电动车辆、感应式充电站和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将电动车辆定位在感应式充电站上的方法，该方法设置为，通过配属于电动车辆的第一发射应答单元发送无线请求消息。然后，通过配属于感应式充电站的第二发射应答单元接收请求消息。接着通过配属于感应式充电站的控制单元建立回答请求消息的无线应答消息。应答消息包含感应式充电站的位置数据。然后，通过第二发射应答单元至少一次地发送应答消息。在电动车辆方面，通过第一发射应答单元实现应答消息的接收，并且将包含在其中的位置数据传输给配属于电动车辆的导航单元。最后，确定用于将电动车辆定位在感应式充电站上的轨迹。该确定通过将感应式充电站的位置数据与通过导航单元测定的电动车辆的当前位置进行比较来实现。能替换地或附加地，通过确定在第一发射应答单元和第二发射应答单元之间的应答消息的传播时间差来实现用于定位电动车辆的轨迹，其中，在第一或第二发射应答单元中的至少一个中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
【专利说明】
电动车辆、感应式充电站和方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电动车辆、感应式充电站和用于将电动车辆定位在感应式充电站上的方法。
【背景技术】
[0002]现今通常在使用充电线的情况下实现电动车辆在充电站的充电。另一种已知的对电动车辆进行充电的可行性方案是提供感应式充电站。在此，不仅例如在电动车辆的下侧上，还在地面侧的充电站中存在有线圈系统。经由穿过这个线圈系统的磁交变场将能量从充电站感应地传输给车辆。
[0003]能够在将电动车辆定位在充电站之后实施感应式充电过程，对此，车辆驾驶员不用下车或不需要利用充电线进行连接。
[0004]为了以极少损耗和发散辐射感应地为电动车辆充电，必要的是，尽可能精准地重叠地定位充电站的线圈系统和电动车辆的线圈系统。
[0005]然而，这种精准的定位被证明存在问题。首先，通常将充电站的线圈系统引入到行车路面之下，从而在没有其他措施的情况下，无法得知车辆驾驶员的准确位置。另外，对于车辆驾驶员而言，在自己的电动车辆中的线圈系统的准确位置是不能直观地识别出来的。这种情况使得几乎无法将电动车辆精准地定位在充电站上，但在缺乏定位辅助、如标记或类似的情况下，也应该能够以理想的方式实现定位。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于，提供一种用于将电动车辆定位在优选地布置在地面侧的感应式充电站上的装置和方法，该装置和方法保障了电动车辆的尽可能精确的定位，对此车辆驾驶员不需要特殊的技能或无需查询地面标记。
[0007]根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述的装置的电动车辆来实现。另外根据本发明，该目的通过具有权利要求6所述的装置的感应式充电站来实现。既通过具有权利要求I所述的装置的电动车辆、又通过带有权利要求6所述的装置的感应式充电站实现的根据本发明的解决方案，均以一个共同的发明理念为基础，该发明理念利用根据权利要求11所述的、用于将电动车辆定位在感应式充电站上的方法提出了该目的的根据本发明的解决方案。
[0008]设置用于定位在感应式充电站上的根据本发明的电动车辆包括:第一发射应答单元，用于发送无线请求消息和用于接收通过配属于充电站回答请求消息的、第二发射应答单元所发送的无线应答消息；导航单元，用于接收包含在应答消息中的感应式充电站的位置数据；以及确定单元，用于确定将电动车辆定位在感应式充电站上的轨迹。通过感应式充电站的位置数据与通过导航单元所测定的电动车辆的当前位置的比较而实现该位置确定。能替换地或附加地，通过测定在第一发射应答单元和第二发射应答单元之间的应答消息的传播时间差来实现该位置确定，其中，在第一发射应答单元或者第二发射应答单元中的至少一个中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
[0009]设置用于定位电动车辆的根据本发明的感应式充电站包括:第二发射应答单元，用于接收无线请求消息，并且至少一次地将回答该请求消息的应答消息发送给配属于电动车辆的第一发射应答单元；以及控制单元，用于建立应答消息，其中，应答消息包括感应式充电站的位置数据。为了在充电站外部地确定在充电站外部的第一发射应答单元和第二发射应答单元之间的应答消息的传播时间差，在第二发射应答单元中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
