DE102018009412A1 - Device and method for determining a position of a Verbindungselments for loading a connecting element for charging an at least partially electrically driven vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das leitungsgebundene automatisierte Laden von Elektrofahrzeugen. Dabei sollen die Vorteile von Induktionslade-Lösungen mit den Vorteilen des leitungsgebundenen Ladens kombiniert werden. Um zuverlässig und automatisiert eine elektrische Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladeeinrichtung über ein Verbindungselement, beispielsweise einen fahrzeugseitigen Stecker, herstellen zu können, muss die Positionsbestimmung des Verbindungselements relativ zur Ladeeinheit sehr genau sein. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erzielt eine genaue Positionsbestimmung durch eine Anordnung von Spulen in der Ladeeinheit mit mindestens einer Spule (10) zum Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14), gekennzeichnet durch mindestens eine Zusatzspule (12) zum Liefern eines zweiten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14), wobei die mindestens eine Spule (10) und die mindestens eine Zusatzspule (12) nicht koaxial zueinander angeordnet sind, und aus dem ersten Detektionssignal und aus dem zweiten Detektionssignal die Position des Verbindungselements (14) bestimmbar ist.

Figure DE102018009412A1_0000
The invention relates to the wired automated charging of electric vehicles. The advantages of induction charging solutions are to be combined with the advantages of conducted charging. In order reliably and automatically to be able to produce an electrical connection between an electric vehicle and a charging device via a connecting element, for example a vehicle-side plug, the position of the connecting element relative to the charging unit must be very accurate. The object of the present invention achieves accurate position determination by arranging coils in the charging unit with at least one coil (10) for providing a first detection signal with respect to the connector (14), characterized by at least one auxiliary coil (12) for providing a second detection signal the connecting element (14), wherein the at least one coil (10) and the at least one additional coil (12) are not arranged coaxially to each other, and from the first detection signal and from the second detection signal, the position of the connecting element (14) can be determined.
Figure DE102018009412A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mindestens einer Spule zum Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements mit Hilfe mindestens einer Spule.The invention relates to a device for determining a position of a connecting element for charging an at least partially electrically driven vehicle with at least one coil for providing a first detection signal with respect to the connecting element. Moreover, the invention relates to a method for determining a position of a connecting element for charging an at least partially electrically driven vehicle by providing a first detection signal with respect to the connecting element by means of at least one coil.

Für das Aufladen von Elektrofahrzeugen, insbesondere für das automatisierte Aufladen von Elektrofahrzeugen, wurden bereits viele Induktionslade-Lösungen vorgeschlagen. In der Regel sind bei diesen Lösungen Spulenpaare einander gegenüberliegend angeordnet, wobei eine Primärspule mit einer elektrischen Versorgungsschaltung verbunden ist und eine Sekundärspule mit der Batterie eines Elektrofahrzeuges verbunden ist. Zum Erzielen des optimalen Wirkungsgrades solcher Induktionslade-Lösungen ist es wichtig, dass die jeweilige Primärspule und die jeweilige Sekundärspule zueinander optimal positioniert sind. Die Mittel zur optimalen Positionierung solcher Systeme sind in der Regel mit einem hohen infrastrukturellen und kostentechnischen Aufwand verbunden.For the charging of electric vehicles, especially for the automated charging of electric vehicles, many induction charging solutions have been proposed. As a rule, coil pairs are arranged opposite one another in these solutions, a primary coil being connected to an electrical supply circuit and a secondary coil being connected to the battery of an electric vehicle. To achieve the optimum efficiency of such induction charging solutions, it is important that the respective primary coil and the respective secondary coil are optimally positioned relative to each other. The means for optimum positioning of such systems are usually associated with a high infrastructural and cost outlay.

Aus der DE 10 2010 012 356 A1 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung an ein Fahrzeug bekannt, wobei ein Primärleiter induktiv koppelbar ist an eine Sekundärwicklung des Fahrzeugs. Hierbei sind Hilfswicklungen zur Detektion von Abweichungen zur optimalen Ausrichtung und/oder Positionierung des Fahrzeugs relativ zum Primärleiter vorgesehen, welche außerhalb der Sekundärwicklung oder Primärwicklung angeordnet sind.From the DE 10 2010 012 356 A1 a system for non-contact energy transfer to a vehicle is known, wherein a primary conductor is inductively coupled to a secondary winding of the vehicle. In this case, auxiliary windings are provided for detecting deviations for optimal alignment and / or positioning of the vehicle relative to the primary conductor, which are arranged outside the secondary winding or primary winding.

