WO2024038056A1 - Sensor system for a vehicle - Google Patents

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WO2024038056A1
WO2024038056A1 PCT/EP2023/072472 EP2023072472W WO2024038056A1 WO 2024038056 A1 WO2024038056 A1 WO 2024038056A1 EP 2023072472 W EP2023072472 W EP 2023072472W WO 2024038056 A1 WO2024038056 A1 WO 2024038056A1
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WO
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sensor unit
signal
unit
charging device
inductive charging
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/072472
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mike Böttigheimer
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L53/39—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer with position-responsive activation of primary coils

Definitions

  • the invention relates to a sensor system for a vehicle with a mobile inductive charging device and a method for positioning a vehicle according to the genre of the independent claims.
  • the US 2016380488 A1 shows a method for determining a relative position of a wireless power transmitter in relation to a wireless power receiver.
  • the relative position is determined using a 3-axis signal generator and a 3-axis sensor. Therefore, a simple direct comparison of the stress intensities is not possible.
  • a Fourier transform in particular a fast Fourier transform, is also used during signal processing. Only a single 3-axis sensor is used for positioning in the vehicle.
  • the present invention is concerned with the task of providing improved or at least alternative embodiments for a sensor system and for a method for positioning of the generic type.
  • inductive charging device of the vehicle Being able to charge vehicles inductively offers a variety of advantages over conventional conductive charging. Above all, the increase in comfort should be mentioned here, as it eliminates the need to handle charging cables and plugs that are sometimes very heavy.
  • inductive charging process it is important that the inductive charging device of the vehicle is positioned as precisely as possible in relation to a stationary, for example floor-side, inductive charging device. This is difficult due to purely manual positioning of the vehicle over the stationary inductive charging device and the driver needs support from an assistance system or an automated positioning system, which automatically takes over the parking process directly. It A sensor system is required that can detect a corresponding position deviation.
  • the present invention proposes a sensor system for a vehicle with a mobile inductive charging device that can be attached to and/or in the vehicle via an interface, the sensor system having a primary sensor unit and a secondary sensor unit and the sensor system for positioning the vehicle in a defined position is suitable for a stationary inductive charging device and the primary sensor unit and the secondary sensor unit are arranged at a distance from one another and the primary sensor unit is mechanically connected to the mobile inductive charging device or integrated into it.
  • inductive charging energy is transferred in the form of a magnetic field between two inductive charging devices, usually between a stationary charging device and a mobile inductive charging device.
  • Inductive charging devices can be used for inductively charging vehicles.
  • an inductive charging device according to the invention can be used for any type of land, water or aircraft that has an electric or hybrid drive.
  • passenger cars, buses and trucks should be mentioned here.
  • a vehicle charging system includes at least one mobile inductive charging device and another, usually stationary, inductive charging device.
  • a vehicle charging system can also have further components such as further sensor devices.
  • a mobile inductive charging device can, for example, be attachable to and/or in a vehicle.
  • a mobile inductive charging device on and/or in the vehicle is therefore suitable for absorbing the magnetic field and making electrical energy available to an energy storage device in the vehicle, for example a battery or accumulator in the vehicle.
  • a vehicle charging system can also be used for bidirectional charging.
  • the vehicle can also temporarily feed energy from the energy storage unit into the power grid via the vehicle charging system.
  • powers of 3 kW to 500 kW, particularly preferably 3 kW to 50 kW, can preferably be transmitted.
  • An interface can represent any conceivable attachment or integration option.
  • a sensor system can have one or more sensor units, whereby each sensor unit can in turn have several sensors.
  • a sensor system is proposed which has at least one primary sensor unit and one secondary sensor unit.
  • the terms “primary” and “secondary” are only used to distinguish the two sensor units from one another and do not establish any preference or hierarchical dependency between the two sensor units.
  • a primary sensor unit and a secondary sensor unit can be designed the same or similar or different.
  • Each of these sensor units has one or more sensors that are suitable for receiving signals from which, through appropriate processing, a positional, directional and/or angular deviation between the mobile inductive charging device and a target position, for example above a stationary inductive charging device, can be determined.
  • the mobile inductive charging device For efficient energy transfer, the mobile inductive charging device must be positioned as precisely as possible in relation to the stationary inductive charging device.
  • the mobile inductive charging device and thus the vehicle must therefore be positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device.
  • the defined position is a predetermined position which takes into account that energy transfer can take place with the highest possible efficiency.
  • it can be taken into account that one energy transmission winding in each of the two inductive charging devices is positioned opposite one another with the smallest possible distance and with regard to an air gap between them. Since both energy transfer windings are in Generally do not have to be the same size, a symmetrical positioning in which the winding axes of the two energy transmission windings lie one on top of the other is advantageous. Precise positioning is often difficult or impossible for the driver without additional support in the form of a driver assistance system.
  • the primary sensor unit is arranged at a distance from the secondary sensor unit.
  • the use of a sensor system with at least two sensor units spaced apart from one another is advantageous because at different times or at different distances from a stationary inductive charging device, one or the other sensor unit can deliver better signals, in particular stronger signals.
  • the primary sensor unit is mechanically connected to the mobile inductive charging device or even partially or completely integrated into it.
  • a mechanical connection can include any mechanical fastening option such as screwing, welding, gluing or even just a spatial arrangement that touches one another.
  • the primary sensor unit can also be partially or completely integrated into the mobile inductive charging device. Integration of the primary sensor unit into the mobile inductive charging device means that the primary sensor unit becomes part of the structural unit of the mobile inductive charging device and in particular can be installed in one piece with it.
  • a primary sensor unit can be located, for example, within a housing of the mobile inductive charging device. It is advantageous to arrange a sensor unit integrated in or mechanically connected to the mobile inductive charging device, since synergies can thus be used.
  • certain components such as flow guide elements or electronic components that are used for energy transmission can also be used for sensors and a compact design can save installation space and reduce the number of components to be installed to a minimum. It is also advantageous if the secondary sensor unit is spaced from the primary sensor unit and preferably also spaced apart. is arranged next to the mobile inductive charging device, as this allows for more flexible positioning in the vehicle.
  • the primary sensor unit and/or the secondary sensor unit is preferably designed as follows: with a first sensor winding and a second sensor winding.
  • the sensor windings can be used for a positioning process. If the vehicle is still at some distance, for example between 5 and 10 m, from the stationary inductive charging device, the stationary inductive charging device can send out a signal, preferably a magnetic field, which induces a voltage in the sensor windings.
  • a sensor winding according to the invention can be designed in different shapes and can have half, one or preferably several turns. Of course, an incomplete number of turns, such as 2.5 turns, is also possible.
  • a conductor of such a sensor winding can, for example, have a cross-sectional area between 0.01 and 2 mm 2 .
  • a conductor can be designed here as a strand, as a single conductor or in another form, for example in the form of a circuit board. In the case of a conductor structure realized on a circuit board, the conductor tracks can have cross sections of, for example, in the order of 0.8 pm to 35 pm.
  • the advantage of implementing the sensor unit with one or more sensor windings is that the same physical principle can be used for the positioning process as for energy transmission, namely the induction of voltage from a changing magnetic field. Synergies can be used here, for example when generating the positioning signal, only one coil can be used for energy transmission and positioning signal generation, or at least one magnetic core can be used for both windings.
  • the first sensor winding has a first radial longitudinal direction and the second sensor winding has a second radial longitudinal direction and the first radial longitudinal direction is arranged at an angle of 45° +/- 10°, preferably at an angle of 45°, to the longitudinal direction of the vehicle is and the second radial longitudinal direction is arranged at an angle of 45° +/-10 0 , preferably at an angle of 45° to the longitudinal direction of the vehicle and the first radial longitudinal direction and the second radial longitudinal direction intersect at an angle of 70° - 110°, preferably vertical.
  • a winding extends around an axis in at least two dimensions.
  • the main direction of extension perpendicular to the winding axis is referred to here as the radial longitudinal direction.
  • the main direction of extension runs along or parallel to the longer side of the rectangle.
  • the radial longitudinal direction runs along or parallel to the main axis of the ellipse.
  • the radial longitudinal direction of a sensor winding according to the invention can preferably lie in a plane which extends parallel to the ground
  • a corresponding arrangement of the angles of the radial longitudinal directions is advantageous for the highest possible sensitivity during detection and the simplest possible determination of the positional deviation between the vehicle and the stationary inductive charging device.
  • the first sensor winding and/or the second sensor winding are formed by conductor tracks which are applied to at least one circuit board, preferably to at least two circuit boards.
  • the turns of a sensor winding are implemented in the form of conductor tracks on circuit boards.
  • the conductor tracks can be made of copper, for example.
  • the realization of a sensor winding using conductor tracks on circuit boards makes it possible to significantly reduce the height of the sensor winding compared to conventional windings based on high-frequency strands, for example.
  • the manufacturing process of a circuit board-based sensor winding is also simpler compared to conventional sensor windings with wound high-frequency stranded conductors.
  • the first sensor winding and the second sensor winding are designed as a stranded wire, in particular as a high-frequency stranded wire or as a wire.
  • a high-frequency strand contains several wires that are insulated from each other. This offers advantages because at high frequencies the current flows mainly near the surface of a conductor and by implementing it with many individual conductors, as much conductor surface as possible is available.
  • wire refers to the implementation as an insulated individual wire, which is then also wound in the form of a plurality of turns.
  • One advantage of designing the sensor windings as high-frequency strands or wires is a proven and simple manufacturing method.
  • the secondary sensor unit is preferably arranged further forward in the vehicle than the mobile inductive charging device, preferably in the area of the front bumper of the vehicle.
  • the secondary sensor unit is arranged further forward in the vehicle and the vehicle moves, for example, towards a stationary inductive charging device from which or near which a positioning signal is emitted, then the signal is up to a certain minimum distance between the vehicle and the stationary inductive charging device stronger in the secondary sensor unit.
  • the distance between the primary sensor unit and the secondary sensor unit can be between 1 m and 2 m, for example.
  • the secondary sensor unit can be made significantly smaller than the primary sensor unit, which can be advantageous, for example, for positioning in the area of the front bumper.
  • the primary sensor unit is preferably designed as follows: the first sensor winding and the second sensor winding are arranged around at least one flux guide element and the flux guide element is suitable for guiding a magnetic field during an energy transfer which takes place between a further inductive charging device and the mobile inductive charging device .
  • a flux guiding element is suitable for guiding a magnetic field in a predetermined manner. It has a high magnetic permeability with p r >1, preferably p r >50, particularly preferably p r >100.
  • the flux guide element represents a magnetic core for the energy transmission winding.
  • the magnetic field is influenced by the high permeability in such a way that the largest possible magnetic flux is transmitted to the energy transmission winding.
  • the energy transfer winding absorbs a larger magnetic flux than without a flux guide element, with otherwise the same parameters.
  • a flux guide element can be made of a ferromagnetic or preferably a long-range magnetic material, particularly preferably a ferrite.
  • a flux guide element can preferably be designed like a plate - in the form of a planar core - and can be arranged in the inductive charging device on the side of the energy transmission winding, which faces away from the opposite side, i.e. the further inductive charging device.
  • the at least one of the at least one flow guide elements here assumes a dual function. It functions as a magnetic core for both the first sensor winding and/or the second sensor winding and as a magnetic core or flux guide element for the energy transmission winding. This means that no separate flux guide element is necessary for the sensor winding, which leads to simplified production.
  • the arrangement of a sensor winding around a flow guide element here means that at least part of the flow guide element is enclosed by a sensor winding.
  • the first sensor winding and the second sensor winding can be arranged around the same flow guide element or around two different flow guide elements or can also be arranged around several flow guide elements.
  • the two sensor windings can either be arranged around only one or more flow guide elements or also other elements, such as around the energy transmission winding and/or around a cooling and/or a shielding device.
  • the invention further relates to a method for positioning a vehicle with a mobile inductive charging device and a sensor system according to the invention, wherein during the positioning process at least one signal, preferably at least one voltage signal, is detected and processed in the primary sensor unit and at least one signal, preferably at least one voltage signal in is detected and processed by the secondary sensor unit and the vehicle is positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device using the at least one signal from the primary sensor unit and / or the at least one signal from the secondary sensor unit.
  • Various technologies can be used to generate and detect a signal according to the invention.
  • a method according to the invention also includes the possibility of several, in particular two, signals being detected in a sensor unit.
  • a sensor unit comprises two windings and two voltage signals are detected in the two windings.
  • the signals are recorded continuously over a longer period of time and not once.
  • a corresponding signal is generally a time-dependent signal and not a single value.
  • the signals are processed within signal processing so that they are available for further evaluation or calculation steps, particularly in digital form.
  • the mobile inductive charging device For efficient energy transfer, the mobile inductive charging device must be positioned as precisely as possible in relation to the stationary inductive charging device.
  • the mobile inductive charging device must therefore be positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device.
  • the defined position is a predetermined position which takes into account that energy transfer can take place with the highest possible efficiency.
  • it can be taken into account that one energy transmission winding in each of the two inductive charging devices is positioned opposite one another with the smallest possible distance and with regard to an air gap between them. Since both energy transmission windings generally do not have to be the same size, symmetrical positioning is also advantageous, in which the winding axes of the two energy transmission windings lie one above the other as much as possible. Precise positioning is often difficult or impossible for the driver without additional support in the form of a driver assistance system.
  • the positioning method according to the invention can be a fully automatic positioning method in which the vehicle is completely parked autonomously above the stationary inductive charging device.
  • a driver assistance system shows the driver how he has to control the vehicle in order to position it optimally in relation to the stationary inductive charging device.
  • the method according to the invention is advantageous because different signals can be used for positioning, which are differently suitable for a positioning process in different time periods or at different distances between the vehicle and the stationary inductive charging device, and the preferred one can be selected between the different signals.
  • a decision unit preferably continuously evaluates whether either the at least one signal from the primary sensor unit or the at least one signal from the secondary sensor unit is used for the positioning process.
  • the decision-making unit can be carried out using evaluation logic implemented in software. This can be a computer program or part of a computer program, which is executed on one or more local or central computing units or computing units in or outside the vehicle.
  • a corresponding evaluation of the decision-making unit generally takes place continuously.
  • the term “continuous” also includes in particular the possibility that a corresponding evaluation and/or decision does not take place continuously, but at discrete points in time. “Continuous” means that a decision as to which signal or signals to use is made repeatedly over a period of time and not once. The result of the decision may change during the positioning process. A corresponding decision can therefore change once or several times during a positioning process.
  • the decision of the decision-making unit is made in such a way that the signal that has a higher probability of producing signals suitable for the positioning process is always evaluated. finished. This can, for example, be the signal that has a higher signal strength.
  • a positioning method there can be a minimum and a maximum distance between the source of the positioning signal and the respective sensor unit in the vehicle.
  • the sensor unit only delivers signals suitable for positioning between these two distances.
  • the sensor unit that is located closer to the stationary inductive charging device is more suitable.
  • the sensor unit, which is arranged further away from the stationary inductive charging device is more suitable.
  • positioning can be carried out over a larger range of distances than is possible with a corresponding method with only one sensor unit. It is advantageous to commit to evaluating only one sensor unit in each period of time, as this allows a directional deviation value to be determined simply and easily.
  • At least two signals are preferably detected in the primary sensor unit and at least two signals are detected in the secondary sensor unit.
  • a sensor unit can have two or more sensors.
  • a sensor can, for example, have a sensor winding or be designed as a sensor winding.
  • the primary sensor unit and the secondary sensor unit can both determine a directional deviation value from the two sensor signals alone if the signal strength is sufficient.
  • the two signals from the primary sensor unit and the two signals from the secondary sensor unit are transmitted from a position nation signal generated and the two signals from the primary sensor unit are two voltage signals which are induced in two sensor windings and the two signals from the secondary sensor unit are two voltage signals which are induced in two sensor windings.
  • a positioning signal can be, for example, an electromagnetic or a magnetic alternating field, which induces and thus generates a voltage signal in a sensor winding.
  • the positioning signal is preferably transmitted or generated by the stationary inductive charging device to which the vehicle is to be positioned. It is possible for the positioning signal to be sent or generated directly by an energy transmission winding of an inductive charging device, or for one or more additional windings or another signal generating device to be present for this purpose.
  • the positioning signal preferably transmits powers that are significantly lower than the powers that are transmitted during energy transmission.
  • the four signals can be recorded and processed separately.
  • the decision unit can then first decide whether the two signals from the primary sensor unit or the two signals from the secondary sensor unit are used for the positioning process. This decision-making process is not a one-time event, but rather happens over a period of time or over and over again. Only the two signals from the primary sensor unit or the two signals from the secondary sensor unit are then used until the decision unit makes a different decision.
  • An evaluation unit can then determine a directional deviation value depending on the two signals from the sensor unit selected at that time (primary or secondary sensor unit).
  • a positioning signal can therefore generate four different signals in each of the two sensor windings of the two sensor units.
  • an evaluation unit determines a total signal value of the primary sensor unit from the two signals of the primary sensor unit and makes this available to the decision-making unit, and the evaluation unit determines a total signal value of the secondary sensor unit from the two signals of the secondary sensor unit and makes this available to the decision-making unit.
  • the four signals that are generated in the two sensor units can initially be recorded and processed separately from each other and four digitally processed signals are obtained.
  • the processed signals are time-dependent
  • the two processed signals belonging to a sensor unit can now be added purely on the software side and a total signal value can therefore be determined from this.
  • the total signal value is proportional to the total voltage induced in the two sensor windings at the relevant frequency or in the relevant frequency range.
  • the two total signal values of the two sensor units can now be used in the decision unit, for example by comparing them with each other or with another threshold value.
  • the decision unit decides to select the signals from the primary sensor unit for the positioning process, while the signal The total signal value of the primary sensor unit is greater than the total signal value of the secondary sensor unit and the decision unit decides to select the signals of the secondary sensor unit for the positioning process, while the total signal value of the secondary sensor unit is greater than the total signal value of the primary sensor unit.
