WO2016045933A1 - In abstandssensoren integrierte lokalisierung von ladespulen - Google Patents

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WO2016045933A1
WO2016045933A1 PCT/EP2015/070151 EP2015070151W WO2016045933A1 WO 2016045933 A1 WO2016045933 A1 WO 2016045933A1 EP 2015070151 W EP2015070151 W EP 2015070151W WO 2016045933 A1 WO2016045933 A1 WO 2016045933A1
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Klaus Rink
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Definitions

  • the invention relates to a distance sensor according to the preamble of claim 1.
  • Document WO 2014/023595 discloses a vehicle having a plurality of receivers capable of detecting a magnetic field vector. To generate the magnetic field vectors, corresponding antennas or transmitters on the primary coil of the
  • Charger arranged, which generates a defined electromagnetic field. In this way, an accurate positioning of the vehicle to the primary coil of the charger can be determined. On this basis, it is an object of the invention to improve the known sensor.
  • a sensor for outputting a first measurement signal, which is dependent on a measured variable to be detected, in a vehicle comprises:
  • a sensor circuit with a sensor for generating the first measurement signal based on the measured variable
  • the specified sensor is based on the consideration that electric vehicles could be charged via transmitting coils with electrical energy, which induce a charging voltage with a magnetic field in a receiving coil on the vehicle, with the in turn, an electrical energy store in the electric vehicle can be charged.
  • the vehicle and in particular the receiving coil on the vehicle must be positioned exactly above the transmitting coil in order to achieve maximum efficiency in the inductive transmission of electrical energy.
  • the vehicle For exact positioning could be used on the vehicle locally distributed magnetic field probes that detect the height of the magnetic field of the transmitting coil at the individual locations in the vehicle. Based on these heights of the magnetic field, the relative position of the transmitting coil and of the receiving coil relative to one another can then be determined, for example, by triangulation, and the vehicle can be correspondingly position-controlled by moving it so that the receiving coil is positioned exactly above the transmitting coil.
  • At least three magnetic ⁇ field probes are necessary in order to determine the relative position between transmitting coil and receiver coil meaningful, which in turn is associated with a correspondingly necessary space.
  • two magnetic field probes could be sufficient for locating the transmitting coil relative to the vehicle.
  • the specified sensor intervenes with the consideration of integrating the magnetic field probe into an existing sensor.
  • the already existing structure such as sensor circuit, signal processing circuit, data interface and housing can be used, resulting in a significantly reduced space requirements in the vehicle.
  • any existing sensor can be selected in the vehicle.
  • existing sensors should be selected here, which in their structure are present in the vehicle several times, for example because they have the same measured variable need to capture different sensor locations in the vehicle.
  • sensors already existing for example, distance sensors or even wheel speed sensors offer.
  • the sensor of the sensor circuit is set up as a measured variable to detect a distance to an obstacle spaced from the vehicle.
  • distance sensors which have over wheel speed sensors the advantage that they can be operated effectively without shielding.
  • the shielding plate has the disadvantage that it also shields the magnetic field of the transmitting coil and thus makes it more difficult to determine the relative position between the transmitting coil and the receiving coil, at least unnecessarily.
  • a method for positioning a vehicle in which at least two, preferably at least three, of the indicated sensors are located at spaced-apart sensor locations comprises a transmit coil for inducing a charge voltage in a receiver coil of the vehicle to charge an electrical energy ⁇ gie appointments with a magnetic field, the steps:
  • the vehicle can be aligned exactly over the transmitting coil, so that the energy storage of the vehicle can be charged with a high efficiency.
  • the relative position of the transmitting coil is based on the vehicle a triangulation of the detected levels of the magnetic field at the sensor locations determined.
  • the vehicle for moving the vehicle over the transmission coil, the vehicle is moved on a path determined on the basis of the relative position, the vehicle being moved in this way with the first measurement signal from the sensor circuit with respect to a collision with obstacles the environment is monitored.
  • both sensors of the aforementioned sensor can be usefully used in carrying out the specified method.
  • the specified method comprising the step positioning the vehicle in a region around the transmitter coil to the magnetic field with the sensors can be detected, said GNSS based on a global Navigationssa ⁇ tellitensystem.
  • a rough Po ⁇ sition ist of the vehicle in the vicinity of the transmitting coil take place first, in which case by handshake the specified
  • GNSS can be used directly or as part of a fusion sensor.
  • the object is achieved by means of a pressure sensor device for determining a collision of a person with a vehicle, comprising
  • a pressure sensor for determining a pressure acting on the foam pad from the outside
  • the pressure sensor device has a magnetic field probe for outputting a measurement signal dependent on a magnetic field to be detected.
  • the pressure sensor device is further developed in that the magnetic probe is formed in the pressure sensor in ⁇ tegrated.
  • a control device is set up to carry out one of the specified methods.
