DE102014225022A1

DE102014225022A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102014225022A1
Application number: DE102014225022.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Scholz; Stefan Wallburg
Original assignee: Novero Dabendorf GmbH
Current assignee: Molex CVS Dabendorf GmbH
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug (2), wobei die Ladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds umfasst, wobei die Vorrichtung (1) mindestens ein Detektionsmittel zur Detektion eines gestörten Signals umfasst, wobei das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds gestört wird, wobei eine Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds deaktivierbar oder veränderbar ist, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung für mobile Endgeräte wie z.B. Mobilfunktelefone oder sogenannten Tablet-PCs.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen zur Leistungsversorgung einer Batterie in einem portablen Gerät bekannt. So offenbart die US 2005/0007067 eine Vorrichtung, die einen Primärteil zur Versorgung der Batterie mit Leistung und Mittel zum Leistungsempfang umfasst, wobei die Mittel zum Leistungsempfang mit der Batterie gekoppelt sind. Die Mittel zum Leistungsempfang sind fähig, Leistungen vom Primärteil unabhängig von einer Orientierung der Mittel zum Leistungsempfang zu empfangen.
Weiter bekannt sind Verfahren zur schlüssellosen Fahrzeugsteuerung, insbesondere Verfahren zur schlüssellosen Entriegelung und/oder zur schlüssellosen Erzeugung eines Fahrberechtigungssignals in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen. Diese Verfahren ermöglichen, ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Schlüssels zu entriegeln und/oder einen Fahrbetrieb zu aktivieren bzw. durchzuführen.
Vorrichtungen zur schlüssellosen Fahrzeugsteuerung können, insbesondere mehrmals, sogenannten Anfragesignale aussenden, die von einem im Sendebereich der Vorrichtung angeordneten Schlüssel empfangen werden können. Bei Empfang eines solchen Anfragesignals kann eine schlüsselseitige Auswerteeinrichtung das Anfragesignal dekodieren und dann ein Antwortsignal aussenden, was wiederum von der fahrzeugseitigen Vorrichtung empfangen werden kann. Hierbei kann der Schlüssel z.B. ein verschlüsseltes Identifikationssignal aussenden, welches fahrzeugseitig entschlüsselt und zur Autorisierung der Durchführung der vorhergehend erläuterten Funktionen verwendet werden kann.
Das Anfragesignal und unter Umständen auch das Antwortsignal kann/können mit einer vorbestimmten Frequenz oder in einem Frequenzbereich übertragen werden, welche/s einer Betriebsfrequenz der induktiven Lagevorrichtung entspricht bzw. diese Betriebsfrequenz beinhaltet. Alternativ kann das Anfragesignal und gegebenenfalls auch das Antwortsignal mit einer vorbestimmten Frequenz oder in einem Frequenzbereich übertragen werden, bei der/in dem eine Störung des Anfrage- und/oder Antwortsignals durch das mit der Betriebsfrequenz erzeugte Leistungsübertragungsfeld, z.B. durch Mischung, gegeben sein kann.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug zu schaffen, die eine Störung weiterer Signale im Fahrzeug oder um das Fahrzeug herum reduziert.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Hierbei kann zumindest ein Teil der induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere in einer Mittelkonsole oder in einer Fahrzeugtür, des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Ladevorrichtung umfasst mindestens ein Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds. So kann die Ladevorrichtung z.B. mindestens eine Windungsstruktur, insbesondere mindestens eine Spule, zum Erzeugen des Leistungsübertragungsfeldes umfassen. Weiter kann die Ladevorrichtung eine Leistungsversorgungseinrichtung oder Leistungsstelleinrichtung für die mindestens eine Windungsstruktur umfassen. Die Leistungsstelleinrichtung kann hierbei insbesondere ein Stromwandler sein.
Die Ladevorrichtung kann hierbei, insbesondere über mindestens eine elektrische Zuleitung, mit einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einer Batterie, verbunden sein. Die Batterie kann insbesondere eine Fahrzeugbatterie sein.
Weiter kann die Ladevorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Ladevorrichtung umfassen. Die Steuereinrichtung kann insbesondere einen Betrieb der vorhergehend erläuterten Leistungsstelleinrichtung steuern. Mittels der Steuereinrichtung kann beispielsweise eine Betriebsfrequenz des Leistungsübertragungsfelds und/oder eine Leistung des Leistungsübertragungsfeldes eingestellt werden. Mittels der Leistungsversorgungseinrichtung kann insbesondere ein Strom durch die und/oder eine Spannung über der Windungsstruktur derart eingestellt werden, dass ein Leistungsübertragungsfeld mit gewünschten Eigenschaften erzeugt wird. Die Betriebsfrequenz bezeichnet hierbei die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes, welches das Leistungsübertragungsfeld bildet.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung mindestens ein Detektionsmittel zur Detektion eines gestörten Signales, wobei das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeldes gestört wird.