  • the total signal value of the primary sensor unit is compared with the total signal value of the secondary sensor unit.
  • the signals from the sensor unit with the larger total signal value are used for the positioning process.
  • the decision as to whether the signals from the primary or secondary sensor unit are used can change during the positioning process. This ensures that the sensor unit with the greatest signal strength is always evaluated.
  • the decision unit decides to select the signals of the secondary sensor unit for the positioning process while the total signal value of the secondary sensor unit is greater than a specified threshold value and the decision unit decides to select the signals of the primary sensor unit while the total signal value of the secondary sensor unit is smaller as a fixed threshold.
  • the vehicle approaches the stationary inductive charging device in the direction of travel, a sufficient signal or signals are generated earlier in the sensor unit, which is arranged further forward in the vehicle. It therefore makes sense to first evaluate the sensor unit located further forward in the vehicle. However, for very small distances, the sensor unit located further back in the vehicle is more suitable.
  • the decision as to up to which point in time the secondary sensor unit is evaluated and from when on which the primary sensor unit is evaluated can advantageously be made via a comparison with a threshold value.
  • the secondary sensor unit is evaluated until the total signals from the secondary sensor unit are less than a predetermined threshold value.
  • the primary sensor unit is then evaluated.
  • the advantage here is that the decision of the decision-making unit does not change repeatedly between the two sensor units due to slight signal fluctuations.
  • the special case that the total signal value is equal to the threshold value can be assigned to either one or the other case.
  • the at least one first signal is detected in a signal detection unit and the at least one second signal is detected in a signal detection unit and an evaluation unit processes and converts the first signal into a first processed signal and the second signal into a second conditioned signal and the processing of the first signal and the second signal includes a transformation into the frequency domain and depending on the first conditioned signal and the second conditioned signal, a directional deviation value between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device.
  • the positioning signal is recorded, for example, by the inductive charging device and provided so that it can be sampled in an analog-digital conversion unit and thus converted into a digital signal.
  • the signal detection unit can contain the sensor windings and other components or circuits such as an open or a closed resonant circuit.
  • the analog signal is sampled at a specific sampling frequency.
  • the analog-digital conversion unit can be part of an evaluation unit.
  • An evaluation unit can have further elements for evaluating the digital signal. These can preferably be implemented as logical blocks in a computing unit.
  • a computing unit can be implemented on one or more local electronic devices, which are implemented, for example, in the form of microprocessors or local control devices and/or the computing unit can be part of a larger control device or a central computing unit in the vehicle. Different logical blocks can be implemented on the same or different microprocessors or control devices.
  • a signal from the time domain is mathematically transformed into the frequency domain.
  • an evaluation in the frequency domain provides information about how strong a specific frequency or frequency range is present in this signal.
  • An evaluation in the frequency range is advantageous here, especially since it is thus possible to filter the frequency or the frequency range of the positioning signal and thus achieve a better signal-to-noise ratio and thus a greater range.
  • One value can now preferably be determined from the two digital signals in the frequency range.
  • this value indicates how much voltage was induced in the respective sensor winding, in particular how much voltage was induced in the respective sensor winding at the excitation frequency of the positioning signal.
  • An evaluation depending on the two processed signals can, for example, include a comparison of the two processed signals.
  • a directional deviation value between -1 and 1 can be determined, for example, by subtracting the two values and normalizing them to the larger of the two values.
  • the present sensor arrangement can also be referred to as a rotation angle sensor. It is determined at least in a certain angular range by which angle the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device is rotated relative to the longitudinal direction of the vehicle.
  • the directional deviation value is proportional to the angle between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device.
  • the transformation into the frequency range is advantageously implemented by a discrete Fourier transformation, in particular by a fast Fourier transformation (FFT).
  • FFT fast Fourier transformation
  • a discrete Fourier transformation transforms a signal sampled in the time domain into a discrete frequency signal using a Fourier transformation.
  • the voltage signal induced in the sensor windings is sampled discretely.
  • the sampling frequency which determines which frequencies can be resolved.
  • the sampling frequency must be chosen so that the relevant frequencies, in particular the excitation frequency, can be resolved.
  • FFT fast Fourier transformation
  • the signal transformed into the frequency range is filtered by a filter with a bandwidth B around an excitation frequency of the positioning signal and an average directional deviation value is determined by taking an average, in particular a moving average, from several, in particular from 10 Directional deviation values are formed at discrete, successive times.
  • the positioning signal generated by or near the stationary inductive charging device is generated with a specific excitation frequency.
  • the excitation frequency can be in the range from 10 kHz to 150 kHz.
  • the excitation frequency is preferably in the range from 120 kHz to 145 kHz.
  • the excitation frequency is particularly preferably in the range between 120 kHz and 125 kHz or in the range between 130 kHz and 145 kHz.
  • the excitation frequency can be 140 kHz. It is therefore not necessary to evaluate the complete induced voltage signal in the entire frequency range, but rather an evaluation close to the excitation frequency is sufficient.
  • a digital filter can be used for this.
  • a digital filter is a mathematical function applied to the discrete signal in the frequency domain.
  • the discrete frequency values are thus limited to values in a specific preset frequency band with bandwidth B.
  • the bandwidth can be on the order of 1kHz, for example.
  • the frequency band is chosen so that it contains the excitation frequency, advantageously that it contains the excitation frequency in the middle.
  • An average directional deviation value is preferably determined by forming an average, in particular a moving average, from several directional deviation values, in particular 10, determined at discrete, successive times.
  • the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is transferred via a data interface to a bus system, preferably to a CAN bus or to a further computing unit and/or the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is displayed on a direction display in the vehicle.
  • a directional deviation value is determined from the ratio of the voltages induced in the sensor windings and enables determination of a directional deviation angle between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device. It is therefore possible for the evaluation unit to pass on the directional deviation value or the average directional deviation value directly, or for further calculation or evaluation steps to take place beforehand and, for example, a directional deviation angle or other values derived or calculated from the directional deviation value or the average directional deviation value to be passed on.
  • a corresponding value is passed on via a data interface.
  • a corresponding value generally has a time-dependent course. It can be passed on to a bus system.
  • a bus system is a system that is used to enable the transmission of data between individual participants within a network. The transmission of data is based on special protocols.
  • a protocol commonly found in vehicles is the CAN protocol. “CAN” stands for “Controller Area Network” and a CAN bus is a field bus.
  • a corresponding value can also be passed on to another computing unit.
  • the further computing unit may or may not be physically connected to the evaluation unit.
  • the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is displayed on a direction display in the vehicle.
  • the direction indicator can be shown to the driver, for example, in the form of a pointer on a digital display.
  • the pointer can point directly in the direction in which the driver has to steer the vehicle, making it possible to correct the direction of travel very intuitively. If the pointer points straight ahead, the driver knows that he is steering his vehicle directly towards the stationary inductive charging device.
  • the directional deviation value or the average directional deviation value can be displayed as a numerical value.
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a vehicle with a sensor system and a mobile inductive charging device as well as a stationary inductive charging device
  • FIG. 2 shows a highly simplified top view of a vehicle with an inductive charging device that is to be positioned above a stationary inductive charging device that emits a positioning signal
  • 3 is a block diagram of an evaluation unit
  • FIG. 5 shows a sectional view of an inductive charging device for a vehicle
  • FIG. 7 shows a top view of a mobile inductive charging device with a primary sensor unit
  • FIG. 8 is a top view of an inductive charging device with positioning signal winding
  • FIG. 9 is a perspective view of a sensor winding in the form of conductor tracks on circuit boards
  • Fig. 10 shows a further block diagram of a positioning method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a vehicle 2 with a mobile inductive charging device 1a for charging an energy storage device 3 and a stationary inductive charging device 1b.
  • the vehicle 2 has a sensor system 25 with a primary sensor unit 18prim and with a secondary sensor unit 18sek.
  • the secondary sensor unit 18sec is arranged in the area of the front bumper 27.
  • the primary sensor unit 18prim is arranged within the mobile inductive charging device.
  • the inductive charging device is shielded from the vehicle and in particular from the electronics located there by a shielding device 28.
  • the shielding device 28 can be part of the mobile inductive charging device 1a or can be designed separately from it.
  • a positioning signal 40 which is emitted, for example, from or near the stationary inductive charging device 1b, can be received by the primary sensor unit 18prim and/or the secondary sensor unit 18sec, and an evaluation unit 15 can use appropriately prepared signals for a positioning process of the mobile inductive charging device 1a determine a directional deviation angle 35 above the stationary inductive charging device 1 b.
  • Mobile inductive charging device 1a and stationary inductive charging device 1b form together or are part of the vehicle charging system 8.
  • Fig. 2 shows a stationary inductive charging device 1b in or at which a positioning signal 40 is transmitted and a vehicle 2 with a mobile inductive charging device 1a.
  • a primary sensor unit 18prim is arranged in the mobile inductive charging device 1a and a secondary sensor unit 18sek is arranged in the area of the front bumper 27.
  • An evaluation unit 15 uses the positioning signal 40 to determine a directional deviation value 17 or a directional deviation angle 35 between the longitudinal direction of the vehicle 6 and the connecting line 12 between the stationary inductive charging device 1b and the mobile inductive charging device 1a.
  • Fig. 3 shows a block diagram of an evaluation unit.
  • two signals 13a, 13b (for example two sensor signals that are generated by a positioning signal 40 in a sensor unit 18) are first detected in a signal detection unit 14 and sent to the evaluation unit 15.
  • the first signal 13a and the second signal 13b are each converted into a digital signal in an analog-digital conversion unit 19.
  • the respective digital signal is transformed into the frequency space using a fast Fourier transformation 20.
  • the frequency-dependent signal obtained is then filtered using a filter 21 with a bandwidth B around the excitation frequency of the positioning signal 40.
  • a maximum determination 22 is made.
  • the result of this signal processing is a first processed signal 23a and a second processed signal 23b.
  • the two processed signals 23a, 23b can be compared with one another in a comparison unit 24.
  • a directional deviation value 17 can be determined from the comparison of the two values.
  • a directional deviation value between -1 and 1 can be determined by subtracting the two maximum values and normalizing them to the larger of the two maximum values.
  • Fig. 4 shows a block diagram of a positioning method according to the invention.
  • a secondary sensor unit 18sek and a primary sensor unit 18prim are used here.
  • a positioning signal 40 which is generated, for example, by or near a stationary inductive charging device 1b (not shown), generates signals in two sensors each, the primary sensor unit 18prim and the secondary sensor unit 18sek.
  • the two sensors of the respective sensor unit 18prim, 18sek can be designed, for example, as sensor windings 9a, 9b (not shown).
  • the two signals 13a, 13b detected by means of a signal detection unit 14 are evaluated and processed in an evaluation unit 15.
  • An evaluation unit 15 can be designed, for example, as shown in FIG. 3.
  • the comparison unit can be as shown in Fig.
  • the two processed signals 23a, 23b are compared with one another in a comparison unit 24. As a result, a directional deviation value 17 is passed to the decision-making unit 16.
  • the two processed signals 23a, 23b are added together and thus combined to form a total signal value 42.
  • the total signal values 42 of the primary sensor unit 18prim and the secondary sensor unit 18sek are also transferred to the decision unit 16.
  • the decision unit 16 decides, taking into account the two total signal values 42, whether the directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim or the directional deviation value 17 of the secondary sensor unit 18sec is displayed on the direction value display 26.
  • FIG. 5 shows a side section through a mobile inductive charging device 1a, which has a plurality of flow guide elements 5 and an energy transmission winding 4 and is mounted on a vehicle 2.
  • a corresponding arrangement is also possible with a stationary inductive charging device 1 b, only that it is mounted, for example, on, on or under a floor (not shown).
  • Fig. 6 shows a top view of a secondary sensor unit 18sek with a first sensor winding 9a and a second sensor winding 9b.
  • the two sensor windings 9a, 9b are arranged around a flow guide element 5 and are arranged symmetrically to the longitudinal direction of the vehicle 6 and crossing each other.
  • the two sensor windings 9a, 9b cross each other approximately perpendicularly and are arranged at an angle of approximately 45° to the longitudinal direction of the vehicle 6.
  • Fig. 7 shows a top view of a mobile inductive charging device 1a.
  • eight flux guide elements 5 are shown, which are arranged radially around the center 7 of the energy transmission winding 4 in the plane. There are narrow gaps 32 between the flow guide elements 5
  • the energy transmission winding 4 here is a flat coil 10.
  • a first sensor winding 9a is arranged around one of the flow guide elements 5 and a second sensor winding 9b is arranged around another flow guide element 5.
  • the sensor windings 9a, 9b are designed here as a solenoid coil.
  • the first sensor winding 9a is arranged axially symmetrically to the second sensor winding 9b with respect to the longitudinal direction of the vehicle 6.
  • the first sensor winding 9a has a first radial longitudinal direction 11a and the second sensor winding 9b has a second radial longitudinal direction 11b.
  • the angle 33 between the first radial longitudinal direction 11a and the longitudinal direction of the vehicle 6 is at least approximately the same size as the angle 34 between the second radial longitudinal direction 11b and the longitudinal direction of the vehicle 6.
  • the first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b intersect or intersect at least approximately in the center 7 of the energy transmission winding 4.
  • the first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b extend radially outwards from the center 7 of the energy transmission winding 4.
  • the vehicle 2 is positioned above the stationary inductive charging device 1b and energy is transferred to the mobile inductive charging device 1a or transferred from the mobile inductive charging device 1a to the stationary inductive charging device 1b.
  • the flux guide elements 5 take on the function of magnetic field guidance. When charged, the field lines of the magnetic field run approximately in a radial direction. Three magnetic field lines 35 are symbolically indicated in FIG. Since the first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b are also aligned radially and thus at least approximately parallel to the magnetic field lines 35, only relatively little to no voltage is induced in the first sensor winding 9a and in the second sensor winding 9b.
  • FIG. 8 shows an inductive charging device 1 with an energy transmission winding 4, which is designed as a flat coil 10.
  • the inductive charging device 1 can be a mobile inductive charging device 1a or a stationary inductive charging device 1b.
  • the inductive charging device 1 has 12 flow guide elements 5 which are separated from one another by gaps 32.
  • a positioning signal winding 41 is arranged around the other components of the inductive charging device 1.
  • the positioning signal winding 41 can generate a positioning signal 40 in the form of an alternating magnetic field, which can be used for a positioning process.
  • the flow guide elements 5 can thus be used as flow guide elements 5 during energy transmission and for the positioning signal 40.
  • FIG. 9 shows a possible embodiment of a sensor winding 9 in the form of conductor tracks 46 on circuit boards 47.
  • two circuit boards 47 with conductor tracks 46 arranged thereon together form a sensor winding 9.
  • One circuit board 47 is arranged on one of the two large sides of a flow guide element 5.
  • the conductor tracks 46 are connected by means of through-contacting between the conductor tracks 46.
  • the connection of the conductor tracks 46 is designed so that they run in a spiral winding around the flux guide element.
  • Fig. 10 shows a further block diagram of a positioning method according to the invention.
  • the individual steps of a possible evaluation unit 15 are listed again individually.
  • the first signals 13a, 13a' and the second signals 13b, 13b' are each converted into a digital signal in an analog-digital conversion unit 19, the respective digital signal is transformed into the frequency space (20), then with a filter 21 and a maximum determination 22 is made.
  • the result of this signal processing is a processed signal 23a, 23b, 23a ', 23b'.
  • the two The processed signals 23a, 23b of the primary sensor unit 18prim are compared with one another in a comparison unit 24 and from this a directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim is determined.
  • the two processed signals 23a', 23b' of the secondary sensor unit 18sec are compared with one another in a comparison unit 24 and from this a directional deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sec is determined.
  • the processed signals 23a, 23b of the primary sensor unit 18prim, the processed signals 23a ', 23b' of the secondary sensor unit 18sek as well as the directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim and the directional deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sek all in a common decision-making unit 16.
  • the decision unit now decides, depending on the processed signals 23a, 23b, 23a ', 23b', whether or when the direction deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim or direction deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sec is output and displayed on the direction value display 26.

Abstract

The present invention relates to a sensor system (25) for a vehicle (2) having a mobile inductive charging device (1a), which can be fastened to and/or in the vehicle (2) via an interface. The sensor system (25) has a primary sensor unit (18prim) and a secondary sensor unit (18sek). The sensor system (25) is suitable for positioning the vehicle (2) in a defined position in relation to a stationary inductive charging device (1b). The primary sensor unit (18prim) and the secondary sensor unit (18sek) are arranged spaced apart from each other and the primary sensor unit (18prim) is mechanically connected to the mobile inductive charging device (1a) and/or integrated in it.

Description

Sensorsystem für ein Fahrzeug Sensor system for a vehicle
Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Fahrzeug mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung sowie ein Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a sensor system for a vehicle with a mobile inductive charging device and a method for positioning a vehicle according to the genre of the independent claims.
Die US 2016380488 A1 zeigt ein Verfahren, um eine relative Position eines drahtlosen Leistungssender im Verhältnis zu einem drahtlosen Leistungsempfänger zu bestimmen. Hierbei wird die relative Position bestimmt, indem ein 3-achsiger Signalgenerator und ein 3-achsiger Sensor verwendet wird. Daher ist kein einfacher direkter Vergleich der Intensitäten der Spannungen möglich. Während der Signalverarbeitung wird auch eine Fouriertransformation, insbesondere eine schnelle Fouriertransformation verwendet. Im Fahrzeug wird lediglich ein einziger 3- achsiger Sensor für das Positionieren verwendet. The US 2016380488 A1 shows a method for determining a relative position of a wireless power transmitter in relation to a wireless power receiver. Here the relative position is determined using a 3-axis signal generator and a 3-axis sensor. Therefore, a simple direct comparison of the stress intensities is not possible. A Fourier transform, in particular a fast Fourier transform, is also used during signal processing. Only a single 3-axis sensor is used for positioning in the vehicle.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Sensorsystem und für ein Verfahren zum Positionieren der gattungsgemäßen Art verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben. The present invention is concerned with the task of providing improved or at least alternative embodiments for a sensor system and for a method for positioning of the generic type.
