KR20170027770A - 유도 충전 시스템의 작동 장치 및 작동 방법 - Google Patents

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외르크 멕스
마르쿠스 마이어
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 자동차(2)용 유도 충전 시스템(1)의 작동 장치(15)에 관한 것이며, 상기 장치는 충전 스테이션(3)의 고정식 1차 유닛(4), 자동차(2)에 할당된/할당 가능한 2차 유닛(6), 및 상기 1차 유닛(4)에 대해 상기 2차 유닛(6)을 구비한 자동차(2)의 포지셔닝 수단을 포함한다. 본 발명에 따라 상기 포지셔닝 수단은 적어도 하나의 초광대역 센서(16, 17, 21)를 포함한다.

Description

유도 충전 시스템의 작동 장치 및 작동 방법{DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN INDUCTIVE CHARGING SYSTEM}
본 발명은 고정식 1차 유닛, 자동차에 할당된/할당 가능한 2차 유닛, 및 상기 1차 유닛에 대해 상기 2차 유닛을 구비한 자동차의 포지셔닝 수단을 포함하는 자동차용 유도 충전 시스템의 작동 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 고정식 1차 유닛 및 자동차에 할당된 2차 유닛을 포함하는 자동차용 유도 충전 시스템의 작동 방법에 관한 것이며, 2차 유닛을 구비한 자동차는 1차 유닛에 대해 정렬된다.
최신 자동차는 종종 내연 기관에 추가해서 또는 내연 기관에 대한 대안으로서 전기 기계를 구동 장치로서 포함한다. 전기 기계가 특히 모터 작동을 위해 에너지를 공급받을 수 있도록, 충전식 배터리 또는 충전식 에너지 저장 장치가 자동차에 탑재된다. 원칙적으로, 전기 기계의 회복(recuperative) 작동에 의해 에너지 저장 장치를 충전하는 것이 가능하다. 그러나 언제나 가능하지는 않기 때문에, 사용자가 전기 충전소 또는 충전 스테이션의 자동차 스탠드에서 전기 저장 장치를 충전할 수 있는 추가의 충전 시스템이 일반적으로 제공된다. 요즘, 사용자는 차량을 충전 스테이션 또는 충전 컬럼의 충전 케이블에 연결하고, 이 경우 차량은 먼저 이를 위해 제공된 지지 표면 상에 주차한다. 대안으로서, 유도 에너지 전달에 의해 자동차의 에너지 저장 장치를 충전하는 비접촉 충전 시스템이 공지되어 있다. 이를 위해, 유도 충전 시스템은 1차 유닛과 2차 유닛을 포함하고, 1차 유닛은 1차 코일, 고주파 인버터 및 공진 커패시터를 포함하고, 2차 유닛은 2차 코일, 공진 커패시터 및 정류기를 포함한다. 1차 유닛 및 2차 유닛은 각각 공진 주파수가 서로 매칭되는 공진 회로를 형성한다. 1차 코일이 인버터에 의해 여기되면, 2차 코일을 관통하여 2차 코일에 전류 흐름을 생성하는 자기장이 생성되고, 상기 전류 흐름은 배터리를 충전할 수 있다. 따라서 유도 충전 시스템은 변압기의 원리를 기반으로 한다.
최적의 충전 과정을 위해, 2차 유닛이 1차 유닛에 대해 최적으로 정렬되는 것이 바람직하다. 선행 기술로부터, 1차 유닛 위에 또는 1차 유닛에 대해 2차 유닛을 구비한 자동차를 포지셔닝하기 위해 사용되는 수단들이 이미 공지되어 있다. 이것은 예를 들어 자율 주차 시스템에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 과제는 1차 유닛 또는 유도 충전 스테이션에 대한 자동차의 포지셔닝이 동일한 수단에 의해 근거리 및 원거리 모두에서 실시될 수 있는, 유도 충전 시스템의 작동 장치 및 작동 방법을 제공하는 것이다.