  • the specified device has a memory and a processor.
  • the specified method is stored in the form of a Compu ⁇ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
  • a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
  • a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
  • a vehicle includes: a chassis carried on wheels,
  • At least three of the specified sensors be it distance sensor or pressure sensor, which are arranged at mutually spaced sensor locations, and
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle parked in a parking space with a transmitting coil
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the vehicle of Fig. 1
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a sensor in the vehicle of Fig. 2
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the vehicle of Fig. 1
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a sensor in the vehicle of Fig. 2
  • Fig. 4 shows a schematic diagram of a sensor in the vehicle of Fig. 2 show.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a vehicle 2, on a road 4 in a
  • the parking is indicated by a corresponding traffic sign 12.
  • the vehicle 2 is designed below as an electric vehicle and is therefore also referred to as such.
  • the electric vehicle 2 is supplied via an electrical energy store 14 in a manner to be described, inter alia, to the drive with electrical energy 15.
  • a receiver coil 16 is present on the electric vehicle 2 via which the
  • Electric vehicle 2 can receive a magnetic field 18 for charging the electrical energy storage device 14 and convert it into the electrical energy 15 by induction.
  • the magnetic field 18 is broadcast in the present embodiment of a transmitting coil 20, which is present as part of a charging ⁇ station 22 in the parking space.
  • the charging station 22 further comprises an operating terminal 24, on which a user Inputs can make, for example, to pay for the electrical energy supply.
  • the operator terminal 24 defines thereby the electrical energy 15 with which the electrical energy ⁇ memory 14 to load, to the transmitting coil 20, which then excited in a conventional manner, the magnetic field 18, and so the electrical energy by induction via the receiving coil 16 transmits to the electrical energy storage 14 in the vehicle 2.
  • the electrical energy 15 can be taken, for example, from an electrical energy supply network 26, to which the operating terminal 24 can be connected.
  • the receiving coil 16 For a transmission of the electrical energy 15 via the transmitting coil 20 and the receiving coil 16 with the highest possible efficiency, the receiving coil 16 should be positioned as accurately as possible above the transmitting coil 20.
  • magnetic field probes 30 are present on the vehicle 2 in the context of the present embodiment at four different and mutually spaced sensor locations 28.
  • the magnetic field probes 30 detect the magnetic field 18 of the transmitting coil 20 and output a magnetic field measuring signal 32 indicated in FIGS. 3 and 4, the height of which depends on the height of the magnetic field 18 at the respective sensor location 28. Since the magnetic field 18 the respective sensor locations 28 is distance-dependent damped to the transmitting coil 20, the height of the magnetic field 18 at the sensor 28 and thus also the height of the corresponding magnetic field measurement signal 32 by the distance of the Sen ⁇ sorortes 28 to the transmitting coil 20 is dependent.
  • this relative position 34 can then be brought to zero as far as possible and thus the receiver coil 16 can be positioned exactly above the transmitter coil 20.
  • Distance measuring transducers 36 are also present on the vehicle 2, which output eg by means of radar beams 38 from the distance to obstacles, such as, for example, the two other vehicles 8, 10 dependent and indicated in Fig. 4 distance measuring signals 40.
  • distance measuring transducers 36 are conceivable which detect the distance with ultrasound. Based on the distance measuring signals 40, a collision with the obstacles 8, 10 can then be prevented, for example by braking interventions on the vehicle 2.
  • the distance measuring transducers 36 not all are provided with a reference numeral in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • the magnetic field probes 30 must be installed in the vehicle at the individual sensor locations 28 and in this case take corresponding space. In order to reduce the necessary space, the magnetic field probes 30 should be integrated as possible into existing sensors on the vehicle 2.
  • the vehicle 2 has a supported on four wheels 42 chassis 44, each wheel 42 is individually driven by a Elect ⁇ romotor 46th
  • a motor control 48 is provided, which can supply the electric motors 46 with the electric energy 15 from the electric energy storage 14 for propulsion of the vehicle 2 based on an acceleration ⁇ request 50.
  • each electric motor 46 can be supplied individually with electrical energy 15 in order, for example, to control the driving dynamics of the vehicle 2 with a driving dynamics known per se.
  • the acceleration request 50 may be different
  • the acceleration request 50 specifies a Parking assistant 52 for automatic parking of the vehicle 2 in the parking space 6 from.
  • the parking assistant 52 also outputs a steering angle 54, in order thereby to control a steering system 56 of the vehicle 2.
  • the parking assistant 52 can still intervene with brake control signals in a brake, not shown, of the vehicle 2.
  • the parking assistant 52 is basically one or more controllers, the / the acceleration request 50, the steering angle 54 and the aforementioned brake control signals ⁇ as control signals based on a
  • the sensor signals may, for example, be distance sensor signals 58 from distance sensors 60, which generate the distance sensor signals 58 from the distance measuring sensors as a function of the distance measuring signals.
