WO2016062553A1 - Aufbau einer ladekommunikation zwischen ladestation und fahrzeug - Google Patents

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WO2016062553A1
WO2016062553A1 PCT/EP2015/073277 EP2015073277W WO2016062553A1 WO 2016062553 A1 WO2016062553 A1 WO 2016062553A1 EP 2015073277 W EP2015073277 W EP 2015073277W WO 2016062553 A1 WO2016062553 A1 WO 2016062553A1
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charging station
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unit
request signal
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Torsten Herzog
Max Turner
Lars VÖLKER
Mohamed FALFOUL
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding system for establishing a communication between a charging station and a vehicle.
  • Electric vehicles typically have a battery in which electrical energy can be stored to operate an electric machine of the vehicle.
  • the battery of the vehicle can be charged with electrical energy from a power grid.
  • the battery is coupled to the power grid to. the electrical energy from the
  • Power supply network to be transferred to the battery of the vehicle.
  • the coupling may be wired (e.g., via a charging cable) and / or wireless (e.g., by inductive coupling between a charging station and the vehicle).
  • Fig. 1 shows a vehicle 100 having an electrical energy storage 103 (e.g., a rechargeable battery 103).
  • the vehicle 100 includes a so-called Sekundärspuie in the vehicle underbody, the Sekundärspuie via an impedance matching, not shown, and a
  • Rectifier 101 is connected to the memory 103.
  • the secondary coil is typically part of a so-called “Wireless Power Transfer” (WPT)
  • the secondary coil of the WPT vehicle unit 102 may be positioned over a primary coil, with the primary coil mounted, for example, on the floor of a garage.
  • the primary coil is typically part of a so-called WPT ground unit 1 1 1.
  • the primary coil is connected to a power supply 110 (also referred to as charging unit 110 in this document).
  • the power supply 110 may include a radio-frequency generator that generates an alternating current current in the primary coil of the WPT ground unit III, thereby inducing a magnetic field. This magnetic field is also referred to in this document as the electromagnetic charging field.
  • the electromagnetic charging field may have a predefined charging field frequency range.
  • the charging field frequency range may be in the 1.1 x (low frequency) range, e.g. at 80-90kHz (especially at 85kHz).
  • Charging may be controlled in the vehicle 100 by a charging controller 105 (also referred to as WPT controller 105).
  • the load controller 105 may be configured for this purpose, e.g. wirelessly communicating with the loading unit 110 (e.g., with a wall box) or with the WPT ground unit 111.
  • the WPT vehicle unit 102 For effective energy transfer across the electromagnetic charging field, it is typically required that the WPT vehicle unit 102 be positioned relatively accurately over the WPT ground unit 111. This positioning may be assisted by determining the position of the vehicle 100 relative to the WPT ground unit 111. Furthermore it is for an efficient Charging desirable that in more efficient (ie possible without intervention of a driver of the vehicle 100) and faster way one
  • Communication link between the charging controller 105 of the vehicle 100 and the charging unit 110 is constructed, e.g. to start the charging communication for the charging process.
  • the present document deals with the technical task of efficiently and quickly constructing such a communication link, in particular in the presence of a plurality of possible WPT ground units 111 or a plurality of loading units 110.
  • the charging station can be a charging station for wireless (in particular inductive) and / or non-contact (for example, with the aid of a charging cable actuated by a robot arm) to charge an electrical energy store of the vehicle.
  • the charging station may comprise a WPT ground unit for inductive power transmission.
  • the communication units may be configured to establish a Wireies LAN (Local Area Network) connection (e.g., in accordance with IEEE 802.11).
  • the charging station communication unit may for this purpose comprise a wireless LAN access point.
  • the method comprises transmitting a low frequency (LI) -,
  • the LF request signal by means of an LF transmission unit of the vehicle.
  • the LF request signal indicates an identifier with respect to the vehicle or an identifier with respect to the vehicle.
  • the LF request signal may contain information regarding the identity of the vehicle through which the LF request signal is sent.
  • the LF request signal may include a request signal of a keyless entry function and / or a keyless engine start function of the vehicle.
  • a transmission frequency of the LF transmission unit and the I.I request signal may be in an LF frequency range of 20-140 kHz.
  • the method further comprises receiving the LF request signal through a 1 .1 'receiving unit of the charging station.
  • the LF receiving unit of the charging station can be constructed as the receiving unit of a vehicle key with keyless access function and / or keyless engine start function.
  • the LF request signal has only a very limited range (e.g., 5, 4, or 3 meters or less). From the receipt of the 1 .1 - request signal by the LF receiving unit of the charging station can thus be concluded that the vehicle is in a limited environment (which corresponds to the range of the LF request signal) from the charging station.
  • the method includes transmitting information regarding the identifier in a B roadcast alert through the charging station communication unit.
  • the B roadcast may be transmitted periodically (e.g., 10 times per second) by the charging station communication unit to indicate that the charging station communication unit is within a range that allows a communication link to be established.
  • the broadcast message can, in addition to the information regarding the identifier of the vehicle and information for identifying the
  • the broadcast message may include a wireless LAN beacon achht b / w. be a beacon message.
  • the in ormations regarding the identifier of the vehicle can be arranged in a vendor extension of the beacon message.
  • the method also includes receiving the b oadeast alert by the vehicle communication unit.
  • the vehicle communication unit b / w. the vehicle can then check if the B roadcas t- neglects the
  • the communication link between the vehicle communication unit and the charging station communication unit may be established (if applicable only) if it is determined that the broadcast message includes the information regarding the identifier.
  • the inclusion of information regarding the identifier in the broadcast menu allows the vehicle to determine in a cost and time efficient manner which charging stations are in the immediate vicinity of the vehicle. Furthermore, such a quick setup of a
  • the method may further include receiving by the vehicle communication unit from a plurality of broadcast messages from a corresponding plurality of charging station communication units of a corresponding plurality of charging stations. For example, au. Parking or in a parking garage charging stations au neighboring
  • the LF request signal may optionally be received by multiple charging station communication units from multiple charging stations.
  • the vehicle communication unit may receive a plurality of broadcast messages from different charging station communication units, wherein one or more of the broadcast messages may include the information regarding the identifier of the vehicle.
  • the method may further comprise determining one or more of the plurality of broadcast messages comprising the information relating to the identifier.
  • corresponding one or more charging station communication units can be determined from the plurality of charging station communication units that have sent out the one or more detected broadcast messages.
  • the one or more charging stations located at a distance from the vehicle that is less than or equal to the range of the LF request signal may be determined.
  • the method may include selecting one of the determined one or more charging station communication units for establishing the wireless communication link.
  • the selection may e.g. be done manually by an occupant of the vehicle.
  • information regarding the one or more charging stations corresponding to the one or more determined charging station communication units may be output so that the occupant of the vehicle may select a suitable charging station.
  • an optical output may be generated by which the charging station of the selected charging station communication unit is identified to facilitate positioning at the selected charging station.
  • the broadcast message of a charging station communication unit may further include information regarding a signal strength with which the LF request signal was received by the charging station communication unit. Based on the signal strength, e.g. the relative position and / or the distance between the vehicle and the charging station are determined. The selection of the charging station communication unit for the construction of the wireless
  • Communication connection can be made depending on the signal strength of the LF request signal.