청구항 1의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 장치는 1차 유닛 또는 유도 충전 스테이션에 대한 자동차의 포지셔닝이 동일한 수단에 의해 근거리 및 원거리 모두에서 실시될 수 있다는 이점을 갖는다. 이들은 또한 주차 구역에 자동차를 통상적으로 주차할 때도 사용될 수 있다. 수단들은 또한 자동차를 명확하게 식별함으로써 예를 들어 충전 과정을 허가(authorization)하는 데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 상기 수단들이 적어도 하나의 초광대역 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 초광대역 센서는 전자기 펄스 또는 연속 신호를 송신하도록 설계되고, 상기 펄스 또는 신호는 물체에서 반사된다. 반사된 펄스들은 초광대역 센서의 수신기에 의해 검출되고, 송신된 신호의 전파 시간이 계산된다. 전파 시간의 측정에 의해 거리가 결정된다. 초광대역의 사용에 의해, 근거리 또는 미세 포지셔닝뿐만 아니라 원거리 포지셔닝이 이루어질 수 있으므로, 초기 주차 과정 및 1차 코일에 대한 주차 구역 상의 최종 정렬이 동일한 수단에 의해 실시될 수 있다. 이는 한편으로는 비용상의 이점을 가져오고 다른 한편으로는 원거리 포지셔닝 및 근거리 포지셔닝을 위해 상이한 수단이 사용되는 장치에 비해 계산 노력이 줄어든다. 장치에 의해 결정된 자동차의 위치는 운전자에게 최적의 포지셔닝을 위해 자동차를 이동시키는 방법에 대한 지침을 제공하거나, 또는 최적의 위치에 도달하도록 자동차를 자동으로 제어/이동시키기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 나노초 범위 또는 그 이하의 짧은 펄스 또는 적어도 500 MHz의, 바람직하게는 1 GHz 보다 큰 주파수 대역폭을 갖는 신호가 송신된다. 그 결과 센티미터 범위의 높은 공간 분해능이 얻어진다. 바람직하게는 여기서 2 내지 15 GHz, 특히 6 내지 8.5 GHz 또는 22 내지 29 GHz의 주파수 범위가 제안된다. 또한, 초광대역 센서는 바람직하게는 추가의 전자기파가 상이한 편파 방향으로 방출되도록 설계된다. 이 정보는 편파 정보를 사용하여 추가의 물체 식별을 수행하는 편파 레이더 시스템을 구축하는 데 사용될 수 있다. 이로 인해, 특히 자동차와 충전 스테이션 사이의 방향의 보충 결정이 가능해진다.
상기 수단은 다수의 초광대역 수신기를 포함하는 것이 바람직하다. 원칙적으로, 초광대역 신호가 송신기에 의해 송신되고, 다수의 수신기에 의해 수신됨으로써, 상이한 전파 시간 및 그에 따라 충전 스테이션 또는 1차 유닛에 대한 자동차의 위치가 결정될 수 있다. 따라서, 초광대역 센서는 적어도 하나의 초광대역 송신기 및 적어도 하나의, 특히 다수의 초광대역 수신기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 초광대역 센서 또는 센서들이 자동차 및 1차 유닛 상에 배치되며, 각각의 초광대역 센서는 하나 이상의 송신기 및/또는 하나 이상의 수신기를 포함할 수 있다. 장치의 분해능 또는 정확도는 초광대역 센서, 특히 초광대역 수신기의 개수만큼 증가 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 초광대역 센서들은 서로 통신하도록 설계된다. 원칙적으로, 전술한 바와 같이, 1차 유닛에 대한 자동차 또는 2차 유닛의 위치는 초광대역 센서에 의해 신호를 송신하고 그 반사를 수신함으로써 결정되거나 적어도 추정될 수 있다. 그러나 적어도 하나의 초광대역 센서가 자동차 및 충전 스테이션에 각각 제공되는 경우 초광대역 센서들이 서로 통신하는 것도 가능하다. 