  • the sensor signals may also be wheel speed signals 62 from wheel speed sensors 64.
  • wheel speed sensors 64 As shown in Figure 2, it is advantageous to arrange the magnetic probe 30 at the corner regions of the vehicle 2.
  • both the specific distance sensors 60 and the wheel speed sensors 64 are particularly suitable as sensors for the magnetic probe 30.
  • the magnetic field probes 30 can be installed both in the distance sensors 60 and in the wheel speed sensors 64.
  • the advantage in both cases is that the resulting total sensor can always be built in the same way, because this
  • Sensor types at different sensor locations 28 in the vehicle 2 detect the same measurand.
  • the magnetic field probes 30 can be installed in the wheel speed sensors 64, which however is not preferred for reasons explained below.
  • Each wheel speed sensor 64 senses the speed of a wheel 42 based on an encoder wheel 66 rotating at the speed of the wheel 42 which is encoded in the circumferential direction of rotation with magnetic north poles 68 and south magnetic poles 70, thus energizing a corresponding magnetic encoder field 72.
  • each wheel speed sensor 64 comprises a housing 73, in which a magnetic field-sensitive speed sensor 74 is received, which detects the encoder field 72 and outputs thereon a speed-dependent on the speed sensor signal 76.
  • the speed sensor signal 76 is evaluated in a signal processing ⁇ circuit 34, wherein the wheel speed signal 62 he witnesses ⁇ and output to an interface 80.
  • An Ab ⁇ shield plate 82 in the housing 73 shields the electronic components of the wheel speed sensor 64 from electromagnetic influences from the outside.
  • the magnetic field probe can be connected 30 directly or indirectly via the signal processing circuit 78, the interface 80 from the wheel speed signal 62 and the magnetic field measurement signal 32 generates a common Cables for ⁇ ragungssignal 84 and via a two-wire line 86 transmits to the parking assist 52nd
  • the shielding plate 82 shields not only electromagnetic influences but also the magnetic field 18. Therefore, the use of the magnetic field ⁇ probe 30 in the speed sensors 64 as already indicated, not preferred.
  • the distance sensors 60 shown in Fig. 4 have
  • the magnetic probes 30 are particularly advantageous to install in distance ⁇ sensors. In this way, on the one hand, there is no special sensor for sensing the position of the charging station 22 necessary. In this way, space, additional electrical lines and the assembly effort can eingspart be. In addition, distance sensors offer a particularly great advantage because they are installed in the bumpers of the vehicle, which are usually made of plastic and thus do not adversely affect the effectiveness of the magnetic probe 30. Likewise, it is also conceivable to install or integrate the magnetic probes 30 in pressure sensors. Such pressure sensors are also located in the bumpers of a vehicle and are used to feel the contact of the bumper with a person. Conveniently, the magnetic probes are integrated into such pressure sensors. However, it is also conceivable to embed the magnetic probes 30 separately in a foam, in which the pressure sensor is embedded. Such a pressure sensor 1 was developed and marketed by the applicant.
  • the magnetic field probe 30 in the vicinity of the magnetic field probe 30 should be no metal so as not to disturb the propagation of the magnetic field 18 in the field of magnetic field probes 30.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensor (60, 64) zum Ausgeben eines von einer zu erfassenden Messgröße abhängigen ersten Messsignals (40, 62) in einem Fahrzeug (2), umfassend: - eine Sensorschaltung mit einem Messaufnehmer (36, 74) zum Erzeugen des ersten Messsignals (62, 40) basierend auf der Messgröße, und - eine Magnetfeldsonde (30) zum Ausgeben eines von einem zu erfassenden Magnetfeld (18) abhängigen zweiten Messsignals (32).

Description

In AbstandsSensoren integrierte Lokalisierung von Ladespulen
Die Erfindung betrifft einen Abstandssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 2010 / 037 810 AI ist eine elektronische Vorrichtung in Form eines Sensors zum Ausgeben eines elektrischen Signals bekannt, dass von einer physikalischen Größe abhängig ist, die über ein physikalisches Feld basierend auf einem Messaufnehmer erfasst wird.