Fahrzeuge induktiv laden zu können, bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber eines konventionellen konduktiven Ladevorgangs. Allen voran sei hier der Komfortgewinn erwähnt, da so das Hantieren mit teilweise sehr schweren Ladekabeln und Steckern entfällt. Allerdings ist es für den induktiven Ladevorgang wichtig, dass die induktive Ladeeinrichtung des Fahrzeugs möglichst genau zu einer stationären, beispielsweise bodenseitigen induktiven Ladeeinrichtung positioniert wird. Dies ist durch ein rein manuelles Positionieren des Fahrzeugs über der stationären induktiven Ladeeinrichtung schwierig und der Fahrer benötigt hierbei Unterstützung von einem Assistenzsystem oder von einem automatisierten Positionierungssystem, welches direkt den Einparkvorgang automatisiert übernimmt. Es wird eine Sensorik benötigt, die eine entsprechende Lageabweichung detektieren kann. Being able to charge vehicles inductively offers a variety of advantages over conventional conductive charging. Above all, the increase in comfort should be mentioned here, as it eliminates the need to handle charging cables and plugs that are sometimes very heavy. However, for the inductive charging process, it is important that the inductive charging device of the vehicle is positioned as precisely as possible in relation to a stationary, for example floor-side, inductive charging device. This is difficult due to purely manual positioning of the vehicle over the stationary inductive charging device and the driver needs support from an assistance system or an automated positioning system, which automatically takes over the parking process directly. It A sensor system is required that can detect a corresponding position deviation.
Es wird vorliegend ein Sensorsystem für ein Fahrzeug mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung, die über eine Schnittstelle an und/oder in dem Fahrzeug befestigbar ist, vorgeschlagen, wobei das Sensorsystem eine primäre Sensoreinheit und eine sekundäre Sensoreinheit aufweist und das Sensorsystem zum Positionieren des Fahrzeugs in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung geeignet ist und die primäre Sensoreinheit und die sekundäre Sensoreinheit beabstandet zueinander angeordnet sind und die primäre Sensoreinheit mit der mobilen induktiven Ladeeinrichtung mechanisch verbunden oder in diese integriert ist. The present invention proposes a sensor system for a vehicle with a mobile inductive charging device that can be attached to and/or in the vehicle via an interface, the sensor system having a primary sensor unit and a secondary sensor unit and the sensor system for positioning the vehicle in a defined position is suitable for a stationary inductive charging device and the primary sensor unit and the secondary sensor unit are arranged at a distance from one another and the primary sensor unit is mechanically connected to the mobile inductive charging device or integrated into it.
Beim induktiven Laden wird Energie in Form eines magnetischen Feldes zwischen zwei induktiven Ladeeinrichtungen, zumeist zwischen einer stationären Ladeeinrichtung und einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung, übertragen. During inductive charging, energy is transferred in the form of a magnetic field between two inductive charging devices, usually between a stationary charging device and a mobile inductive charging device.
Induktive Ladeeinrichtungen können zum induktiven Laden von Fahrzeugen verwendet werden. Im Prinzip kann eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung für jede Sorte von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug eingesetzt werden, die über einen elektrischen oder einen Hybridantrieb verfügt. Insbesondere seien hierbei Personenkraftwagen, Busse und Lastkraftwagen genannt. Inductive charging devices can be used for inductively charging vehicles. In principle, an inductive charging device according to the invention can be used for any type of land, water or aircraft that has an electric or hybrid drive. In particular, passenger cars, buses and trucks should be mentioned here.
Ein Fahrzeugladesystem umfasst zumindest eine mobile induktive Ladeeinrichtung und eine weitere, meist stationäre induktive Ladeeinrichtung. Ein Fahrzeugladesystem kann auch weitere Komponenten wie beispielsweise weitere Sensoreinrichtungen aufweisen. Eine mobile induktive Ladeeinrichtung kann beispielsweise an und/oder in einem Fahrzeug befestigbar sein. A vehicle charging system includes at least one mobile inductive charging device and another, usually stationary, inductive charging device. A vehicle charging system can also have further components such as further sensor devices. A mobile inductive charging device can, for example, be attachable to and/or in a vehicle.
Eine mobile induktive Ladeeinrichtung an und/oder im Fahrzeug ist daher geeignet, das magnetische Feld aufzunehmen und elektrische Energie einem Energiespeicher des Fahrzeuges beispielsweise einer Batterie bzw. eines Akkumulators im Fahrzeug zur Verfügung zu stellen. Prinzipiell kann ein Fahrzeugladesystem auch zum bidirektionalen Laden eingesetzt werden. Hierbei kann das Fahrzeug zeitweise auch Energie aus dem Energiespeicher über das Fahrzeugladesystem ins Stromnetz einspeisen. A mobile inductive charging device on and/or in the vehicle is therefore suitable for absorbing the magnetic field and making electrical energy available to an energy storage device in the vehicle, for example a battery or accumulator in the vehicle. In principle, a vehicle charging system can also be used for bidirectional charging. The vehicle can also temporarily feed energy from the energy storage unit into the power grid via the vehicle charging system.
Bei einem induktiven Ladevorgang können vorzugsweise Leistungen von 3 kW bis 500 kW besonders bevorzugt von 3 kW bis 50 kW übertragen werden. In an inductive charging process, powers of 3 kW to 500 kW, particularly preferably 3 kW to 50 kW, can preferably be transmitted.
Eine Schnittstelle kann hierbei jede denkbare Befestigungs- oder Integrationsmöglichkeit darstellen. An interface can represent any conceivable attachment or integration option.
Ein Sensorsystem kann eine oder mehrere Sensoreinheiten aufweisen, wobei jede Sensoreinheit wiederum mehrere Sensoren aufweisen kann. Vorliegend wird ein Sensorsystem vorgeschlagen, welches zumindest eine primäre Sensoreinheit und einer sekundäre Sensoreinheit aufweist. Die Ausdrücke „primär“ und „sekundär“ werden hierbei lediglich verwendet, um die beiden Sensoreinheiten voneinander zu unterscheiden und begründen keinerlei Bevorzugung oder hierarchische Abhängigkeit der beiden Sensoreinheiten. Eine primäre Sensoreinheit und eine sekundäre Sensoreinheit können gleich oder ähnlich oder unterschiedlich ausgeführt sein. Jede dieser Sensoreinheiten weist einen oder mehrere Sensoren auf, die geeignet sind, Signale zu empfangen aus welchen durch entsprechende Verarbeitung eine Lage-, Richtungs- und/oder Winkelabweichung zwischen der mobilen induktiven Ladeeinrichtung und einer Zielposition, beispielsweise über einer stationären induktiven Ladeeinrichtung zu bestimmen. A sensor system can have one or more sensor units, whereby each sensor unit can in turn have several sensors. In the present case, a sensor system is proposed which has at least one primary sensor unit and one secondary sensor unit. The terms “primary” and “secondary” are only used to distinguish the two sensor units from one another and do not establish any preference or hierarchical dependency between the two sensor units. A primary sensor unit and a secondary sensor unit can be designed the same or similar or different. Each of these sensor units has one or more sensors that are suitable for receiving signals from which, through appropriate processing, a positional, directional and/or angular deviation between the mobile inductive charging device and a target position, for example above a stationary inductive charging device, can be determined.
Für eine effiziente Energieübertragung muss die mobile induktive Ladeeinrichtung möglichst exakt zu der stationären induktiven Ladeeinrichtung positioniert werden. Die mobile induktive Ladeeinrichtung und somit das Fahrzeug muss also in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung positioniert werden. Die definierte Position ist eine vorgegebene Position, bei der berücksichtigt wird, dass eine Energieübertragung mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad stattfinden kann. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass je eine Energieübertragungswicklung in den beiden induktiven Ladeeinrichtung mit möglichst geringem Abstand zueinander und bzgl. eines Luftspalts zwischen ihnen gegenüberliegend positioniert werden. Da beide Energieübertragungswicklungen im Allgemeinen nicht gleich groß sein müssen, ist hierbei auch eine symmetrische Positionierung, bei der die Wicklungsachsen der beiden Energieübertagungswicklungen möglichst übereinanderliegen vorteilhaft. Ein exaktes Positionieren ist häufig für den Fahrer ohne zusätzliche Unterstützung in Form eines Fahrerassistenzsystems schwierig bzw. unmöglich. For efficient energy transfer, the mobile inductive charging device must be positioned as precisely as possible in relation to the stationary inductive charging device. The mobile inductive charging device and thus the vehicle must therefore be positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device. The defined position is a predetermined position which takes into account that energy transfer can take place with the highest possible efficiency. In particular, it can be taken into account that one energy transmission winding in each of the two inductive charging devices is positioned opposite one another with the smallest possible distance and with regard to an air gap between them. Since both energy transfer windings are in Generally do not have to be the same size, a symmetrical positioning in which the winding axes of the two energy transmission windings lie one on top of the other is advantageous. Precise positioning is often difficult or impossible for the driver without additional support in the form of a driver assistance system.
Die primäre Sensoreinheit ist beabstandet zur sekundären Sensoreinheit angeordnet. Die Verwendung eines Sensorsystems mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Sensoreinheiten ist vorteilhaft, da zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. bei unterschiedlichen Abständen zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung, die eine oder die andere Sensoreinheit bessere Signale insbesondere stärkere Signale liefern kann. The primary sensor unit is arranged at a distance from the secondary sensor unit. The use of a sensor system with at least two sensor units spaced apart from one another is advantageous because at different times or at different distances from a stationary inductive charging device, one or the other sensor unit can deliver better signals, in particular stronger signals.
Die primäre Sensoreinheit ist mit der mobilen induktiven Ladeeinrichtung mechanisch verbunden oder sogar in diese teilweise oder komplett integriert. Eine mechanische Verbindung kann dabei jegliche mechanische Befestigungsmöglichkeit wie verschrauben, verschweißen, verkleben umfassen oder auch nur eine räumliche sich berührende Anordnung bezeichnen. Die primäre Sensoreinheit kann auch teilweise oder komplett in die mobile induktive Ladeeinrichtung integriert werden. Eine Integration der primären Sensoreinheit in die mobile induktive Ladeeinrichtung bedeutet hierbei, dass die primäre Sensoreinheit Teil der Baueinheit der mobilen induktiven Ladeeinrichtung wird und insbesondere einstückig mit dieser verbaut werden kann. Eine primäre Sensoreinheit kann sich beispielsweise innerhalb eines Gehäuses der mobilen induktiven Ladeeinrichtung befinden. Es ist vorteilhaft eine Sensoreinheit integriert in oder mechanisch verbunden mit der mobilen induktiven Ladeeinrichtung anzuordnen, da somit Synergien genutzt werden können. Beispielsweise können bestimmte Bauteile wie etwa Flussführungselemente oder Elektronikbauteile, welche für die Energieübertragung verwendet werden, auch für die Sensorik verwendet werden und es kann durch eine kompakte Bauweise Bauraum gespart und die Anzahl an zu verbauenden Komponenten auf ein Minimum reduziert werden. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die sekundäre Sensoreinheit beabstandet zur primären Sensoreinheit und bevorzugt auch beab- standet zur mobilen induktiven Ladeeinrichtung angeordnet wird, da somit eine flexiblere Positionierung im Fahrzeug möglich ist. The primary sensor unit is mechanically connected to the mobile inductive charging device or even partially or completely integrated into it. A mechanical connection can include any mechanical fastening option such as screwing, welding, gluing or even just a spatial arrangement that touches one another. The primary sensor unit can also be partially or completely integrated into the mobile inductive charging device. Integration of the primary sensor unit into the mobile inductive charging device means that the primary sensor unit becomes part of the structural unit of the mobile inductive charging device and in particular can be installed in one piece with it. A primary sensor unit can be located, for example, within a housing of the mobile inductive charging device. It is advantageous to arrange a sensor unit integrated in or mechanically connected to the mobile inductive charging device, since synergies can thus be used. For example, certain components such as flow guide elements or electronic components that are used for energy transmission can also be used for sensors and a compact design can save installation space and reduce the number of components to be installed to a minimum. It is also advantageous if the secondary sensor unit is spaced from the primary sensor unit and preferably also spaced apart. is arranged next to the mobile inductive charging device, as this allows for more flexible positioning in the vehicle.
Bevorzugt ist die primäre Sensoreinheit und/oder die sekundäre Sensoreinheit wie folgt ausgebildet: mit einer ersten Sensorwicklung und einer zweiten Sensorwicklung. The primary sensor unit and/or the secondary sensor unit is preferably designed as follows: with a first sensor winding and a second sensor winding.
Die Sensorwicklungen können für einen Positioniervorgang verwendet werden. Befindet sich das Fahrzeug noch in einiger Entfernung beispielsweise zwischen 5 und 10 m von der stationären induktiven Ladeeinrichtung, so kann von der stationären induktiven Ladeeinrichtung ein Signal, bevorzugt ein Magnetfeld ausgesendet werden, das in den Sensorwicklungen eine Spannung induziert. Eine erfindungsgemäße Sensorwicklung kann in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und hierbei eine halbe, eine oder bevorzugt mehrere Windungen aufweisen. Natürlich ist auch eine nichtvollständige Anzahl an Windungen, wie beispielsweise 2,5 Windungen möglich. Ein Leiter einer solchen Sensorwicklung kann hierbei beispielsweise eine Querschnittsfläche zwischen 0,01 und 2 mm2 aufweisen. Ein Leiter kann hier als Litze, als Einzelleiter oder in einer anderen Form beispielsweise in Form einer Platine ausgeführt sein. Bei einer auf einer Platine realisierten Leiterstruktur können die Leiterbahnen Querschnitte von beispielsweise in der Größenordnung von 0,8 pm auf 35 pm aufweisen. The sensor windings can be used for a positioning process. If the vehicle is still at some distance, for example between 5 and 10 m, from the stationary inductive charging device, the stationary inductive charging device can send out a signal, preferably a magnetic field, which induces a voltage in the sensor windings. A sensor winding according to the invention can be designed in different shapes and can have half, one or preferably several turns. Of course, an incomplete number of turns, such as 2.5 turns, is also possible. A conductor of such a sensor winding can, for example, have a cross-sectional area between 0.01 and 2 mm 2 . A conductor can be designed here as a strand, as a single conductor or in another form, for example in the form of a circuit board. In the case of a conductor structure realized on a circuit board, the conductor tracks can have cross sections of, for example, in the order of 0.8 pm to 35 pm.
Vorteilhaft an der Realisierung der Sensoreinheit mit ein oder mehreren Sensorwicklungen ist, dass hierbei für den Positioniervorgang dasselbe physikalische Prinzip wie zur Energieübertragung, nämlich die Induktion von Spannung eines sich ändernden Magnetfeldes, genutzt werden kann. Hierbei können Synergien genutzt werden, beispielsweise kann bei der Erzeugung des Positionierungssignals nur eine Spule zur Energieübertragung und Positionierungssignalerzeugung verwendet werden, oder es kann zumindest ein Magnetkern für beide Wicklungen verwendet werden. Besonders bevorzugt weist die erste Sensorwicklung eine erste radiale Längsrichtung und die zweite Sensorwicklung eine zweite radiale Längsrichtung auf und die erste radiale Längsrichtung ist in einem Winkel von 45° +/- 10°, bevorzugt in einem Winkel von 45°, zur Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist und die zweite radiale Längsrichtung ist in einem Winkel von 45° +/-100, bevorzugt in einem Winkel von 45° zur Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet und die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung kreuzen sich in einem Winkel von 70°-110°, bevorzugt senkrecht. The advantage of implementing the sensor unit with one or more sensor windings is that the same physical principle can be used for the positioning process as for energy transmission, namely the induction of voltage from a changing magnetic field. Synergies can be used here, for example when generating the positioning signal, only one coil can be used for energy transmission and positioning signal generation, or at least one magnetic core can be used for both windings. Particularly preferably, the first sensor winding has a first radial longitudinal direction and the second sensor winding has a second radial longitudinal direction and the first radial longitudinal direction is arranged at an angle of 45° +/- 10°, preferably at an angle of 45°, to the longitudinal direction of the vehicle is and the second radial longitudinal direction is arranged at an angle of 45° +/-10 0 , preferably at an angle of 45° to the longitudinal direction of the vehicle and the first radial longitudinal direction and the second radial longitudinal direction intersect at an angle of 70° - 110°, preferably vertical.
Im Allgemeinen erstreckt sich eine Wicklung in zumindest zwei Dimensionen um eine Achse. Die Haupterstreckungsrichtung senkrecht zur Wicklungsachse wird hier als radiale Längsrichtung bezeichnet. Die Haupterstreckungsrichtung verläuft also bei einer Wicklung mit rechteckigem nicht quadratischem Querschnitt entlang bzw. parallel der längeren Seite des Rechtecks. Bei einer Wicklung mit einem elliptischen Querschnitt verläuft die radiale Längsrichtung entlang bzw. parallel zur Hauptachse der Ellipse. Die radiale Längsrichtung einer erfindungsgemäßen Sensorwicklung kann vorzugsweise in einer Ebene liegen, welche sich parallel zum Untergrund erstreckt In general, a winding extends around an axis in at least two dimensions. The main direction of extension perpendicular to the winding axis is referred to here as the radial longitudinal direction. In the case of a winding with a rectangular, not square cross-section, the main direction of extension runs along or parallel to the longer side of the rectangle. In the case of a winding with an elliptical cross section, the radial longitudinal direction runs along or parallel to the main axis of the ellipse. The radial longitudinal direction of a sensor winding according to the invention can preferably lie in a plane which extends parallel to the ground
Eine entsprechende Anordnung der Winkel der radialen Längsrichtungen ist vorteilhaft für eine möglichst hohe Empfindlichkeit bei der Detektion und eine möglichst einfache Bestimmung der Lageabweichung zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung. A corresponding arrangement of the angles of the radial longitudinal directions is advantageous for the highest possible sensitivity during detection and the simplest possible determination of the positional deviation between the vehicle and the stationary inductive charging device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die erste Sensorwicklung und/oder die zweite Sensorwicklung durch Leiterbahnen, welche auf mindestens einer Leiterplatte bevorzugt auf mindestens zwei Leiterplatten aufgebracht sind, gebildet. Hierbei werden die Windungen einer Sensorwicklung in Form von Leiterbahnen auf Leiterplatten realisiert. In an advantageous embodiment, the first sensor winding and/or the second sensor winding are formed by conductor tracks which are applied to at least one circuit board, preferably to at least two circuit boards. The turns of a sensor winding are implemented in the form of conductor tracks on circuit boards.
