeignet, und bietet den Vorteil der einfacheren und kostengünstigeren Ausführung. In another embodiment, the device for monitoring the security area on living objects has a capacitive sensor path. Also, this type of sensor is well suited for monitoring, and offers the advantage of simpler and cheaper execution.
In einer anderen Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte ein Doppler-Radar auf. Auch ein Doppler-Radar ist für die Überwachung geeignet und hat ebenfalls den Vorteil einer kostengünstigeren Implementierung durch für die Abstandsmessung von Fahrzeugen vorhandene Systemkomponenten.In another embodiment, the device for monitoring the security area on living objects on a Doppler radar. A Doppler radar is also suitable for monitoring and also has the advantage of a more cost-effective implementation by existing system components for the distance measurement of vehicles.
In einer anderen Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte ein kamerabasiertes optisches Überwachungssystem auf. Dieser Sensortyp kann ebenfalls den Vorteil für sich beanspruchen, kostengünstig ausgeführt werden zu können, da solche Systeme bei den Fahrerassistenzsystemen zum Einsatz kommen und mit überschaubaren Änderungen auf die neue Aufgabe angepasst werden können.In another embodiment, the security object monitoring device includes a camera-based optical monitoring system for living objects. This sensor type can also claim the advantage of being cost-effective, since such systems are used in the driver assistance systems and can be adapted to the new task with manageable changes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schaltet die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte die Ladeleistung ab, wenn das Elektrofahrzeug das Ladesystem verlässt. Dies erhöht vorteilhaft die Sicherheit des erfindungsgemäßen Ladesystems, da hohe Feldstärken bei Nichtbenutzung unterbunden werden.In a further preferred embodiment, the device for monitoring the security area on living objects switches off the charging power when the electric vehicle leaves the charging system. This advantageously increases the security of the charging system according to the invention, since high field strengths are prevented when not in use.
In einer anderen Ausführungsform sind die Sensoren der Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte mindestens 2 Antennen, welche derart angeordnet sind, dass sie den Sicherheitsbereich ausleuchten. Durch die Ausführungsform mit mindestens 2 Antennen kann der Sicherheitsbereich vorteilhaft erweitert und in der Form angepasst werden.In another embodiment, the sensors of the device for monitoring the security area on living objects are at least two antennas, which are arranged such that they illuminate the security area. Due to the embodiment with at least 2 antennas, the security area can advantageously be extended and adapted in the form.
In einer anderen Ausführungsform des Ladesystems ist es eingerichtet, in den Schritten Überwachung des Sicherheitsbereiches auf eindringende Objekte und Überwachung des Sicherheitsbereiches auf den Aufenthalt eines lebenden Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches die Distanz eines im Sicherheitsbereich befindlichen Objektes zu jeder der Antennen zu messen und mittels Sensorfusion zu einer zweideutigen oder eindeutigen Position des Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches zu kombinieren. Durch den Vorteilhaften Einsatz von mehreren Antennen und einer Sensorfusion kann die Position des Objektes innerhalb des Sicherheitsbereiches vorteilhaft genau und unkompliziert bestimmt werden.In another embodiment of the charging system, it is set up to measure the distance of a security object to each of the antennas in the steps of monitoring the security area for intruding objects and monitoring the security area for the presence of a living object within the security area, and to use a sensor fusion ambiguous or unique position of the object within the security area. Due to the advantageous use of multiple antennas and a sensor fusion, the position of the object within the security area can advantageously be determined precisely and simply.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Ladesystem eingerichtet, den Sicherheitsbereich mittels der Sensorfusion der mindestens zwei Antennen beliebig zu formen und so der Form der induktiven Übertragungsstrecke anzupassen. Durch die Sensorfusion kann über die Distanzmessung einzelner Antennen vorteilhaft ein nahezu beliebig geformter Bereich Überwacht werden, und der überwachte Bereich somit vorteilhaft an die Form der induktiven Übertragungsstrecke angepasst werden.In another preferred embodiment, the charging system is configured to arbitrarily shape the security area by means of the sensor fusion of the at least two antennas and thus to adapt the shape of the inductive transmission path. By means of the sensor fusion, an almost arbitrarily shaped region can advantageously be monitored via the distance measurement of individual antennas, and the monitored area can thus be advantageously adapted to the shape of the inductive transmission path.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ladesystems und Ladeverfahrens ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.Further advantageous developments and refinements of the charging system and charging method according to the invention will become apparent from further dependent claims and from the following description.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals.