  • a charging station can be selected which can be approached in an advantageous manner by the vehicle.
  • the method may further include the determination of information regarding a
  • Trajectory of the vehicle include.
  • a direction of travel and / or a steering angle of the vehicle can be determined.
  • Communication link can then (possibly also) depending on the information regarding the trajectory of the vehicle can be selected.
  • the selection of an "approachable" charging station can be further improved.
  • a charging station for charging an electrical energy store of a vehicle.
  • the charging station comprises an LF receiving unit which is adapted to receive a low-frequency, in short LF, request signal from a 1 .1 • ' transmission unit of a vehicle in one
  • the environment is the
  • the Charging station typically limited by a range of the LF request signal.
  • the LF request signal includes an identifier (or an ID) regarding the vehicle.
  • the charging station further comprises a charging station communication unit, which is set up to send information regarding the identifier in a broadcast message.
  • the charging station communication unit is further configured to set up, at the request of a vehicle communication unit of the vehicle, a wireless communication link between the vehicle communication unit and the charging station communication unit.
  • a vehicle in particular a
  • the vehicle includes a low-frequency, short LF, transmitting unit, which is configured to emit an LF request signal, wherein the LF request signal indicates an identifier with respect to the vehicle.
  • the vehicle includes a vehicle communication unit configured to receive a broadcast message from a charging station communication unit of a charging station.
  • the vehicle communication unit is further configured to check whether the broadcast message includes information regarding the identifier.
  • the vehicle communication unit is configured to initiate the establishment of a wireless communication link between the vehicle communication unit and the charging station communication unit when the broadcast message
  • Information regarding the identifier includes.
  • SW software program
  • Processors e.g., partially on a processor of the charging station and partly on a processor of the vehicle, thereby carrying out the method described in this document.
  • the storage medium may include an SW program that is set up to be executed on a processor, and thereby perform the same in this
  • FIG. 2 exemplary components of a vehicle
  • FIG. 2b shows exemplary components of a vehicle key
  • FIG. 3 shows a positioning process of a vehicle over a WPT ground unit
  • FIG. 4 shows a positioning process of a vehicle in the presence of a plurality of WPT ground units.
  • the present document is concerned with the efficient and rapid establishment of a wireless communication link between a vehicle 100 and a charging station 110.
  • the detection of available charging stations 110 and possibly also the positioning of a vehicle 100 above the WPT base unit 111 of a charging station 110 can be carried out by means of low-frequency (LF) radio technology, such as for keyless
  • Access functions to vehicles 100 is used.
  • Access function allows a driver, without using the key-lock principle, to open a vehicle door 210 or to start the engine of the vehicle 100 (see FIG. 2a).
  • the driver grasps the door handle 211.
  • a proximity sensor 212 on or near the door handle 211 detects this movement.
  • a specific LI • ' signal (LF: Low Frequency) is sent via one or more transmitting units 201 of the vehicle 100.
  • This signal can also be referred to as a request signal.
  • the one or more transmission units 201 may be configured to emit an electromagnetic field (in particular in the LF range), ie the request signal.
  • Exemplary transmission frequencies of the one or a plurality of transmitting units 201 are in the frequency range of 20- 140 kl 1 (eg 20 kHz, 124kHz, 125kHz, 127 kHz, 133kHz or 135kHz).
  • electromagnetic field includes the request signal.
  • Request signal may include multiple parts.
  • a first portion of the request signal may be configured to wake a receiving unit 223 in a key 220 of the driver, i. to prepare for receiving further information (see Fig. 2b).
  • Another part of the request signal may include information for identifying the vehicle 100.
  • the different parts of the request signal transmitted by the one or more transmission units 201 can be transmitted with a time delay.
  • the receiving unit 223 in the key 220 is set up to receive the signals or signal parts sent by the one or more transmitting units 201 and to determine the signal strength or field strength of the signals or signal parts. Furthermore, the receiving unit 223 can be set up to determine an identifier or an identifier of the transmitting unit 201 which has transmitted the request signal.
  • a key transmission unit 221 of the key 200 responds to the received request signal with a response signal.
  • the response signal is typically transmitted in a different (typically higher) frequency range than the request signal. For example, the response signal may be transmitted at a response frequency of 433 MHz (i.e., in the HF (High Frequency) range).
  • the vehicle 100 typically includes a plurality of transmission units 201.
  • the transmission units 201 may be arranged at different locations in the vehicle 100.
  • Each transmitting unit 201 of the plurality of transmitting units 201 may send a request signal (e.g., a signal pulse).
  • the request signals may be staggered in time, and possibly one
  • the Request signals have a unique identifier, which shows from which transmitting unit 201 the request signal has been sent.
  • the key 220 and / or the receiving unit 204 of the vehicle 100 can by means of germination and / or by means of the order unambiguously assign the request signals in each case to a transmission unit 201 of the plurality of transmission units 201.
  • the respective signal strength of the individual request signals and thus also the respective distance between transmitting unit 201 and receiving unit 223 can be determined. Since the transmitting units 201 are located at different locations in the vehicle 100, thus resulting in a plurality of distances for the
  • Triangulations Kunststoff so the relative position between the vehicle 100 and receiving unit 223 can be determined. Possibly. An orientation of the vehicle 100 with respect to the receiving unit 223 may also be determined. As stated above, the method of positioning a key ice 220 relative to the vehicle 100 may be analogous to the positioning of a
  • Vehicle 100 are adapted over a ground unit 111.
  • the ground unit 111 with one or more receiving units 323 (analogous to the receiving unit 223 of a key 220) for the request signals of
  • Transmission units 201 of an approaching vehicle 100 are provided. This is shown in FIG. In particular, FIG. 3 shows a vehicle 100 approaching a ground unit I I I. The vehicle 100 should be positioned in such a way that the smallest possible distance between the ground unit 111 and the vehicle unit 102 results.
  • the ground unit 111 shown in Fig. 3 comprises two receiving units 323 for request signals of the transmitting units 201 of the vehicle 100.
  • a plurality of receiving units 323, which are located at a corresponding plurality of different locations on the ground unit 111 the accuracy of Determining the position of the vehicle 100 relative to the ground unit 111 can be increased.
  • the vehicle 100 may include a single transmission unit 201.
  • a plurality of signal strengths for position determination can be detected by means of a plurality of receiving units 323.
  • the controller 202 of the vehicle 100 may be configured to initiate a method of positioning the vehicle 100.
  • the controller 202 may cause request signals to be sent from the transmitting units 201 of the vehicle 100.
  • a driver of the vehicle 100 may cause the positioner to be initiated (e.g., by depressing a button in the vehicle 100 or by menu selection).
  • the one or more receiving units 323 of the ground unit 11 1 are configured to receive the request signals and to determine a signal strength of the received request signals and to the vehicle 100
  • the vehicle 100 may include a communication unit 350 that is configured to communicate with a corresponding communication unit 3 I of the ground unit 11 1 or the charging unit 110.
  • the charging unit 110 can communicate with the vehicle 100 via the communication units 350, 35 I.
  • the determined signal strengths can be transmitted to the vehicle 100 via the communication units 35 1, 350 (for example via WLAN).
  • the use of the communication units 350, 35 1 for providing a return channel from the loading unit 110 to the vehicle 100 is advantageous, since the construction of the key sending unit 221 in the
  • Loading unit 110 can be dispensed with.