Die Druckschrift WO 2014/023595 offenbart ein Fahrzeug mit mehreren Empfängern, die in der Lage sind ein Magnetfeldvektor zu detektieren. Zum Erzeugen der Magnetfeldvektoren werden entsprechende Antennen bzw. Sender an der Primärspule des
Ladegerätes angeordnet, die ein definiertes elektromagnetisches Feld erzeugt. Auf diese Weise kann eine genaue Positionierung des Fahrzeugs zur Primärspule des Ladegerätes ermittelt werden. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, den bekannten Sensor zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Sensor zum Ausgeben eines von einer zu erfassenden Messgröße abhängigen ersten Messsignals in einem Fahrzeug:
- eine Sensorschaltung mit einem Messaufnehmer zum Erzeugen des ersten Messsignals basierend auf der Messgröße, und
eine Magnetfeldsonde zum Ausgeben eines von einem zu erfassenden Magnetfeld abhängigen zweiten Messsignals. Dem angegebenen Sensor liegt die Überlegung zugrunde, dass Elektrofahrzeuge über Sendespulen mit elektrischer Energie aufgeladen werden könnten, die mit einem Magnetfeld in einer Empfangsspule am Fahrzeug eine Ladespannung induzieren, mit der dann wiederrum ein elektrischer Energiespeicher im Elektro- fahrzeug aufgeladen werden kann. Hierzu müssen das Fahrzeug und insbesondere die Empfangsspule am Fahrzeug exakt über der Sendespule positioniert werden, um einen maximalen Wirkungsgrad bei der induktiven Übertragung der elektrischen Energie zu erreichen .
Zur exakten Positionierung könnten über das Fahrzeug örtlich verteilte Magnetfeldsonden verwendet werden, die die Höhe des Magnetfeldes der Sendespule an den einzelnen Orten im Fahrzeug erfassen. Basierend auf diesen Höhen des Magnetfeldes kann dann beispielsweise durch Triangulierung die relative Lage der Sendespule und der der Empfangsspule zueinander bestimmt und das Fahrzeug durch Bewegen entsprechend positionsgeregelt werden, dass die Empfangsspule exakt über der Sendespule positioniert wird .
Für eine Triangulierung sind jedoch mindestens drei Magnet¬ feldsonden notwendig, um die relative Lage zwischen Sendespule und Empfangsspule sinnvoll bestimmen zu können, was wiederrum mit einem entsprechend notwendigen Bauraum verbunden ist.
Wenn das Magnetfeld der Sendespule auch gerichtet erfasst werden kann, könnten zur Lokalisierung der Sendespule relativ zum Fahrzeug auch zwei Magnetfeldsonden ausreichen.
Hier greift der angegebene Sensor mit der Überlegung an, die Magnetfeldsonde in einen bereits vorhandenen Sensor mit zu integrieren. Auf diese Weise kann die bereits vorhandene Struktur, wie Sensorschaltung, Signalverarbeitungsschaltung, Datenschnittstelle und Gehäuse mitverwendet werden, was zu einem deutlich reduzierten Platzbedarf im Fahrzeug führt.
Als bereits vorhandener Sensor kann im Fahrzeug grundsätzlich jeder beliebige bereits vorhandene Sensor gewählt werden.
Vorzugsweise sollten hierbei jedoch bereits vorhandene Sensoren gewählt werden, die in ihrer Struktur mehrfach im Fahrzeug vorliegen, weil sie beispielsweise dieselbe Messgröße an verschiedenen Sensororten im Fahrzeug erfassen müssen. Als derartige bereits vorhandene Sensoren bieten sich beispielsweise Abstandssensoren oder aber auch Raddrehzahlsensoren an. In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Sensors ist der Messaufnehmer der Sensorschaltung eingerichtet als Messgröße einen Abstand zu einem vom Fahrzeug beabstandeten Hindernis zu erfassen. Bereits vorhandene Sensoren im Fahrzeug mit derartigen Messaufnehmern werden Abstandssensoren genannt, die gegenüber Raddrehzahlsensoren den Vorteil haben, dass sie ohne Abschirmblech wirksam betrieben werden können. Das Abschirmblech hat im Rahmen des angegebenen Sensors den Nachteil, dass es auch das Magnetfeld der Sendespule abschirmt und damit die Bestimmung der relativen Lage zwischen Sendespule und Empfangsspule zu- mindest unnötig erschwert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeuges, in dem wenigstens zwei vorzugsweise wenigstens drei der angegebenen Sensoren an zu- einander beabstandeten Sensororten angeordnet sind, über einer Sendespule zum Induzieren einer Ladespannung in einer Empfangsspule des Fahrzeuges zum Laden eines elektrischen Ener¬ giespeichers mit einem Magnetfeld, die Schritte:
Erfassen für jeden Sensorort eine Höhe des Magnetfeldes mit dem jeweiligen an dem Sensorort angeordneten Sensor,
Bestimmen einer relativen Lage der Sendespule zum Fahrzeug basierend auf den erfassten Höhen des Magnetfeldes an den Sensororten, und
Bewegen des Fahrzeuges basierend auf der bestimmten re- lativen Lage, bis das Fahrzeug mit der Sendespule über der Empfangsspule positioniert ist.