Dass das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds gestört wird, kann bedeuten, dass das gestörte Signal zumindest teilweise durch das elektromagnetische Leistungsübertragungsfeld überlagert wird. Auch kann die Störung durch das Leistungsübertragungsfeld bedeuten, dass sich das gestörte Signal zumindest teilweise mit dem elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeld oder einem Teil davon vermischt. Insgesamt kann die Störung durch die Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeldes bedeuten, dass das gestörte Signal nicht mehr mit einer gewünschten Signalqualität, insbesondere nicht mehr mit einer vorbestimmten, gewünschten Empfangsleistung, empfangbar ist.
Weiter ist eine Erzeugung des elektromagnetischen Feldes deaktivierbar, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird. Deaktivierbar kann hierbei bedeuten, dass die Erzeugung eines Leistungsübertragungsfelds beendet wird, insbesondere wenn zum Detektionszeitpunkt ein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird. Auch kann deaktivierbar bedeuten, dass die Erzeugung eines Leistungsübertragungsfelds verhindert wird, insbesondere wenn zum Detektionszeitpunkt (noch) kein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird.
Alternativ kann die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes veränderbar sein, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird. Eine Veränderung der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes kann durch eine Veränderung mindestens einer Eigenschaft oder eines Betriebsparameters des elektromagnetischen Felds erfolgen, insbesondere durch Veränderung einer Frequenz und/oder einer Leistung. In diesem Fall ändert sich auch eine Eigenschaft des elektromagnetischen Felds.
Hierfür kann beispielsweise eine Veränderung mindestens eines Betriebsparameters, insbesondere einer Betriebsfrequenz, vor oder während des Betriebs der Ladevorrichtung und somit vor oder während der Erzeugung des elektromagnetischen Feldes durchgeführt werden.
Veränderbar kann hierbei bedeuten, dass der mindestens eine Betriebsparameter eines Leistungsübertragungsfelds verändert wird, insbesondere wenn zum Detektionszeitpunkt ein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird. Auch kann veränderbar bedeuten, dass die Erzeugung eines Leistungsübertragungsfelds mit mindestens einem veränderten Betriebsparameter begonnen wird, insbesondere wenn zum Detektionszeitpunkt (noch) kein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird.
Das Detektionsmittel kann hierbei insbesondere eine Empfangseinrichtung, vorzugsweise mindestens ein Antennenelement oder eine Antennenstruktur, zum Empfang des gestörten Signals aufweisen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Selbstverständlich ist vorstellbar, dass das Detektionsmittel auch mehrere solcher Empfangseinrichtungen umfasst. Dem Detektionsmittel kann/können somit ein oder mehrere Empfangsbereiche für das gestörte Signal zugeordnet sein.
Das gestörte Signal kann hierbei eine Frequenz aufweisen, die der (aktuellen) Betriebsfrequenz der Ladevorrichtung entspricht. Alternativ oder kumulativ kann das gestörte Signal eine Frequenz aufweisen, die in einem Frequenzbereich vorbestimmter Größe um die (aktuelle) Betriebsfrequenz der Ladevorrichtung herum liegt. Weiter alternativ oder kumulativ kann das gestörte Signal eine Frequenz aufweisen, die mindestens einer weiteren Frequenz entspricht oder in einem weiteren Frequenzbereich mit vorbestimmter Größe liegt, wobei eine Signalübertragung mit einer solchen Frequenz oder in einem solchen Frequenzbereich durch das von der mit der Betriebsfrequenz betriebenen Ladevorrichtung erzeugte Leistungsübertragungsfeld gestört wird.
Beispielsweise kann eine Betriebsfrequenz der induktiven Ladevorrichtung in einem Bereich von 100 kHz (einschließlich) bis 200 kHz (einschließlich) liegen. In diesem Fall kann auch das gestörte Signal eine Frequenz aus dem Frequenzbereich von 100 kHz (einschließlich) bis 200 kHz aufweisen oder eine Frequenz außerhalb dieses Frequenzbereichs aufweisen, wobei eine Signalübertragung des gestörten Signals mit einer solchen Frequenz durch das erzeugte Leistungsübertragungsfeld gestört wird.
Selbstverständlich sind die angegebenen Betriebsfrequenzen nur beispielhaft. So kann die Betriebsfrequenz auch in anderen Frequenzbereichen liegen, insbesondere in Frequenzbereichen, deren Frequenzen Betriebsfrequenzen eines Leistungsübertragungsfelds sind, welches bestimmte Signale stört. So kann die Betriebsfrequenz alternativ oder kumulativ auch eine oder mehrere Frequenzen aufweisen, die nicht in diesem beispielhaften Frequenzbereich von 100 kHz bis 200 kHz liegen.
Insbesondere kann die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes derart veränderbar sein, dass die Störung des gestörten Signales verhindert oder, insbesondere um mindestens ein vorbestimmtes Maß, reduziert wird.
Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Störung von im Bereich des Fahrzeugs, insbesondere im Bereich der Ladevorrichtung, übertragenen Signalen, insbesondere nach der Detektion eines gestörten Signals, durch das elektromagnetische Leistungsübertragungsfeld reduziert oder gar vollständig verhindert wird. Dies wiederum ermöglicht einen verbesserten und zuverlässigeren Betrieb der entsprechenden Signalempfänger, z.B. von Steuergeräten im Fahrzeug.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das gestörte Signal ein Anfragesignal einer Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung. Die Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung kann insbesondere eine Einrichtung zur schlüssellosen Entriegelung oder Verriegelung des Fahrzeugs sein. Vorzugsweise ist die Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung eine Einrichtung zur schlüssellosen Erzeugung eines Fahrberechtigungssignals.
Eine derartige Einrichtung kann hierbei eine, vorzugsweise jedoch mehrere, Sendeeinrichtungen umfassen, die zum Senden eines oder mehrerer zeitlich aufeinander folgender Anfragesignals/e dienen. Weiter kann die Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung eine oder mehrere Empfangseinrichtungen zum Empfang eines von einem Schlüssel ausgesendeten Antwortsignals umfassen. Weiter kann die Einrichtung eine Auswerteeinrichtung umfassen, wobei die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit des empfangenen Antwortsignals ein Fahrberechtigungssignal bzw. ein Entriegelungssignal erzeugen kann. Ein Fahrbetrieb kann hierbei z.B. nur dann aktiviert werden, bleiben oder durchgeführt werden, wenn ein solches Fahrberechtigungssignal vorliegt. Hierzu können beispielsweise im Antwortsignal verschlüsselt kodierte Identifikationsinformationen dekodiert und entschlüsselt werden, wobei dann in Abhängigkeit dieser Identifikationsinformationen eine Autorisierung geprüft und ein entsprechendes Fahrberechtigungssignal erzeugt werden kann, wenn eine Autorisierung des Schlüssels festgestellt wurde.
Vorzugsweise kann ein Anfragesignal mit einer Frequenz von 21,8 kHz und/oder mit einer Frequenz von 125 kHz gesendet werden. Liegt die Betriebsfrequenz in dem vorhergehend erläuterten Frequenzbereich von 100 kHz bis 200 kHz, so kann das erzeugte Leistungsübertragungsfeld diese Anfragesignale durch Überlagerung oder Frequenzmischung stören.
Selbstverständlich sind die angegebenen Frequenzen nur beispielhaft. Das Anfragesignal kann daher auch mit einer oder mehreren anderen Frequenzen gesendet werden, insbesondere einer oder mehrerer Frequenzen, bei denen das Anfragesignal durch das mit einer vorbestimmten Betriebsfrequenz oder einer Betriebsfrequenz aus einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich erzeugte Leistungsübertragungsfeld gestört wird.
Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass Verfahren zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung durch die vorgeschlagene Vorrichtung nicht oder nur in reduzierter Weise durch das Leistungsübertragungsfeld der Ladevorrichtung gestört werden, insbesondere weil eine Störung des Anfragesignals und/oder Antwortsignals reduziert wird, weiter insbesondere weil ein auf ein erstes Anfragesignal und/oder erstes Antwortsignal zeitlich folgendes Anfragesignal bzw. Antwortsignal, nicht mehr im gleichen Maße wie das erste Anfragesignal bzw. Antwortsignal gestört wird.
Hierdurch ergibt sich wiederum ein verbesserter Betrieb des Fahrzeugs.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens eine Schnittstelle zur datentechnischen Verbindung mit einem Datenübertragungssystem des Fahrzeugs auf, wobei das Detektionsmittel das gestörte Signal in Abhängigkeit von über das Datenübertragungssystem übertragenen Daten detektiert. In diesem Fall kann das Detektionsmittel eine Auswerteeinrichtung umfassen oder als Auswerteeinrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Detektionsmittel ein Aktivierungssignal detektieren, durch welches ein Aussenden des gestörten Signals initiiert oder aktiviert wird und welches über das Datenübertragungssystem übertragen wird.
Beispielsweise kann mittels des Detektionsmittels ein Anfrageaktivierungssignal, welches über das Datenübertragungssystem zu z.B. einer Steuereinrichtung der vorhergehend erläuterten Sendeeinrichtung der Einrichtung zur schlüssellosen Bedienung übertragen wird, detektiert werden. In diesem Fall kann also das gestörte Signal detektiert werden, wenn ein Anfrageaktivierungssignal detektiert wird.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Detektion des gestörten Signals, insbesondere bereits zeitlich vor dessen Aussendung.
In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform weist das Detektionsmittel mindestens eine Empfangseinrichtung zum Empfang, insbesondere drahtlosen Empfang, des gestörten Signals auf. Hierbei kann die Empfangseinrichtung, wie vorhergehend erläutert, eine Antennenstruktur umfassen oder als eine Antennenstruktur ausgebildet sein. Selbstverständlich kann das Detektionsmittel auch mehrere Empfangseinrichtungen aufweisen.