즉, 초광대역 센서들 중 하나는 신호를 송신하고, 다른 초광대역 센서는 상기 신호를 검출하고 평가한다. 이를 위해, 예를 들어, 송신되는 신호에 코딩이 제공되고, 상기 코딩은 다른 초광대역 센서에 의해 검출되고 판독된다. 코딩에 따라, 수신 초광대역 센서는 선택적으로 마찬가지로 코딩이 제공된 신호를 재전송한다. 이로 인해, 2차 유닛 및/또는 1차 유닛은 충전 과정을 허가하기 위해 간단하고 빠른 방식으로 식별될 수 있다. 또한, 바람직하게는 다수의 초광대역 수신기 또는 센서가 자동차 및 1차 유닛 상에 각각 배치된다. 이 경우, 초광대역 수신기는 자동차 및/또는 충전 스테이션 또는 1차 유닛의 포지셔닝을 위해서뿐만 아니라 식별을 위해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 상기 수단은 적어도 하나의 식별 장치를 포함한다. 식별 장치는 예를 들어 적절한 식별 특징을 판독할 수 있도록 전술한 바와 같이 설계될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 상기 수단은 자동차의 주행 거리 검출 장치를 포함한다. 예를 들어, 자동차의 휠 운동 및/또는 스티어링 각을 검출하는 주행 거리 검출 장치는 초광대역 센서 또는 초광대역 센서들에 의해 검출된/결정된 위치를 참조하거나 타당성 검사하는 것을 가능하게 한다.
또한, 바람직하게는 자동차의 초광대역 송신기 및/또는 수신기가 자동차의 언더 바디, 전방 측 또는 후방 측에 배치된다. 특히 상기 송신기 및/또는 수신기는 특히, 1차 유닛에 대해 2차 유닛을 최적으로 포지셔닝하기 위해, 언더 바디 상에 마찬가지로 배치된 2차 유닛에 할당된다.
청구항 제 8 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 방법은, 적어도 하나의 초광대역 센서에 의한 포지셔닝 과정을 위해, 충전 스테이션에 대한 자동차의 현재 위치가 결정되는 것을 특징으로 한다. 자동차의 위치는 충전 스테이션과 자동차 간의 거리뿐만 아니라, 충전 스테이션에 대한, 특히 1차 유닛에 대한 자동차의 정렬을 의미한다. 이로 인해, 앞서 언급한 장점들이 얻어진다. 다른 특징들 및 장점들은 전술한 설명 및 종속 청구항들에 제시된다.
차량 및/또는 충전 스테이션은 충전 과정을 실시하기 전에, 특히 포지셔닝 과정을 실시하기 전 또는 후에 식별되는 것이 특히 바람직하다. 식별은 바람직하게는 각각 하나 이상의 수신기를 포함할 수 있는 하나 이상의 초광대역 센서 및/또는 별도의 식별 장치에 의해 이루어진다. 바람직하게는, 충전 스테이션에 대한 자동차의 포지셔닝을 위해 또는 상기 자동차의 위치를 결정하기 위해, 개별적인 전자기 펄스가 초광대역 센서에 의해 송신되고, 반사된 펄스가 수신되며, 그 전파 시간이 위치 결정을 위해 계산된다. 펄스 대신에, 연속 신호, 예를 들어 사인파 신호가 바람직하게 송신된다. 수신기는 주파수 범위에서 상이한 주파수에 걸쳐 수신 신호의 진폭 및 위상을 측정한다. 푸리에 변환 후 시간 범위의 데이터가 다시 얻어진다. 전술한 바와 같이, 매우 짧은 펄스가 바람직하게 송신된다. 대안으로서, 식별은 바람직하게는 서로 통신하는 초광대역 센서에 의해 전술 한 바와 같이 수행된다.
특히 바람직하게, 전자기파는 편파 정보에 의해 추가의 물체 식별을 수행하기 위해 전술한 바와 같이 상이한 편파 방향으로 송신된다. 물체의 후방 산란 특성은 사용된 주파수 외에도 입사 전자기파의 편파에 따라 달라진다. 이것은 방법의 바람직한 실시예에 의해, 예를 들어 자동차 및/또는 충전 스테이션을 식별하기 위해 이용됨으로써, 페어링(pairing), 즉 자동차와 충전 스테이션과의 연계 또는 충전 과정의 허가가 실시될 수 있다.