Mit dem angegebenen Verfahren lässt sich das Fahrzeug exakt über der Sendespule ausrichten, so dass das der Energiespeicher des Fahrzeuges mit einem hohen Wirkungsgrad geladen werden kann.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird die relative Lage der Sendespule zum Fahrzeug basierend auf einer Triangulierung der erfassten Höhen des Magnetfeldes an den Sensororten bestimmt.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zum Bewegen des Fahrzeuges über die Sendespule das Fahrzeug auf einem basierend auf der relativen Lage bestimmten Weg bewegt, wobei das Fahrzeug bei der Bewegung auf diesem Weg mit dem ersten Messsignal aus der Sensorschaltung gegenüber einem Zusammenstoß mit Hindernissen in der Umgebung überwacht wird. Auf diese Weise können beide Messaufnehmer des zuvor genannten Sensors bei der Durchführung des angegebenen Verfahrens sinnvoll eingesetzt werden .
In einer weiteren Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Positionieren des Fahrzeuges in einem Bereich um die Sendespule, bis das Magnetfeld mit den Sensoren erfassbar ist, basierend auf einem GNSS genannten globalen Navigationssa¬ tellitensystem. Auf diese Weise kann zunächst eine grobe Po¬ sitionierung des Fahrzeuges in der Nähe der Sendespule stattfinden, wobei dann mittels Handshake das angegebene
Verfahren zur präzisen Positionierung des Fahrzeuges über der Sendespule zum Einsatz kommt. Das GNSS kann dabei direkt oder aber auch im Rahmen eines Fusionssensors verwendet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst mittels einer Drucksensoreinrichtung zum Ermitteln eines Aufpralls einer Person mit einem Fahrzeug, aufweisend
ein Schaumpolster, welches in einer Stoßstange eines Fahrzeugs angeordnet ist und an einer Innenwand der Stoßstange anliegt,
ein Drucksensor zum ermitteln eines von außen auf das Schaumpolster wirkenden Drucks,
wobei die Drucksensoreinrichtung eine Magnetfeldsonde zum Ausgeben eines von einem zu erfassenden Magnetfeld abhängigen Messsignals aufweist. Vorteilhafterweise wird die Drucksensoreinrichtung dadurch weitergebildet, dass die Magnetsonde in dem Drucksensor in¬ tegriert ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren durchzuführen .
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Compu¬ terprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug: ein auf Rädern getragenes Chassis,
wenigstens drei der angegebenen Sensoren, sei es Abstandssensor oder Drucksensor, die an zueinander beabstandeten Sensororten angeordnet sind, und
eine der angegebenen Steuervorrichtungen zum Positionieren des Fahrzeuges.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei : Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines in eine Parklücke mit einer Sendespule einparkenden Fahrzeuges ,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Fahrzeuges der Fig. 1, Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Sensors in dem Fahrzeug der Fig. 2, und
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Sensors in dem Fahrzeug der Fig. 2 zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 zeigt, das auf einer Straße 4 in eine
Parklücke 6 zwischen zwei weiteren Fahrzeugen 8, 10 einparken soll. Die Parkmöglichkeit ist dabei durch ein entsprechendes Verkehrszeichen 12 angedeutet. Das Fahrzeug 2 ist nachstehend als Elektrofahrzeug ausgeführt und wird daher auch so bezeichnet. Dabei wird das Elektro- fahrzeug 2 über einen elektrischen Energiespeicher 14 in einer noch zu beschreibenden Weise unter anderem zum Antrieb mit elektrischer Energie 15 versorgt. Ferner ist an dem Elektro- fahrzeug 2 eine Empfangsspule 16 vorhanden, über die das
Elektrofahrzeug 2 ein Magnetfeld 18 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 14 empfangen und per Induktion in die elektrische Energie 15 wandeln kann. Das Magnetfeld 18 wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung von einer Sendespule 20 ausgestrahlt, die als Teil einer Lade¬ station 22 in der Parklücke 6 vorhanden ist. Die Ladestation 22 umfasst dabei ferner ein Bedienterminal 24, an dem ein Benutzer Eingaben tätigen kann, um beispielsweise für die elektrische Energieversorgung zu bezahlen. Das Bedienterminal 24 legt dabei die elektrische Energie 15, mit der der elektrische Energie¬ speicher 14 zu laden ist, an die Sendespule 20 an, die dann in an sich bekannter Weise das Magnetfeld 18 erregt und so die elektrische Energie per Induktion über die Empfangsspule 16 an den elektrischen Energiespeicher 14 im Fahrzeug 2 überträgt. Dabei kann die elektrische Energie 15 beispielsweise aus einem elektrischen Energieversorgungsnetz 26 entnommen werden, an das das Bedienterminal 24 angeschlossen sein kann.
Für eine Übertragung der elektrischen Energie 15 über die Sendespule 20 und die Empfangsspule 16 mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad sollte die Empfangsspule 16 möglichst genau über der Sendespule 20 positioniert werden.