Die Antennenstruktur kann hierbei auf das zu detektierende gestörte Signal angepasst sein. Dies kann bedeuten, dass die Antennenstruktur, insbesondere geometrisch, derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass ein zu detektierendes gestörtes Signal mit einer vorbestimmten Frequenz oder mit einer Frequenz aus einem vorbestimmten Frequenzbereich mit einer gewünschten Signalqualität, insbesondere mit einer gewünschten Empfangsleistung, empfangen werden kann.
Hierbei kann die Empfangseinrichtung insbesondere derart angeordnet sein, dass sich ein Empfangsbereich der Empfangseinrichtung zumindest teilweise mit einem Sendebereich des Leistungsübertragungsfeldes überschneidet. Der Sendebereich, der auch als aktiver Bereich bezeichnet werden kann, kann hierbei ein Volumen bezeichnen, in dem die Feldlinien des Leistungsübertragungsfeldes oder ein vorbestimmter Anteil, z.B. 90 %, der Feldlinien verlaufen, oder in dem eine induktiv übertragbare Leistung größer als eine vorbestimmte Leistung ist.
Alternativ kann die Empfangseinrichtung derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass der Empfangsbereich benachbart oder mit einer vorbestimmten, vorzugsweise geringen, Distanz von dem Leistungsübertragungsbereich beabstandet angeordnet ist.
Durch die räumliche Nähe des Empfangsbereichs zu dem Leistungsübertragungsbereich ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Deaktivierung oder Veränderung der Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes nur dann erfolgt, wenn ein gestörtes Signal in räumlicher Nähe des Leistungsübertragungsfeldes übertragen wird und somit die Wahrscheinlichkeit einer Störung hoch ist.
Weiter kann das Detektionsmittel eine Auswerteeinrichtung umfassen, wobei mittels der Auswerteeinrichtung ein von der Empfangseinrichtung empfangenes Signal detektierbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einer Signaleigenschaft des empfangenen Signals.
Wird ein empfangenes Signal detektiert, so kann die Auswerteeinrichtung ein Detektionssignal erzeugen und z.B. an die Ladevorrichtung übertragen.
Bei oder nach Empfang des Detektionssignals kann dann die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes deaktiviert oder verändert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Empfangseinrichtung zum Empfangen von Signalen in mindestens einem vorbestimmten Frequenzbereich ausgelegt. Hierbei kann die Empfangseinrichtung z.B. zum Empfang von Anfragesignalen der vorhergehend erläuterten Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung ausgelegt sein. So kann die Empfangseinrichtung z.B. zum Empfang von Signalen mit einer Frequenz von 21,8 kHz oder 125 kHz ausgelegt sein, wobei diese wiederum nur beispielhafte Frequenzen sind. Selbstverständlich kann die Empfangseinrichtung auch für den Empfang von Signalen mit Frequenzbereichen einer vorbestimmten Größe ausgelegt sein, die die vorhergehend erläuterten Frequenzen umfassen.
Beispielsweise kann die Empfangseinrichtung, insbesondere die vorhergehend erläuterte Antennenstruktur, derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass Signale mit der Frequenz des gestörten Signals oder mit einer Frequenz aus mindestens einem vorbestimmten Frequenzbereich, der eine Frequenz des gestörten Signals umfasst, ungedämpft oder möglichst ungedämpft empfangbar sind, wobei Signale aus verbleibenden Frequenzbereichen gedämpft, insbesondere mit einer vorbestimmten Dämpfung, empfangbar sind. Somit kann durch die Ausbildung und/oder Anordnung der Antennenstruktur z.B. eine Kerbfilter- oder Bandpassfilterfunktionalität bereitgestellt werden.
Selbstverständlich kann das Detektionsmittel auch mindestens ein Filtermittel aufweisen, welches z.B. signaltechnisch mit der Antennenstruktur verbunden sein kann. Mittels des mindestens einen Filterelements können Signalanteile eines empfangenen Signals mit der Frequenz des gestörten Signals oder mit Frequenzen aus mindestens einem vorbestimmten Frequenzbereich, der eine Frequenz des gestörten Signals umfasst, nicht gedämpft oder möglichst nicht gedämpft werden, wobei Signalanteile mit Frequenzen aus verbleibenden Frequenzbereichen, insbesondere mit einer vorbestimmten Dämpfung, gedämpft werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass gezielt gewünschte Signale mit einer hohen Empfangsqualität empfangen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Detektionsmittel mindestens eine Leistungserfassungseinrichtung, durch die eine Empfangsleistung eines empfangenen Signals bestimmbar ist. Durch die Leistungserfassungseinrichtung kann ein von der Empfangseinrichtung empfangenes Signal, insbesondere ein Signalpegel oder eine Signalleistung des empfangenen Signals, ausgewertet werden. Beispielsweise kann das Detektionsmittel als Leistungserfassungseinrichtung eine Pegel- oder Leistungsmesseinrichtung aufweisen, die ein Ausgangssignal abhängig von einem Signalpegel oder einer Signalleistung des empfangenen Signals erzeugt. Weiter kann das Detektionsmittel eine Vergleichseinrichtung, insbesondere einen Komparator, umfassen, der das vorhergehend erläuterte Ausgangssignal mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleicht. Ist das Ausgangssignal, insbesondere eine Amplitude des Ausgangssignals, größer als der vorbestimmte Schwellwert, so kann ein Detektionssignal erzeugt und an die Ladevorrichtung übertragen werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst einfach zu realisierende Detektion des gestörten Signals.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Schirmungsmittel, wobei das Schirmungsmittel derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein leistungsfeldbedingter Signalanteil des von der Empfangseinrichtung empfangenen Signals um mindestens ein vorbestimmtes Maß gedämpft ist.