이하, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된다.
도 1a 및 도 1b는 자동차용 유도 충전 시스템의 상이한 도면.
도 2는 충전 시스템의 개략적인 상세도.
도 3은 충전 시스템을 작동시키기 위한 바람직한 장치의 제 1 실시예.
도 4는 장치의 제 2 실시예.
도 5는 장치의 제 3 실시예.
도 6은 장치의 제 4 실시예.
도 7은 장치의 바람직한 개선예.
도 8a 및 도 8b는 장치를 작동시키기 위한 상이한 방법의 흐름도.
도 1은 자동차(2)용 유도 충전 시스템(1)을 측면도(도 1a) 및 평면도(도 1b)로 도시한다. 자동차(2)는 전기 에너지 저장 장치(도시되지 않음)에 연결된 구동 장치(도시되지 않음)로서 적어도 하나의 전기 기계를 포함한다. 전기 기계의 회복 작동과 무관하게 에너지 저장 장치에 에너지를 공급할 수 있도록, 충전 시스템(1)이 제공되는데, 상기 충전 시스템(1)은 1차 유닛(4)을 가진 고정식 충전 스테이션(3), 및 자동차(2)의 언더 바디에 장착된 2차 유닛(6)을 포함한다..
도 2는 충전 시스템(1)의 기본적인 구성을 개략적으로 도시한다. 1차 유닛(4)은 전원 공급 장치의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기(7)를 포함한다. 또한, 1차 유닛(4)은 1차 코일(9)의 소정 교류 전압을 직류 전압으로부터 설정하기 위해 고주파로 작동되는 인버터(8)를 포함한다. 1차 코일(9)은, 특히 공진 커패시터와 함께, 충전 시스템(1)의 1차 공진 회로를 형성한다.
2차 유닛(6)은 2차 공진 회로를 포함하며, 상기 2차 공진 회로는 상응하는 공진 커패시터와 함께 2차 코일(10)에 의해 형성된다. 바람직하게는, 2차 유닛과 1차 유닛의 공진 회로들이 서로 매칭된다. 2차 코일(10)은 정류기(11)에 연결되고, 상기 정류기(11)는 자동차의 재충전 가능한 에너지 저장 장치(12)에 연결된다.
따라서, 충전 시스템(1)은 변압기의 원리에 기초하고, 전력은 교번 자기장을 통해 1차 유닛(4)으로부터 2차 유닛(6)으로 전송되고, 1차 코일(9) 및 2차 코일(10)은 자기 공명을 통해 서로 연결된다. 1차 코일(9)에서 인버터(8)에 의해 교류 전압을 설정함으로써, 2차 코일 (10)을 관통하고 거기에 상응하는 전류를 야기하는 자기장이 생성된다. 정류기(11)는 교류 전압 또는 교류를 에너지 저장 장치(12)의 충전을 위한 직류 전압 또는 직류로 변환한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 충전 과정을 실시하기 위해 2차 유닛(6)이 1차 유닛(4)에 대해 정렬되거나, 또는 코일(9)에 의해 생성된 자기장이 2차 코일(10)을 관통하도록 포지셔닝될 필요가 있다. 정렬을 수월하게 하기 위해, 충전 스테이션(3)은 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 차도 지면(14) 상의 마킹(marking)(13)으로 표시될 수 있다. 포지셔닝을 단순화하고, 특히 자동으로 수행하기 위해, 충전 시스템(1)을 작동시키기 위한 장치(15)가 이하에 제시된다. 장치(15)에서는 초광대역 시스템이 자동차(2)의 포지셔닝을 위해 사용된다. 도 3 내지 도 7은 장치(15)의 상이한 실시예를 각각 자동차(2) 및 충전 스테이션(3)의 평면도로 도시한다. 도 3은 다수의 초광대역 센서(16 및 17)가 1차 유닛(4)에 할당되는 제 1 실시예에 따른 장치(1)의 형성을 도시한다. 본 실시예에서, 각각 2개의 초광대역 센서(16)가 1차 유닛(4)(예를 들어 로딩 플레이트로서 설계된)의 대향하는 길이 방향 측면(18) 상에 제공되고, 다른 쌍의 초광대역 센서(16)는 자동차(2)를 향하는 단부면(19) 상에 제공되며, 2개의 초광대역 센서(16)는 자동차(2)로부터 떨어져 있는 단부면(20) 상에 제공된다. 도 3에는 또한 자동차(2)의 방향으로 정렬된 초광대역 센서들(17)의 작동 영역들이 도시되어 있다. 전체적으로 초광대역 센서들(16, 17) 모두가 1차 유닛(4)의 방향으로 정렬된다.