  • the communication units 35 1, 350 are typically also required for charging communication to perform a charging process.
  • the control unit 202 of the vehicle 100 is set up to determine the distances between the individual transmission units 201 of the vehicle 100 and the individual reception units 323 of the ground unit 111 on the basis of the signal strengths of the request signal. From the distances, the position of the vehicle 100 relative to the ground unit 111 and / or the rotation of the vehicle 100 relative to the ground unit 111 can then be determined (e.g., using triangulation techniques).
  • Vehicle 100 initiates a communication link with the communication unit 351 of the charging station 110 from the plurality of charging stations 110 to which the vehicle 100 is to be positioned.
  • FIG. 4 shows two WPT ground units 411 adjacent to the ground unit 111 with receiving units 423 for
  • the transmission unit 201 (also referred to as 1 .1 'transmission unit 201) of the vehicle 100 is arranged to send a request signal with an identification of the vehicle 100 and / or the transmission unit 201.
  • the Inquiry signal can in particular be received and evaluated by the LF receiving unit 323 of the first ground unit 111 or the first charging station 110.
  • the communication unit 351 of the first ground unit III can be set up to send one or more beacon messages. Such beacon messages can be sent at regular intervals (eg 10 times per second). Within a beacon message, for example, a name of the communication unit 351 can be communicated (eg an SSID, ie a service set identifier).
  • the communication unit 351 may be an access point (AP), in particular a WLAN AP.
  • the communication unit 351 of the first ground unit I I I may be configured to provide information regarding the identifier of the LF transmission unit 201 or of the
  • Vehicle 100 to send as part of a beacon message.
  • corresponding communication unit 350 of the vehicle 100 can extract the identifier from the beacon message, and thus recognize that the first
  • Ground unit I I I received the request signal.
  • the beacon messages of the neighboring ground units 411 typically do not include the identifier of the LF transmitting unit 201 or the vehicle 100.
  • the communication unit 350 of the vehicle 100 can clearly recognize which ground unit 111 is to establish a communication link. The vehicle 100 thus transmits via the one or more built-in 1.1 -
  • Send units 201 messages (i.e., request signals).
  • Different LF transmission units 201 can be distinguished by additional bits or sub-IDs and / or by the time profile of the request signals.
  • One or more LF receiving units 323, 423 in the ground units I I, 411 search for these request signals.
  • Receive request signal may detect the presence of the vehicle 100 and, if necessary, determine the relative position of the vehicle 100 to the respective ground unit 111, 411 (based on the signal strength of a received request signal). Depending on the position of the vehicle 100 and / or depending on the range of the request signals may possibly only a subset of available ground units 1 1 1, 4 1 1 receive request signals.
  • Ground units 1 1 1, 4 1 1 can determine (possibly in a cooperative manner) on the basis of the received request signals, which ground unit III of the plurality of ground units 111, 411 approaches the vehicle 100, or above which ground unit III the vehicle 100 positioned. This ascertained ground unit 111 can then transmit data (in particular via a WLAN connection) via the charging station communication unit 351 with respect to the one or more received request signals.
  • Vehicle 100 and the LF transmission unit 201 are emitted. Furthermore, information regarding the signal strength of a received request signal can be sent.
  • the sent information can be in one
  • the transmitted information may be encrypted to increase privacy protection (e.g., by means of a nonce and hash value of nonce and id).
  • the vehicle 100 scans for Beaeon messages.
  • the vehicle communication unit 350 may scan for beacon messages.
  • beacon messages comprising an ID of the vehicle 100 and / or the LF transmission unit 201 can be filtered out. So can the
  • Ground unit I I I and the corresponding charging station communication unit 351 are determined with which a charging communication is to be established.
  • the vehicle 100 i.e., the vehicle communication unit 350
  • Sort request signal In particular, if necessary, several ground units I I, 411 which have received request signals can send out corresponding beacon messages.
  • the beacon messages may contain information about the signal strength of the received request signals.
  • the vehicle 100 i.e., the vehicle communication unit 350
  • the vehicle communication unit 350 may then
  • Select ground unit III over which the vehicle 100 is to be positioned, and with which a charging communication connection is to be established.
  • the vehicle 100 can be determined on the basis of the .SignalPackn and / or based on a separate motion vector and / or based on a steering angle, on soft ground unit 111, the vehicle 100 supplied wi d.
  • Charging station communication unit 351 of this ground unit 1 I I can then be established a connection.
  • an optionally sorted list of available ground units 111, 411 can be determined.
  • the vehicle communication unit 350 of the vehicle 100 may eventually establish a communication link with the charging station communication units 351, 451 of the ground units 111, 411 from the list of available ground units III, 41 I to enable positioning and / or one Charging to agree.
  • the selected ground unit I II may be configured to visually signal (e.g., by built-in bulbs) to a driver of the vehicle 100 that the charging should be by means of the selected ground unit I I 1.
  • the vehicle 100 can display on a display to the driver information about the selected ground unit 111 (or about the list of identified ground units 111, 411).
  • a communication link between a vehicle 100 and a charging station 110 from a plurality of adjacent charging stations 110 can be set up in a cost and time efficient manner.
  • the method described is easy to use and allows the establishment of secure communication links.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) eines Fahrzeugs (100) und einer Ladestation-Kommunikationseinheit (351) einer Ladestation (110, 111) beschrieben. Das Verfahren umfasst das Aussenden eines Niederfrequenz-, kurz LF-, Anfragesignals mittels einer LF-Sendeeinheit (201) des Fahrzeugs (100), wobei das LF-Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs (100) anzeigt. Das Verfahren umfasst weiter das Empfangen des LF-Anfragesignals durch eine LF-Empfangseinheit (323) der Ladestation (110, 111). Außerdem umfasst das Verfahren das Aussenden von Informationen bzgl. des Identifiers in einer Broadcast-Nachricht durch die Ladestation-Kommunikationseinheit (351), sowie das Empfangen der Broadcast-Nachricht durch die Fahrzeug- Kommunikationseinheit (350). Desweiteren umfasst das Verfahren das Überprüfen, ob die Broadcast-Nachricht die Informationen bzgl. des Identifiers umfasst, und das Aufbauen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) und der Ladestation-Kommunikationseinheit (351), wenn die Broadcast-Nachricht die Informationen bzgl. des Identifiers umfasst.

Description

Auftau einer Ladekonununikation zwischen Ladestation und Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein entsprechendes System zum Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie, in der elektrische Energie zum Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um. die elektrische Energie aus dem
Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (z.B. über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (z.B. anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
Ein Ansatz zum automatischen, kabeil ose n, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum. Linterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit 120 des Fahrzeugs die elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Speicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine sogenannte Sekundärspuie im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspuie über eine nicht gezeigte Impedanzanpassung und einen
Gleichrichter 101 mit dem Speicher 103 verbunden ist. Die Sekundärspule ist typischerweise Teil einer sogenannten„Wireless Power Transfer" (WPT)
Fahrzeugeinheit 102. Die Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 kann über einer Primärspule positioniert werden, wobei die Primärspule z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT- Bodeneinheit 1 1 1 . Die Primärspule ist mit einer Stromversorgung 110 (in diesem Dokument auch als Ladeeinheit 110 bezeichnet) verbunden. Die Stromversorgung 110 kann einen Radio-Frequenz-Generator umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit I I I erzeugt, wodurch ein magnetisches Feld induziert wird. Dieses magnetische Feld wird in diesem Dokument auch als elektromagnetisches Ladefeld bezeichnet. Das
elektromagnetische Ladefeld kann einen vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Der Ladefeld-Frequenzbereich kann im 1.1 · (Low Frequency) - Bereich liegen, z.B. bei 80-90kHz (insbesondere bei 85kHz).
Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule der WPT- Bodeneinheit 111 und Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 über die Unterbodenfreiheit 120 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 (z.B. in der Batterie) gespeichert. So kann elektrische Energie kabelios von der Stromversorgung 110 zum Energie- Speicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der
Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät 105 (auch als WPT-Steuergerät 105 bezeichnet) gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät 105 kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos, mit der Ladeeinheit 110 (z.B. mit einer Wall box ) oder mit der WPT-Bodeneinheit 111 zu kommunizieren.
Für einen effektiven Energietransfer über das elektromagnetische Ladefeld ist es typischerweise erforderlich, dass die WPT-Fahrzeugeinheit 102 relativ genau über der WPT-Bodeneinheit 111 positioniert wird. Diese Positionierung kann dadurch unterstützt werden, dass die Position des Fahrzeugs 100 relativ zur WPT- Bodeneinheit 111 bestimmt wird. Desweiteren ist es für einen effizienten Ladevorgang wünschenswert, dass in effizienter (d.h. möglichst ohne Eingriff eines Fahrers des Fahrzeugs 100) und schneller Weise eine
Kommunikationsverbindung zwischen dem Lade-Steuergerät 105 des Fahrzeugs 100 und der Ladeeinheit 110 aufgebaut wird, z.B. um die Ladekommunikation für den Ladevorgang zu starten.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe eines effizienten und schnellen Aufbaus einer solchen Kommunikationsverbindung, insbesondere bei Vorliegen einer Vielzahl von möglichen WPT-Bodeneinheiten 111 bzw. einer Vielzahl von Ladeeinheiten 110.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprächen beschrieben. Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Aufbau einer drahtlosen
Kommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs und einer Ladestation-Kommunikationseinheit einer Ladestation beschrieben. Bei der Ladestation kann es sich insbesondere um eine Ladestation zum drahtlosen (insbesondere zum induktiven) und/oder zum berührungsiosen (z.B. anhand von einem, von einem Roboterarm betätigten, Ladekabel) Laden eines elektrischen Energie Speichers des Fahrzeugs handeln. Die Ladestation kann eine WPT-Bodeneinheit zur induktiven Energieübertragung umfassen. Die Kommunikationseinheiten können eingerichtet sein, eine Wireies s LAN (Local Area Network) Verbindung (z.B. gem. IEEE 802.11) aufzubauen. Insbesondere kann die Ladestation-Kommunikationseinheit zu diesem Zweck einen Wireless LAN Access Point (Zugangspunkt) umfassen.
Das Verfahren umfasst das Aussenden eines Niederfrequenz ( LI )-,
Anfragesignais mittels einer LF- Sendeeinheit des Fahrzeugs. Dabei zeigt das LF- Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs oder einen Identifier in Bezug auf das Fahrzeug an. Insbesondere kann das LF- Anfragesignal Informationen bzgl. der Identität des Fahrzeugs umfassen, durch das das LF-Anfragesignal ausgesendet wi d. Das LF-Anfragesignal kann ein Anfragesignal einer schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder einer schlüssellosen Motorstartfunktion des Fahrzeugs umfassen. Eine Sendefrequenz der LF-Sendeeinheit und des l .I - Anfragesignals kann in einem LF-Frequenzbereich von 20- 140kHz liegen.
Das Verfahren umfasst weiter das Empfangen des LF- Anfragesignals durch eine 1 .1 '-Empfangseinheit der Ladestation. Die LF-Empfangseinheit der Ladestation kann wie die Empfangseinheit eines Fahrzeugschlüssels mit schlüsselloser Zugangsfunktion und/oder schlüsselloser Motorstartfunktion aufgebaut sein. Typischerweise hat das LF-Anfragesignal nur eine sehr begrenzte Reichweite (z.B. von 5, 4, bzw. 3 Metern oder weniger). Aus dem Empfang des 1 .1 - Anfragesignals durch die LF-Empfangseinheit der Ladestation kann somit geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug in einer begrenzten Umgebung (welche der Reichweite des LF- Anfragesignals entspricht) von der Ladestation befindet.
Außerdem umfasst das Verfahren das Aussenden von Informationen bzgl. des Identifiers in einer B roadcast - N ach rieh t durch die Ladestation- Kommunikationseinheit. Die B roadcast- N ach rieh t kann periodisch (z.B. 10 Mal pro Sekunde) durch die Ladestation-Kommunikationseinheit ausgesendet werden, um darauf hinzuweisen, dass sich die Ladestation-Kommunikationseinheit in einer Reichweite befindet, die es ermöglicht, eine Kommunikationsverbindung aufzubauen. Die Broadcast-Nachricht kann neben den Informationen bzgl. des Identifiers des Fahrzeugs auch Informationen zur Identifizierung der
aussendenden Ladestation- Kommunikationseinheit (z.B. eine WLAN SSID) umfassen. Die Broadcast-Nachricht kann insbesondere eine Wireless LAN Beacon- ach i cht umfassen b/w. eine Beacon-Nachricht sein. Die In ormationen bzgl. des Identifiers des Fahrzeugs können in einer Vendor Extension der Beacon- Nachricht angeordnet sein. Das Verfahren um asst außerdem das Empfangen der B oadeast-N ach i cht durch die Fahrzeug-Kommunikationseinheit. Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit b/w. das Fahrzeug können dann überprüfen, ob die B roadcas t- N ach ri h t die
Informationen bzgl. des Identifiers umfasst. Eine drahtlose
Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit und der Ladestation-Kommunikationseinheit kann (ggf. nur dann) aufgebaut werden, wenn ermittelt wi d, dass die Broadcast-Nachricht die Informationen bzgl. des Identifiers umfasst. Insbesondere kann durch die Fahrzeug- Kommunikationseinheit eine Anfrage zum Aufbau einer drahtlosen
Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit und der Ladestation-Kommunikationseinheit ausgesendet werden.