Das Schirmungsmittel kann hierbei insbesondere ein Mittel oder ein Element bezeichnen, welches eine Signalstärke, beispielsweise in Form einer Signalleistung, des Leistungsübertragungsfeldes in einem vorbestimmten Bereich oder Volumen im Vergleich zu einem ungeschirmten Zustand, also einem Zustand ohne Schirmungsmittel, verringert. Der vorbestimmte Bereich oder das Volumen kann sich hierbei mit dem Empfangsbereich der Empfangseinrichtung zum Empfang des gestörten Signals überschneiden.
Das Schirmungsmittel kann hierbei aus einem diamagnetischen Material, einem paramagnetischen Material oder, bevorzugt, aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Schirmungsmittel aus Aluminium ausgebildet sein. Alternativ kann das Schirmungsmittel aus Ferrit ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das Ferrit zur Feldführung dient.
Das Schirmungsmittel kann hierbei eine geeignete geometrische Ausbildung aufweisen, um die vorhergehend erläuterte Dämpfung zu gewährleisten. Beispielsweise kann das Schirmungsmittel plattenförmig ausgebildet sein.
Weiter kann das Schirmungsmittel unterhalb der Ladevorrichtung, insbesondere unterhalb der mindestens einen Windungsstruktur, angeordnet sein. Hierbei bezieht sich unterhalb auf eine Hauptausstrahlrichtung des Leistungsübertragungsfeldes, die von unten nach oben orientiert ist, wenn sich das Leistungsübertragungsfeld von der Windungsstruktur hin zu dem Endgerät orientiert ist.
Es ist vorstellbar, dass das Schirmungselement in ein Gehäuse der Ladevorrichtung integriert ist oder zumindest einen Teil einer Gehäusewand ausbildet.
Die mindestens eine Empfangseinrichtung, insbesondere die mindestens eine Antennenstruktur, kann hierbei innerhalb eines Gehäuses der Ladevorrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Empfangseinrichtung jedoch außerhalb des Gehäuses, insbesondere an einer Unterseite des Gehäuses, angeordnet.
In diesem Fall ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die vorgeschlagene Vorrichtung mit der vorhergehend erläuterten induktiven Ladevorrichtung nachgerüstet werden kann, ohne dass ein weiterer Installationsbedarf für die Empfangseinrichtung entsteht. Hierdurch vereinfacht sich in vorteilhafter Weise eine Montage der vorgeschlagenen Vorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Empfangseinrichtung mit mindestens einem vorbestimmten Abstand von dem Mittel zur Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes, insbesondere von der mindestens einen Windungsstruktur, angeordnet. Hierbei kann der Abstand einen Abstand von einem geometrischen Mittelpunkt der mindestens einen Windungsstruktur zu einem Referenzpunkt der Empfangseinrichtung, beispielsweise einem geometrischen Mittelpunkt der Antennenstruktur oder der Antennenspitze, bezeichnen.
Der vorbestimmte Abstand kann hierbei insbesondere derart gewählt sein, dass der leistungsfeldbedingte Signalanteil des durch die Empfangseinrichtung empfangenen Signals eine Empfangsleistung, insbesondere einen Pegel, aufweist, der kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Somit kann in vorteilhafter Weise durch die entfernte räumliche Anordnung der Empfangseinrichtung zum Mittel zur Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes eine Störung des Empfangs des gestörten Signals durch das Leistungsübertragungsfeld minimiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Empfangseinrichtung, insbesondere die mindestens eine Antennenstruktur, zumindest teilweise durch eine elektrische Zuleitung der induktiven Ladevorrichtung ausgebildet. Die elektrische Zuleitung kann hierbei einer Übertragung von elektrischer Leistung zur Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes dienen. Alternativ kann die elektrische Zuleitung auch eine Signalleitung zur Übertragung von Sensorsignalen und/oder Steuersignalen sein.
Hierdurch ergeben sich in vorteilhafter Weise eine Verminderung von Herstellungskosten der vorgeschlagenen Vorrichtung sowie eine weitere Reduktion des Bauraumbedarfs.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Betriebsfrequenz des elektromagnetischen Leistungsfelds verändert, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird. Dies wurde vorhergehend erläutert.