Hierfür sind am Fahrzeug 2 im Rahmen der vorliegenden Ausführung an vier verschiedenen und zueinander beabstandeten Sensororten 28 Magnetfeldsonden 30 vorhanden. Die Magnetfeldsonden 30 erfassen das Magnetfeld 18 der Sendespule 20 und geben ein in Fig. 3 und 4 angedeutetes Magnetfeldmesssignal 32 aus, dessen Höhe von der Höhe des Magnetfeldes 18 am jeweiligen Sensorort 28 abhängig ist. Da das Magnetfeld 18 den jeweiligen Sensororten 28 abstandsabhängig zur Sendespule 20 gedämpft wird, ist die Höhe des Magnetfeldes 18 am Sensorort 28 und damit auch die Höhe des entsprechenden Magnetfeldmesssignals 32 vom Abstand des Sen¬ sorortes 28 zur Sendespule 20 abhängig. Liegt damit das Mag¬ netfeldmesssignal 32 an mindestens drei verschiedenen Mag¬ netfeldsonden 30 vor, dann lässt sich die relative Lage 34 des Fahrzeuges 2 zur Sendespule 20 und damit die relative Lage 34 der Empfangsspule 16 zur Sendespule 20 bestimmen.
Über geeignete Stelleingriffe am Fahrzeug, wie beispielsweise Antrieb und Lenkung, kann dann diese relative Lage 34 möglichst zu Null gebracht und damit die Empfangsspule 16 exakt über der Sendespule 20 positioniert werden. An dem Fahrzeug 2 sind ferner noch Abstandsmessaufnehmer 36 vorhanden, die bspw. mittels Radarstrahlen 38 vom Abstand zu Hindernissen, wie beispielsweise die beiden anderen Fahrzeuge 8, 10 abhängige und in Fig. 4 angedeutete Abstandsmesssignale 40 ausgeben. Alternativ sind auch Abstandsmessaufnehmer 36 denkbar, die mit Ultraschall den Abstand erfassen. Basierend auf den Abstandsmesssignalen 40 kann dann eine Kollision mit den Hindernissen 8, 10 beispielsweise durch Bremseingriffe am Fahrzeug 2 verhindert werden. Von den Abstandsmessaufnehmern 36 sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht alle mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Magnetfeldsonden 30 müssen in dem Fahrzeug an den einzelnen Sensororten 28 verbaut werden und nehmen hierbei entsprechend Bauraum in Anspruch. Um den notwendigen Bauraum zu reduzieren, sollen die Magnetfeldsonden 30 möglichst in bereits vorhandene Sensoren am Fahrzeug 2 integriert werden.
Um das zu erläutern, wird zunächst anhand von Fig. 2 näher auf den Aufbau des Fahrzeuges 2 eingegangen.
Das Fahrzeug 2 besitzt ein auf vier Rädern 42 getragenes Chassis 44, wobei jedes Rad 42 individuell über einen Elekt¬ romotor 46 antreibbar ist. Zum Antrieb ist eine Motorsteue- rung 48 vorgesehen, die basierend auf einer Beschleunigungs¬ anforderung 50 die Elektromotoren 46 mit der elektrischen Energie 15 aus dem elektrischen Energiespeicher 14 zum Vortrieb des Fahrzeuges 2 versorgen kann. Dabei kann jeder Elektromotor 46 individuell mit elektrischer Energie 15 versorgt werden, um beispielsweise die Fahrdynamik des Fahrzeuges 2 mit einer an sich bekannten Fahrdynamik zu regeln . Die Beschleunigungsanforderung 50 kann von verschiedenen
Einheiten im Fahrzeug 2, wie beispielsweise einem nicht weiter dargestellten Gaspedal kommen. Im Rahmen der vorliegenden Ausführung gibt die Beschleunigungsanforderung 50 ein Ein- parkassistent 52 zum automatischen Einparken des Fahrzeuges 2 in die Parklücke 6 aus. Neben der Beschleunigungsanforderung 50 gibt der Einparkassistent 52 ferner noch einen Lenkwinkel 54 aus, um damit eine Lenkung 56 des Fahrzeuges 2 anzusteuern. Ferner kann der Einparkassistent 52 noch mit Bremssteuersignalen in eine nicht weiter gezeigte Bremse des Fahrzeuges 2 eingreifen.
Bei dem Einparkassistent 52 handelt es sich grundsätzlich um einen oder mehrere Regler, der/die die Beschleunigungsanfor- derung 50, den Lenkwinkel 54 und die zuvor genannten Brems¬ steuersignale als Stellsignale basierend auf einem
Soll-/Istwertvergleich, wie er beispielsweise in der
DE 198 09 416 AI beschrieben ist, ausgeben kann/können. Hierzu sind Sensorsignale notwendig. Die Sensorsignale können beispielsweise Abstandssensorsignale 58 aus Abstandssenso¬ ren 60 sein, die die Abstandssensorsignale 58 in Abhängigkeit der Abstandsmesssignale 40 aus den Abstandsmessaufnehmern 36 erzeugen. Zusätzlich können die Sensorsignale auch Raddreh- zahlsignale 62 aus Raddrehzahlsensoren 64 sein. Wie in Figur 2 dargestellt, ist es vorteilhaft die Magnetsonde 30 an den Eckbereichen des Fahrzeugs 2 anzuordnen. Hierzu eignen sich sowohl die bestimmte Abstandsensoren 60 als auch die Raddrehzahlsensoren 64 in besonders vorteilhafter Weise als Aufnehmer für die Magnetsonde 30.