[0010]根据本发明的、用于将电动车辆定位在感应式充电站上的方法设置为，通过配属于电动车辆的第一发射应答单元发送无线请求消息。然后，通过配属于感应式充电站的第二发射应答单元接收请求消息。紧随其后，通过配属于感应式充电站的控制单元建立回答请求消息的无线应答消息。应答消息包含感应充电站的位置数据。然后，通过第二发射应答单元至少一次地发送应答消息。在电动车辆方面，通过第一发射应答单元实现应答消息的接收，并且将包含在其中的位置数据传输给配属于电动车辆的导航单元。最后，确定用于将电动车辆定位在感应式充电站上的轨迹。该确定通过感应式充电站的位置数据与通过导航单元测定的电动车辆的当前位置的比较来实现。能替换地或附加地，通过确定在第一发射应答单元和第二发射应答单元之间的应答消息的传播时间差来实现用于定位电动车辆的轨迹，其中，在第一或第二发射应答单元中的至少一个中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
[0011]根据本发明的装置和根据本发明的方法具有以下优点，即电动车辆的位置或轨迹的确定能够将电动车辆精确地定位在感应式充电站上，对此车辆驾驶员不需要特殊的技能或无需查询地面标记。
[0012]以有利的方式，通过利用感应式充电站的位置信息与通过导航单元、例如根据GPS数据(Global Posit1ning System,全球定位系统)所测定的电动车辆的当前的位置的比较进行的粗略定位来确定用于将电动车辆定位在感应式充电站上的轨迹。
[0013]另外，本发明通过确定应答消息的传播时间差而设置附加的或能替换的精细定位。独有的、替代粗略定位的精细定位特别在以下情况下纳入考虑范围内，即无法接收到GPS信号的情况。这在通常的停车楼中是通常情况。通过确定在第一发射应答单元和第二发射应答单元之间的应答消息的传播时间差来实现该精细定位，其中，在第一或第二发射应答单元中的至少一个中设有至少两个以预设的间距布置的发射应答器。在本发明的有利的设计方案变体中，要么在车辆方面、要么在充电站方面设置至少两个发射应答器，以便确定传播时间差。
[0014]根据一种设计方案变体，为电动车辆的第一发射应答单元设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
[0015]预设的间距能够以简单的方式根据传播时间差，在应用三角测量和/或(三)边测量的情况下实现位置确定。
[0016]根据一种实施方式，电动车辆包括用于利用确定的轨迹引导电动车辆的泊车辅助系统。在一个简单的设计方案变体中由车辆驾驶员实施该引导，其中，在定位时泊车辅助系统通过相应的指示支援驾驶员。在一个有利的设计方案变体中，设置利用特定的轨迹驱控转向执行器的泊车辅助系统。在这个有利的设计方案变体中，泊车辅助系统因此自动地实施电动车辆的定位。
[0017]在一个有利的改进方案中，电动车辆包括用于在接收到应答消息之后发送无线预约消息的装置。这个有利的措施允许在多个车辆驾驶员希望驶入当时空置的充电站的情况下无冲突地定位电动车辆。
[0018]根据一个感应式充电站的实施方式相应地进行如下设置，即应答消息包括关于感应式充电站的占用状态的信息。对此能替换地还能够想到，由于所占据的充电站，停止关于电动车辆的请求消息的应答消息。
[0019]根据另一个实施方式，感应式充电站包括明确的识别标志，大概类似于世界性的明确的MAC地址(Media Access Control,介质访问控制)，该识别标志随着应答消息传送给电动车辆。这种措施以有利的方式支持多个充电站的区分，特别是其中，这些电动车辆在充电站中例如以串联停放方式紧密地相邻的情况下。
[0020]根据另一个实施方式，应答消息还包括用于感应式充电站的至少两个发射应答器的相对位置的数据。
[0021]在一个特别有利的实施方式中，在频带中选择用于请求消息和应答消息的传输频率，该传输频率与已知的RFID规范(Rad1-Frequency Identificat1n,射频识别)相对应。RFID传输的应用提供了成熟的、标准化的、耐用的且有价值的技术优势。RFID以有利的方式在许多国家中认证为相同的频带。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面根据附图详细地阐述本发明的实施例。附图示出了在电动车辆和感应式充电站之间的、用于将电动车辆定位在感应式充电站上的通信的示意图。
【具体实施方式】
[0023]附图示出了用于电动车辆的第一和第二停放区PL1，PL2。在此，每个停放区的地面之下都设有感应式充电站INDl，IND2。
[0024]下面所关注的感应式充电站INDl主要由电感构成，该感应式充电站配备有-未示出的-控制系统以及-未示出的-供电装置、整流器等。另外，感应式充电站INDl配备有由发射应答器TPl构成的第二发射应答单元。
[0025]用于定位在感应式充电站上的电动车辆ECAR包括第一发射应答单元，其由两个发射应答器TP2，TP3构成，以用于发送-未示出的-无线请求消息，并且用于接收答复请求消息的、所发送的无线应答消息SI2，其通过充电站的第二发射应答单元来发送。