Um die Nachteile von Induktionslade-Lösungen zu vermeiden, insbesondere die Nachteile im Rahmen der optimalen Positionierung der beteiligten Spulenpaare, ist es von Vorteil, Ladesysteme herzustellen, welche eine elektrische Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladevorrichtung aufweisen. Dabei soll der Vorteil von Induktionslade-Lösungen aufrecht erhalten werden, der darin besteht, dass das Laden mittels Induktionslade-Lösungen weitestgehend automatisiert, insbesondere ohne Eingriff des Fahrers, durchgeführt werden kann.In order to avoid the disadvantages of induction charging solutions, in particular the disadvantages in the context of optimal positioning of the coil pairs involved, it is advantageous to produce charging systems which have an electrical connection between the vehicle and the charging device. In this case, the advantage of induction charging solutions is to be maintained, which is that the loading by means of induction charging solutions largely automated, especially without intervention of the driver, can be performed.

Aus der WO 2017/216458 ist ein solches elektrisches Verbindungssystem bekannt, wobei eine elektrische Verbindung zwischen zwei Teilen unter Verwendung von magnetischen Mitteln geschaffen wird. In einer konkreten Ausführungsform sieht dieses aus dem Stand der Technik bekannte System einen fahrzeugseitigen Stecker vor, der einen Magneten beinhaltet und ein bodenseitiges Spulensystem, welches mehrere Spulen umfasst. Das bodenseitige Spulensystem erzeugt statische Magnetfelder, die den fahrzeugseitigen Stecker, beziehungsweise den Magneten im Stecker, anziehen und somit die Verbindung zwischen Boden- und Fahrzeugeinheit ermöglichen.From the WO 2017/216458 Such an electrical connection system is known, wherein an electrical connection between two parts is provided by using magnetic means. In a specific embodiment, this known from the prior art system provides a vehicle-side connector, which includes a magnet and a bottom coil system comprising a plurality of coils. The bottom-side coil system generates static magnetic fields that attract the vehicle-side connector, or the magnet in the plug, and thus allow the connection between ground and vehicle unit.

Dieses aus dem Stand der Technik bekannte System hat allerdings den Nachteil, dass ein fahrzeugseitiger Stecker innerhalb eines Arbeitsbereiches einer Bodeneinheit nicht genau lokalisiert werden kann. Bevor das Anziehen und Stecken erfolgen kann, muss die Bodeneinheit den Stecker zunächst erkennen beziehungsweise detektieren. Bewegt sich der fahrzeugseitige Stecker (Magnet) über das Spulensystem, so wird eine Spannung in das Spulensystem induziert. Dieses Signal, also die in den Spulen induzierte Spannung, kann als Detektion genutzt werden. Es kann also eine Information abgeleitet werden, die besagt, ob der fahrzeugseitige Stecker sich im Arbeitsbereich der Bodeneinheit befindet, oder nicht und innerhalb welcher der Spulen des Spulensystems er sich befindet. Aufgrund der Symmetrie des Spulensystems kann keine absolute und keine relative Aussage zur Position des fahrzeugseitigen Steckers in Form von Werten in einem Koordinatensystem (x- und y-Richtung), welches bezüglich des Spulensystems angeordnet ist, gemacht werden.However, this known from the prior art system has the disadvantage that a vehicle-side connector within a working area of a ground unit can not be located accurately. Before the tightening and plugging can take place, the ground unit first has to detect or detect the plug. If the vehicle-side plug (magnet) moves over the coil system, a voltage is induced in the coil system. This signal, that is, the voltage induced in the coils, can be used as detection. It can therefore be derived information that says whether the vehicle-mounted connector is located in the working area of the ground unit or not and within which of the coils of the coil system it is located. Due to the symmetry of the coil system, no absolute and no relative statement about the position of the vehicle-side connector in the form of values in a coordinate system (x and y direction), which is arranged with respect to the coil system can be made.