Die Magnetfeldsonden 30 können sowohl in den Abstandssensoren 60 als auch in den Raddrehzahlsensoren 64 verbaut werden. Der Vorteil in beiden Fällen ist, dass der resultierende Gesamtsensor stets in gleicher Weise aufgebaut werden kann, weil diese
Sensortypen an verschiedenen Sensororten 28 im Fahrzeug 2 die gleiche Messgröße erfassen.
Gemäß der Fig. 3 können die Magnetfeldsonden 30 in den Rad- drehzahlsensoren 64 verbaut werden, was jedoch aus nachstehend erläuterten Gründen nicht bevorzugt ist. Jeder Raddrehzahlsensor 64 erfasst die Drehzahl eines Rades 42 basierend auf einem sich mit der Drehzahl des Rades 42 drehenden Encoderrad 66, das in Umfangsrichtung der Drehung mit magnetischen Nordpolen 68 und magnetischen Südpolen 70 encodiert ist und so ein entsprechendes magnetisches Geberfeld 72 erregt.
Hierzu umfasst jeder Raddrehzahlsensor 64 ein Gehäuse 73, in dem ein magnetfeldempfindlicher Drehzahlmessaufnehmer 74 aufgenommen ist, der das Geberfeld 72 erfasst und basierend darauf ein von der Drehzahl abhängiges Drehzahlgebersignal 76 ausgibt. Das Drehzahlgebersignal 76 wird in einer Signalverarbeitungs¬ schaltung 34 ausgewertet, wobei das Raddrehzahlsignal 62 er¬ zeugt und an eine Schnittstelle 80 ausgegeben wird. Ein Ab¬ schirmblech 82 in dem Gehäuse 73 schirmt die elektronischen Komponenten des Raddrehzahlsensors 64 von elektromagnetischen Einflüssen von außen ab.
An die Schnittstelle 80 kann die Magnetfeldsonde 30 direkt oder über die Signalverarbeitungsschaltung 78 indirekt angeschlossen werden, wobei die Schnittstelle 80 aus dem Raddrehzahlsignal 62 und dem Magnetfeldmesssignal 32 ein gemeinsames Datenübert¬ ragungssignal 84 erzeugt und über eine Zweidrahtleitung 86 an den Parkassistenten 52 überträgt. Das Abschirmblech 82 schirmt in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht nur elektromagnetische Einflüsse sondern auch das Magnetfeld 18 ab. Deshalb ist die Verwendung der Magnetfeld¬ sonden 30 in den Drehzahlsensoren 64 wie bereits angedeutet, nicht bevorzugt.
Die in Fig. 4 gezeigten Abstandssensoren 60 besitzen
prinzipbedingt kein Abschirmblech 82, weshalb hier das Mag¬ netfeld auch nicht abgeschirmt werden kann. Daher sollten die Magnetfeldsonden 30 mit dem in Fig. 3 erläuterten Prinzip in den Abstandssensoren 60 verbaut werden.
Es ist besonders vorteilhaft die Magnetsonden 30 in Abstand¬ sensoren zu verbauen. Auf diese Weise ist zum einen kein ge- sonderter Sensor zum Ertasten der Position der Ladestation 22 notwendig. Auf diese Weise kann Bauraum, zusätzliche elektrische Leitungen sowie der Montageaufwand eingspart werden. Darüber hinaus bieten Abstandsensoren einen besonders großen Vorteil, weil diese in den Stoßstangen des Fahrzeugs verbaut sind, die üblicherweise aus Kunststoff bestehen und damit die Wirksamkeit der Magnetsonde 30 nicht negativ beeinflussen. Ebenso ist es aber auch denkbar die Magnetsonden 30 in Drucksensoren einzubauen oder zu integrieren. Solche Drucksensoren befinden sich ebenfalls in den Stoßstangen eines Fahrzeugs und dienen den Kontakt der Stoßstange mit einer Person zu ertasten. Zweckmäßigerweise werden die Magnetsonden in solche Drucksensoren integriert. Es ist jedoch auch denkbar die Magnetsonden 30 separat in einen Schaumstoff einzubetten, in dem auch der Drucksensor eingebettet ist. Ein derartiger Drucksensor1 wurde von der Anmelderin entwickelt und vertrieben.