Insbesondere kann die Betriebsfrequenz um mindestens ein vorbestimmtes Maß verändert bzw. verschoben werden, wobei das Maß abhängig von Eigenschaften des Gesamtsystems sein kann. Beispielsweise kann die Betriebsfrequenz auf eine Frequenz von 190 kHz verändert werden. Selbstverständlich ist die angegebene Veränderung oder Verschiebung nur beispielhaft. Die Veränderung oder Verschiebung kann insbesondere derart gewählt werden, dass eine Störung des gestörten Signals durch das Leistungsübertragungsfeld nach der Veränderung oder Verschiebung reduziert, insbesondere minimiert, wird.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass weiterhin eine Leistungsübertragung erfolgen kann, wobei jedoch eine Störung des gestörten Signals zumindest reduziert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Deaktivierung oder Veränderung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeldes, insbesondere die Veränderung der Betriebsfrequenz, für eine vorbestimmte Zeitdauer.
Es ist möglich, dass z.B. die Einrichtung zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung eine Sequenz von mehreren Anfragesignalen sendet, wobei zeitlich aufeinander folgende Anfragesignale mit einer vorbestimmten Zeitdauer voneinander zeitlich beabstandet sind. So können z.B. drei Anfragesignale mit einem vorbestimmten zeitlichen Abstand, beispielsweise von 5 ms, ausgesendet werden. Die Gesamtheit der Anfragesignale kann auch als Anfragesignalsequenz bezeichnet werden. Weiter können auch mehrere Anfragesignalsequenzen, insbesondere periodisch, ausgesendet werden. Selbstverständlich ist die angegebene Anfragesequenz nur beispielhaft. Es kann somit auch eine Anfragesequenz mit einer anderen Anzahl von Anfragensignalen und/oder mit einem anderen zeitlichen Abstand der Anfragesignale erzeugt werden.
Vorzugsweise wird die vorbestimmte Zeitdauer daher derart gewählt, dass die vorbestimmte Zeitdauer länger als eine Zeitdauer der Aussendung eines oder mehrerer Anfragesignale, insbesondere länger als eine Gesamtzeitdauer einer Anfragesignalsequenz, ist.
Zwar ergibt sich in diesem Fall, dass ein zeitlich erstes Anfragesignal noch durch das vorhandene unveränderte Leistungsübertragungsfeld gestört werden kann. Für zeitlich nachfolgende Anfragesignale, insbesondere Anfragesignale derselben Sequenz von Anfragesignalen, kann die Störung jedoch reduziert oder gar vermieden werden.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Ladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds umfasst.
Erfindungsgemäß wird ein gestörtes Signal detektiert, wobei das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Signals gestört wird. Weiter wird die Erzeugung des elektromagnetischen Felds deaktiviert oder verändert, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird.
Das vorgeschlagene Verfahren kann hierbei mittels einer Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen durchgeführt werden.
Insbesondere kann die Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes für eine vorbestimmte Zeitdauer deaktiviert oder verändert werden.
Ein gestörtes Signal kann hierbei detektiert werden, während ein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird. In diesem Fall kann bei Detektion des gestörten Signals die Erzeugung des Leistungsübertragungsfelds unterbrochen oder beendet werden. Auch kann ein gestörtes Signal detektiert werden, wenn kein Leistungsübertragungsfeld erzeugt wird. In diesem Fall kann bei Detektion des gestörten Signals die Erzeugung des Leistungsübertragungsfelds verhindert oder verzögert werden.
Wie vorhergehend erläutert, kann das gestörte Signal in Abhängigkeit von über ein Datenübertragungssystem des Fahrzeugs, insbesondere ein Bus-System des Fahrzeugs, übertragenen Daten detektiert werden. Alternativ kann das gestörte Signal in Abhängigkeit mindestens einer Signaleigenschaft, insbesondere einer Signalleistung, vorzugsweise eines Signalpegels, eines von einer Empfangseinrichtung der Vorrichtung empfangenen Signals detektiert werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform und
3 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In 1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug 2 (siehe 3) dargestellt. Die induktive Ladevorrichtung umfasst hierbei eine Windungsstruktur 3 zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeldes, welches durch einen Pfeil 4 symbolisiert ist. Die Orientierung des Pfeils 4 zeigt hierbei auch eine Hauptausbreitungsrichtung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfeldes an.
Die Windungsstruktur 3 ist mit einem Stromwandler 5 verbunden. Der Stromwandler 5 kann hierbei steuerbare Schaltelemente (nicht dargestellt) umfassen, um aus einem Eingangsgleichstrom einen Wechselstrom für die Windungsstruktur 3 bereitzustellen. Der Stromwandler 5 ist über eine Zuleitung 6 mit einer nicht dargestellten Energiespeichereinrichtung oder Energieversorgungseinrichtung außerhalb eines Gehäuses 7 der induktiven Ladevorrichtung verbunden.