Die Leiterbahnen können hierbei beispielsweise aus Kupfer sein. Die Realisierung einer Sensorwicklung mittels Leiterbahnen auf Leiterplatten ermöglicht es, die Höhe der Sensorwicklung im Vergleich zu herkömmlichen, beispielsweise auf Hochfrequenzlitzen basierenden Wicklungen signifikant zu reduzieren. Auch das Herstellungsverfahren einer auf Leiterplatten basierenden Sensorwicklungen ist einfacher im Vergleich zu herkömmlichen Sensorwicklungen mit gewickelten Hochfrequenzlitzenleitern. The conductor tracks can be made of copper, for example. The realization of a sensor winding using conductor tracks on circuit boards makes it possible to significantly reduce the height of the sensor winding compared to conventional windings based on high-frequency strands, for example. The manufacturing process of a circuit board-based sensor winding is also simpler compared to conventional sensor windings with wound high-frequency stranded conductors.
In einer alternativen Ausführungsform sind die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung als Litze, insbesondere als Hochfrequenzlitze oder als Draht ausgebildet. In an alternative embodiment, the first sensor winding and the second sensor winding are designed as a stranded wire, in particular as a high-frequency stranded wire or as a wire.
Eine Hochfrequenzlitze beinhaltet mehrere zueinander isolierte Drähten. Dies bietet Vorteile, da bei hohen Frequenzen der Strom hauptsächlich nahe der Oberfläche eines Leiters fließt und durch die Realisierung mit vielen Einzelleitern möglichst viel Leiteroberfläche zur Verfügung steht. A high-frequency strand contains several wires that are insulated from each other. This offers advantages because at high frequencies the current flows mainly near the surface of a conductor and by implementing it with many individual conductors, as much conductor surface as possible is available.
Als Draht wird hierbei die Realisierung als isolierter Einzeldraht, der dann ebenfalls in Form von einer Mehrzahl von Windungen gewickelt wird, bezeichnet. The term wire refers to the implementation as an insulated individual wire, which is then also wound in the form of a plurality of turns.
Ein Vorteil daran die Sensorwicklungen als Hochfrequenzlitze oder als Draht auszuführen, ist, eine bewährte und einfache Herstellungsweise. One advantage of designing the sensor windings as high-frequency strands or wires is a proven and simple manufacturing method.
Bevorzugt ist die sekundäre Sensoreinheit weiter vorne im Fahrzeug als die mobilen induktiven Ladeeinrichtung, bevorzugt im Bereich der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs angeordnet. The secondary sensor unit is preferably arranged further forward in the vehicle than the mobile inductive charging device, preferably in the area of the front bumper of the vehicle.
Ist die sekundäre Sensoreinheit weiter vorne im Fahrzeug angeordnet und das Fahrzeug bewegt sich beispielsweise auf eine stationäre induktive Ladeeinrichtung, von der oder aus deren Nähe ein Positionierungssignal ausgesendet wird, zu, so ist bis zu einer gewissen minimalen Entfernung zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung das Signal in der sekundären Sensoreinheit stärker. If the secondary sensor unit is arranged further forward in the vehicle and the vehicle moves, for example, towards a stationary inductive charging device from which or near which a positioning signal is emitted, then the signal is up to a certain minimum distance between the vehicle and the stationary inductive charging device stronger in the secondary sensor unit.
Unterhalb eines gewissen Abstands zwischen erster Sensoreinheit und stationärer induktiver Ladeeinrichtung kann aber kein sinnvolles Signal in der sekundären Sensoreinheit mehr detektiert werden. Hier kann nun jedoch das Signal der primären Sensoreinheit, welche sich bei der mobilen induktiven Ladeeinrichtung und daher noch weiter entfernt von der stationären induktiven Ladeeinrichtung befindet ausgewertet werden. However, below a certain distance between the first sensor unit and the stationary inductive charging device, no meaningful signal can be generated in the secondary Sensor unit can no longer be detected. Here, however, the signal from the primary sensor unit, which is located at the mobile inductive charging device and therefore even further away from the stationary inductive charging device, can now be evaluated.
Der Abstand zwischen der primären Sensoreinheit und der sekundären Sensoreinheit kann beispielweise zwischen 1 m und 2m betragen. The distance between the primary sensor unit and the secondary sensor unit can be between 1 m and 2 m, for example.
Die sekundäre Sensoreinheit kann deutlich kleiner als die primäre Sensoreinheit ausgeführt sein, was beispielsweise für eine Positionierung im Bereich der vorderen Stoßstange vorteilhaft sein kann. The secondary sensor unit can be made significantly smaller than the primary sensor unit, which can be advantageous, for example, for positioning in the area of the front bumper.
Bevorzugt ist die primäre Sensoreinheit wie folgt ausgebildet ist: die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung sind um mindestens ein Flussführungselement angeordnet und das Flussführungselement ist geeignet, während einer Energieübertragung, welche zwischen einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung stattfindet, ein Magnetfeld zu führen. The primary sensor unit is preferably designed as follows: the first sensor winding and the second sensor winding are arranged around at least one flux guide element and the flux guide element is suitable for guiding a magnetic field during an energy transfer which takes place between a further inductive charging device and the mobile inductive charging device .
Ein Flussführungselement ist dazu geeignet, ein Magnetfeld in vorgegebener Art zu führen. Es besitzt eine hohe magnetische Permeabilität mit pr>1 , bevorzugt pr>50, besonders bevorzugt pr>100. Das Flussführungselement stellt einen Magnetkern für die Energieübertragungswicklung dar. Insbesondere wird hierbei das Magnetfeld durch die hohe Permeabilität so beeinflusst, dass ein möglichst großer magnetischer Fluss an die Energieübertragungswicklung übertragen wird. Mit einem Flussführungselement nimmt die Energieübertragungswicklung bei ansonsten gleichen Parametern einen größeren magnetischen Fluss auf als ohne ein Flussführungselement. Ein Flussführungselement kann aus einem ferromagnetischem oder bevorzugt aus einem fernmagnetischen Material, besonders bevorzugt aus einem Ferrit sein. Ein Flussführungselement kann bevorzugt plattenartig - in Form eines Planarkerns - ausgeführt sein und in der induktiven Ladeeinrichtung auf der Seite der Energieübertragungswicklung, welche von der Gegenseite, also der weiteren induktiven Ladeeinrichtung abgewandt ist, angeordnet sein. Durch die Anordnung der ersten Sensorwicklung und der zweiten Sensorwicklung um mindestens eins der mindestens einen Flussführungselemente übernimmt das mindestens eine der mindestens einen Flussführungselemente hier eine Doppelfunktion. Es fungiert als Magnetkern sowohl für die erste Sensorwicklung und/oder die zweite Sensorwicklung als auch als Magnetkern bzw. Flussführungselement für die Energieübertragungswicklung. Somit ist kein separates Flussführungselement für die Sensorwicklung nötig, was zu einer vereinfachten Herstellung führt. Die Anordnung einer Sensorwicklung um ein Flussführungselement bedeutet hier, dass zumindest ein Teil des Flussführungselements von einer Sensorwicklung umschlossen wird. Die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung können um dasselbe Flussführungselement oder um zwei verschiedene Flussführungselemente angeordnet werden oder auch jeweils um mehrere Flussführungselemente angeordnet werden. A flux guiding element is suitable for guiding a magnetic field in a predetermined manner. It has a high magnetic permeability with p r >1, preferably p r >50, particularly preferably p r >100. The flux guide element represents a magnetic core for the energy transmission winding. In particular, the magnetic field is influenced by the high permeability in such a way that the largest possible magnetic flux is transmitted to the energy transmission winding. With a flux guide element, the energy transfer winding absorbs a larger magnetic flux than without a flux guide element, with otherwise the same parameters. A flux guide element can be made of a ferromagnetic or preferably a long-range magnetic material, particularly preferably a ferrite. A flux guide element can preferably be designed like a plate - in the form of a planar core - and can be arranged in the inductive charging device on the side of the energy transmission winding, which faces away from the opposite side, i.e. the further inductive charging device. By arranging the first sensor winding and the second sensor winding around at least one of the at least one flow guide elements, the at least one of the at least one flow guide elements here assumes a dual function. It functions as a magnetic core for both the first sensor winding and/or the second sensor winding and as a magnetic core or flux guide element for the energy transmission winding. This means that no separate flux guide element is necessary for the sensor winding, which leads to simplified production. The arrangement of a sensor winding around a flow guide element here means that at least part of the flow guide element is enclosed by a sensor winding. The first sensor winding and the second sensor winding can be arranged around the same flow guide element or around two different flow guide elements or can also be arranged around several flow guide elements.
Die beiden Sensorwicklung können entweder nur um ein oder mehrere Flussführungselemente herum angeordnet sein oder aber auch noch weitere Elemente, wie beispielsweise um die Energieübertragungswicklung und/oder um eine Kühl- und/oder um eine Abschirmvorrichtung. The two sensor windings can either be arranged around only one or more flow guide elements or also other elements, such as around the energy transmission winding and/or around a cooling and/or a shielding device.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung und einem erfindungsgemäßen Sensorsystem, wobei während des Positioniervorgangs mindestens ein Signal, bevorzugt mindestens ein Spannungssignal in der primären Sensoreinheit erfasst und verarbeitet wird und mindestens ein Signal, bevorzugt mindestens ein Spannungssignal in der sekundären Sensoreinheit erfasst und verarbeitet wird und das Fahrzeug unter Verwendung des mindestens einen Signals der primären Sensoreinheit und/oder des mindestens einen Signals der sekundären Sensoreinheit in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung positioniert wird. Für die Erzeugung und Erfassung eines erfindungsgemäßen Signals können verschiedene Technologien verwendet werden. Eine mögliche Technologie ist die Er- zeugung von Signalen insbesondere in Form von magnetischen Wechselfeldern mittels ein oder mehrerer Wicklungen bzw. Spulen und die Erfassung der Signale durch Induktion von Spannungen in ein oder mehreren Wicklungen bzw. Spulen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst auch die Möglichkeit, dass in einer Sensoreinheit jeweils mehrere insbesondere jeweils zwei Signale erfasst werden. In einer Variante umfasst eine Sensoreinheit zwei Wicklungen und es werden zwei Spannungssignale in den zwei Wicklungen erfasst. The invention further relates to a method for positioning a vehicle with a mobile inductive charging device and a sensor system according to the invention, wherein during the positioning process at least one signal, preferably at least one voltage signal, is detected and processed in the primary sensor unit and at least one signal, preferably at least one voltage signal in is detected and processed by the secondary sensor unit and the vehicle is positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device using the at least one signal from the primary sensor unit and / or the at least one signal from the secondary sensor unit. Various technologies can be used to generate and detect a signal according to the invention. One possible technology is the Generation of signals, in particular in the form of alternating magnetic fields, by means of one or more windings or coils and the detection of the signals by induction of voltages in one or more windings or coils. A method according to the invention also includes the possibility of several, in particular two, signals being detected in a sensor unit. In one variant, a sensor unit comprises two windings and two voltage signals are detected in the two windings.
Die Erfassung der Signale erfolgt fortlaufend über einen längeren Zeitraum und nicht einmalig. Ein entsprechendes Signal ist also im Allgemeinen ein zeitabhängiges Signal und nicht ein einzelner Wert. Die Signale werden innerhalb einer Signalverarbeitung so verarbeitet, dass sie für weitere Auswerte- oder Berechnungsschritte insbesondere in digitaler Form zur Verfügung stehen. The signals are recorded continuously over a longer period of time and not once. A corresponding signal is generally a time-dependent signal and not a single value. The signals are processed within signal processing so that they are available for further evaluation or calculation steps, particularly in digital form.
Für eine effiziente Energieübertragung muss die mobile induktive Ladeeinrichtung möglichst exakt zu der stationären induktiven Ladeeinrichtung positioniert werden. Die mobile induktive Ladeeinrichtung muss also in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung positioniert werden. Die definierte Position ist eine vorgegebene Position, bei der berücksichtigt wird, dass eine Energieübertragung mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad stattfinden kann. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass je eine Energieübertragungswicklung in den beiden induktiven Ladeeinrichtung mit möglichst geringem Abstand zueinander und bzgl. eines Luftspalts zwischen ihnen gegenüberliegend positioniert werden. Da beide Energieübertragungswicklungen im Allgemeinen nicht gleich groß sein müssen, ist hierbei auch eine symmetrische Positionierung, bei der die Wicklungsachsen der beiden Energieübertagungswicklungen möglichst übereinanderliegen vorteilhaft. Ein exaktes Positionieren ist häufig für den Fahrer ohne zusätzliche Unterstützung in Form eines Fahrerassistenzsystems schwierig bzw. unmöglich. For efficient energy transfer, the mobile inductive charging device must be positioned as precisely as possible in relation to the stationary inductive charging device. The mobile inductive charging device must therefore be positioned in a defined position relative to a stationary inductive charging device. The defined position is a predetermined position which takes into account that energy transfer can take place with the highest possible efficiency. In particular, it can be taken into account that one energy transmission winding in each of the two inductive charging devices is positioned opposite one another with the smallest possible distance and with regard to an air gap between them. Since both energy transmission windings generally do not have to be the same size, symmetrical positioning is also advantageous, in which the winding axes of the two energy transmission windings lie one above the other as much as possible. Precise positioning is often difficult or impossible for the driver without additional support in the form of a driver assistance system.
Bei dem erfindungsgemäßen Positionierverfahren kann es sich sowohl um ein vollautomatisches Positionierverfahren handeln, bei dem das Fahrzeug komplett autonom über der stationären induktiven Ladeeinrichtung einparkt. Es ist aber auch möglich, dass beim Positioniervorgang hierbei durch ein Fahrerassistenzsystem dem Fahrer angezeigt wird, wie er das Fahrzeug steuern muss, um es optimal zu der stationären induktiven Ladeeinrichtung zu positionieren. The positioning method according to the invention can be a fully automatic positioning method in which the vehicle is completely parked autonomously above the stationary inductive charging device. However, it is also possible that during the positioning process, a driver assistance system shows the driver how he has to control the vehicle in order to position it optimally in relation to the stationary inductive charging device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, da hierbei für das Positionieren verschiedene Signale verwendet werden können, die in unterschiedlichen Zeiträumen oder bei unterschiedlichen Entfernungen zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung unterschiedlich gut für einen Positioniervorgang geeignet sind und zwischen den verschiedenen Signalen das bevorzugte gewählt werden kann. The method according to the invention is advantageous because different signals can be used for positioning, which are differently suitable for a positioning process in different time periods or at different distances between the vehicle and the stationary inductive charging device, and the preferred one can be selected between the different signals.
Bevorzugt wertet eine Entscheidungseinheit fortlaufend aus, ob entweder das mindestens eine Signal der primären Sensoreinheit oder das mindestens eine Signal der sekundären Sensoreinheit für den Positioniervorgang verwendet wird. Die Entscheidungseinheit kann durch eine in Software implementierte Auswertelogik erfolgen. Hierbei kann es sich um ein Computerprogramm oder einen Teil eines Computerprogramms handeln, welches auf einer oder mehreren lokalen oder zentralen Recheneinheit bzw. Recheneinheiten im oder außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt wird. A decision unit preferably continuously evaluates whether either the at least one signal from the primary sensor unit or the at least one signal from the secondary sensor unit is used for the positioning process. The decision-making unit can be carried out using evaluation logic implemented in software. This can be a computer program or part of a computer program, which is executed on one or more local or central computing units or computing units in or outside the vehicle.
Eine entsprechende Auswertung der Entscheidungseinheit erfolgt im Allgemeinen fortlaufend. Der Ausdruck „fortlaufend“ beinhaltet hierbei insbesondere auch die Möglichkeit, dass eine entsprechende Auswertung und/oder Entscheidung nicht ununterbrochen, sondern zu diskreten Zeitpunkten stattfindet. „Fortlaufend“ bedeutet, dass eine Entscheidung, welches Signal bzw. welche Signale verwendet wird, über einen Zeitraum hinweg immer wieder getroffen wird und nicht einmalig. Das Ergebnis der Entscheidung kann sich während des Positioniervorgangs ändern. Eine entsprechende Entscheidung kann sich daher während eines Positioniervorgangs auch ein- oder mehrmals ändern. Die Entscheidung der Entscheidungseinheit wird so getroffen, dass stets das Signal ausgewertet wird, das mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für den Positioniervorgang geeignete Signale lie- fert. Dies kann beispielsweise das Signal sein, welches eine höhere Signalstärke aufweist. A corresponding evaluation of the decision-making unit generally takes place continuously. The term “continuous” also includes in particular the possibility that a corresponding evaluation and/or decision does not take place continuously, but at discrete points in time. “Continuous” means that a decision as to which signal or signals to use is made repeatedly over a period of time and not once. The result of the decision may change during the positioning process. A corresponding decision can therefore change once or several times during a positioning process. The decision of the decision-making unit is made in such a way that the signal that has a higher probability of producing signals suitable for the positioning process is always evaluated. finished. This can, for example, be the signal that has a higher signal strength.
In einem erfindungsgemäßes Positionierverfahren kann es eine minimale und eine maximale Entfernung zwischen Quelle des Positionierungssignals und der jeweiligen Sensoreinheit im Fahrzeug geben. Nur zwischen diesen beiden Entfernungen liefert die Sensoreinheit dann für die Positionierung geeignete Signale. In a positioning method according to the invention, there can be a minimum and a maximum distance between the source of the positioning signal and the respective sensor unit in the vehicle. The sensor unit only delivers signals suitable for positioning between these two distances.