Das Einfügen von Informationen bzgl. des Identifiers in die Broadeast-Naehricht ermöglicht es dem Fahrzeug in kosten- und zeiteffizienter Weise zu ermitteln, welche Ladestationen sich in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs befinden. Des weiteren wi d so ein schneller Aufbau einer
Kommunikationsverbindung zwischen Ladestation und Fahrzeug ermöglicht (z.B. zur Durchführung der Ladekommunikation für einen Ladevorgang). Das Verfahren kann weiter das Empfangen durch die Fahrzeug- Kommunikationseinheit von einer Vielzahl von Broadcast-Nachrichten von einer entsprechenden Vielzahl von Ladestation-Kommunikationseinheiten einer entsprechenden Vielzahl von Ladestationen um assen. Beispielsweise können au einem. Parkplatz oder in einem Parkhaus Ladestationen au benachbarten
Parkplätzen liegen. In diesem Fall kann das LF- Anfragesignal ggf. von mehreren Ladestation-Kommunikationseinheiten von mehreren Ladestationen empfangen werden. Desweiteren kann die Fahrzeug-Kommunikationseinheit in diesem Fall eine Vielzahl, von Broadcast-Nachrichten von unterschiedlichen Ladestation- Kommunikationseinheiten empfangen, wobei ein oder mehrere der Broadcast- Nachrichten die Informationen bzgl. des Identifiers des Fahrzeugs enthalten können. Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln von ein oder mehreren der Vielzahl von Broadcast-Nachrichten, die die Informationen bzgl. des Identifiers umfassen. Desweiteren können entsprechende ein oder mehrere Ladestation- Kommunikationseinheiten aus der Vielzahl von Ladestation- Kommunikationseinheiten ermittelt werden, die die ein oder mehreren ermittelten Broadcast-Nachrichten ausgesendet haben. Es können somit die ein oder mehreren Ladestationen ermittelt werden, die sich in einer Entfernung von dem Fahrzeug befinden, die kleiner oder gleich der Reichweite des LF- Anfragesignals ist.
Außerdem kann das Verfahren das Auswählen von einer der ermittelten ein oder mehreren Ladestation-Kommunikationseinheiten für den Aufbau der drahtlosen Kommunikationsverbindung umfassen. Die Auswahl kann z.B. manuell durch einen Insassen des Fahrzeugs erfolgen. Zu diesem Zweck können Informationen bzgl. der ein oder mehreren Ladestationen, welche den ein oder mehreren ermittelten Ladestation-Kommunikationseinheiten entsprechen, ausgegeben werden, so dass der Insasse des Fahrzeugs eine geeignete Ladestation auswählen kann. Ggf. kann eine optische Ausgabe erzeugt werden, durch welche die Ladestation der ausgewählten Ladestation-Kommunikationseinheit identifiziert wird, um eine Positionierung an der ausgewählten Ladestation zu erleichtern.
Die Broadcast-Nachricht einer Ladestation-Kommunikationseinheit kann weiter Informationen bzgl. einer Signalstärke umfassen, mit der das LF- Anfragesignal durch die Ladestation-Kommunikationseinheit empfangen wurde. Auf Basis der Signalstärke kann z.B. die relative Position und/oder die Entfernung zwischen Fahrzeug und Ladestation ermittelt werden. Die Auswahl der Ladestation- Kommunikationseinheit für den Aufbau der drahtlosen
Kommunikationsverbindung kann in Abhängigkeit von der Signalstärke des LF- Anfragesignals erfolgen. Insbesondere kann eine Ladestation ausgewählt werden, die in vorteilhafter Weise durch das Fahrzeug angefahren werden kann.
Das Verfahren kann weiter das Ermitteln von Informationen bzgl. einer
Trajektorie des Fahrzeugs umfassen. Insbesondere kann eine Fahrtrichtung und/oder ein Lenkwinkel des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Ladestation- Kommunikationseinheiten für den Aufbau der drahtlosen
Kommunikationsverbindung kann dann (ggf. auch) in Abhängigkeit von den Informationen bzgl. der Trajektorie des Fahrzeugs ausgewählt werden. So kann die Auswahl einer„anfahrbaren" Ladestation weiter verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladestation zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Die Ladestation umfasst eine LF-Empfangseinheit, die eingerichtet ist, ein Niederfrequenz-, kurz LF-, Anfragesignal von einer 1 .1•'-.Sendeeinheit eines Fahrzeugs in einer
Umgebung der Ladestation zu empfangen. Dabei ist die Umgebung der
Ladestation typischerweise durch eine Reichweite des LF- Anfragesignals begrenzt. Das LF- Anfragesignal umfasst einen Identifier (bzw. eine ID) bzgl. des Fahrzeugs. Die Ladestation umfasst weiter eine Ladestation-Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, Informationen bzgl. des Identifiers in einer Broadcast-Nachricht auszusenden. Die Ladestation-Kommunikationseinheit ist weiter eingerichtet, auf Anfrage von einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit des Fahrzeugs eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit und der Ladestation-Kommunikationseinheit aufzubauen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein
Straßenfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben. Das Fahrzeug umfasst eine Niederfrequenz-, kurz LF-, Sendeeinheit, die eingerichtet ist, ein LF- Anfragesignal auszusenden, wobei das LF- Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs anzeigt. Desweiteren umfasst das Fahrzeug eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, eine Broadcast-Nachricht von einer Ladestation-Kommunikationseinheit einer Ladestation zu empfangen. Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit ist weiter eingerichtet, zu überprüfen, ob die Broadcast-Nachricht Informationen bzgl. des Identifiers umfasst. Desweiteren ist die Fahrzeug-Kommunikationseinheit eingerichtet, den Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit und der Ladestation- Kommunikationseinheit zu veranlassen, wenn die Broadcast-Nachricht
Informationen bzgl. des Identifiers umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf ein oder mehreren
Prozessoren (z.B. teilweise auf einem Prozessor der Ladestation und teilweise auf einem Prozessor des Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem
Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt Figur I ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs und einer
beispielhaften Ladestation;
Figur 2a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
Figur 2b beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugschlüssels;
Figur 3 einen Positionierungsvorgang eines Fahrzeugs über einer WPT- Bodeneinheit; und
Figur 4 einen Positionierungsvorgang eines Fahrzeugs bei Vorliegen einer Vielzahl von WPT-Bodeneinheiten. Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit dem effizienten und zügigen Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen einem Fahrzeug 100 und einer Ladestation 110. Die Erkennung von verfügbaren Ladestationen 110 und ggf. auch die Positionierung eines Fahrzeugs 100 über der WPT-Bodeneinheit 111 einer Ladestation 110 kann mittels Low- Frequency (LF) Funktechnologie erfolgen, wie sie z.B. für schlüssellose
Zugangsfunktionen zu Fahrzeugen 100 verwendet wird.
Verschiedene Fahrzeughersteiler bieten eine derartige schlüssellose
Zugangsfunktion (auch als„Smart Key" bezeichnet) zu einem Fahrzeug 100 an (bei BMW z.B. unter dem Namen„Com fort Access", CA). Die schlüssellose
Zugangsfunktion erlaubt es einem Fahrer, ohne Benutzung des Schiüssel-Schloss- Prinzips, eine Fahrzeugtür 210 zu öffnen oder den Motor des Fahrzeugs 100 zu starten (siehe Figur 2a). Zum Öffnen der Tür 210 greift der Fahrer zum Türgriff 211. Ein Annäherungssensor 212 am oder in der Nähe von dem Türgriff 211 erfasst diese Bewegung. Daraufhin wird ein spezifisches LI•'-Signal (LF: Low Frequency) über ein oder mehrere Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versandt. Dieses Signal kann auch als Anfragesignal bezeichnet werden. Mit anderen Worten, die ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 können eingerichtet sein, ein elektromagnetisches Feld (insbesondere im LF Bereich), d.h. das Anfragesignal, auszusenden. Beispielhafte Sendefrequenzen der ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 liegen im Frequenzbereich von 20- 140kl 1 (z.B. 20 kHz, 124kHz, 125kHz, 127 kHz, 133kHz oder 135kHz).