Im Allgemeinen sollte in der Umgebung der Magnetfeldsonden 30 kein Metall sein um die Ausbreitung des Magnetfeldes 18 im Bereich der Magnetfeldsonden 30 nicht zu stören.

Claims

Patentansprüche
1. Abstandssensor (60, 64) zum Ausgeben eines von einem Abstand zu einem vom Fahrzeug (2) beabstandeten Hindernis (8, 10 ) abhängigen ersten Messsignals (40, 62) in einem Fahrzeug (2), umfassend :
eine Sensorschaltung mit einem Abstandsmessaufnehmer (36, 74) zum Erzeugen des ersten Abstandsmesssignals (62, 40) ba¬ sierend auf dem Abstand,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Magnetfeldsonde (30) zum Ausgeben eines von einem zu erfassenden Magnetfeld (18) abhängigen zweiten Messsignals (32) in dem Abstandssensor verbaut ist.
2. Abstandssensor (60, 64) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ein Gehäuse (73) , in dem die Sensorschaltung und die Magnet¬ feldsonde (30) gemeinsam aufgenommen sind.
3. Abstandssensor nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse des Abstandssensors aus nicht magnetischen Materialien besteht, insbesondere metallfrei ist, insbesondere aus einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen besteht.
4. Drucksensoreinrichtung zum Ermitteln eines Aufpralls einer Person mit einem Fahrzeug, aufweisend
ein Schaumpolster, welches in einer Stoßstange eines Fahrzeugs angeordnet ist und an einer Innenwand der Stoßstange anliegt,
mindestens ein Drucksensor zum ermitteln eines von außen auf das Schaumpolster wirkenden Drucks,
gekennzeichnet durch, eine Magnetfeldsonde (30) zum Ausgeben eines von einem zu erfassenden Magnetfeld (18) abhängigen Messsignals (32).
5. Drucksensoreinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Magnetsonde in dem Drucksensor integriert ausgebildet ist.
6. Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeuges (2), in dem wenigstens zwei vorzugsweise wenigstens drei Sensoren (60, 64) nach einem der vorstehenden Ansprüche an zueinander
beabstandeten Sensororten (28) angeordnet sind, über einer Sendespule (20) zum Induzieren einer Ladespannung in einer Empfangsspule (16) des Fahrzeuges (2) zum Laden eines elekt¬ rischen Energiespeichers (14) mit einem Magnetfeld (18), um¬ fassend :
Erfassen für jeden Sensorort (28) eine Höhe des Magnet- feldes (18) mit dem jeweiligen an dem Sensorort (28) ange¬ ordneten Sensor (60, 64),
Bestimmen einer relativen Lage (34) der Sendespule (20) zum Fahrzeug (2) basierend auf den erfassten Höhen des Magnet¬ feldes (18) an den Sensororten (28), und
- Bewegen des Fahrzeuges (2) basierend auf der bestimmten relativen Lage (34), bis das Fahrzeug (2) mit der Sendespu¬ le (20) über der Empfangsspule (16) positioniert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die relative Lage (34) der Sendespule (20) zum Fahrzeug (2) basierend auf einer Trian- gulierung der erfassten Höhen des Magnetfeldes (18) an den Sensororten (28) bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei zum Bewegen des Fahrzeuges (2) über die Sendespule (20) das Fahrzeug (2) auf einem basierend auf der relativen Lage (34) bestimmten Weg bewegt wird, wobei das Fahrzeug (2) bei der Bewegung auf diesem Weg mit dem ersten Messsignal (40) aus der Sensorschaltung gegenüber einem Zusammenstoß mit Hindernissen (8, 10) in der Umgebung überwacht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend:
Positionieren des Fahrzeuges (2) in einem Bereich um die Sendespule (20) basierend auf einem GNSS genannten globalen Navigationssatellitensystem, bis das Magnetfeld (18) mit den Sensoren (60, 64) erfassbar ist.
10. Steuervorrichtung (52), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche auszuführen 7 bis 10.
11. Fahrzeug (2), umfassend:
- ein auf Rädern (42) getragenes Chassis (44),
wenigstens drei Sensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die an zueinander beabstandeten Sensororten (28) angeordnet sind, und
eine Steuervorrichtung (52) nach Anspruch 8 zum Positi- onieren des Fahrzeuges (2) .
12. Fahrzeug (2), wobei die Sensoren an den Eckbereichen des Fahrzeugs (2), insbesondere in den Eckbereichen der Stoßstange des Fahrzeugs (2), angeordnet sind.
PCT/EP2015/070151 2014-09-25 2015-09-03 In abstandssensoren integrierte lokalisierung von ladespulen WO2016045933A1 (de)

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US15/505,776 US10317526B2 (en) 2014-09-25 2015-09-03 Localization of charging coils, which is integrated in distance sensors
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