Durch die ungenaue Lokalisierung des fahrzeugseitigen Steckers werden in der Folge mechanische oder magnetische Führungsmittel notwendig, um die elektrische Verbindung zuverlässig herzustellen. Diese Führungsmittel werden gemäß einer durch Steuermittel bestimmten Steuersequenz derart gesteuert, dass eine elektrische Verbindungsherstellung ermöglicht wird. Dies kann aufgrund der ungenauen Positionsbestimmung des Verbindungselements einige Zeit in Anspruch nehmen. Um den Einsatz der mechanischen oder magnetischen Führungsmittel zu minimieren und um den Vorgang der Verbindungsherstellung zwischen Fahrzeug und Ladeeinrichtung zu optimieren, ist es von Vorteil, die Positionsbestimmung der Verbindungseinheit zu verbessern.As a result of the inaccurate localization of the vehicle-side connector, mechanical or magnetic guidance means are necessary in order to reliably establish the electrical connection. These guide means are controlled in accordance with a control sequence determined by control means so as to enable electrical connection establishment. This may take some time due to the inaccurate position determination of the connecting element. In order to minimize the use of the mechanical or magnetic guide means and to optimize the process of connection between the vehicle and the charging device, it is advantageous to improve the position of the connection unit.

Durch eine verbesserte Positionsbestimmung kann eine Information abgeleitet werden, in welche Richtung eines Koordinatensystems (+x, -x, +y, -y), welches bezüglich des Ladesystems positioniert ist, ein elektrisches Verbindungselement, beispielsweise ein fahrzeugseitiger Stecker, bewegt werden muss, um eine Verbindungsherstellung zu ermöglichen.By an improved position determination, information can be derived in which direction of a coordinate system (+ x, -x, + y, -y), which is positioned relative to the charging system, an electrical connection element, for example a vehicle-side connector, must be moved to allow a connection.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, die Positionsbestimmung eines elektrischen Verbindungselementes im Rahmen eines automatisierten Ladesystems für Elektrofahrzeuge zu verbessern.The invention is therefore based on the object, the position determination of an electrical connection element in the context of automated charging system for electric vehicles.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are given by the features of the dependent claims.

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die es ermöglicht, eine Position eines Verbindungselements zum Laden eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu bestimmen. Die Vorrichtung umfasst dabei mindestens eine erste Spule zum Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements. Außerdem umfasst die Vorrichtung mindestens eine Zusatzspule zum Liefern eines zweiten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Spule und die Zusatzspule nicht koaxial zueinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt, weisen die erste Spule und die Zusatzspule zwei voneinander unterschiedliche Wicklungsachsen auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass aus dem ersten Detektionssignal und aus dem zweiten Detektionssignal die Position des Verbindungselements bestimmbar ist. Die Auswertung der Detektionssignale kann dabei zum Beispiel über eine Auswerteeinheit erfolgen. Die Auswerteeinheit kann dabei mit einem Mittel zur Einparkhilfe verbunden sein. So kann einem Fahrer die Positionierung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Bereich einer automatisierten Ladestation erleichtert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit mit einem Mittel der akustischen und/oder visuellen Rückmeldung im Fahrzeuginneren verbunden ist. So können zum Beispiel Hinweistöne in unterschiedlichen Frequenzen ausgesendet werden, die dem Fahrer die Positionierung seines Fahrzeugs erleichtern und/oder die Fahrzeugposition auf einem Bildschirm angezeigt werden.The invention provides a device which makes it possible to determine a position of a connecting element for charging an electrically driven vehicle. The device in this case comprises at least one first coil for supplying a first detection signal with respect to the connecting element. In addition, the device comprises at least one additional coil for supplying a second detection signal with respect to the connecting element. It is provided that the first coil and the additional coil are not arranged coaxially with each other. In other words, the first coil and the auxiliary coil have two different winding axes. The device according to the invention provides that the position of the connecting element can be determined from the first detection signal and from the second detection signal. The evaluation of the detection signals can be done for example via an evaluation. The evaluation unit can be connected to a parking aid. Thus, a driver can be facilitated the positioning of an electrically driven vehicle in the area of an automated charging station. It can also be provided that the evaluation unit is connected to a means of acoustic and / or visual feedback in the vehicle interior. Thus, for example, warning tones in different frequencies can be sent out, which make it easier for the driver to position his vehicle and / or display the vehicle position on a screen.