Daher ist bei einer größeren Entfernung zunächst die Sensoreinheit, welche sich näher an der stationären induktiven Ladeeinrichtung befindet, geeigneter. Bei kleineren Entfernungen ist die Sensoreinheit, welche weiter weg von der stationären induktiven Ladeeinrichtung angeordnet ist, geeigneter. Mit diesem Verfahren kann somit in einem größeren Bereich an Entfernungen positioniert werden, als dies bei einem entsprechenden Verfahren mit lediglich einer Sensoreinheit möglich ist. Es ist vorteilhaft sich in jedem Zeitraum auf die Auswertung lediglich einer Sensoreinheit festzulegen, da somit einfach und unkompliziert ein Richtungsabweichungswert bestimmt werden kann. Therefore, if the distance is greater, the sensor unit that is located closer to the stationary inductive charging device is more suitable. For smaller distances, the sensor unit, which is arranged further away from the stationary inductive charging device, is more suitable. With this method, positioning can be carried out over a larger range of distances than is possible with a corresponding method with only one sensor unit. It is advantageous to commit to evaluating only one sensor unit in each period of time, as this allows a directional deviation value to be determined simply and easily.
Bevorzugt werden in der primären Sensoreinheit mindestens zwei Signale erfasst und in der sekundären Sensoreinheit mindestens zwei Signale erfasst. At least two signals are preferably detected in the primary sensor unit and at least two signals are detected in the secondary sensor unit.
Die Verwendung von zwei Signalen je Sensoreinheit ist vorteilhaft, da aus den zwei Signalen eine einfache Bestimmung der Richtungsabweichung in Bezug auf eine stationäre induktive Ladeeinrichtung möglich ist. Eine Sensoreinheit kann hierfür zwei oder mehrere Sensoren aufweisen. Ein Sensor kann beispielsweise eine Sensorwicklung aufweisen oder als eine Sensorwicklung ausgeführt sein. Die primäre Sensoreinheit und die sekundäre Sensoreinheit können beide jeweils bei ausreichender Signalstärke allein aus den beiden Sensorsignalen eine Richtungsabweichungswert bestimmen. The use of two signals per sensor unit is advantageous because the two signals enable a simple determination of the directional deviation in relation to a stationary inductive charging device. For this purpose, a sensor unit can have two or more sensors. A sensor can, for example, have a sensor winding or be designed as a sensor winding. The primary sensor unit and the secondary sensor unit can both determine a directional deviation value from the two sensor signals alone if the signal strength is sufficient.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwei Signale der primären Sensoreinheit und die zwei Signale der sekundären Sensoreinheit von einem Positio- nierungssignal erzeugt und die zwei Signale der primären Sensoreinheit sind zwei Spannungssignale, welche in zwei Sensorwicklungen induziert werden und die zwei Signale der sekundären Sensoreinheit sind zwei Spannungssignale, welche in zwei Sensorwicklungen induziert werden. In a preferred embodiment, the two signals from the primary sensor unit and the two signals from the secondary sensor unit are transmitted from a position nation signal generated and the two signals from the primary sensor unit are two voltage signals which are induced in two sensor windings and the two signals from the secondary sensor unit are two voltage signals which are induced in two sensor windings.
Ein Positionierungssignal kann hierbei beispielsweise ein elektromagnetisches oder ein magnetisches Wechselfeld sein, welches ein Spannungssignal in eine Sensorwicklung induzieret und somit erzeugt. Bevorzugt wird hierbei das Positionierungssignal von der stationären induktiven Ladeeinrichtung ausgesendet bzw. erzeugt, zu der das Fahrzeug positioniert werden soll. Es ist möglich, dass das Positionierungssignal hierbei direkt von einer Energieübertragungswicklung einer induktiven Ladeeinrichtung ausgesendet bzw. erzeugt wird, oder dass hierfür eine oder mehrere weitere Wicklungen oder eine sonstige Signalerzeugungseinrichtung vorhanden ist. A positioning signal can be, for example, an electromagnetic or a magnetic alternating field, which induces and thus generates a voltage signal in a sensor winding. The positioning signal is preferably transmitted or generated by the stationary inductive charging device to which the vehicle is to be positioned. It is possible for the positioning signal to be sent or generated directly by an energy transmission winding of an inductive charging device, or for one or more additional windings or another signal generating device to be present for this purpose.
Das Positionierungssignal überträgt bevorzugt Leistungen, die deutlich geringer sind als die Leistungen, welche während der Energieübertragung übertragen werden. The positioning signal preferably transmits powers that are significantly lower than the powers that are transmitted during energy transmission.
Die vier Signale können getrennt voneinander erfasst und verarbeitet werden. Es kann dann zunächst über die Entscheidungseinheit entschieden werden, ob die zwei Signale der primären Sensoreinheit oder die zwei Signale der sekundären Sensoreinheit für den Positioniervorgang verwendet werden. Dieser Entscheidungsprozess ist kein einmaliges Ereignis, sondern geschieht über einen Zeitraum, bzw. immer wieder. Es werden dann jeweils nur die zwei Signale der primären Sensoreinheit oder die zwei Signale der sekundären Sensoreinheit verwendet, solange bis durch die Entscheidungseinheit eine andere Entscheidung erfolgt. The four signals can be recorded and processed separately. The decision unit can then first decide whether the two signals from the primary sensor unit or the two signals from the secondary sensor unit are used for the positioning process. This decision-making process is not a one-time event, but rather happens over a period of time or over and over again. Only the two signals from the primary sensor unit or the two signals from the secondary sensor unit are then used until the decision unit makes a different decision.
Eine Auswerteeinheit kann dann in Abhängigkeit der zwei Signale der zu diesem Zeitpunkt gewählten Sensoreinheit (primäre oder sekundäre Sensoreinheit) einen Richtungsabweichungswert bestimmen. Somit kann ein Positionierungssignal vier unterschiedliche Signale in den jeweils zwei Sensorwicklungen der zwei Sensoreinheiten erzeugen. Es ist ein einfaches vorteilhaftes Verfahren möglich, bei dem stets eine Sensoreinheit über eine Entscheidungseinheit gewählt wird und in Abhängigkeit der zwei Signale in den zwei Sensorwicklungen der gewählten Sensoreinheit einfach ein Richtungsabweichungswert bestimmt werden kann. An evaluation unit can then determine a directional deviation value depending on the two signals from the sensor unit selected at that time (primary or secondary sensor unit). A positioning signal can therefore generate four different signals in each of the two sensor windings of the two sensor units. A simple, advantageous method is possible in which a sensor unit is always selected via a decision unit and a directional deviation value can easily be determined depending on the two signals in the two sensor windings of the selected sensor unit.
Bevorzugt ermittelt eine Auswerteeinheit aus den zwei Signalen der primären Sensoreinheit einen Signalgesamtwert der primären Sensoreinheit und stellt diesen der Entscheidungseinheit zur Verfügung und die Auswerteeinheit ermittelt aus den zwei Signalen der sekundären Sensoreinheit einen Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit und stellt diesen der Entscheidungseinheit zur Verfügung. Hierbei können die vier Signale, welche in den beiden Sensoreinheiten erzeugt werden, zunächst getrennt voneinander erfasst und verarbeitet werden und man erhält vier digitale aufbereitete Signale. Die aufbereiteten Signale sind zeitabhängig-Preferably, an evaluation unit determines a total signal value of the primary sensor unit from the two signals of the primary sensor unit and makes this available to the decision-making unit, and the evaluation unit determines a total signal value of the secondary sensor unit from the two signals of the secondary sensor unit and makes this available to the decision-making unit. The four signals that are generated in the two sensor units can initially be recorded and processed separately from each other and four digitally processed signals are obtained. The processed signals are time-dependent
Jeweils die beiden zu einer Sensoreinheit gehörenden aufbereiteten Signale können nun rein softwareseitig addiert werden und somit kann hieraus jeweils ein Signalgesamtwert ermittelt werden. The two processed signals belonging to a sensor unit can now be added purely on the software side and a total signal value can therefore be determined from this.
In einer Ausführungsform bei der in Sensorwicklungen induzierte Spannungssignale als Signale verwendet werden ist der Signalgesamtwert proportional zu der in Summe in den beiden Sensorwicklungen induzierten Spannung bei der relevanten Frequenz oder im relevanten Frequenzbereich. In an embodiment in which voltage signals induced in sensor windings are used as signals, the total signal value is proportional to the total voltage induced in the two sensor windings at the relevant frequency or in the relevant frequency range.
Die beiden Signalgesamtwerte der beiden Sensoreinheiten können nun in der Entscheidungseinheit verwendet werden, beispielsweise indem sie miteinander oder mit einem weiteren Schwellwert verglichen werden. The two total signal values of the two sensor units can now be used in the decision unit, for example by comparing them with each other or with another threshold value.
In einer Ausführungsform entscheidet die Entscheidungseinheit die Signale der primären Sensoreinheit für den Positioniervorgang zu wählen, während der Sig- nalgesamtwert der primären Sensoreinheit größer ist als der Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit und die Entscheidungseinheit entscheidet die Signale der sekundären Sensoreinheit für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit größer ist als der Signalgesamtwert der primären Sensoreinheit. In one embodiment, the decision unit decides to select the signals from the primary sensor unit for the positioning process, while the signal The total signal value of the primary sensor unit is greater than the total signal value of the secondary sensor unit and the decision unit decides to select the signals of the secondary sensor unit for the positioning process, while the total signal value of the secondary sensor unit is greater than the total signal value of the primary sensor unit.
In dieser Ausführungsform wird der Signalgesamtwert der primären Sensoreinheit mit dem Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit verglichen. Die Signale der Sensoreinheit mit dem größeren Signalgesamtwert werden für den Positioniervorgang verwendet. Die Entscheidung, ob die Signale der primären oder der sekundären Sensoreinheit verwendet werden, kann sich während des Positioniervorgangs ändern. Hierbei wird sichergestellt, dass stets die Sensoreinheit mit der größten Signalstärke ausgewertet wird. In this embodiment, the total signal value of the primary sensor unit is compared with the total signal value of the secondary sensor unit. The signals from the sensor unit with the larger total signal value are used for the positioning process. The decision as to whether the signals from the primary or secondary sensor unit are used can change during the positioning process. This ensures that the sensor unit with the greatest signal strength is always evaluated.
Für die praktische Umsetzung kann der spezielle Fall, dass beide Gesamtsignalwerte gleich groß sind entweder dem einen oder dem anderen Fall zugeordnet werden. For practical implementation, the special case in which both total signal values are the same can be assigned to either one case or the other.
In einer alternativen Ausführungsform entscheidet die Entscheidungseinheit die Signale der sekundären Sensoreinheit für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit größer ist als ein festgelegter Schwellwert und die Entscheidungseinheit entscheidet die Signale der primären Sensoreinheit zu wählen, während der Signalgesamtwert der sekundären Sensoreinheit kleiner ist als ein festgelegter Schwellwert. In an alternative embodiment, the decision unit decides to select the signals of the secondary sensor unit for the positioning process while the total signal value of the secondary sensor unit is greater than a specified threshold value and the decision unit decides to select the signals of the primary sensor unit while the total signal value of the secondary sensor unit is smaller as a fixed threshold.
Nähert sich das Fahrzeug in Fahrtrichtung nach vorne der stationären induktiven Ladeeinrichtung, so wird in der Sensoreinheit, welche weiter vorne im Fahrzeug angeordnet ist, früher ein ausreichendes Signal bzw. ausreichende Signale erzeugt. Daher ist es sinnvoll zunächst die weiter vorne im Fahrzeug angeordnete Sensoreinheit auszuwerten. Für sehr geringe Abstände ist jedoch die weiter hinten im Fahrzeug angeordnete Sensoreinheit geeigneter. Die Entscheidung, bis zu welchem Zeitpunkt die sekundäre Sensoreinheit ausgewertet wird und ab wann die primäre Sensoreinheit ausgewertet wird, kann vorteilhaft über einen Vergleich mit einem Schwellwert erfolgen. Die sekundäre Sensoreinheit wird ausgewertet, bis die Signale der sekundären Sensoreinheit in Summe geringer sind als ein vorbestimmter Schwellwert. Danach wird die primäre Sensoreinheit ausgewertet. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Entscheidung der Entscheidungseinheit nicht aufgrund von leichten Signalschwankungen mehrfach zwischen den beiden Sensoreinheiten wechselt. If the vehicle approaches the stationary inductive charging device in the direction of travel, a sufficient signal or signals are generated earlier in the sensor unit, which is arranged further forward in the vehicle. It therefore makes sense to first evaluate the sensor unit located further forward in the vehicle. However, for very small distances, the sensor unit located further back in the vehicle is more suitable. The decision as to up to which point in time the secondary sensor unit is evaluated and from when on which the primary sensor unit is evaluated can advantageously be made via a comparison with a threshold value. The secondary sensor unit is evaluated until the total signals from the secondary sensor unit are less than a predetermined threshold value. The primary sensor unit is then evaluated. The advantage here is that the decision of the decision-making unit does not change repeatedly between the two sensor units due to slight signal fluctuations.
Für die praktische Umsetzung kann der spezielle Fall, dass der Gesamtsignalwert gleich dem Schwellwert ist entweder dem einen oder dem anderen Fall zugeordnet werden. For practical implementation, the special case that the total signal value is equal to the threshold value can be assigned to either one or the other case.
Bevorzugt ist für die primäre Sensoreinheit und/oder für die sekundäre Sensoreinheit vorgesehen: das zumindest eine erste Signal wird in einer Signalerfassungseinheit erfasst und das zumindest eine zweite Signal wird in einer Signalerfassungseinheit erfasst und eine Auswerteeinheit verarbeitet und wandelt das erste Signal in ein erstes aufbereitetes Signal und das zweite Signal in ein zweites aufbereitetes Signal und die Verarbeitung des ersten Signals und des zweiten Signals beinhaltet eine Transformation in den Frequenzbereich und in Abhängigkeit von dem ersten aufbereiteten Signal und dem zweiten aufbereiteten Signal wird ein Richtungsabweichungswert zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Verbindungslinie zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung bestimmt. Preferably, the following is provided for the primary sensor unit and/or for the secondary sensor unit: the at least one first signal is detected in a signal detection unit and the at least one second signal is detected in a signal detection unit and an evaluation unit processes and converts the first signal into a first processed signal and the second signal into a second conditioned signal and the processing of the first signal and the second signal includes a transformation into the frequency domain and depending on the first conditioned signal and the second conditioned signal, a directional deviation value between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device.
In einer Signalerfassungseinheit wird das Positionierungssignal beispielsweise von der induktiven Ladeeinrichtung aufgenommen und so bereitgestellt, dass es in einer Analog-Digital-Wandel-Einheit abgetastet und somit in ein digitales Signal gewandelt werden kann. Die Signalerfassungseinheit kann die Sensorwicklungen und weitere Bauteile oder Schaltkreise wie beispielsweise einen offenen oder einen geschlossenen Schwingkreis enthalten. In einer Analog-Digital-Wandel- Einheit wird das analoge Signal mit einer bestimmten Abtastfrequenz abgetastet. Die Analog-Digital-Wandel-Einheit kann Teil einer Auswerteeinheit sein. Eine Auswerteeinheit kann weitere Elemente zur Auswertung des digitalen Signals aufweisen. Diese können bevorzugt als logische Blöcke in einer Recheneinheit realisiert sein. Eine Recheneinheit kann auf einer oder mehreren lokalen Elektronikeinrichtungen realisiert sein, die beispielsweise in Form von Microprozessoren oder lokalen Steuergeräten realisiert sind und/oder die Recheneinheit kann Teil eines größeren Steuergeräts oder einer zentralen Recheneinheit im Fahrzeug sein. Hierbei können verschiedene logische Blöcke auf denselben oder unterschiedlichen Microprozessoren oder Steuergeräten realisiert sein. In a signal acquisition unit, the positioning signal is recorded, for example, by the inductive charging device and provided so that it can be sampled in an analog-digital conversion unit and thus converted into a digital signal. The signal detection unit can contain the sensor windings and other components or circuits such as an open or a closed resonant circuit. In an analog-to-digital conversion unit, the analog signal is sampled at a specific sampling frequency. The analog-digital conversion unit can be part of an evaluation unit. An evaluation unit can have further elements for evaluating the digital signal. These can preferably be implemented as logical blocks in a computing unit. A computing unit can be implemented on one or more local electronic devices, which are implemented, for example, in the form of microprocessors or local control devices and/or the computing unit can be part of a larger control device or a central computing unit in the vehicle. Different logical blocks can be implemented on the same or different microprocessors or control devices.
Bei einer Frequenztransformation wird ein Signal aus dem Zeitbereich mathematisch in den Frequenzbereich transformiert. Für ein zeitabhängiges Signal macht eine Auswertung im Frequenzbereich Angaben darüber, wie stark eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmter Frequenzbereich in diesem Signal vorhanden ist.During a frequency transformation, a signal from the time domain is mathematically transformed into the frequency domain. For a time-dependent signal, an evaluation in the frequency domain provides information about how strong a specific frequency or frequency range is present in this signal.
Eine Auswertung im Frequenzbereich ist hier vorteilhaft, insbesondere da es somit möglich ist, um die Frequenz oder den Frequenzbereich des Positionierungssignals zu filtern und so ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis und somit eine größere Reichweite zu erreichen. An evaluation in the frequency range is advantageous here, especially since it is thus possible to filter the frequency or the frequency range of the positioning signal and thus achieve a better signal-to-noise ratio and thus a greater range.