자동차(2)의 전방 단부에 2개의 초광대역 센서(21)가 제공되고, 상기 초광대역 센서들의 작동 영역들은 전방을 향한 자동차(2)의 주행 방향으로 정렬된다. 초광대역 센서들(16, 17, 21)의 각각은 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의, 필요하다면 다수의 수신기를 포함한다.
초광대역 센서들(16, 17, 21)은 바람직하게는 개별 전자기 펄스를 송신한다. 상기 펄스들은 전파 매체(예: 공기)와는 다른 전기적 특성을 가진 물체에 반사된다. 반사된 펄스들은 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 등록/검출되고, 그들의 전파 시간이 결정된다. 펄스가 반사된 물체와 각각의 센서 간의 거리는 전파 시간의 측정을 통해 결정된다. 펄스 대신 연속 신호, 예를 들어 사인파 신호가 송신될 수도 있다. 그 경우 수신기는 주파수 범위에서 상이한 주파수에 대해 연속해서 수신 신호의 진폭 및 위상을 측정한다. 특히, 푸리에 변환 후, 시간 범위에서 다시 판독 가능한 데이터가 주어진다.
대안으로서, 자동차 상의 초광대역 센서들(21)이 충전 스테이션(3)의 초광대역 센서들(16, 17)과 통신한다. 이를 위해, 초광대역 센서들(16, 17, 21) 중 적어도 하나는 신호를 송신하고, 상기 신호는 특히 식별을 위한 코딩을 포함한다. 초광대역 센서들(16, 17, 21) 중 다른 하나는 신호를 검출하고, 코딩을 판독하고, 예를 들어, 검출된 신호가 허용 신호, 예를 들어 1차 유닛에 적합한 2차 유닛의 신호인지의 여부를 결정할 수 있다. 그렇다면, 수신 초광대역 센서가 긍정 식별을 확인하기 위한 응답 신호를 전송함으로써, 충전 과정이 허가될 수 있다.
특히 나노초 또는 서브-나노초 범위의 매우 짧은 펄스, 또는 적어도 500 MHz의, 바람직하게는 1 GHz 보다 큰 고주파 대역폭을 갖는 신호가 송신되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 센티미터 범위의 높은 공간 분해능이 달성된다. 바람직하게는 2 내지 15 GHz, 특히 6 내지 8.5 GHz, 또는 22 내지 29 GHz의 주파수 범위가 제안된다.
또한, 상이한 편파 방향의 전자기파는 하나 이상의 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 송신될 수 있다. 이 정보는 편파 정보를 이용하여 추가의 물체 식별을 수행하는 편파 레이더 시스템을 구축하는데 사용될 수 있다. 물체의 특성은, 편파에 따라 입사 전자기파의 반사가 이루어지는 방식으로 이용된다. 장치(15)의 각도 분해능은 상이한 센서들의 조합에 의해 달성된다. 필요한 경우 신호들이 서로 적절히 오프셋됨으로써, 모니터링될 공간이 바람직하게는 완전히 스캔되거나 검출될수 있다.