Das von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendete
elektromagnetische Feld umfasst das Anfragesignal. Das ausgesendete
Anfragesignai kann mehrere Teile umfassen. Ein erster Teil des Anfragesignals kann darauf ausgelegt sein, eine Empfangseinheit 223 in einem Schlüssel 220 des Fahrers aufzuwecken, d.h. für den Empfang weiterer Informationen vorzubereiten (siehe Fig. 2b). Ein weiterer Teil des Anfragesignals kann Informationen zur Identifikation des Fahrzeugs 100 umfassen. Die verschiedenen Teile des von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendeten Anfragesignals können zeitversetzt gesendet werden.
Die Empfangseinheit 223 im Schlüssel 220 ist eingerichtet, die von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 gesendeten Signale oder Signalteile zu empfangen und die Signalstärke oder Feldstärke der Signale oder Signalteile zu ermitteln. Desweiteren kann die Empfangseinheit 223 eingerichtet sein, einen Identifikator bzw. eine Kennung der Sendeeinheit 201 zu ermitteln, die das Anfragesignal ausgesendet hat. Eine Schlüsselsendeeinheit 221 des Schlüssels 200 antwortet auf das empfangene Anfragesignal mit einem Antwortsignal. Das Antwortsignal wird typischerweise in einem anderen (typischerweise höheren) Frequenzbereich übertragen als das Anfragesignal. Beispielsweise kann das Antwortsignal mit einer Antwortfrequenz von 433MHz (d.h. im HF (High Frequency) Bereich) übertragen werden.
Wie in Fig. 2a dargestellt, umfasst das Fahrzeug 100 typischerweise eine Vielzahl von Sendeeinheiten 201. Die Sendeeinheiten 201 können an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug 100 angeordnet sein. Jede Sendeeinheit 201 der Vielzahl von Sendeinheiten 201 kann ein Anfragesignal (z.B. einen Signalpuls) versenden. Die Anfragesignale können zeitlich zueinander versetzt sein, und ggf. eine
vordefinierte Reihenfolge aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Anfragesignale eine eindeutige Kennung aufweisen, aus der hervorgeht, von welcher Sendeeinheit 201 das Anfragesignai ausgesendet wurde. Der Schlüssel 220 und/oder die Empfangseinheit 204 des Fahrzeugs 100 können mittels der Keimung und/oder mittels der Reihenfolge die Anfragesignale eindeutig jeweils einer Sendeeinheit 201 der Vielzahl von Sendeeinheiten 201 zuordnen. Somit kann die jeweilige Signalstärke der einzelnen Anfragesignale und damit auch der jeweilige Abstand zwischen Sendeeinheit 201 und Empfangseinheit 223 ermittelt werden. Da sich die Sendeeinheiten 201 an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug 100 befinden, ergibt sich somit eine Vielzahl von Abständen für die
entsprechende Vielzahl von Sendeeinheiten 201. Anhand von
Triangulationsverfahren kann so die Relativposition zwischen Fahrzeug 100 und Empfangseinheit 223 bestimmt werden. Ggf. kann auch eine Orientierung des Fahrzeugs 100 in Bezug auf die Empfangseinheit 223 bestimmt werden. Wie oben dargelegt, kann das Verfahren zur Positionierung eines Schlüsseis 220 relativ zum Fahrzeug 100 in analoger Weise für die Positionierung eines
Fahrzeugs 100 über einer Bodeneinheit 111 angepasst werden. Dazu kann die Bodeneinheit 111 mit ein oder mehreren Empfangseinheiten 323 (analog zu der Empfangseinheit 223 eines Schlüssels 220) für die Anfragesignale der
Sendeeinheiten 201 eines sich nähernden Fahrzeugs 100 versehen werden. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 3 ein Fahrzeug 100, das sich einer Bodeneinheit I I I nähert. Das Fahrzeug 100 soll derart positioniert werden, dass sich ein möglichst geringer Abstand zwischen der Bodeneinheit 111 und der Fahrzeugeinheit 102 ergibt.
Die in Fig. 3 dargestellte Bodeneinheit 111 umfasst zwei Empfangseinheiten 323 für Anfrage signale der Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Empfangseinheiten 323, die sich an einer entsprechenden Vielzahl von unterschiedlichen Stellen an der Bodeneinheit 111 befinden, kann die Genauigkeit der Bestimmung der Position des Fahrzeugs 100 relativ zu der Bodeneinheit 111 erhöht werden. Im Prinzip ist aber eine einzige Empfangseinheit 323 ausreichend, um die Position und/oder die Drehung des Fahrzeugs 100 relativ zu der Bodeneinheit 111 zu bestimmen (insbesondere wenn das Fahrzeug 100 eine Vielzahl von Sendeeinheiten 201 umfasst). In einem alternativen Beispiel kann das Fahrzeug 100 eine einzige .Sendeeinheit 201 umfassen. In diesem Fall kann mittels einer Vielzahl von Empfangseinheiten 323 eine Vielzahl von Signalstärken zur Positionsbestimmung erfasst werden.
Das Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, ein Verfahren zur Positionierung des Fahrzeugs 100 einzuleiten. Insbesondere kann das Steuergerät 202 veranlassen, dass Anfragesignale von den Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versendet werden. Beispielsweise kann ein Fahrer des Fahrzeugs 100 veranlassen, dass der Position ierungspro/css eingeleitet werden soll (z.B. durch Drücken einer Taste im Fahrzeug 100 oder durch eine Menuauswahl). Die ein oder mehreren Empfangseinheiten 323 der Bodeneinheit 11 1 sind eingerichtet, die Anfragesignale zu empfangen und eine Signalstärke der empfangenen Anfragesignale zu ermitteln und an das Fahrzeug 100
zurückzusenden. Da/u kann ein weiteres Kommunikationsverfahren verwendet werden. Insbesondere kann das Fahrzeug 100 eine Kommunikationseinheit 350 umfassen, die eingerichtet ist, mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit 3 I der Bodeneinheit 1 1 I oder der Ladeeinheit 110 zu kommunizieren. Die Kommunikationseinheiten 350, 35 1 können da/u ein drahtloses
Kommunikationsverfahren (z.B. WLAN oder Bluetooth) verwenden. Über die Kommunikationseinheiten 350, 35 I kann die Ladeeinheit 110 mit dem Fahrzeug 100 kommunizieren. Insbesondere können die ermittelten Signalstärken über die Kommunikationseinheiten 35 1 , 350 (z.B. über WLAN) an das Fahrzeug 100 übermittelt werden. Die Verwendung der Kommunikationseinheiten 350, 35 1 zur Bereitstellung eines Rückkanals von der Ladeeinheit 110 zum Fahrzeug 100 ist vorteilhaft, da so au den Verbau von Schlüsselsendeeinheit 221 in der
Ladeeinheit 110 verzichtet werden kann. Die Kommunikationseinheiten 35 1 , 350 sind typischerweise auch für die Ladekommunikation zur Durchführung eines Ladevorgangs erforderlich.
Das Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 ist eingerichtet, anhand der Signalstärken der Anfragesignaie die Abstände zwischen den einzelnen Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 und den einzelnen Empfangseinheiten 323 der Bodeneinheit 111 zu ermittein. Aus den Abständen können dann (z.B. unter Verwendung von Triangulationsverfahren) die Position des Fahrzeugs 100 relativ zur Bodeneinheit 111 und/oder die Drehung des Fahrzeugs 100 relativ zur Bodeneinheit 111 bestimmt werden.