Aus den beiden digitalen Signalen im Frequenzbereich kann nun bevorzugt jeweils ein Wert bestimmt werden. Bei der Verwendung von Spannungssignalen sagt dieser Wert aus, wieviel Spannung in die jeweilige Sensorwicklung induziert wurde, insbesondere wieviel Spannung bei der Anregefrequenz des Positionierungssignals in die jeweilige Sensorwicklung induziert wurde. One value can now preferably be determined from the two digital signals in the frequency range. When using voltage signals, this value indicates how much voltage was induced in the respective sensor winding, in particular how much voltage was induced in the respective sensor winding at the excitation frequency of the positioning signal.
Eine Auswertung in Abhängigkeit von den beiden aufbereiteten Signalen kann beispielsweise einen Vergleich der beiden aufbereiteten Signale beinhalten. Bei einem Vergleich der beiden entsprechend aufbereiteten Signale kann beispielsweise durch eine Subtraktion der beiden Werte und eine Normierung auf den größeren der beiden Werte ein Richtungsabweichungswert zwischen -1 und 1 bestimmt werden. An evaluation depending on the two processed signals can, for example, include a comparison of the two processed signals. When comparing the two correspondingly prepared signals, a directional deviation value between -1 and 1 can be determined, for example, by subtracting the two values and normalizing them to the larger of the two values.
Das Verhältnis der beiden aus den entsprechend aufbereiteten Signalen abgeleiteten Werte ermöglicht Aussagen darüber, um welchen Winkel die Längsrichtung des Fahrzeugs von der Richtung des Fahrzeugs auf die stationäre induktive Lade- einrichtung zu abweicht. Insofern kann die vorliegende Sensoranordnung auch als Drehwinkelsensor bezeichnet werden. Es wird zumindest in einem bestimmten Winkelbereich bestimmt um welchen Winkel die Verbindungslinie zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung zu der Längsrichtung des Fahrzeugs verdreht ist. Bevorzugt ist der Richtungsabweichungswert proportional zu dem Winkel zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Verbindungslinie zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung. The ratio of the two values derived from the appropriately processed signals enables statements to be made about the angle at which the longitudinal direction of the vehicle differs from the direction of the vehicle to the stationary inductive charging system. facility too different. In this respect, the present sensor arrangement can also be referred to as a rotation angle sensor. It is determined at least in a certain angular range by which angle the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device is rotated relative to the longitudinal direction of the vehicle. Preferably, the directional deviation value is proportional to the angle between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device.
Vorteilhaft ist die Transformation in den Frequenzbereich durch eine diskrete Fou- riertransformation, insbesondere durch eine schnelle Fouriertransformation (FFT), realisiert. The transformation into the frequency range is advantageously implemented by a discrete Fourier transformation, in particular by a fast Fourier transformation (FFT).
Eine diskrete Fouriertransformation kurz DFT transformiert ein im Zeitbereich abgetastetes Signal mittels einer Fouriertransformation in ein diskretes Frequenzsignal. Hier wird das in die Sensorwicklungen induzierte Spannungssignal diskret abgetastet. Relevant ist hierbei die Abtastfrequenz, die bestimmt, welche Frequenzen aufgelöst werden können. Die Abtastfrequenz muss so gewählt werden, dass die relevanten Frequenzen, hier insbesondere die Anregefrequenz, aufgelöst werden können. Eine spezielle, optimierte Form der diskreten Fouriertransformation ist die schnelle Fouriertransformation (englisch Fast Fourier Transformation, kurz FFT). Da durch den optimierten Algorithmus die Komplexität und somit der Rechenaufwand minimiert wird ist die FFT die häufigste implementierte Form von diskreten Fouriertransformationen. A discrete Fourier transformation (DFT for short) transforms a signal sampled in the time domain into a discrete frequency signal using a Fourier transformation. Here the voltage signal induced in the sensor windings is sampled discretely. What is relevant here is the sampling frequency, which determines which frequencies can be resolved. The sampling frequency must be chosen so that the relevant frequencies, in particular the excitation frequency, can be resolved. A special, optimized form of discrete Fourier transformation is the fast Fourier transformation (FFT for short). Since the optimized algorithm minimizes the complexity and thus the computational effort, the FFT is the most commonly implemented form of discrete Fourier transformations.
Bevorzugt wird das in den Frequenzbereich transformierte Signal durch ein Filter mit einer Bandbreite B um eine Anregefrequenz des Positionierungssignals gefiltert und ein gemittelter Richtungsabweichungswert wird bestimmt, indem ein Mittelwert insbesondere ein gleitender Mittelwert aus mehreren insbesondere aus 10 zu diskreten, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmten Richtungsabweichungswerten gebildet wird. Preferably, the signal transformed into the frequency range is filtered by a filter with a bandwidth B around an excitation frequency of the positioning signal and an average directional deviation value is determined by taking an average, in particular a moving average, from several, in particular from 10 Directional deviation values are formed at discrete, successive times.
Das von oder nahe der stationären induktiven Ladeeinrichtung erzeugte Positionierungssignal wird mit einer bestimmten Anregefrequenz erzeugt. Die Anregefrequenz kann im Bereich von 10 kHz bis 150 kHz liegen. Bevorzugt liegt die Anregefrequenz im Bereich von 120 kHz bis 145 kHz. Besonders bevorzugt liegt die An- regefrequenz im Bereich zwischen 120 kHz und 125 kHz oder im Bereich zwischen 130 kHz und 145 kHz. Beispielsweise kann die Anregefrequenz 140 kHz betragen. Es ist daher nicht nötig das komplette induzierte Spannungssignal im ganzen Frequenzbereich auszuwerten, sondern es genügt eine Auswertung nahe der Anregefrequenz. Hierfür kann ein digitales Filter verwendet werden. The positioning signal generated by or near the stationary inductive charging device is generated with a specific excitation frequency. The excitation frequency can be in the range from 10 kHz to 150 kHz. The excitation frequency is preferably in the range from 120 kHz to 145 kHz. The excitation frequency is particularly preferably in the range between 120 kHz and 125 kHz or in the range between 130 kHz and 145 kHz. For example, the excitation frequency can be 140 kHz. It is therefore not necessary to evaluate the complete induced voltage signal in the entire frequency range, but rather an evaluation close to the excitation frequency is sufficient. A digital filter can be used for this.
Ein digitales Filter ist eine mathematische Funktion, die auf das diskrete Signal im Frequenzbereich angewendet wird. Die diskreten Frequenzwerte werden damit auf Werte in einem bestimmten voreingestellten Frequenzband mit der Bandbreite B beschränkt. Die Bandbreite kann beispielsweise in der Größenordnung von 1kHz liegen. Das Frequenzband wird so gewählt, dass es die Anregefrequenz enthält, vorteilhaft, dass es die Anregefrequenz mittig enthält. A digital filter is a mathematical function applied to the discrete signal in the frequency domain. The discrete frequency values are thus limited to values in a specific preset frequency band with bandwidth B. The bandwidth can be on the order of 1kHz, for example. The frequency band is chosen so that it contains the excitation frequency, advantageously that it contains the excitation frequency in the middle.
Bevorzugt wird ein gemittelter Richtungsabweichungswert bestimmt, indem ein Mittelwert, insbesondere ein gleitender Mittelwert, aus mehreren insbesondere aus 10 zu diskreten, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmten Richtungsabweichungswerten gebildet wird. An average directional deviation value is preferably determined by forming an average, in particular a moving average, from several directional deviation values, in particular 10, determined at discrete, successive times.
Ohne eine entsprechende Mittelwertbildung kommt es bei den Richtungsabweichungswerten zu großen Schwankungen, insbesondere bei großen Distanzen zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung. Ursache hier ist vor allem das zunehmende Rauschen der induzierten Spannungssignale. Insbesondere, wenn das vorliegende Verfahren als Fahrerassistenzsystem verwendet wird und der Richtungsabweichungswert graphisch angezeigt wird, ist die Reichweite, bis zu der es dem Fahrer möglich ist mit Hilfe des angezeigten Richtungs- abweichungswerts einzuparken, durch die mit der Entfernung zunehmenden Schwankungen begrenzt. Bei der Bestimmung eines gleitenden Mittelwertes wird stets der Mittelwert aus den letzten N Werten berechnet. Es wird also nicht blockweise alle T Werte ein neuer Mittelwert berechnet, sondern kommt ein neuer Wert hinzu, so fällt der letzte Wert der bisher berücksichtigten Werte weg und ein neuer Mittelwert wird direkt berechnet. Anstelle eines blockweisen Vorgehens ist diese Berechnung gleitend. Without appropriate averaging, large fluctuations occur in the directional deviation values, especially when there are large distances between the vehicle and the stationary inductive charging device. The main reason here is the increasing noise of the induced voltage signals. In particular, if the present method is used as a driver assistance system and the directional deviation value is displayed graphically, the range up to which the driver is possible with the aid of the displayed directional parking deviation value is limited by the fluctuations that increase with distance. When determining a moving average, the average is always calculated from the last N values. So a new average value is not calculated block by block for every T value, but if a new value is added, the last value of the previously considered values is omitted and a new average value is calculated directly. Instead of a block-by-block approach, this calculation is sliding.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Richtungsabweichungswert oder der gemittelte Richtungsabweichungswert oder ein aus dem Richtungsabweichungswert oder aus dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleiteter Wert über eine Datenschnittstelle an ein Bussystem bevorzugt an einen CAN-Bus oder an eine weitere Recheneinheit übergeben und/oder der Richtungsabweichungswert oder der gemittelte Richtungsabweichungswert oder ein aus dem Richtungsabweichungswert oder aus dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleiteter Wert wird auf einer Richtungsanzeige im Fahrzeug angezeigt. In an advantageous embodiment, the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is transferred via a data interface to a bus system, preferably to a CAN bus or to a further computing unit and/or the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is displayed on a direction display in the vehicle.
Wie oben erläutert wird ein Richtungsabweichungswert aus dem Verhältnis der in die Sensorwicklungen induzierten Spannungen bestimmt und ermöglicht eine Bestimmung eines Richtungsabweichungswinkel zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Verbindungslinie zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung. Es ist daher möglich, dass die Auswerteeinheit direkt den Richtungsabweichungswert oder den gemittelten Richtungsabweichungswert weitergibt, oder das vorher noch weitere Berech- nungs- oder Auswerteschritte erfolgen und beispielsweise ein Richtungsabweichungswinkel oder andere aus dem Richtungsabweichungswert oder dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleitete oder berechnete Werte weitergegeben werden. Eine Weitergabe eines entsprechenden Wertes erfolgt über eine Datenschnittstelle. Ein entsprechender Wert weist im Allgemeinen einen zeitabhängigen Verlauf auf. Eine Weitergabe kann an ein Bussystem erfolgen. Ein Bussystem ist ein System, welches dazu dient innerhalb eines Netzwerks die Übertragung von Daten zwischen den einzelnen Teilnehmern zu ermöglichen. Die Übertragung der Daten richtet sich hierbei nach speziellen Protokollen. Ein in Fahrzeugen häufig vorkommendes Protokoll ist das CAN-Protokoll. „CAN“ steht hierbei für „Controller Area Network“ und ein CAN-Bus ist ein Feldbus. As explained above, a directional deviation value is determined from the ratio of the voltages induced in the sensor windings and enables determination of a directional deviation angle between the longitudinal direction of the vehicle and the connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device. It is therefore possible for the evaluation unit to pass on the directional deviation value or the average directional deviation value directly, or for further calculation or evaluation steps to take place beforehand and, for example, a directional deviation angle or other values derived or calculated from the directional deviation value or the average directional deviation value to be passed on. A corresponding value is passed on via a data interface. A corresponding value generally has a time-dependent course. It can be passed on to a bus system. A bus system is a system that is used to enable the transmission of data between individual participants within a network. The transmission of data is based on special protocols. A protocol commonly found in vehicles is the CAN protocol. “CAN” stands for “Controller Area Network” and a CAN bus is a field bus.
Alternativ zur Weitergabe an ein Bussystem kann ein entsprechender Wert auch an eine weitere Recheneinheit weitergegeben werden. Die weitere Recheneinheit kann mit der Auswerteeinheit physikalisch verbunden sein oder auch nicht. Bevorzugt wird der Richtungsabweichungswert oder der gemittelte Richtungsabweichungswert oder ein aus dem Richtungsabweichungswert oder aus dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleiteter Wert auf einer Richtungsanzeige im Fahrzeug angezeigt. As an alternative to passing it on to a bus system, a corresponding value can also be passed on to another computing unit. The further computing unit may or may not be physically connected to the evaluation unit. Preferably, the directional deviation value or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value or from the average directional deviation value is displayed on a direction display in the vehicle.
Die Richtungsanzeige kann dem Fahrer beispielsweise in Form eines Zeigers auf einem digitalen Display angezeigt werden. Hierbei kann der Zeiger direkt in die Richtung zeigen, in die der Fahrer das Fahrzeug lenken muss und somit ist eine sehr intuitive Korrektur der Fahrtrichtung möglich. Zeigt der Zeiger geradeaus, so weiß der Fahrer, dass er sein Fahrzeug direkt auf die stationäre induktive Ladeeinrichtung zusteuert. Alternativ oder zusätzlich kann der Richtungsabweichungswert oder der gemittelte Richtungsabweichungswert als Zahlenwert angezeigt werden. The direction indicator can be shown to the driver, for example, in the form of a pointer on a digital display. The pointer can point directly in the direction in which the driver has to steer the vehicle, making it possible to correct the direction of travel very intuitively. If the pointer points straight ahead, the driver knows that he is steering his vehicle directly towards the stationary inductive charging device. Alternatively or additionally, the directional deviation value or the average directional deviation value can be displayed as a numerical value.
Es ist alternativ auch möglich den Richtungsabweichungswert oder den gemittelten Richtungsabweichungswert nicht dem Fahrer direkt anzuzeigen, sondern weiterzuverarbeiten und im Rahmen eines Algorithmus für einen automatisierten Parkvorgang oder für komplett automatisiertes Fahren zu verwenden. Alternatively, it is also possible not to display the directional deviation value or the average directional deviation value directly to the driver, but rather to further process it and use it as part of an algorithm for an automated parking process or for completely automated driving.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigt, jeweils schematisch Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components. It shows each schematically
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem und einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung sowie eine stationäre induktive Ladeeinrichtung, 1 shows a simplified representation of a vehicle with a sensor system and a mobile inductive charging device as well as a stationary inductive charging device,
Fig. 2 eine stark vereinfachte Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer induktiven Ladeeinrichtung das über einer stationären induktiven Ladeeinrichtung, die ein Positionierungssignal aussendet, positioniert werden soll, 2 shows a highly simplified top view of a vehicle with an inductive charging device that is to be positioned above a stationary inductive charging device that emits a positioning signal,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Auswerteeinheit, 3 is a block diagram of an evaluation unit,
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren, 4 shows a block diagram of a positioning method according to the invention,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer induktiven Ladeeinrichtung für ein Fahrzeug, 5 shows a sectional view of an inductive charging device for a vehicle,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine sekundäre Sensoreinheit, 6 shows a top view of a secondary sensor unit,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine mobile induktive Ladeeinrichtung mit einer primären Sensoreinheit, 7 shows a top view of a mobile inductive charging device with a primary sensor unit,
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine induktive Ladeeinrichtung mit Positionierungssignalwicklung, 8 is a top view of an inductive charging device with positioning signal winding,
Fig 9 eine perspektivische Darstellung einer Sensorwicklung in Form von Leiterbahnen auf Leiterplatten, Fig. 10 ein weiteres Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren. 9 is a perspective view of a sensor winding in the form of conductor tracks on circuit boards, Fig. 10 shows a further block diagram of a positioning method according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 2 mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a zum Laden eines Energiespeichers 3 sowie eine stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b. Das Fahrzeug 2 weist ein Sensorsystem 25 mit einer primären Sensoreinheit 18prim und mit einer sekundären Sensoreinheit 18sek auf. Die sekundäre Sensoreinheit 18sek ist im Bereich der vorderen Stoßstange 27 angeordnet. Die primäre Sensoreinheit 18prim ist innerhalb der mobilen induktiven Ladeeinrichtung angeordnet. Die induktive Ladeeinrichtung wird durch eine Abschirmvorrichtung 28 vom Fahrzeug und insbesondere von der sich dort befindenden Elektronik abgeschirmt. Die Abschirmvorrichtung 28 kann Bestandteil der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a sein oder getrennt von dieser Ausgeführt sein. Ein Positionierungssignal 40, welches beispielsweise von oder nahe der stationären induktive Ladeeinrichtung 1 b ausgesendet wird, kann von der primären Sensoreinheit 18prim und/oder der sekundären Sensoreinheit 18sek empfangen werden und eine Auswerteeinheit 15 kann aus entsprechend aufbereiteten Signalen für einen Positioniervorgang der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a über der stationären induktiven Ladeeinrichtung 1 b einen Richtungsabweichungswinkel 35 bestimmen. Mobile induktive Ladeeinrichtung 1a und stationäre induktive Ladeeinrichtung 1 b bilden zusammen bzw. sind Bestandteil des Fahrzeugladesystems 8. Fig. 1 shows a vehicle 2 with a mobile inductive charging device 1a for charging an energy storage device 3 and a stationary inductive charging device 1b. The vehicle 2 has a sensor system 25 with a primary sensor unit 18prim and with a secondary sensor unit 18sek. The secondary sensor unit 18sec is arranged in the area of the front bumper 27. The primary sensor unit 18prim is arranged within the mobile inductive charging device. The inductive charging device is shielded from the vehicle and in particular from the electronics located there by a shielding device 28. The shielding device 28 can be part of the mobile inductive charging device 1a or can be designed separately from it. A positioning signal 40, which is emitted, for example, from or near the stationary inductive charging device 1b, can be received by the primary sensor unit 18prim and/or the secondary sensor unit 18sec, and an evaluation unit 15 can use appropriately prepared signals for a positioning process of the mobile inductive charging device 1a determine a directional deviation angle 35 above the stationary inductive charging device 1 b. Mobile inductive charging device 1a and stationary inductive charging device 1b form together or are part of the vehicle charging system 8.