Die induktive Ladevorrichtung weist weiter eine Auflagefläche 8 auf, auf die ein mobiles Endgerät 9 aufgelegt werden kann, wobei dann eine induktive Energieübertragung von der induktiven Ladevorrichtung zum mobilen Endgerät 9 über das Leistungsübertragungsfeld erfolgt.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 10, die unter anderem als Steuereinrichtung des Stromwandlers 5 dient. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 kann hierbei über eine Signalleitung 11 mit einem Datenübertragungssystem des Fahrzeugs 2, beispielsweise einem Bus-System, insbesondere einem CAN-Bus-System, verbunden sein. Somit ist es möglich, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 Signale empfängt, die über das Datenübertragungssystem übertragen werden.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Empfangseinrichtung 12, die beispielsweise als Antenne ausgebildet sein kann. Die Empfangseinrichtung 12 ist hierbei signaltechnisch mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 verbunden. Die Empfangseinrichtung 12 ist derart ausgelegt, dass Signale mit einer vorbestimmten Frequenz, beispielsweise mit einer Frequenz von 125 kHz oder 21,8 kHz durch die Empfangseinrichtung empfangen werden können, insbesondere mit einer vorbestimmten Empfangsleistung.
Hierbei ist dargestellt, dass die Empfangseinrichtung 12 mit Bezug auf die Hauptausbreitungsrichtung des Leistungsübertragungsfeldes, die von unten nach oben orientiert ist, unterhalb einer Ferritplatte 13 angeordnet ist, die als Schirmungsmittel zur Abschirmung des Leistungsübertragungsfeldes dient. Die Schirmung erfolgt, indem der Anteil des Leistungsübertragungsfelds, der von der Windungsstruktur 3 in Richtung der Empfangseinrichtung 12 orientiert ist, durch die Ferritplatte 13 in Richtungen geleitet wird, die von der Empfangseinrichtung 12 wegführen.
Hierbei ist dargestellt, dass die Empfangseinrichtung 12 innerhalb des Gehäuses 7 der induktiven Ladevorrichtung angeordnet ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Empfangseinrichtung 12 außerhalb des Gehäuses 7 an dem Gehäuse zu befestigen, beispielsweise an einer Außenwand des Gehäuses 7.
Ein von der Empfangseinrichtung 12 empfangenes Signal wird an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 übertragen, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 einen Signalpegel des empfangenen Signals erfasst und mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleicht. Ist der Signalpegel des empfangenen Signals größer als der vorbestimmte Schwellwert, so wird ein durch das Leistungsübertragungsfeld gestörtes Signal detektiert. Wenn ein solches gestörtes Signal detektiert wird, kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 den Stromswandler derart ansteuern, dass die Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes beendet oder für eine vorbestimmte Zeitdauer unterbrochen wird. Alternativ kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 den Stromwandler 5 derart ansteuert, dass eine Betriebsfrequenz des Leistungsübertragungsfeldes, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer, verändert wird.
Wird zum Detektionszeitpunkt kein Leistungsübertragungsfeld erzeugt, so kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer, eine Erzeugung verhindern oder eine Erzeugung mit einer veränderten Betriebsfrequenz steuern.
Es ist auch möglich, dass die Empfangseinrichtung 12 zumindest teilweise durch die Signalleitung 11 und/oder die Stromleitung 6 oder einen Teil davon ausgebildet sein kann. Hierbei kann die Empfangseinrichtung Teile der Signalleitung 11 und/oder der Stromleitung 6 umfassen, die innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses 7 angeordnet sind. Bildet zumindest ein Teil der Stromleitung 6 die Empfangseinrichtung 12 aus, so kann es erforderlich sein, die Stromleitung 6 mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 10 zu verbinden.
In 2 ist ein schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Die in 2 dargestellte Vorrichtung 1 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 durch die Merkmale, dass keine Ferritplatte 13 im Gehäuse 7 angeordnet ist. Weiter ist die Empfangseinrichtung 12 außerhalb des Gehäuses 7 und mit einem vorbestimmten Abstand von dem Gehäuse 7 und somit von der im Gehäuse 7 angeordneten Windungsstruktur 3 angeordnet. Die Empfangseinrichtung 12 ist hierbei über eine weitere Signalleitung 14 mit der Auswerteeinrichtung 10 verbunden. Durch die räumliche Entfernung der Empfangseinrichtung 12 von der Windungsstruktur 3 kann ein leistungsfeldbedingter Anteil des von der Empfangseinrichtung 12 empfangenen Signals reduziert werden.
Es ist selbstverständlich vorstellbar, dass, z.B. durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 10, ein leistungsfeldbedingter Anteil des durch die Empfangseinrichtung 12 empfangenen Signals identifiziert wird. Dieser identifizierte leistungsfeldbedingte Anteil kann dann beispielsweise aus dem von der Empfangseinrichtung 12 empfangenen Signal herausgefiltert werden. Insbesondere kann die Detektion des gestörten Signals unabhängig von dem identifizierten leistungsfeldbedingten Anteil des empfangenen Signals durchgeführt werden.
In 3 ist schematisch ein Fahrzeug 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Hierbei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beispielsweise wie in 1 dargestellt ausgebildet. Der Übersichtlichkeit halber sind nur das Gehäuse 7 der induktiven Ladevorrichtung und die Empfangseinrichtung 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sowie ein mobiles Endgerät 9 dargestellt.