[0026]另外，电动车辆具有-未示出的-导航单元，该导航单元还包括定位系统。已知的定位系统在专业领域中被称为GPS (Global Posit1ning System)。以GPS为基础的定位系统基于由多个卫星发送的接收信号中的时间差的测量。
[0027]附加地，根据本发明的一个设计方案变体，电动车辆ECAR具有地图数据，在其中标注了感应式充电站PL1，PL2的位置。如果不是这种情况，那么车辆驾驶员能够手动地激活在附近对这种感应式充电站PL1、PL2的搜索。
[0028]经由第一发射应答单元的两个发射应答器TP2、TP3之一或两者来发送作为不具有方向性的电磁脉冲的请求消息。根据本发明的一个设计方案变体，在为RFID技术(Rad1-Frequency Identificat1n)开启的频率上发送请求消息。根据电动车辆ECAR的设计方案，要么自动地通过导航系统、要么通过车辆驾驶员的相应的输入或指令来激活这个请求消息。
[0029]在通过感应式充电站IND1，IND2接收请求消息之后进行如下设置，即所有的_或所有此时未被占用的-充电站IND1，IND2均发送应答消息SI2。
[0030]应答消息SI2包括例如感应式充电站IND1的位置数据和明确的标识。
[0031]通过电动车辆ECAR的第一发射应答单元接收应答消息SI2，并且将包含在其中的地理位置数据传输给配属于电动车辆的导航单元。由导航单元所确定的感应式充电站IND1的位置能够通过导航系统展示给车辆驾驶员。
[0032]根据一个设计方案变体进行如下设置，即附加地，车辆驾驶员能够为要限定的时间段预定感应式充电站IND1。
[0033]附加地确定应答消息的传播时间差，其根据本发明的一个设计方案变体在电动车辆上，在两个空间上分隔的发射应答器TPS2、TP3上来测量。发射应答器TP2、TP3在空间上以预设的间距分隔，在可能的情况下，该间距能优化为交换消息所应用的波长。
[0034]例如，能够在识别应答消息SI2的脉冲边沿时，在第一发射应答器TP2处开始时间测量，并且在识别消息SI2的相同脉冲边沿时，在第二发射应答器TP3处将时间测量确定为两个脉冲边沿到达相应的发射应答器TP2、TP3的差值。
[0035]根据传播时间差，通过三角测量和/或(三)边测量来实施第一发射应答器TP1的准确位置的确定。根据附图中所示出的布置，利用第一发射应答器TP1的位置确定还已知了边测量IND1的几何中心。如果与此相反地非中心地设置第一发射应答器TP1，那么根据另一个实施方式进行以下设置，即应答消息还包括用于感应式充电站IND1的发射应答器TP1的相对位置数据。这也适合于以下情况，即充电站IND1具有多个在空间上彼此分开的发射应答器。
[0036]相对于在应用了包含在应答消息SI2中的位置数据的情况下的位置确定，根据所接收的应答消息进行的传播时间差的位置确定的优先权随着越来越接近第一发射应答器TP1而提高。因此，根据传播时间差进行的位置确定应用于精细定位，其是在应用了包含在应答信息SI2中的位置数据的情况下的、与粗略定位相反的位置确定。在应用反复发送的应答消息的情况下，多次实施根据传播时间差进行的位置确定。由电动车辆ECAR、例如通过导航单元来确定从传播时间差中测定的位置。
[0037]布置在电动车辆中的-未示出的-确定单元用于确定轨迹，该轨迹被确定用于将电动车辆ECAR定位在感应式充电站IND1上。
[0038]根据本发明的一个设计方案变体，在电动车辆ECAR中布置有-未示出的-泊车辅助系统，其通过光学的和/或声学的信号在这个轨迹上引导车辆驾驶员。能替换地，电动车辆ECAR具有泊车辅助系统，其被设置用来驱控转向执行器，以用于驱控根据本发明确定的位置。
[0039]根据本发明的能替换的方案，应答消息SI2由至少两个以预设的间隔布置的发射应答器同时发射，由此在电动车辆ECAR中仅需要一个发射应答器，以用于确定传播时间差。
[0040]发射应答器TP1、TP2、TP3优选地构造为RFID发射应答器。无源的RFID发射应答器不需要供以电能，因为其从所接收的无线电信号中获取信号处理和信号回发所需的能量。有源的RFID发射应答器使用外部能量源，以用于信号处理和信号回发。有效范围能够-根据允许的发送功率-以千米记。
[0041]通过本发明的无线技术的设计方案，能够以有利的方式放弃电动车辆ECAR中的费用高昂且容易受到干扰的光学系统。
[0042]另外，本发明具有以下优点，即能够将无线技术元件、特别是发射应答器TPl变成感应式发送单元的固定构件，并且能够在制造过程中顺利地引入。除了将感应式发送单元弓I入地面和电网上的接口中以外,不必进行其他的结构上的改变。
[0043]另外，本发明具有以下优点，即车辆侧的发射应答器TP2、TP3以及用于RFID信号的评估逻辑电路能够直接设置在发射应答器TP2、TP3中。这将集成费用减小至最小。