Fig. 2 zeigt eine stationäre induktive Ladeeinrichtung 1 b in oder bei der ein Positionierungssignal 40 ausgesendet wird und ein Fahrzeug 2 mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a. Eine primäre Sensoreinheit 18prim ist in der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a angeordnet und eine sekundäre Sensoreinheit 18sek ist im Bereich der vorderen Stoßstange 27 angeordnet. Eine Auswerteeinheit 15 bestimmt mithilfe des Positionierungssignals 40 einen Richtungsabweichungswert 17 bzw. einen Richtungsabweichungswinkel 35 zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs 6 und der Verbindungslinie 12 zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung 1b und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a. Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Auswerteeinheit. Hierbei werden zwei Signale 13a, 13b (beispielsweise zwei Sensorsignale die durch ein Positionierungssignal 40 in einer Sensoreinheit 18 erzeugt werden) zunächst in einer Signalerfassungseinheit 14 erfasst und an die Auswerteeinheit 15 geleitet. Das erste Signal 13a und das zweite Signal 13b werden jeweils in einer Analog-Digital-Wandel- Einheit 19 in ein digitales Signal gewandelt. Das jeweilige digitale Signal wird mittels einer schnellen Fouriertransformation 20 in den Frequenzraum transformiert. Danach wird jeweils das erhaltene frequenzabhängige Signal mit einem Filter 21 mit einer Bandbreite B um die Anregefrequenz des Positionierungssignals 40 gefiltert. Als nächstes erfolgt eine Maximum-Bestimmung 22. Das Ergebnis dieser Signalaufbereitung ist ein erstes aufbereitetes Signal 23a und ein zweites aufbereitetes Signal 23b. Die beiden aufbereiteten Signale 23a, 23b können in einer Vergleichseinheit 24 miteinander verglichen werden. Aus dem Vergleich der beiden Werte kann ein Richtungsabweichungswert 17 bestimmt werden. Hierbei kann beispielsweise durch eine Subtraktion der beiden Maximalwerte und eine Normierung auf den größeren der beiden Maximalwerte ein Richtungsabweichungswert zwischen -1 und 1 bestimmt werden. Fig. 2 shows a stationary inductive charging device 1b in or at which a positioning signal 40 is transmitted and a vehicle 2 with a mobile inductive charging device 1a. A primary sensor unit 18prim is arranged in the mobile inductive charging device 1a and a secondary sensor unit 18sek is arranged in the area of the front bumper 27. An evaluation unit 15 uses the positioning signal 40 to determine a directional deviation value 17 or a directional deviation angle 35 between the longitudinal direction of the vehicle 6 and the connecting line 12 between the stationary inductive charging device 1b and the mobile inductive charging device 1a. Fig. 3 shows a block diagram of an evaluation unit. Here, two signals 13a, 13b (for example two sensor signals that are generated by a positioning signal 40 in a sensor unit 18) are first detected in a signal detection unit 14 and sent to the evaluation unit 15. The first signal 13a and the second signal 13b are each converted into a digital signal in an analog-digital conversion unit 19. The respective digital signal is transformed into the frequency space using a fast Fourier transformation 20. The frequency-dependent signal obtained is then filtered using a filter 21 with a bandwidth B around the excitation frequency of the positioning signal 40. Next, a maximum determination 22 is made. The result of this signal processing is a first processed signal 23a and a second processed signal 23b. The two processed signals 23a, 23b can be compared with one another in a comparison unit 24. A directional deviation value 17 can be determined from the comparison of the two values. Here, for example, a directional deviation value between -1 and 1 can be determined by subtracting the two maximum values and normalizing them to the larger of the two maximum values.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren. Hierbei wird eine sekundäre Sensoreinheit 18sek und eine primäre Sensoreinheit 18prim verwendet. Ein Positionierungssignal 40, welches beispielsweise von oder in der Nähe von einer stationären induktiven Ladeeinrichtung 1 b (nicht gezeigt) erzeugt wird, erzeugt in jeweils zwei Sensoren der primäre Sensoreinheit 18prim und der sekundäre Sensoreinheit 18sek Signale. Die beiden Sensoren der jeweiligen Sensoreinheit 18prim, 18sek können beispielsweise als Sensorwicklungen 9a, 9b ausgeführt sein (nicht gezeigt). Die jeweils zwei, mittels einer Signalerfassungseinheit 14 erfassten Signale 13a, 13b werden in einer Auswerteeinheit 15 ausgewertet und aufbereitet. Eine Auswerteeinheit 15 kann beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt ausgeführt sein. Die Vergleichseinheit kann wie in Fig. 3 gezeigt als Teil der Auswerteeinheit 15 ausgeführt sein, oder wie hier gezeigt im Anschluss an die Auswerteeinheit 15 erfolgen. Die jeweils zwei aufbereiteten Signale 23a, 23b werden zum einen in einer Vergleichseinheit 24 miteinander verglichen. Als Ergebnis wird jeweils ein Richtungsabweichungswert 17 an die Entscheidungseinheit 16 übergeben. Außerdem werden die jeweils zwei aufbereiteten Signale 23a, 23b addiert und somit zu jeweils einem Signalgesamtwert 42 zusammengefasst. Die Signalgesamtwerte 42 der primären Sensoreinheit 18prim und der sekundären Sensoreinheit 18sek werden ebenfalls an die Entscheidungseinheit 16 übergeben. Die Entscheidungseinheit 16 entscheidet unter Berücksichtigung der beiden Signalgesamtwerte 42 ob der Richtungsabweichungswert 17 der primären Sensoreinheit 18prim oder der Richtungsabweichungswert 17 der sekundären Sensoreinheit 18sek auf der Richtungswertanzeige 26 angezeigt wird. Fig. 4 shows a block diagram of a positioning method according to the invention. A secondary sensor unit 18sek and a primary sensor unit 18prim are used here. A positioning signal 40, which is generated, for example, by or near a stationary inductive charging device 1b (not shown), generates signals in two sensors each, the primary sensor unit 18prim and the secondary sensor unit 18sek. The two sensors of the respective sensor unit 18prim, 18sek can be designed, for example, as sensor windings 9a, 9b (not shown). The two signals 13a, 13b detected by means of a signal detection unit 14 are evaluated and processed in an evaluation unit 15. An evaluation unit 15 can be designed, for example, as shown in FIG. 3. The comparison unit can be as shown in Fig. 3 Be part of the evaluation unit 15, or, as shown here, follow the evaluation unit 15. The two processed signals 23a, 23b are compared with one another in a comparison unit 24. As a result, a directional deviation value 17 is passed to the decision-making unit 16. In addition, the two processed signals 23a, 23b are added together and thus combined to form a total signal value 42. The total signal values 42 of the primary sensor unit 18prim and the secondary sensor unit 18sek are also transferred to the decision unit 16. The decision unit 16 decides, taking into account the two total signal values 42, whether the directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim or the directional deviation value 17 of the secondary sensor unit 18sec is displayed on the direction value display 26.
Fig. 5 zeigt einen seitlichen Schnitt durch eine mobile induktive Ladeeinrichtung 1a, die mehrere Flussführungselemente 5 sowie eine Energieübertragungswicklung 4 aufweist und an einem Fahrzeug 2 montiert ist. Eine entsprechende Anordnung ist auch bei einer stationären induktiven Ladeeinrichtung 1 b möglich, nur das diese beispielsweise auf, an oder unter einem Boden montiert ist (nicht gezeigt). 5 shows a side section through a mobile inductive charging device 1a, which has a plurality of flow guide elements 5 and an energy transmission winding 4 and is mounted on a vehicle 2. A corresponding arrangement is also possible with a stationary inductive charging device 1 b, only that it is mounted, for example, on, on or under a floor (not shown).
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine sekundäre Sensoreinheit 18sek mit einer ersten Sensorwicklung 9a und einer zweiten Sensorwicklung 9b. Die beiden Sensorwicklungen 9a, 9b sind um ein Flussführungselement 5 angeordnet und sind zur Längsrichtung des Fahrzeugs 6 symmetrisch und sich kreuzend angeordnet. Die beiden Sensorwicklungen 9a, 9b kreuzen sich annähernd senkrecht und sind in einem Winkel von annähernd 45° zur Längsrichtung des Fahrzeugs 6 angeordnet. Fig. 6 shows a top view of a secondary sensor unit 18sek with a first sensor winding 9a and a second sensor winding 9b. The two sensor windings 9a, 9b are arranged around a flow guide element 5 and are arranged symmetrically to the longitudinal direction of the vehicle 6 and crossing each other. The two sensor windings 9a, 9b cross each other approximately perpendicularly and are arranged at an angle of approximately 45° to the longitudinal direction of the vehicle 6.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine mobile induktive Ladeeinrichtung 1a. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Flussführungselemente 5 gezeigt, die radial um das Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4 in der Ebene angeordnet sind. Zwischen den Flussführungselementen 5 sind schmale Spalte 32. Die Energieübertragungswicklung 4, welche bezüglich dieser Draufsicht unterhalb der Flussführungselemente 5 angeordnet ist, ist gestrichelt angedeutet. Die Energieübertragungswicklung 4 ist hier eine Flachspule 10. Um eines der Flussführungselemente 5 ist eine erste Sensorwicklung 9a angeordnet und um ein anderes Flussführungselement 5 ist eine zweite Sensorwicklung 9b angeordnet. Die Sensorwicklungen 9a, 9b sind hier als Zylinderspule ausgebildet. Die erste Sensorwicklung 9a ist achsensymmetrisch zur zweiten Sensorwicklung 9b bzgl. der Längsrichtung des Fahrzeugs 6 angeordnet. Die erste Sensorwicklung 9a besitzt eine erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite Sensorwicklung 9b besitzt eine zweite radiale Längsrichtung 11 b. Der Winkel 33 zwischen der ersten radialen Längsrichtung 11a und der Längsrichtung des Fahrzeugs 6 ist zumindest annähernd gleich groß wie der Winkel 34 zwischen der zweiten radialen Längsrichtung 11 b und der Längsrichtung des Fahrzeugs 6. Die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11 b schneiden bzw. kreuzen sich zumindest annähernd im Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4. Die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11 b verlaufen radial vom Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4 nach außen. Fig. 7 shows a top view of a mobile inductive charging device 1a. In the present exemplary embodiment, eight flux guide elements 5 are shown, which are arranged radially around the center 7 of the energy transmission winding 4 in the plane. There are narrow gaps 32 between the flow guide elements 5 Energy transmission winding 4, which is arranged below the flow guide elements 5 in this top view, is indicated by dashed lines. The energy transmission winding 4 here is a flat coil 10. A first sensor winding 9a is arranged around one of the flow guide elements 5 and a second sensor winding 9b is arranged around another flow guide element 5. The sensor windings 9a, 9b are designed here as a solenoid coil. The first sensor winding 9a is arranged axially symmetrically to the second sensor winding 9b with respect to the longitudinal direction of the vehicle 6. The first sensor winding 9a has a first radial longitudinal direction 11a and the second sensor winding 9b has a second radial longitudinal direction 11b. The angle 33 between the first radial longitudinal direction 11a and the longitudinal direction of the vehicle 6 is at least approximately the same size as the angle 34 between the second radial longitudinal direction 11b and the longitudinal direction of the vehicle 6. The first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b intersect or intersect at least approximately in the center 7 of the energy transmission winding 4. The first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b extend radially outwards from the center 7 of the energy transmission winding 4.
Beim Ladevorgang ist das Fahrzeug 2 über der stationären induktiven Ladeeinrichtung 1 b positioniert und Energie wird an die mobile induktive Ladeeinrichtung 1a übertragen oder von der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a an die stationären induktiven Ladeeinrichtung 1b übertragen. Die Flussführungselemente 5 übernehmen dabei die Funktion der Magnetfeldführung. In ihnen verlaufen im Ladezustand die Feldlinien des magnetischen Feldes annäherungsweise in radialer Richtung. In Fig. 6 sind symbolisch drei Magnetfeldlinien 35 angedeutet. Da die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11 b hier ebenfalls radial und somit zumindest annähernd parallel zu den Magnetfeldlinien 35 ausgerichtet sind, wird hier nur verhältnismäßig wenig bis gar keine Spannung in die ersten Sensorwicklung 9a und in die zweite Sensorwicklung 9b induziert. Dies ist wichtig, da es bei den hohen Leistungen der Energieübertragung sonst leicht zu einer Zerstörung der Sensorwicklungen 9a, 9b kommen könnte. Fig. 8 zeigt eine induktive Ladeeinrichtung 1 mit einer Energieübertragungswicklung 4, welche als Flachspule 10 ausgeführt ist. Es kann sich bei der induktiven Ladeeinrichtung 1 um eine mobile induktive Ladeeinrichtung 1a oder um eine stationäre induktive Ladeeinrichtung 1 b handeln. Die induktive Ladeeinrichtung 1 weist 12 Flussführungselemente 5 die durch Spalte 32 voneinander getrennt sind. Eine Positionierungssignalwicklung 41 ist um die weiteren Komponenten der induktiven Ladeeinrichtung 1 angeordnet. Die Positionierungssignalwicklung 41 kann ein Positionierungssignal 40 in Form eines magnetisches Wechselfeldes erzeugen, welches für einen Positioniervorgang verwendet werden kann. Die Flussführungselemente 5 können somit als Flussführungselemente 5 während der Energieübertragung und für das Positionierungssignal 40 verwendet werden. During the charging process, the vehicle 2 is positioned above the stationary inductive charging device 1b and energy is transferred to the mobile inductive charging device 1a or transferred from the mobile inductive charging device 1a to the stationary inductive charging device 1b. The flux guide elements 5 take on the function of magnetic field guidance. When charged, the field lines of the magnetic field run approximately in a radial direction. Three magnetic field lines 35 are symbolically indicated in FIG. Since the first radial longitudinal direction 11a and the second radial longitudinal direction 11b are also aligned radially and thus at least approximately parallel to the magnetic field lines 35, only relatively little to no voltage is induced in the first sensor winding 9a and in the second sensor winding 9b. This is important because, given the high levels of energy transmission, the sensor windings 9a, 9b could easily be destroyed. Fig. 8 shows an inductive charging device 1 with an energy transmission winding 4, which is designed as a flat coil 10. The inductive charging device 1 can be a mobile inductive charging device 1a or a stationary inductive charging device 1b. The inductive charging device 1 has 12 flow guide elements 5 which are separated from one another by gaps 32. A positioning signal winding 41 is arranged around the other components of the inductive charging device 1. The positioning signal winding 41 can generate a positioning signal 40 in the form of an alternating magnetic field, which can be used for a positioning process. The flow guide elements 5 can thus be used as flow guide elements 5 during energy transmission and for the positioning signal 40.
Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Sensorwicklung 9 in Form von Leiterbahnen 46 auf Leiterplatten 47. Hier bilden zwei Leiterplatten 47 mit darauf angeordneten Leiterbahnen 46 gemeinsam eine Sensorwicklung 9. Je eine Leiterplatte 47 ist auf jeweils einer der beiden Großseiten eines Flussführungselements 5 angeordnet. Die Leiterbahnen 46 sind mittels Durchkontaktierung zwischen den Leiterbahnen 46 verbunden. Die Verbindung der Leiterbahnen 46 ist so ausgeführt, dass sie in einer spiralförmigen Wicklung um das Flussführungselement verlaufen. 9 shows a possible embodiment of a sensor winding 9 in the form of conductor tracks 46 on circuit boards 47. Here, two circuit boards 47 with conductor tracks 46 arranged thereon together form a sensor winding 9. One circuit board 47 is arranged on one of the two large sides of a flow guide element 5. The conductor tracks 46 are connected by means of through-contacting between the conductor tracks 46. The connection of the conductor tracks 46 is designed so that they run in a spiral winding around the flux guide element.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren. Im Vergleich zu Fig. 4 sind hier die einzelnen Schritte einer möglichen Auswerteeinheit 15 nochmal einzeln aufgeführt. Die jeweils ersten Signale 13a, 13a‘ und die jeweils zweiten Signale 13b, 13b‘ werden jeweils in einer Analog-Digital-Wandel-Einheit 19 in ein digitales Signal gewandelt, das jeweilige digitale Signal wird in den Frequenzraum transformiert (20), danach mit einem Filter 21 und es erfolgt eine Maximum-Bestimmung 22. Das Ergebnis dieser Signalaufbereitung ist jeweils ein aufbereitetes Signal 23a, 23b, 23a‘, 23b‘. Die beiden aufbereiteten Signale 23a, 23b der primäre Sensoreinheit 18prim werden in einer Vergleichseinheit 24 miteinander verglichen und hieraus wird ein Richtungsabweichungswert 17 der primären Sensoreinheit 18prim bestimmt. Die beiden aufbereiteten Signale 23a‘, 23b‘ der sekundären Sensoreinheit 18sek werden in einer Vergleichseinheit 24 miteinander verglichen und hieraus wird ein Richtungsabweichungswert 17' der sekundären Sensoreinheit 18sek bestimmt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform in Fig. 4 gehen die aufbereiteten Signale 23a, 23b der primäre Sensoreinheit 18prim, die aufbereiteten Signale 23a‘, 23b' der sekundären Sensoreinheit 18sek sowie der Richtungsabweichungswert 17 der primären Sensoreinheit 18prim und der Richtungsabweichungswert 17' der sekundären Sensoreinheit 18sek allesamt in eine gemeinsame Entscheidungseinheit 16 ein. Die Entscheidungseinheit entscheidet nun, in Abhängigkeit der aufbereiteten Signale 23a, 23b, 23a‘, 23b‘, ob bzw. wann der Richtungsabweichungswert 17 der primären Sensoreinheit 18prim oder Richtungsabweichungswert 17' der sekundären Sensoreinheit 18sek ausgegeben und auf der Richtungswertanzeige 26 angezeigt wird. Fig. 10 shows a further block diagram of a positioning method according to the invention. In comparison to FIG. 4, the individual steps of a possible evaluation unit 15 are listed again individually. The first signals 13a, 13a' and the second signals 13b, 13b' are each converted into a digital signal in an analog-digital conversion unit 19, the respective digital signal is transformed into the frequency space (20), then with a filter 21 and a maximum determination 22 is made. The result of this signal processing is a processed signal 23a, 23b, 23a ', 23b'. The two The processed signals 23a, 23b of the primary sensor unit 18prim are compared with one another in a comparison unit 24 and from this a directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim is determined. The two processed signals 23a', 23b' of the secondary sensor unit 18sec are compared with one another in a comparison unit 24 and from this a directional deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sec is determined. In contrast to the embodiment in Fig. 4, the processed signals 23a, 23b of the primary sensor unit 18prim, the processed signals 23a ', 23b' of the secondary sensor unit 18sek as well as the directional deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim and the directional deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sek all in a common decision-making unit 16. The decision unit now decides, depending on the processed signals 23a, 23b, 23a ', 23b', whether or when the direction deviation value 17 of the primary sensor unit 18prim or direction deviation value 17' of the secondary sensor unit 18sec is output and displayed on the direction value display 26.