Zur Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, the characteristics of which provide additional benefits.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass mehrere Spulen eingesetzt werden, um das erste Detektionssignal zu liefern. Dabei ist es vorgesehen, dass diese Spulen koaxial angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Wicklungsachsen dieser Spulen identisch. Die Spulen können dabei unterschiedliche Radien aufweisen. Die Spulen sind dabei vorteilhafterweise in einer Ebene angeordnet. Die Spulen können aber auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein, die senkrecht zur gemeinsamen Wicklungsachse stehen können.According to a preferred embodiment it can be provided that a plurality of coils are used to deliver the first detection signal. It is envisaged that these coils are arranged coaxially. In other words, the winding axes of these coils are identical. The coils can have different radii. The coils are advantageously arranged in a plane. However, the coils can also be arranged in different planes, which can be perpendicular to the common winding axis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mehrere Zusatzspulen zum Liefern des zweiten Detektionssignals auf. Dabei sind die mehreren Zusatzspulen vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie bei mathematischer Drehung um einen Winkelbetrag um die Wicklungsachse der mindestens einen Spule zum Liefern des ersten Detektionssignals ineinander überführbar sind. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Zusatzspulen entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, deren Mittelpunkt sich auf der Wicklungsachse der mindestens einen Spule befindet, welche das erste Detektionssignal liefert. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass die Zusatzspulen alle den gleichen Abstand vom Zentrum der Spulenanordnung aufweisen, was die Auswertung der Detektionssignale erleichtert.According to a further embodiment, the device has a plurality of additional coils for supplying the second detection signal. In this case, the plurality of additional coils are advantageously arranged so that they can be converted into one another during mathematical rotation by an angular amount about the winding axis of the at least one coil for delivering the first detection signal. In other words, this means that the additional coils are arranged along a circular path whose center is located on the winding axis of the at least one coil which supplies the first detection signal. This arrangement has the advantage that the additional coils all have the same distance from the center of the coil arrangement, which facilitates the evaluation of the detection signals.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung sieht vor, dass vier Zusatzspulen in einem Winkel von 90 Grad zueinander um die Wicklungsachse der mindestens einen Spule zum Liefern des ersten Detektionssignals angeordnet sind. Dies bedeutet, dass imaginäre Verbindungslinien zwischen den Wicklungsachsen dieser Zusatzspulen senkrecht zueinander stehen. Der Schnittpunkt dieser imaginären Verbindungslinien liegt dabei auf der Wicklungsachse der mindestens einen Spule zum Liefern des ersten Detektionssignals. Diese orthogonale Anordnung erlaubt in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Positionierung des Verbindungselements in x- und y-Richtung eines Koordinatensystems, dessen x- und y-Achsen parallel zu den imaginären Verbindungslinien zwischen den Wicklungsachsen der Zusatzspulen ausgerichtet sind. A particularly advantageous arrangement provides that four additional coils are arranged at an angle of 90 degrees to each other about the winding axis of the at least one coil for supplying the first detection signal. This means that imaginary connecting lines between the winding axes of these additional coils are perpendicular to each other. The point of intersection of these imaginary connecting lines lies on the winding axis of the at least one coil for supplying the first detection signal. This orthogonal arrangement advantageously permits a particularly simple positioning of the connecting element in the x and y directions of a coordinate system whose x and y axes are aligned parallel to the imaginary connecting lines between the winding axes of the additional coils.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Verbindungselement zum Laden des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs einen Magneten aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das Verbindungselement, beispielsweise ein Stecker, einen Magneten aufweist oder mit einem Magneten verbunden ist. Der Magnet kann dabei in den Stecker integriert sein. Der Magnet kann aber auch an der Außenseite des Steckers angebracht sein. Der Magnet ist dabei dazu geeignet, in den Spulen und in den Zusatzspulen Spannungen zu induzieren. Wird der Magnet also über das Spulensystem, bestehend aus Spulen zum Liefern des ersten Detektionssignals und aus Zusatzspulen zum Liefern des zweiten Detektionssignals, bewegt, so wird dadurch eine Spannung in den Spulen induziert. Die so induzierte Spannung kann als Detektionssignal ausgelesen werden.A further embodiment of the device according to the invention provides that the connecting element for loading the at least partially electrically powered vehicle has a magnet. In other words, this means that the connecting element, for example a plug, has a magnet or is connected to a magnet. The magnet can be integrated in the plug. The magnet can also be attached to the outside of the plug. The magnet is suitable for inducing voltages in the coils and in the additional coils. Thus, when the magnet is moved across the coil system consisting of coils for providing the first detection signal and additional coils for providing the second detection signal, a voltage is thereby induced in the coils. The voltage thus induced can be read out as a detection signal.