Weiter dargestellt ist ein Fahrzeuginsasse 18, der einen Schlüssel 15, z.B. in einer Hosentasche, mit sich führt. Der Schlüssel 15 ermöglicht eine schlüssellose Fahrzeugbedienung, insbesondere die schlüssellose Erzeugung eines Fahrberechtigungssignals. Das Fahrzeug 2 weist eine Einrichtung 19 zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung auf. Diese Einrichtung 19 umfasst u.a. eine Steuereinrichtung 17 und eine Sende- und Empfangseinrichtung 16. Zu vorbestimmten Zeitpunkten, insbesondere wenn der Fahrzeuginsasse 18 im Fahrzeuginnenraum oder eine Türbetätigung detektiert wird, erzeugt die Steuereinrichtung 17 eine Anfragesignal, welches über die Sende- und Empfangseinrichtung 16 ausgesendet wird. Insbesondere erzeugt die Steuereinrichtung 17 eine Sequenz von Anfragesignalen, die mit einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zueinander mittels der Sende- und Empfangseinrichtung 16 ausgesendet werden. Wird durch die Windungsstruktur 3 (siehe 1) ein Leistungsübertragungsfeld erzeugt, so kann, insbesondere das zeitlich erste Anfragesignal, durch das Leistungsübertragungsfeld gestört werden. In diesem Fall kann der Schlüssel 15 das Anfragesignal nicht oder nicht mit einer erforderlichen Signalqualität empfangen.
Das, insbesondere zeitlich erste ausgesendete, Anfragesignal wird hierbei mittels Empfangseinrichtung 12 empfangen, wobei das Anfragesignal dann, wie vorhergehend erläutert, detektiert werden kann. Erfolgt eine Detektion des Anfragesignals, so kann die Erzeugung des Leistungsübertragungsfeldes beendet, unterbrochen oder verändert werden. In diesem Fall kann dann ein zeitlich nachfolgend ausgesendetes Anfragesignal der Anfragesignalsequenz von dem Schlüssel 15 mit einer gewünschten Signalqualität empfangen werden. In diesem Fall kann der Schlüssel 15 dann ein entsprechendes Antwortsignal erzeugen und senden, welches wiederum durch die Sende- und Empfangseinrichtung 16 empfangen und durch die Steuereinrichtung 17 ausgewertet werden kann. Durch die Auswertung kann dann eine Berechtigung des Schlüssels 15 zum Fahrbetrieb detektiert werden, wobei dann ein Fahrberechtigungssignal erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Fahrzeug
3: Windungsstruktur
4: Pfeil
5: Stromwandler
6: Stromleitung
7: Gehäuse
8: Auflagefläche
9: mobiles Endgerät
10: Steuer- und Auswerteeinrichtung
11: Signalleitung
12: Empfangseinrichtung
13: Ferritplatte
14: weitere Signalleitung
15: Schlüssel
16: Sende- und Empfangseinrichtung
17: Steuereinrichtung
18: Fahrzeuginsasse
19: Einrichtung der schlüssellosen Fahrzeugbedienung

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

US 2005/0007067 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug (2), wobei die Ladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Detektionsmittel zur Detektion eines gestörten Signals umfasst, wobei das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds gestört wird, wobei eine Erzeugung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds deaktivierbar oder veränderbar ist, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gestörte Signal ein Anfragesignal einer Einrichtung (19) zur schlüssellosen Fahrzeugbedienung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Schnittstelle zur datentechnischen Verbindung mit einem Datenübertragungssystem des Fahrzeugs (2) aufweist, wobei das Detektionsmittel das gestörte Signal in Abhängigkeit von über das Datenübertragungssystem übertragenen Daten detektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel mindestens eine Empfangseinrichtung (12) zum Empfang des gestörten Signals aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (12) zum Empfang von Signalen in mindestens einem vorbestimmten Frequenzbereich ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel mindestens eine Leistungserfassungseinrichtung umfasst, durch die eine Empfangsleistung eines empfangenen Signals bestimmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Schirmungsmittel umfasst, wobei das Schirmungsmittel derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein leistungsfeldbedingter Signalanteil des empfangenen Signals um mindestens ein vorbestimmtes Maß gedämpft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Empfangseinrichtung (12) mit mindestens einem vorbestimmten Abstand von dem Mittel zur Erzeugung des Leistungsübertragungsfelds angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (12) zumindest teilweise durch eine elektrische Zuleitung der induktiven Ladevorrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Betriebsfrequenz des elektromagnetischen Leistungsfelds verändert wird, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deaktivierung oder Veränderung des elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds für eine vorbestimmte Zeitdauer erfolgt.
Verfahren zur Steuerung einer induktiven Ladevorrichtung in einem Fahrzeug (2), wobei die Ladevorrichtung mindestens ein Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Leistungsübertragungsfelds umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein gestörtes Signal detektiert wird, wobei das gestörte Signal durch die Erzeugung des elektromagnetischen Signals gestört wird, wobei die Erzeugung des Leistungsübertragungsfelds deaktiviert oder verändert wird, wenn ein gestörtes Signal detektiert wird.