Referenzliste Reference list
1 induktive Ladeeinrichtung 1 inductive charging device
1a mobile induktive Ladeeinrichtung 1a mobile inductive charging device
1 b stationäre induktive Ladeeinrichtung 1 b stationary inductive charging device
2 Fahrzeug 2 vehicle
3 Energiespeicher des Fahrzeuges 3 vehicle energy storage
4 Energieübertragungswicklung 4 energy transfer winding
5 Flussführungselement 5 flow guide element
6 Längsrichtung des Fahrzeuges 6 Longitudinal direction of the vehicle
7 Zentrum der Energieübertragungswicklung 7 center of energy transmission winding
8 Fahrzeugladesystem 8 vehicle charging system
9 Sensorwicklung 9 sensor winding
9a erste Sensorwicklung 9a first sensor winding
9b zweite Sensorwicklung 9b second sensor winding
10 Flachspule 10 flat spools
11 radiale Längsrichtung 11 radial longitudinal direction
11 a erste radiale Längsrichtung 11 a first radial longitudinal direction
11 b zweite radiale Längsrichtung 11 b second radial longitudinal direction
12 Verbindungslinie zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 12 connecting line between the stationary inductive charging device and the mobile inductive charging device
13 Signal 13 signal
13a erstes Signal 13a first signal
13b zweites Signal 13b second signal
14 Signalerfassungseinheit 14 signal acquisition unit
15 Auswerteeinheit 15 evaluation unit
16 Entscheidungseinheit 16 decision-making unit
17 Richtungsabweichungswert 17 Directional deviation value
18 Sensoreinheit 18 sensor unit
18prim primäre Sensoreinheit sek sekundäre Sensoreinheit 18prim primary sensor unit sec secondary sensor unit
Analog-Digital-Wandel-EinheitAnalog-digital conversion unit
Schnelle Fouriertransformation Fast Fourier Transform
Filter filter
Maximum-Bestimmung Maximum determination
Aufbereitetes Signal a erstes aufbereitetes Signal b zweites aufbereitetes Signal Vergleichseinheit Processed signal a first processed signal b second processed signal comparison unit
Sensorsystem Sensor system
Richtungswertanzeige vordere Stoßstange Abschirmvorrichtung Spannungs-Schwellwert Directional value display front bumper shielding device voltage threshold
Spalt zwischen Flussführungselementen erster Winkel zweiter Winkel Gap between flow guide elements first angle second angle
Hauptrichtung der MagnetfeldlinienMain direction of the magnetic field lines
Richtungsabweichungswinkel PositionierungssignalDirectional deviation angle positioning signal
Positionierungssignalwicklung Signalgesamtwert Positioning signal winding signal total value
Leiterbahn Conductor track
Leiterplatte Circuit board
***** *****

Claims

Ansprüche ensorsystem (25) für ein Fahrzeugs (2) mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung (1a), die über eine Schnittstelle an und/oder in dem Fahrzeug (2) befestigbar ist, wobei Claims sensor system (25) for a vehicle (2) with a mobile inductive charging device (1a), which can be attached to and/or in the vehicle (2) via an interface, wherein
- das Sensorsystem (25) eine primären Sensoreinheit (18prim) und eine sekundäre Sensoreinheit (18sek) aufweist und - the sensor system (25) has a primary sensor unit (18prim) and a secondary sensor unit (18sek) and
- das Sensorsystem (25) zum Positionieren des Fahrzeugs (2) in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung (1 b) geeignet ist und - the sensor system (25) is suitable for positioning the vehicle (2) in a defined position relative to a stationary inductive charging device (1 b) and
- die primäre Sensoreinheit (18prim) und die sekundäre Sensoreinheit (18sek) beabstandet zueinander angeordnet sind und - the primary sensor unit (18prim) and the secondary sensor unit (18sek) are arranged at a distance from one another and
- die primäre Sensoreinheit (18prim) mit der mobilen induktiven Ladeeinrichtung (1a) mechanisch verbunden ist und/oder in diese integriert ist. ensorsystem nach Anspruch 1 , wobei die primäre Sensoreinheit (18prim) und/oder die sekundäre Sensoreinheit (18sek) wie folgt ausgebildet ist: - The primary sensor unit (18prim) is mechanically connected to the mobile inductive charging device (1a) and/or is integrated into it. Sensor system according to claim 1, wherein the primary sensor unit (18prim) and / or the secondary sensor unit (18sek) is designed as follows:
- mit einer ersten Sensorwicklung (9a) und einer zweiten Sensorwicklung (9b). ensorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - with a first sensor winding (9a) and a second sensor winding (9b). Sensor system according to claim 2, characterized in that
- die erste Sensorwicklung (9a) eine erste radiale Längsrichtung (11a) aufweist und - the first sensor winding (9a) has a first radial longitudinal direction (11a) and
- die zweite Sensorwicklung (9b) eine zweite radiale Längsrichtung (11 b) aufweist und - the second sensor winding (9b) has a second radial longitudinal direction (11b) and
- die erste radiale Längsrichtung (11a) in einem Winkel von 45° +/- 10°, bevorzugt in einem Winkel von 45°, zur Längsrichtung des Fahrzeugs (6) angeordnet ist und - die zweite radiale Längsrichtung (11 b) in einem Winkel von 45° +/-10°, bevorzugt in einem Winkel von 45° zur Längsrichtung des Fahrzeugs (6) angeordnet ist und - the first radial longitudinal direction (11a) is arranged at an angle of 45° +/- 10°, preferably at an angle of 45°, to the longitudinal direction of the vehicle (6) and - the second radial longitudinal direction (11 b) is arranged at an angle of 45° +/-10°, preferably at an angle of 45° to the longitudinal direction of the vehicle (6) and
- sich die erste radiale Längsrichtung (11 a) und die zweite radiale Längsrichtung (11 b) in einem Winkel von 70°-110°, bevorzugt senkrecht, kreuzen. ensorsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorwicklung (9a) und/oder die zweite Sensorwicklung (9b) durch Leiterbahnen (46), welche auf mindestens einer Leiterplatte (47) bevorzugt auf mindestens zwei Leiterplatten (47) aufgebracht sind, gebildet werden. ensorsystem nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) als Litze, insbesondere als Hochfrequenzlitze oder als Draht ausgebildet sind. ensorsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die sekundäre Sensoreinheit (18sek) weiter vorne im Fahrzeug (2) als die mobile induktive Ladeeinrichtung (1 a), bevorzugt im Bereich der vorderen Stoßstange (27) des Fahrzeugs (2), angeordnet ist. ensorsystem nach einem der Ansprüche 2-6, wobei die primäre Sensoreinheit (18prim) wie folgt ausgebildet ist: - The first radial longitudinal direction (11 a) and the second radial longitudinal direction (11 b) intersect at an angle of 70°-110°, preferably vertically. Sensor system according to claim 2 or claim 3, characterized in that the first sensor winding (9a) and / or the second sensor winding (9b) through conductor tracks (46) which are applied to at least one circuit board (47), preferably on at least two circuit boards (47). are, are formed. Sensor system according to one of claims 2-4, characterized in that the first sensor winding (9a) and the second sensor winding (9b) are designed as a stranded wire, in particular as a high-frequency stranded wire or as a wire. Sensor system according to one of the preceding claims, wherein the secondary sensor unit (18sec) is arranged further forward in the vehicle (2) than the mobile inductive charging device (1 a), preferably in the area of the front bumper (27) of the vehicle (2). Sensor system according to one of claims 2-6, wherein the primary sensor unit (18prim) is designed as follows:
- die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) sind um mindestens ein Flussführungselements (5) angeordnet - The first sensor winding (9a) and the second sensor winding (9b) are arranged around at least one flow guide element (5).
- das Flussführungselement (5) ist geeignet, während einer Energieübertragung, welche zwischen einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung (1 ) und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung (1 a) stattfindet, ein Magnetfeld zu führen. Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs (2) mit einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung (1a) und einem Sensorsystem (25) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - The flux guide element (5) is suitable for guiding a magnetic field during an energy transfer which takes place between a further inductive charging device (1) and the mobile inductive charging device (1a). Method for positioning a vehicle (2) with a mobile inductive charging device (1a) and a sensor system (25) according to one of the preceding claims, wherein
- während des Positioniervorgangs mindestens ein Signal (13a, 13b) bevorzugt mindestens ein Spannungssignal in der primären Sensoreinheit (18prim) erfasst und verarbeitet wird und mindestens ein Signal (13a, 13b), bevorzugt mindestens ein Spannungssignal in der sekundäre Sensoreinheit (18sek) erfasst und verarbeitet wird und - During the positioning process, at least one signal (13a, 13b), preferably at least one voltage signal, is detected and processed in the primary sensor unit (18prim) and at least one signal (13a, 13b), preferably at least one voltage signal, is detected in the secondary sensor unit (18sek) and is processed and
- das Fahrzeug (2) unter Verwendung des mindestens einen Signals (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) und/oder des mindestens einen Signals (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) in einer definierten Position zu einer stationären induktiven Ladeeinrichtung (1 b) positioniert wird. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Entscheidungseinheit (16) fortlaufend auswertet, ob entweder das mindestens eine Signal (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18sek) oder das mindestens eine Signal (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) für den Positioniervorgang verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der primären Sensoreinheit (18prim) mindestens zwei Signale (13a, 13b) erfasst werden und in der sekundäre Sensoreinheit (18sek) mindestens zwei Signale (13a, 13b) erfasst werden. Verfahren nach Anspruch 10, wobei - the vehicle (2) using the at least one signal (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) and/or the at least one signal (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sek) in a defined position relative to a stationary inductive charging device (1 b) is positioned. Method according to claim 8, wherein a decision unit (16) continuously evaluates whether either the at least one signal (13a, 13b) of the primary sensor unit (18sek) or the at least one signal (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sek) is for the positioning process is used. Method according to claim 8 or claim 9, characterized in that at least two signals (13a, 13b) are detected in the primary sensor unit (18prim) and at least two signals (13a, 13b) are detected in the secondary sensor unit (18sek). The method of claim 10, wherein
- die zwei Signale (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) und die zwei Signale (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) von einem Positionierungssignal (40) erzeugt werden und - die zwei Signale (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) zwei Spannungssignale sind, welche in zwei Sensorwicklungen (9a, 9b) induziert werden und - the two signals (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) and the two signals (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sek) are generated by a positioning signal (40) and - the two signals (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) are two voltage signals which are induced in two sensor windings (9a, 9b) and
- die zwei Signale (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) zwei Spannungssignale sind, welche in zwei Sensorwicklungen (9a, 9b) induziert werden. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 , wobei eine Auswerteeinheit- The two signals (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sec) are two voltage signals which are induced in two sensor windings (9a, 9b). Method according to claim 10 or claim 11, wherein an evaluation unit
(15) aus den zwei Signalen (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) einen Signalgesamtwert (42) der primären Sensoreinheit (18prim) und der Entscheidungseinheit (16) zur Verfügung stellt und aus den zwei Signalen (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) einen Signalgesamtwert (42) der der sekundären Sensoreinheit (18sek) ermittelt und der Entscheidungseinheit(15) provides a total signal value (42) to the primary sensor unit (18prim) and the decision unit (16) from the two signals (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) and from the two signals (13a, 13b) of the secondary Sensor unit (18sec) determines a total signal value (42) which the secondary sensor unit (18sec) determines and the decision-making unit
(16) zur Verfügung stellt. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass (16) provides. Method according to claim 12, characterized in that
- die Entscheidungseinheit (16) entscheidet die Signale (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert (42) der primären Sensoreinheit (18prim) größer ist als der Signalgesamtwert (42) der sekundären Sensoreinheit (18sek) und - the decision unit (16) decides to select the signals (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) for the positioning process, while the total signal value (42) of the primary sensor unit (18prim) is greater than the total signal value (42) of the secondary sensor unit ( 18sec) and
- die Entscheidungseinheit (16) entscheidet die Signale (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert (42) der sekundären Sensoreinheit (18sek) größer ist als der Signalgesamtwert (42) der primären Sensoreinheit (18prim). Verfahren nach einem der Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - the decision unit (16) decides to select the signals (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sec) for the positioning process, while the total signal value (42) of the secondary sensor unit (18sec) is greater than the total signal value (42) of the primary sensor unit ( 18prim). Method according to one of claim 12, characterized in that
- die Entscheidungseinheit (16) entscheidet die Signale (13a, 13b) der sekundären Sensoreinheit (18sek) für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert (42) der sekundären Sensoreinheit (18sek) größer ist als ein festgelegter Schwellwert (29) und - the decision unit (16) decides to select the signals (13a, 13b) of the secondary sensor unit (18sec) for the positioning process, while the total signal value (42) of the secondary sensor unit (18sec) is greater than a specified threshold value (29) and
- die Entscheidungseinheit (16) entscheidet die Signale (13a, 13b) der primären Sensoreinheit (18prim) für den Positioniervorgang zu wählen, während der Signalgesamtwert (42) der sekundären Sensoreinheit (18sek) kleiner ist als ein festgelegter Schwellwert (29). Verfahren nach einem der Ansprüche 10-14, wobei für die primäre Sensoreinheit (18prim) und/oder für die sekundäre Sensoreinheit (18sek) vorgesehen ist: - The decision unit (16) decides to select the signals (13a, 13b) of the primary sensor unit (18prim) for the positioning process, while the total signal value (42) of the secondary sensor unit (18sec) is smaller than a specified threshold value (29). Method according to one of claims 10-14, wherein the following is provided for the primary sensor unit (18prim) and/or for the secondary sensor unit (18sek):
- das zumindest eine erste Signal (13a) wird in einer Signalerfassungseinheit (14) erfasst und - The at least one first signal (13a) is detected in a signal detection unit (14) and
- das zumindest eine zweite Signal (13b) wird in einer Signalerfassungseinheit (14) erfasst und - The at least one second signal (13b) is detected in a signal detection unit (14) and
- eine Auswerteeinheit (15) verarbeitet und wandelt das erste Signal (13a) in ein erstes aufbereitetes Signal (23a) und das zweite Signal (13b) in ein zweites aufbereitetes Signal (23b) und - an evaluation unit (15) processes and converts the first signal (13a) into a first processed signal (23a) and the second signal (13b) into a second processed signal (23b) and
- die Verarbeitung des ersten Signals (13a) und des zweiten Signals (13b) beinhaltet eine Transformation in den Frequenzbereich und- The processing of the first signal (13a) and the second signal (13b) includes a transformation into the frequency range and
- in Abhängigkeit von dem ersten aufbereiteten Signals (23a) und dem zweiten aufbereiteten Signal (23b) wird ein Richtungsabweichungswert (17) zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs (6) und der Verbindungslinie (12) zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung (1 b) und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung (1 a) bestimmt. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Transformation in den Frequenzbereich durch eine diskrete Fouriertransformation, insbesondere durch eine schnelle Fouriertransformation (FFT) (20), realisiert ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-16, dadurch gekennzeichnet, dass - das in den Frequenzbereich transformierte Signal durch ein Filter (21) mit einer Bandbreite B um eine Anregefrequenz des Positionierungssignals (40) gefiltert wird und - Depending on the first processed signal (23a) and the second processed signal (23b), a directional deviation value (17) is determined between the longitudinal direction of the vehicle (6) and the connecting line (12) between the stationary inductive charging device (1b) and the mobile inductive charging device (1 a). Method according to claim 15, wherein the transformation into the frequency range is implemented by a discrete Fourier transformation, in particular by a fast Fourier transformation (FFT) (20). Method according to one of claims 15-16, characterized in that - the signal transformed into the frequency range is filtered by a filter (21) with a bandwidth B around an excitation frequency of the positioning signal (40) and
- ein gemittelter Richtungsabweichungswert bestimmt wird, indem ein Mittelwert insbesondere ein gleitender Mittelwert aus mehreren insbesondere aus 10 zu diskreten, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmten Richtungsabweichungswerten (17) gebildet wird. fahren nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass- an average directional deviation value is determined by forming an average, in particular a moving average, from several directional deviation values (17) determined in particular from 10 at discrete, successive times. driving according to one of claims 15-17, characterized in that
- der Richtungsabweichungswert (17) oder der gemittelte Richtungsabweichungswert oder ein aus dem Richtungsabweichungswert (17) oder aus dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleiteter Wert über eine Datenschnittstelle an ein Bussystem bevorzugt an einen CAN-Bus oder an eine weitere Recheneinheit übergeben wird oder - the directional deviation value (17) or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value (17) or from the average directional deviation value is transferred via a data interface to a bus system, preferably to a CAN bus or to another computing unit or
- der Richtungsabweichungswert (17) oder der gemittelte Richtungsabweichungswert oder ein aus dem Richtungsabweichungswert (17) oder aus dem gemittelten Richtungsabweichungswert abgeleiteter Wert auf einer Richtungsanzeige (26) im Fahrzeug (2) angezeigt wird. - the directional deviation value (17) or the average directional deviation value or a value derived from the directional deviation value (17) or from the average directional deviation value is displayed on a direction display (26) in the vehicle (2).
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