[0044]另外，能够无需适配地应用已经存在于电动车辆ECAR中的导航单元。这特别适合于，例如在停车楼中或在GPS天线受到其他遮挡时，仅能接收到微弱卫星信号的情况。在这种情况下，始终仍能适用于上述精细定位，以便使其能够利用电动车辆ECAR驱控感应式充电站INDl。
【权利要求】
1.一种电动车辆，设置用于定位在感应式充电站上，包括: -第一发射应答单元，用于发送无线请求消息和用于接收通过配属于所述感应式充电站(INDl)回答所述请求消息的、第二发射应答单元所发送的无线应答消息(SI2)； -导航单元，用于接收包含在所述应答消息(SI2)中的所述感应式充电站(INDl)的位置数据； -确定单元，用于确定用于使所述电动车辆(ECAR)定位在所述感应式充电站(INDl)上的轨迹，所述确定 -通过使所述感应式充电站(INDl)的所述位置数据与通过所述导航单元所测定的所述电动车辆(ECAR)的当前位置进行比较来实现；和/或 -通过测定在所述第一发射应答单元和所述第二发射应答单元之间的所述应答消息(SI2)的传播时间差来实现，其中，在所述第一发射应答单元或者所述第二发射应答单元中的至少一个中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，具有第一发射应答单元，包括至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的电动车辆，其特征在于，具有泊车辅助系统，所述泊车辅助系统设置用于利用特定轨迹驱控转向执行器。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电动车辆，其中，所述确定单元设置用于根据所测定的所述传播时间差执行用于确定所述轨迹的三角测量和/或边测量。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电动车辆，所述第一发射应答单元设置用于在接收所述应答消息(SI2)之后发送无线的预约消息。
6.一种感应式充电站，设置用于对电动车辆(ECAR)进行定位，包括: -第二发射应答单元，用于接收无线请求消息，并且用于至少一次地使回答所述请求消息的应答消息(SI2)发送给配属于所述电动车辆(ECAR)的第一发射应答单元， -控制单元，用于建立所述应答消息(SI2)，所述应答消息(SI2)包括所述感应式充电站(INDl)的位置数据； 其中，为了确定在所述第二发射应答单元和所述第一发射应答单元之间的所述应答消息(SI2)的传播时间差，在所述第二发射应答单元中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
7.根据权利要求6所述的感应式充电站，其特征在于，所述应答消息(SI2)包含关于所述感应式充电站(INDl)的占用状态的信息。
8.根据前述权利要求6和7中任一项所述的感应式充电站，其特征在于，所述应答消息(SI2)还包含所述感应式充电站(INDl)的明确的识别标志。
9.根据前述权利要求6至8中的任一项所述的感应式充电站，其特征在于，所述应答消息(SI2)还包含用于所述感应式充电站(INDl)的至少两个所述发射应答器的相对位置的数据。
10.根据前述权利要求1至9中的任一项所述的发射应答单元，其特征在于，具有用于请求消息和应答消息(SI2)的传输频率，所述传输频率位于已知的RFID规范的频带中。
11.一种用于将电动车辆定位在感应式充电站上的方法，包括以下步骤: -通过配属于所述电动车辆(ECAR)的第一发射应答单元发送无线请求消息； -通过配属于所述感应式充电站(INDl)的第二发射应答单元接收所述请求消息； -通过配属于所述感应式充电站(INDl)的控制单元建立回答所述请求消息的无线应答消息(SI2)，所述应答消息(SI2)包括所述感应式充电站(INDl)的位置数据； -通过所述第二发射应答单元至少一次地发送所述应答消息(SI2)； -通过所述第一发射应答单元接收所述应答消息(SI2)，并且将包含在所述应答消息内的所述位置数据传输给配属于所述电动车辆(ECAR)的导航单元； -确定用于将所述电动车辆(ECAR)定位在所述感应式充电站(INDl)上的轨迹，所述确定 -通过将所述感应式充电站(INDl)的所述位置数据与通过所述导航单元所测定的所述感应式电动车辆(ECAR)的当前位置进行比较来实现；和/或 -通过确定在所述第一发射应答单元和所述第二发射应答单元之间的所述应答消息(SI2)的传播时间差来实现，其中，在所述第一或者第二发射应答单元中的至少一个中设置至少两个以预设的间距布置的发射应答器。
【文档编号】B60L11/18GK104428159SQ201280074508
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】马库斯·费林 申请人:西门子公司