Wie bereits ausgeführt, stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit. Das Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs umfasst die Schritte:

  • - Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements mit Hilfe mindestens einer Spule,
  • - Liefern eines zweiten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements mit Hilfe mindestens einer Zusatzspule, wobei
  • - die mindestens eine Spule und die mindestens eine Zusatzspule nicht koaxial zueinander angeordnet sind, und
  • - aus dem ersten Detektionssignal und aus dem zweiten Detektionssignal die Position des Verbindungselements bestimmt wird.
As already stated, the invention also provides a method for determining a position of a connecting element for charging an at least partially electrically driven vehicle. The method for determining a position of a connecting element for charging an at least partially electrically driven vehicle comprises the steps:
  • Supplying a first detection signal with respect to the connecting element by means of at least one coil,
  • - Providing a second detection signal with respect to the connecting element by means of at least one additional coil, wherein
  • - The at least one coil and the at least one additional coil are not arranged coaxially to each other, and
  • - From the first detection signal and from the second detection signal, the position of the connecting element is determined.

Eine mögliche Form des Verfahrens sieht dabei vor, dass ein Magnet des Verbindungselements die Detektionssignale in den Spulen induziert. Wie bereits ausgeführt, bedeutet dies, dass ein Magnet des Verbindungselements, wenn er über die Spulen und/oder Zusatzspulen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewegt wird, Spannungen in den Spulen erzeugt. Diese induzierten Spannungen werden als Detektionssignale geliefert.One possible form of the method provides that a magnet of the connecting element induces the detection signals in the coils. As already stated, this means that a magnet of the connecting element, when it is moved over the coils and / or additional coils of the device according to the invention, generates stresses in the coils. These induced voltages are supplied as detection signals.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

  • 1 eine Draufsicht einer schematischen Darstellung eines Spulensystems, wie es erfindungsgemäß genutzt werden kann, und
  • 2 eine Seitenansicht eines solchen Spulensystems.
The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 a top view of a schematic representation of a coil system, as it can be used according to the invention, and
  • 2 a side view of such a coil system.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.In the following, embodiments of the invention are described.

1 zeigt als Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Spulensystem. Das Spulensystem umfasst zum einen drei (gegebenenfalls auch eine andere Anzahl) koaxial angeordnete Spulen 10, welche ein erstes Detektionssignal bezüglich eines Verbindungselements liefern. 1 shows an embodiment of the device according to the invention, a coil system. The coil system comprises on the one hand three (possibly also a different number) coaxially arranged coils 10 which provide a first detection signal with respect to a connector.

Außerdem umfasst das Spulensystem einen Satz Zusatzspulen 12, welcher in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier Zusatzspulen besteht, welche so angeordnet sind, dass sie um eine mathematische Drehung um 90 Grad um die Wicklungsachse der ersten Spulen ineinander überführbar sind. Es können aber auch Anordnungen gewählt werden, in denen die Spulen um einen anderen Winkelbetrag gegeneinander angeordnet sind.In addition, the coil system comprises a set of additional coils 12 which consists in the embodiment shown here of four additional coils, which are arranged so that they can be converted by a mathematical rotation by 90 degrees about the winding axis of the first coil into each other. However, it is also possible to choose arrangements in which the coils are arranged at a different angle from each other.

Außerdem zeigt 1 ein Verbindungselement 14 sowie einen Magneten 16, welcher in dem Verbindungselement im gezeigten Ausführungsbeispiel integriert ist. 1 zeigt die beschriebene Anordnung in Draufsicht. Außerdem zeigt 1 einen Bewegungspfeil 18, welcher symbolisiert, dass sich das Verbindungselement auf die Spulen zu bewegt. Wenn das Verbindungselement in beschriebener Weise nun über das Spulensystem hinweg bewegt wird, so erfolgt durch das Vorhandensein des Magneten eine Induktion einer Spannung in den Spulen. Diese induzierte Spannung kann als Detektionssignal ausgewertet werden.Also shows 1 a connecting element 14 as well as a magnet 16 , which is integrated in the connecting element in the embodiment shown. 1 shows the described arrangement in plan view. Also shows 1 a movement arrow 18 , which symbolizes that the connecting element moves towards the spools. If the connecting element is moved over the coil system in the described manner, the presence of the magnet results in the induction of a voltage in the coils. This induced voltage can be evaluated as a detection signal.