Insbesondere bei öffentlichen Ladeeinrichtungen kann es vorkommen, dass eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Ladestationen 110 mit entsprechenden WPT-Bodeneinheiten 111 vorliegt. In einem solchen Szenario kann nicht ohne weiteres sichergestellt werden, dass die Kommunikationseinheit 350 des
Fahrzeugs 100 eine Kommunikationsverbindung mit der Kommunikationseinheit 351 der Ladestation 110 aus der Vielzahl von Ladestationen 110 einleitet, zu der das Fahrzeug 100 positioniert werden soll. Ein solches Szenario ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 4 zwei zu der Bodeneinheit 111 benachbarte WPT-Bodeneinheiten 411 mit Empfangseinheiten 423 für
Anfragesignale der Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 und mit
Kommunikationseinheiten 451 zur Kommunikation mit der
Kommunikationseinheit 350 des Fahrzeugs 100. Wie oben dargelegt ist die Sendeeinheit 201 (auch als 1 .1 '-Sendeeinheit 201 bezeichnet) des Fahrzeugs 100 eingerichtet, ein Anfragesignal mit einer Kennung des Fahrzeugs 100 und/oder der Sendeeinheit 201 zu versenden. Dieses
Anfragesignal kann insbesondere von der LF-Empfangseinheit 323 der ersten Bodeneinheit 111 bzw. der ersten Ladestation 110 empfangen und ausgewertet werden. Die Kommunikationseinheit 351 der ersten Bodeneinheit I I I kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Beacon-Nachrichten zu versenden. Derartige Beacon- Nachrichten können in regelmäßigen Abständen (z.B. 10 Mal pro Sekunde) versendet werden. Innerhalb einer Beacon-Nachricht kann z.B. ein Name der Kommunikationseinheit 351 mitgeteilt werden (z.B. eine SSID, d.h. ein Service set identifier). Bei der Kommunikationseinheit 351 kann es sich um einen Access Point (AP), insbesondere um einen WLAN AP handeln.
Die Kommunikationseinheit 351 der ersten Bodeneinheit I I I kann eingerichtet sein, Informationen bzgl. der Kennung der LF-Sendeeinheit 201 bzw. des
Fahrzeugs 100 im Rahmen einer Beacon-Nachricht zu versenden. Die
entsprechende Kommunikationseinheit 350 des Fahrzeugs 100 kann die Kennung aus der Beacon-Nachricht entnehmen, und somit erkennen, dass die erste
Bodeneinheit I I I das Anfragesignal erhalten hat. Andererseits enthalten die Beacon-Nachrichten der benachbarten Bodeneinheiten 411 typischerweise nicht die Kennung der LF-Sendeeinheit 201 bzw. des Fahrzeugs 100. Somit kann die Kommunikationseinheit 350 des Fahrzeugs 100 eindeutig erkennen, mit welcher Bodeneinheit 111 eine Kommunikationsverbindung aufzubauen ist. Das Fahrzeug 100 sendet somit über die ein oder mehreren verbauten 1.1 -
Sendeeinheiten 201 Nachrichten (d.h. Anfragesignale) aus. Unterschiedliche LF- Sendeeinheiten 201 können durch zusätzliche Bits bzw. Sub-IDs und/oder durch den zeitlichen Verlauf der Anfragesignale unterschieden werden. Ein oder mehrere LF-Empfangseinheiten 323, 423 in den Bodeneinheiten I I I, 411 suchen nach diesen Anfragesignalen. Eine Bodeneinheit 111, 411, die zumindest ein
Anfragesignal empfängt, kann die Präsenz des Fahrzeugs 100 detektieren und ggf. die relative Position des Fahrzeugs 100 zu der jeweiligen Bodeneinheit 111, 411 ermitteln (auf Basis der Signalstärke eines empfangenen Anfragesignals). In Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs 100 und/oder in Abhängigkeit von der Reichweite der Anfrage signale kann ggf. nur eine Untermenge der verfügbaren Bodeneinheiten 1 1 1 , 4 1 1 Anfragesignale empfangen. Die
Bodeneinheiten 1 1 1 , 4 1 1 können (ggf. in kooperativer Weise) auf Basis der empfangenen Anfragesignale ermitteln, welcher Bodeneinheit I I I aus der Vielzahl von Bodeneinheiten 111, 411 sich das Fahrzeug 100 nähert, bzw. über welcher Bodeneinheit I I I sich das Fahrzeug 100 positioniert. Diese ermittelte Bodeneinheit 111 kann dann mitteis der Ladestation-Kommunikationseinheit 351 (insbesondere über eine WLAN- Verbindung) Daten bzgl. der ein oder mehreren empfangenen Anfragesignale aussenden. Insbesondere kann eine ID des
Fahrzeugs 100 bzw. der LF-Sendeeinheit 201 ausgesendet werden. Desweiteren können Informationen bzgl. der Signalstärke eines empfangenen Anfragesignals versendet werden. Die ausgesendeten Informationen können in einer
regelmäßigen Beacon-Nachricht (z.B. mittels einer sogenannten Vendor
Extension) verwendet werden. Ggf. können die ausgesendeten Informationen zur Erhöhung des Privatsphärenschutzes verschlüsselt werden (z.B. mittels eines Nonce und eines Hash- Wertes aus Nonce und ID).
Das Fahrzeug 100 scant nach Beaeon- Nachrichten . Insbesondere kann die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 350 nach Beacon-Nachrichten scannen.
Desweiteren können die Beacon-Nachrichten herausgefiltert werden, die eine ID des Fahrzeugs 100 und/oder der LF-Sendeeinheit 201 umfassen. So kann die
Bodeneinheit I I I und die entsprechende Ladestation-Kommunikationseinheit 351 ermittelt werden, mit der eine Ladekommunikation aufgebaut werden soll.
Optional kann das Fahrzeug 100 (d.h. die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 350) empfangene Beacon-Nachrichten in Abhängigkeit von der Signalstärke der
Anfragesignal sortieren. Insbesondere können ggf. mehrere Bodeneinheiten I I I, 411, die Anfragesignale empfangen haben, entsprechende Beacon-Nachrichten aussenden. Die Beacon-Nachrichten können Informationen über die Signalstärke der empfangenen Anfrage signale enthalten. Auf Basis der Signalstärke kann dann das Fahrzeug 100 (d.h. die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 350) die
Bodeneinheit I I I auswählen, über der das Fahrzeug 100 positioniert werden soll, und mit der eine Ladekommunikations- Verbindung aufgebaut werden soll.
Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 anhand der .Signalstärken und/oder anhand eines eigenen Bewegungsvektors und/oder anhand eines Lenkwinkels ermitteln, auf weiche Bodeneinheit 111 das Fahrzeug 100 zugeführt wi d. Mit der
Ladestation- ommunikationseinheit 351 dieser Bodeneinheit 1 I I kann dann eine Verbindung aufgebaut werden.