Dabei zeigen:Showing:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Das Ladesystem weist eine Ladefläche
Die Überwachung des Sicherheitsbereiches
Im ersten Modus, im Folgenden auch als „Intrusion Detection“ bezeichnet ist der Fokus auf eine schnelle und sichere Erkennung beliebiger Objekte im Sicherheitsbereich
In the first mode, also referred to below as "intrusion detection", the focus is on fast and secure detection of any objects in the security area
Die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte
Fährt nun ein Fahrzeug auf das Ladesystem, so kann das System in einem der beiden Modi starten. Bei hohen Sicherheitsanforderungen startet das System im Modus
Vorher werden die Randparameter im Schritt
Das Einschalten des Ladevorgangs wird ausgelöst durch ein zu Iadendes Fahrzeug, welches auf das Ladepad der induktiven Übertragungsstrecke
Das Ausschalten des Ladevorgangs bzw. das vorübergehende Ausschalten des Ladevorgangs wird im Schritt
Im Schritt
Das erneute Einschalten des Ladevorgangs wird im Schritt
Das andauernde Ausschalten des Ladevorgangs wird vorgenommen bei einer Erkennung von Mustern (Bewegung, Kontur) lebender Objekte im Schritt
Mit dieser Vorgehensweise kann der Sicherheitsbereich
Der Vorteil des ultrabreitbandigen Radarsystems (FSCW-Radar) der ersten Ausführungsform ist, dass man durch die hohe Bandbreite eine Fülle an Information erhält, die mit hoher Sicherheit auf den Systemzustand hinsichtlich Nullzustand bzw. eindringender Objekte schließen lassen. Insbesondere kann mit dem Prinzip des „Frequency Stepped Continuous Wave“ (FSCW) Radar eine Distanzverteilung eines Objekts ermittelt werden. Somit wird das System vorteilhaft bei ausgedehnten Objekten oder bei Störeinflüssen, z.B. bei Wasserfilmen ausgeregelt, da diese als zeitstabile Ziele ausgeblendet werden können.The advantage of the ultra-wideband radar system (FSCW radar) of the first embodiment is that the high bandwidth gives a wealth of information that allows to conclude with high certainty on the system state with regard to zero state or penetrating objects. In particular, a distance distribution of an object can be determined with the principle of the "Frequency Stepped Continuous Wave" (FSCW) radar. Thus, the system will be advantageous for extended objects or for interferences, e.g. Regulated with water films, since these can be hidden as time-stable targets.
Die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte
Prominente Peaks
Die zusammengesetzte Zeitreihe der Messung aus
Diese Zeitreihe wird wiederum fouriertransformiert, so dass das Bewegungsspektrum bei der entsprechenden Distanz entsteht. Dieses Bewegungsspektrum ist in
Im Falle einer periodischen Bewegung im Bereich von ca. 0.2 bis 0.6 Hz kann auf eine Atembewegung geschlossen werden. Hierzu wird das Bewegungsspektrum im entsprechenden Frequenzbereich integriert und das Integral mit dem Rauschlevel des Gesamtspektrums verglichen. Deutlich zu sehen ist die erhöhte Amplitude im schwarz hinterlegten Bereich der
Der letzte Auswertungsschritt (Fourieranalyse einer Zeitreihe) ist nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt sondern kann auch für beliebige andere Verfahren angewendet werden, bei denen eine zeitabhängige Amplitude gemessen wird, die mit der Bewegung des Objekts korreliert. The last evaluation step (Fourier analysis of a time series) is not limited to the first embodiment but may be applied to any other methods in which a time-dependent amplitude that correlates with the movement of the object is measured.
Beim FSCW-Radar ist jedoch, sofern mehrere Antennen verwendet und vorteilhaft angeordnet sind, auch eine Lokalisierung von Objekten und damit ein genau einzugrenzender Erfassungsbereich möglich. Des Weiteren erlauben die Distanzverteilungen Rückschlüsse auf die Art des Objekts.
Die zweite Ausführungsform verwendet anstelle des FSCW-Radars ein kapazitives Detektionsverfahren. Dabei sind entsprechende elektrisch leitende Flächen an der Ladestation oder am Fahrzeug angebracht, und das Steuergerät
Die Ladung kann wieder, je nach Sicherheitsanforderung, im Schritt
Beim Kapazitivverfahren überprüft das System im Schritt
Befindet sich kein lebendes Objekt im Sicherheitsbereich
Auch in der zweiten Ausführungsform gibt es also im Schritt
Nach der Normierung wird die Ladung also freigegeben, und die Vorrichtung zur Überwachung des Sicherheitsbereiches auf lebende Objekte
Wird kein lebendes Objekt detektiert, so wird nach einer erneuten „Normierung“ die Ladung wieder gestartet.If no living object is detected, the charge is restarted after another "normalization".
Die Ladung kann wieder, je nach Sicherheitsanforderung, im Schritt
Befindet sich kein lebendes Objekt im Sicherheitsbereich
Sobald im Schritt
Beim Doppler-Radar verharrt das System auf Grund fehlender Möglichkeiten zur Erkennung eines statisch veränderten Zwischenraums im Zustand
Die Ladung kann wieder, je nach Sicherheitsanforderung, im Schritt
Befindet sich kein lebendes Objekt im Sicherheitsbereich
Sobald im Schritt
Ist jedoch der Nullzustand messbar nicht wiederhergestellt, wird der Schritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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