도 3에 따른 제 1 실시예에서, 장치(15)는 충전 스테이션(3) 내에 실질적으로 통합된다. 초광대역 센서(16, 17)의 작동 범위는 로딩 플레이트 또는 1차 유닛(4)을 넘어 연장되는 것이 바람직하다. 길이 방향 측면(18)에 장착된 초광대역 센서들(16)은 특히 1차 유닛(4) 상의 이물 검출을 위해 사용된다. 초광대역 센서들(17) 및 (21)은 특히 1차 유닛(4) 위에 2차 유닛(6)을 구비한 자동차(2)의 포지셔닝을 위해 사용되고, 이 경우 초광대역 센서(17)는 이물 검출을 위해 사용되며, 초광대역 센서(21)는 커플링 또는 충전 과정의 허가를 위해 사용된다.
앞선 도면들로부터 이미 공지된 소자들은 동일한 도면 부호로 표시되므로, 이 점에서 상기 설명이 참조된다. 이하에서는 차이점만이 설명된다.
도 4는 장치(15)의 제 2 실시예를 도시하며, 이 실시예는 단 4개의 초광대역 센서(16, 17)가 1차 유닛(4)에 할당되는 점에서 전술한 실시예와 상이하다. 이 경우, 초광대역 센서들(16, 17)은 각각 직사각형, 특히 정사각형 1차 유닛(4)의 하나의 코너에 할당됨으로써, 작동 영역 또는 각각의 주축이 적어도 1차 유닛(4)의 중심을 통해 투영된다. 도 4의 실시예에 따른 장치(15)의 동작 방식은 전술한 실시예에 상응한다. 사용된 초광대역 센서들(16)의 개수가 감소되어, 한편으로는 비용 및 계산 복잡성이 감소하지만, 다른 한편으로는 위치 검출의 분해능이 감소한다. 대안으로서, 초광대역 센서들(16)을 접근하는 자동차(2)의 방향으로 단부면(19) 상에 정렬시키고 및/또는 초광대역 센서들(17)을 서로를 향하도록 정렬시키는 것도 가능하다.
도 5는 장치(15)의 제 3 실시예를 도시하고, 이 경우 1차 유닛(4)에는 단 하나의 초광대역 센서(17)가 제공되며, 상기 초광대역 센서(17)는 자동차(2)를 향한 단부면(19) 상에 배치되고, 그 작동 영역은 1차 유닛(4)으로부터 멀어지는 방향으로, 접근하는 자동차(2)를 향한다. 초광대역 센서(17)는 자동차(2)를 위한 가이드 라인으로서 사용된다. 자동차(2)의 초광대역 센서들(21)은 또한 자동차(2)의 포지셔닝 및 커플링 또는 허가를 위해 사용된다. 이를 위해, 초광대역 센서들(21)이 자동차(2)의 언더 바디(5)에 배치되는 것이 바람직하다.
도 6은 장치(15)의 제 4 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 2개의 초광대역 센서(17)가 1차 유닛(4)에 직접 할당되지 않고 오히려 충전 스테이션(3)에 또는 마킹(13)에 의해 표시된 충전 스테이션(3)의 단부에 할당되고, 도 6에 도시된 바와 같이, 작동 영역들이 1차 유닛(4) 위로 연장되며 서로 겹쳐지는 방식으로 정렬된다. 여기에서도, 초광대역 센서들(17, 21)은 자동차(2)를 포지셔닝하기 위해 전술한 바와 같이 작동된다. 초광대역 센서들(17)은, 임계 영역, 특히 1차 유닛(4)의 영역을 검출하도록, 마킹(13)에 의해 표시된 주차 공간 또는 충전 스테이션(3)의 지지 영역 내에 통합되는 것이 바람직하다.
도 7은 도 3 및 도 4의 장치(15)의 예시적인 측면도를 도시한다. 2차 유닛(6)은 자동차(2)의 언더 바디(5) 상에 초광대역 센서(21)와 함께 배치된다. 1차 유닛(4)은 로딩 플레이트로서 차도(14) 내에 통합되어 배치된다. 1차 유닛(4) 및 초광대역 센서(17)는 자동차(2)를 향한 단부면(19) 상에 그리고 자동차로부터 떨어진 단부면(20) 상에 배치된다. 초광대역 센서(17)의 작동 범위는 바람직하게는 1차 유닛(4)을 넘어 연장된다. 초광대역 센서(17)의 검출 폭은 자동차(2)의 포지셔닝이 초광대역 센서에 의해 이루어지는 소정 "액티브 영역"에 따라 미리 정해진다.