Es kann somit eine ggf. sortierte Liste von verfügbaren Bodeneinheiten 111,411 ermittelt werden. Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 350 des Fahrzeugs 100 kann ggf. nach und nach mit den Ladestation-Kommunikationseinheiten 351, 451 der Bodeneinheiten 111.411 aus der Liste von verfügbaren Bodeneinheiten III , 41 I eine Kommunikations Verbindung aufbauen, um ein Positionierung zu ermöglichen und/oder um einen Ladevorgang zu vereinbaren. Sobald eine geeignete Bodeneinheit 111 identifiziert wi d, kann das scannen der
Bodeneinheiten aus der Liste von verfügbaren Bodeneinheiten 111,411
abgebrochen werden.
Die ausgewählte Bodeneinheit I II kann eingerichtet sein, einem Fahrer des Fahrzeugs 100 visuell (z.B. durch eingebaute Leuchtmittel) zu signalisieren, dass der Ladevorgang mittels der ausgewählten Bodeneinheit I I 1 erfolgen soll.
Alternativ oder ergänzend kann das Fahrzeug 100 auf einer Anzeige dem Fahrer Informationen über die ausgewählte Bodeneinheit 111 (bzw. über die Liste von identifizierten Bodeneinheiten 111, 411) darstellen. Du ch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren kann in kosten- und zeiteffizienter Weise eine Kommunikationsverbindung zwischen einem Fahrzeug 100 und einer Ladestation 110 aus einer Vielzahl von benachbarten Ladestationen 110 aufgebaut werden. Das beschriebene Verfahren ist einfach nutzbar und ermöglicht den Aufbau von sicheren Kommunikationsverbindungen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Verfahren zum. Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung
zwischen einer Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) eines Fahrzeugs (100) und einer Ladestation-Kommunikationseinheit (351 ) einer Ladestation (1 10,
1 11); wobei das Verfahren umfasst,
Aussenden eines Niederfrequenz-, kurz 1.1 -, Anfragesignals mittels einer LI '- .Sendeeinheit (201) des Fahrzeugs (100); wobei das 1.1 ·'- Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs (100) anzeigt; - Empfangen des LF- Anfragesignals durch eine LF-Empfangseinheit
(323) der Ladestation (110, 111);
- Aussenden von Informationen bzgl. des Identifiers in einer Broadcast- Nachricht durch die Ladestation-Kommunikationseinheit (351); und Empfangen der Broadcast-Nachricht durch die Fahrzeug- Kommunikationseinheit (350);
- Überprüfen, ob die Broadcast-Nachricht die Informationen bzgl. des Identifiers umfasst; und
Aufbauen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen der
Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) und der Ladestation- Kommunikationseinheit (351), wenn die Broadcast-Nachricht die
Informationen bzgl. des Identifiers umfasst.
2) Verfahren gemäß Anspruch 1, weiter umfassend,
Empfangen durch die Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) von einer Vielzahl von Broadcast-Nachrichten von einer entsprechenden
Viel/ah 1 von Ladestation-Kommunikationseinheiten (35 1 . 45 1 ) einer entsprechenden Vielzahl von Ladestationen (110, 111, 411);
- Ermitteln von ein oder mehreren der Vielzahl von Broadcast- Nachrichten, die die Informationen bzgl. des Identifiers umfassen; und Ermitteln von ein oder mehreren Ladestation-
Kommunikationseinheiten ( 35 i , 45 1 ) aus der Vielzahl von Ladestation-Kommunikationseinheiten (351, 45 1 ), die die ein oder mehreren ermittelten Broadcast-Nachrichten ausgesendet haben; und - Auswählen von einer der ermittelten ein oder mehreren Ladestation- Kommunikationseinheiten (351, 451) für den Aufbau der drahtlosen Kommunikations Verbindung.
3) Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Broadcast-Nachricht einer
Ladestation-Kommunikationseinheit (351 , 451) weiter Informationen bzgl. einer Signalstärke umfasst, mit der das LF- Anfragesignal durch die
Ladestation-Kommunikationseinheit (351, 451) empfangen wurde.
4) Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Ladestation- Kommunikationseinheiten (351, 451) für den Aufbau der drahtlosen
Kommunikationsverbindung in Abhängigkeit von der .Signal stärke des Anfragesignals ausgewählt wird.
5) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei
- das Verfahren weiter umfasst, Ermittein von Informationen bzgl. einer Trajektorie des Fahrzeugs (100); und
- die Ladestation-Kommunikationseinheiten (351, 451) für den Aufbau der drahtlosen Kommunikationsverbindung in Abhängigkeit von den Informationen bzgl. der Trajektorie des Fahrzeugs (100) ausgewählt wird. 6) Verfahren gemäß einem der Anspräche 2 bis 5, weiter umfassend, Erzeugen einer optischen Ausgabe, durch welche die Ladestation (110, 111) der ausgewählten Ladestation-Kommunikationseinheit (351, 451) identifiziert wird. 7) Verfahren gemäß einem der Anspräche 2 bis 6, weiter umfassend, Ausgeben von Informationen bzgl. der ein oder mehreren Ladestationen (110, 111), welche den ein oder mehreren ermittelten Ladestation- Kommunikationseinheiten (351, 451) entsprechen.
8) Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das LF- Anfragesignal ein Anfragesignal einer schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder einer schlüssellosen Motorstartfunktion des Fahrzeugs (100) umfasst.
9) Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine
Sendefrequenz der LF- Sendeeinheit (201) in einem LF-Frequenzbereich von 20- 140kHz liegt.
10) Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die drahtlose Kommunikationsverbindung eine Wireless LAN
Verbindung umfasst;
- die Ladestation-Kommunikationseinheit (351) einen Wireless LAN Access Point (351) umfasst; und
- die Broadcast-Nachricht eine Wireless LAN Beacon-Nachricht
umfasst.
11) Ladestation (110, 111) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (103) eines Fahrzeugs (100), wobei die Ladestation (110, 111) umfasst,
- eine LF-Empfangseinheit (323), die eingerichtet ist, ein
Niederfrequenz-, kurz LF-, Anfragesignai von einer LI · -Sendeeinheit (201) eines Fahrzeugs (100) in einer Umgebung der Ladestation (110, 111) zu empfangen; wobei das LF- Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs (100) anzeigt; und
- eine Ladestation-Kommunikationseinheit (351), die eingerichtet ist, Informationen bzgl. des Identifiers in einer Broadcast-Nachricht auszusenden; und auf Anfrage von einer Fahrzeug- Kommunikationseinheit (350) des Fahrzeugs (100) eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug- Kommunikationseinheit (350) und der Ladestation- Kommunikationseinheit (351) aufzubauen.
12) Fahrzeug (100), welches umfasst,
eine Niederfrequenz-, kurz LF-, Sendeeinheit (201), die eingerichtet ist, ein LF- Anfragesignal auszusenden; wobei das LF- Anfragesignal einen Identifier bzgl. des Fahrzeugs (100) anzeigt; und
■-- eine Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350), die eingerichtet ist,
eine Broadcast-Nachricht von einer Ladestation- Kommunikationseinheit (351) einer Ladestation (110, I I I ) /u empfangen;
zu überprüfen, ob die Broadcast-Nachricht Informationen bzgl. des Identifiers umfasst; und
- den Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Kommunikationseinheit (350) und der Ladestation-Kommunikationseinheit (351) zu veranlassen, wenn die Broadcast-Nachricht Informationen bzgl. des Identifiers umfasst.
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