Bewegt sich das Verbindungselement nun in Richtung des Bewegungspfeils, so wird zunächst eine höhere Spannung in der ihm am nächsten liegenden Zusatzspule induziert. Bewegt sich das Verbindungselement über das Spulensystem hinweg, so wird anschließend auch eine derart hohe Spannung in der gegenüberliegenden Zusatzspule induziert. Diese zwei Signale ermöglichen eine Aussage zur Position des Verbindungselements in Bezug auf das Spulensystem. Dadurch kann mithilfe einer Auswerteeinheit abgeleitet werden, aus welcher Richtung kommend sich das Verbindungselement über das Spulensystem hinweg bewegt hat.If the connecting element now moves in the direction of the movement arrow, initially a higher voltage is induced in the additional coil lying closest to it. If the connecting element moves beyond the coil system, then such a high voltage is subsequently induced in the opposite additional coil. These two signals provide information about the position of the connecting element with respect to the coil system. As a result, it can be deduced with the aid of an evaluation unit from which direction the connecting element has traveled over the coil system.

Die Auswerteeinheit kann nun zum Beispiel in Verbindung mit einem Mittel zur Einparkhilfe dem Fahrer signalisieren, wie er sein Fahrzeug optimal zum Spulensystem positionieren kann. Wie bereits ausgeführt, kann dies sowohl über ein klassisches Parkassistenzsystem, wie es bekannt ist, erfolgen, oder auch beispielsweise über akustische Signale. Als besonders vorteilhaft kann dabei angesehen werden, dass der Fahrer das Fahrzeug nicht verlassen muss, um die genaue Position des Verbindungselements in Bezug auf das Spulensystem zu ermitteln.The evaluation unit can now, for example, in conjunction with a means for parking aid signal to the driver how he can optimally position his vehicle to the coil system. As already stated, this can be done both via a classic parking assistance system, as is known, or also, for example, via acoustic signals. It can be considered to be particularly advantageous that the driver does not have to leave the vehicle in order to determine the exact position of the connecting element in relation to the coil system.

2 zeigt eine Seitenansicht des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Hierbei sind die Spulen zum Liefern des ersten Detektionssignals 10 und die Zusatzspulen 12 in zwei übereinander liegenden parallelen Ebenen angeordnet. Wie bereits beschrieben, kann nun das Verbindungselement 14 über das Spulensystem hinweg bewegt werden, sodass der Magnet 16, welcher in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Verbindungselement integriert ist, in den Spulen 10, 12 des Spulensystems die jeweiligen Detektionssignale induziert. 2 shows a side view of the embodiment described above. Here, the coils are for supplying the first detection signal 10 and the additional coils 12 arranged in two superimposed parallel planes. As already described, now the connecting element 14 be moved across the coil system, so the magnet 16 , which is integrated in the connecting element shown in the embodiment shown here, in the coils 10 . 12 of the coil system induces the respective detection signals.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement ein fahrzeugseitig mit einer Fahrzeugbatterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verbundener Stecker. Der fahrzeugseitige Stecker umfasst dabei einen Magneten. Bewegt sich der fahrzeugseitige Stecker in Richtung des Bewegungspfeils 18, beispielsweise in -x-Richtung eines Koordinatensystems, welches in Bezug auf das Spulensystem angeordnet ist, so wird zunächst eine höhere Spannung in der dem Stecker am nächsten liegenden Zusatzspule induziert. Bewegt sich der Stecker über das Spulensystem hinweg, so wird anschließend auch eine derart hohe Spannung in der gegenüberliegenden Zusatzspule induziert. Diese zwei Signale ermöglichen eine Aussage zur Position des fahrzeugseitigen Steckers relativ zum Spulensystem.In a specific embodiment, the connecting element is a vehicle-side connected to a vehicle battery of an at least partially electrically powered vehicle connector. The vehicle-side connector includes a magnet. If the vehicle-side connector moves in the direction of the movement arrow 18 For example, in the -x direction of a coordinate system which is arranged with respect to the coil system, a higher voltage is first induced in the additional coil closest to the plug. If the plug moves beyond the coil system, then such a high voltage is subsequently induced in the opposite additional coil. These two signals provide information about the position of the vehicle-side connector relative to the coil system.