도 7의 실시예에 따라, 충전 스테이션(3)에 의해 자동차(2) 또는 2차 유닛(6)의 식별을 가능하게 하는 마킹 또는 명확한 특징(22)이 2차 유닛(6)에 제공된다. 이를 위해, 상기 특징(22)을 검출하는 식별 장치(23)가 제공된다.
또한, 자동차(2)가 아닌 로딩 스테이션(3) 또는 차도(14) 상에 대안으로서 또는 추가로 특징(22)을 제공하는 것도 가능하다. 특징(22)은 반드시 차도(4) 상에서 하부를 향해 또는 자동차(2)의 언더 바디(5)에서 상부를 향해 정렬될 필요는 없다. 오히려 자동차(2) 및/또는 충전 스테이션(3) 상에 측 방향으로 특징(22)을 제공하는 것도 가능하다. 식별 장치(23)는 특징(22)을 검출할 수 있도록 적절하게 형성되거나 정렬되어야 한다. 자동차(2)에 장치(15)가 통합되는 경우, 장치(15)가 운전자에 의한 충전 요구 시에 또는 충전 스테이션을 만날 때 자동으로 활성화된다. 충전 스테이션을 만나는 것은 예컨대 자동차(2)의 네비게이션 시스템의 네비게이션 데이터에 의한 조정에 의해 검출될 수 있다. 충전 스테이션(3)의 측에서, 장치(15) 또는 거기에 제공된 초광대역 센서들(16) 및/또는 (17)이 특정의, 바람직하게는 규칙적인 간격으로 또는 연속적으로 신호를 송신하는 것도 가능하다.
대안으로서, 식별 장치(23)는 전술한 바와 같이 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 초광대역 센서(16, 17, 21) 또는 이들 중 적어도 하나는 식별을 위한 코딩을 가진 신호를 송신하고, 상기 신호는 다른 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 검출되며 경우에 따라 확인되거나 또는 적어도 평가된다. 초광대역 센서들(16, 17, 21)이 배치되는 위치에 따라, 포지셔닝 방법이 다르게 실시될 수 있다. 기본적으로 허가, 포지셔닝, 및 통신 형성의 단계가 중요하고, 상기 단계들의 순서는 달라질 수 있다. 충전 과정을 가능한 한 간단하게 하기 위해, 충전 스테이션(3)과 자동차(2) 사이의 명확한 할당이 바람직하며, 경우에 따라 통신 형성 전에 반드시 필요하다.
도 8a 및 도 8b는 충전 시스템(1)을 작동시키는 방법의 상이한 시퀀스를 나타낸다. 도 8a에 따라, 제 1 단계(S1)에서 충전 스테이션(3)은 네비게이션 시스템에 의해 선택되어 접근된다. 후속 단계(S2)에서, 특히 장치(15)에 의한 원거리 포지셔닝이 이루어지고, 후속 단계(S3)에서 장치(15)에 의해 1차 유닛(4)에 대한 2차 유닛(6)의 미세 조정이 이루어진다. 자동차(2)가 충전 스테이션(3)에 대해 적절히 정렬되면, 단계(S4)에서 허가가 이루어진다. 이를 위해, 특히 자동차(2) 및/또는 충전 스테이션(3)의 식별하기 위해, 자동차(2) 또는 충전 스테이션(3)에서 특징들(22)이 검출되거나 판독된다. 허가가 이루어지면, 단계(S5)에서 자동차(2)와 충전 스테이션(3) 사이의 통신이 형성되고, 상기 통신은 예를 들어 자동차(2)의 전기 저장 장치의 충전 상태를 검출하며 그에 따라 충전 스테이션(3)을 제어하기 위해 사용된다.
도 8b에 도시된 방법은 허가, 즉 단계(S4) 및 통신 형성, 즉 단계(S5)가 단계(S2)에 따른 미세 포지셔닝이 이루어지기 전에 실시된다는 점에서 선행 방법과 상이하다.