Folgende Information kann abgeleitet werden: Der Stecker kam aus +x-Richtung und hat sich in -x-Richtung bewegt. Um wieder in den Bereich des Spulensystems zu kommen, muss der Stecker in +x-Richtung bewegt werden.The following information can be derived: The plug came from + x-direction and moved in -x-direction. To get back in the area of the coil system, the plug must be moved in the + x direction.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung die Positionsbestimmung des Verbindungselements mithilfe von Zusatzspulen erfolgen kann.Overall, the example shows how can be done by means of additional coils by the invention, the position determination of the connecting element.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
SpuleKitchen sink
1212
Zusatzspuleadditional coil
1414
Verbindungselementconnecting element
1616
Magnetmagnet
1818
Bewegungspfeilmovement arrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010012356 A1 [0003]DE 102010012356 A1 [0003]
  • WO 2017/216458 [0005]WO 2017/216458 [0005]

Claims (7)

Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements (14) zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit - mindestens einer Spule (10) zum Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14), gekennzeichnet durch - mindestens eine Zusatzspule (12) zum Liefern eines zweiten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14), wobei - die mindestens eine Spule (10) und die mindestens eine Zusatzspule (12) nicht koaxial zueinander angeordnet sind, und - aus dem ersten Detektionssignal und aus dem zweiten Detektionssignal die Position des Verbindungselements (14) bestimmbar ist.Device for determining a position of a connecting element (14) for charging an at least partially electrically driven vehicle, comprising - at least one coil (10) for providing a first detection signal with respect to the connecting element (14), characterized by - at least one additional coil (12) for delivering a second detection signal with respect to the connecting element (14), wherein - the at least one coil (10) and the at least one additional coil (12) are not arranged coaxially to each other, and - from the first detection signal and from the second detection signal, the position of the connecting element (14 ) is determinable. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit mehreren Spulen (10) zum Liefern des ersten Detektionssignals, wobei die mehreren Spulen (10) zum Liefern des ersten Detektionssignals koaxial angeordnet sind.Device according to Claim 1 , comprising a plurality of coils (10) for providing the first detection signal, wherein the plurality of coils (10) for providing the first detection signal are arranged coaxially. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Zusatzspulen (12) zum Liefern des zweiten Detektionssignals, wobei die mehreren Zusatzspulen (12) zum Liefern des zweiten Detektionssignals bei mathematischer Drehung um einen Winkelbetrag um die Wicklungsachse der mindestens einen Spule (10) zum Liefern des ersten Detektionssignals ineinander überführbar sind.Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of auxiliary coils (12) for providing the second detection signal, the plurality of auxiliary coils (12) for providing the second detection signal by mathematical rotation through an angular amount about the winding axis of the at least one coil (10) to provide the second detection signal first detection signal into each other can be transferred. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei vier Zusatzspulen (12) in einem Winkel von 90° zueinander um die Wicklungsachse der mindestens einen Spule (10) angeordnet sind.Device after Claim 3 wherein four auxiliary coils (12) are arranged at an angle of 90 ° to each other about the winding axis of the at least one coil (10). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (14) zum Laden des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs einen Magneten (16) aufweist.Device according to one of the preceding claims, wherein the connecting element (14) for charging the at least partially electrically driven vehicle has a magnet (16). Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Verbindungselements (14) zum Laden eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, durch - Liefern eines ersten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14) mit Hilfe mindestens einer Spule (10), gekennzeichnet durch - Liefern eines zweiten Detektionssignals bezüglich des Verbindungselements (14) mit Hilfe mindestens einer Zusatzspule (12), wobei - die mindestens eine Spule (10) und die mindestens eine Zusatzspule (12) nicht koaxial zueinander angeordnet sind, und - aus dem ersten Detektionssignal und aus dem zweiten Detektionssignal die Position des Verbindungselements (14) bestimmt wird.Method for determining a position of a connecting element (14) for charging an at least partially electrically driven vehicle, by - supplying a first detection signal with respect to the connecting element (14) by means of at least one coil (10), characterized by - providing a second detection signal with respect to the connecting element (14) by means of at least one additional coil (12), wherein - the at least one coil (10) and the at least one additional coil (12) are not arranged coaxially to each other, and - from the first detection signal and from the second detection signal, the position of the connecting element (14) is determined. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Magnet (16) des Verbindungselements (14) die Detektionssignale in den Spulen (10, 12) induziert.Method according to Claim 6 in which a magnet (16) of the connecting element (14) induces the detection signals in the coils (10, 12).
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