또한, 먼저 1차 유닛(4)에 대한 자동차(2) 또는 2차 유닛(6)의 위치 결정만을 장치(15)에 의해 실시하고, 이어서 주행 거리 측정 데이터를 사용하여 자동차(2)의 위치 결정을 실시하는 것이 가능하다. 그러나 대안으로서 주행 거리 측정 데이터가 장치(15)에 의한 포지셔닝을 위한 기준으로서 사용될 수도 있다.
원칙적으로, 장치(15)는 단 하나의 초광대역 송신기, 및 하나 이상의 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 형성된 다수의 초광대역 수신기를 포함하는 경우에 이미 사용될 수 있다. 초광대역 센서(16, 17, 21)는 고분해능을 보장하기 위해 연속적으로 작동되는 것이 바람직하다. 초광대역 센서 또는 송신기 및/또는 수신기는 충전 스테이션(3) 또는 자동차(2) 내에 상이한 장착 실시예로 통합될 수 있다. 자동차(2) 또는 2차 유닛(6)의 포지셔닝을 위해, 상대 측의 송/수신기와의 거리가 연속적으로 검출되는 것이 바람직하다. 충전 스테이션(3)에 초광대역 센서의 표준화된 배치가 바람직할 것이다.
주차 과정 또는 포지셔닝 과정 동안, 자동차(2)의 기존 환경 센서 시스템, 예를 들어, 초음파 센서, 카메라 장치 또는 레이더 장치가 환경과의 충돌을 배제하고 운전자에게 충전 스테이션 상의 전술한 바와 같이 검출된 목표 위치에 도달할 수 있는지의 여부를 신호화하기 위해 사용될 수 있다. 상기 검출된 위치는 예를 들어 적절한 음향 또는 시각 신호에 의해 운전자의 수동 주차를 돕거나, 능동적 스티어링 조정 및/또는 가속에 의해 반자동 주차를 수월하게 하거나, 완전 자동 주차 과정을 실시하기 위해 사용될 수 있다.
2 자동차
3 충전 스테이션
4 1차 유닛
6 2차 유닛
16, 17, 21 초광대역 센서
23 식별 장치

Claims (10)

  1. 자동차(2)용 유도 충전 시스템(1)의 작동 장치(15)로서, 상기 장치(15)는 충전 스테이션(3)의 고정식 1차 유닛(4), 상기 자동차(2)에 할당된/할당 가능한 2차 유닛(6), 및 상기 1차 유닛(4)에 대해 상기 2차 유닛(6)을 구비한 상기 자동차(2)의 포지셔닝 수단들을 포함하는, 상기 작동 장치(15)에 있어서,
    상기 포지셔닝 수단들은 적어도 하나의 초광대역 센서(16, 17, 21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포지셔닝 수단들은 다수의 초광대역 수신기(16, 17, 21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자동차 및 상기 1차 유닛(4)에 각각 적어도 하나의 초광대역 센서(16, 17, 21)가 배치되는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초광대역 센서(16, 17, 21)는 서로 통신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차(2) 및 상기 1차 유닛(4)에 각각 다수의 초광대역 센서(16, 17, 21)가 배치되는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단들은 적어도 하나의 식별 장치(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단들은 주행 거리 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 장치.
  8. 충전 스테이션(3)의 고정식 1차 유닛(4), 및 자동차(2)에 할당된 2차 유닛(6)을 포함하는 자동차용 유도 충전 시스템의 작동 방법으로서, 상기 2차 유닛(6)을 구비한 상기 자동차(2)는 상기 1차 유닛(4)에 대해 포지셔닝되는, 상기 작동 방법에 있어서,
    상기 자동차(2)의 현재 위치는 적어도 하나의 초광대역 센서(16, 17, 21)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 충전 과정의 실시 전에 상기 자동차(2) 및/또는 상기 충전 스테이션(3)의 아이덴티티가 검사되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초광대역 센서(16, 17 21)는 개별 전자기 펄스 또는 연속 신호를 송신하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
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