DE102016221474A1

DE102016221474A1 - Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen für induktives Laden

Info

Publication number: DE102016221474A1
Application number: DE102016221474.8A
Authority: DE
Inventors: Josef Krammer; Helmut Wagatha; Fredrik Hocke
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-03
Also published as: US11091052B2; WO2018082933A1; CN109890649A; US20190255965A1; CN109890649B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen (110, 111, 311) zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug (100, 300), wobei eine jeweilige Ladestation (110, 111, 311) eine Bodeneinheit (111), die eingerichtet ist, bei einem Ladevorgang ein elektromagnetisches Ladefeld zur Übertragung von elektrischer Energie an das Fahrzeug (100, 300) zu erzeugen, und eine Sende- und/oder Empfangseinheit (323) umfasst, die eingerichtet ist ein Anfragesignal von einer Sendeeinheit (201) eines Fahrzeugs (100, 300) zu empfangen oder an eine Empfangseinheit des Fahrzeugs (100) zu senden. Das Anfragesignal liegt in einem beliebigen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen. Die Empfangseinheit (323) ist weiter eingerichtet, eine Signalstärke des empfangenen Anfragesignals zu ermitteln. Die Ladestationseinrichtung umfasst ferner eine Steuer- und Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, eine Nachricht an eine Steuereinheit des Fahrzeugs (100, 300) und an eine Steuereinheit der Empfangseinheit (323) der für den Ladevorgang ausgewählten Ladestation (110, 111, 311) zu übertragen, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich das Anfragesignal übertragen werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs relativ zu einer Ladestation einer Ladestationseinrichtung.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie, in der elektrische Energie zum Betrieb eines Elektromotors des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über eine Unterbodenfreiheit 120 elektrische Energie zu einer Batterie des Fahrzeugs übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Speicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine sog. Sekundärspule im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule über eine nicht gezeigte Impedanzanpassung und einen Gleichrichter 101 mit dem Speicher 103 verbunden ist. Die Sekundärspule ist typischerweise Teil einer sog. „Wireless Power Transfer“ (WPT)-Fahrzeugeinheit 102.
Die Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 kann über einer Primärspule positioniert werden, wobei die Primärspule z.B. auf dem Boden einer Garage, einem Parkhaus oder einem Rast- oder Parkplatz angebracht ist. Die Primärspule ist typischerweise Teil einer sog. WPT-Bodeneinheit 111. Die Primärspule ist mit einer Stromversorgung 110 (in diesem Dokument auch als Ladeeinheit 110 bezeichnet) verbunden. Diese Einheiten bilden zusammen eine Ladestation. Die Stromversorgung 110 kann einen Radio-Frequenz-Generator umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 erzeugt, wodurch ein magnetisches Feld induziert wird. Dieses magnetische Feld wird in diesem Dokument auch als elektromagnetisches Ladefeld bezeichnet. Das elektromagnetische Ladefeld kann einen vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Der Ladefeld-Frequenzbereich kann im LF (Low Frequency)-Bereich, z.B. zwischen 80 kHz und 90 kHz, oder einem anderen LF-Bereich liegen.
Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 und Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 über die Unterbodenfreiheit 120 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 gespeichert. So kann die elektrische Energie kabellos von der Stromversorgung 110 zum Speicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät 105 (auch als WPT-Steuergerät 105 bezeichnet) gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät 105 kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos mit der Ladeeinheit 110 (z.B. einer Wallbox) oder mit der WPT-Bodeneinheit 111 zu kommunizieren.
Für einen effektiven Energietransfer über das elektromagnetische Ladefeld ist es erforderlich, dass die WPT-Fahrzeugeinheit 102 relativ genau über der WPT-Bodeneinheit 111 positioniert wird. Diese Positionierung kann dadurch unterstützt werden, dass die Position des Fahrzeugs 100 relativ zu WPT-Bodeneinheit bestimmt wird.
Zu diesem Zweck kann die Ladeeinheit110 eine Empfangseinheit aufweisen, die eingerichtet ist, ein Anfragesignal von einer Sendeeinheit eines Fahrzeugs zu empfangen. Das Anfragesignal kann ein Anfragesignal einer schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder einer schlüssellosen Motorstartfunktion eines Fahrzeugs umfassen. Ist die Empfangseinheit dazu eingerichtet, eine Signalstärke des empfangenen Anfragesignals zu ermitteln, so kann die Signalstärke des jeweiligen Anfragesignals dazu verwendet werden, die Position des Fahrzeugs, welche das Anfragesignal ausgesendet hat, relativ zu der Ladeeinheit und insbesondere relativ zu der WPT-Bodeneinheit 111 zu bestimmen.
Wenn mehrere Ladestationen zu einer Ladestationseinrichtung vereint sind, so besteht die Gefahr, dass die Kommunikation zwischen einer jeweiligen Ladestation und einem die Ladestation ansteuernden Fahrzeug untereinander gestört wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn Fahrzeuge benachbarte Ladestationen zu induktiven Ladung ansteuern oder nutzen.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass eine Ladestation, insbesondere ein von der WPT-Bodeneinheit 111 erzeugtes elektromagnetisches Ladefeld, die von einer Sendeeinheit eines benachbarten Fahrzeugs abgegebenen Anfragesignale stören.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie an ein jeweiliges Fahrzeug anzugeben, welche eine störungsfreie Kommunikation zur präzisen Bestimmung der Position eines Fahrzeugs zu einer zugeordneten Ladestation ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie an ein jeweiliges Fahrzeug (z.B. ein Fahrzeug mit einem Elektroantrieb) beschrieben. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Landfahrzeug, z.B. um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln. Eine jeweilige Ladestation umfasst eine Bodeneinheit, die eingerichtet ist, bei einem Ladevorgang ein elektromagnetisches Feld zur Übertragung von elektrischer Energie an das (zugeordnete) Fahrzeug zu erzeugen. Eine jeweilige Bodeneinheit kann insbesondere eine Primärspule umfassen, die eingerichtet ist, das elektromagnetische Ladefeld zu erzeugen.
Eine jeweilige Ladestation umfasst ferner eine Sende-und/oder Empfangseinheit, die eingerichtet ist, ein Anfragesignal von einer Sendeeinheit eines Fahrzeugs zu empfangen oder an eine Empfangseinheit des Fahrzeugs zu senden. Das Anfragesignal kann insbesondere ein Anfragesignal einer schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder einer schlüssellosen Motorstartfunktion eines Fahrzeugs umfassen. Die Sende-und/oder Empfangseinheit kann an oder in der Bodeneinheit einer jeweiligen Ladestation angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Sende-und/oder Empfangseinheit an einer Ladeeinheit (z.B. an einer Wallbox) der jeweiligen Ladestation angeordnet sein.
Die Sende-und/oder Empfangseinheit kann derart eingerichtet sein, dass das Anfragesignal in einem beliebigen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen liegt. Die Sende-und/oder Empfangseinheit kann somit eingerichtet sein, Anfragesignale zu empfangen bzw. zu senden, die jeweils in einem einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen liegen. Die Sende-und/oder Empfangseinheit kann ferner eingerichtet sein, eine Signalstärke des von dem Fahrzeug empfangenen Anfragesignals zu ermitteln. Wertet die Empfangseinheit des Fahrzeugs das Anfragesignal aus, kann dieses eingerichtet sein, eine Signalstärke des von der Ladestation empfangenen Anfragesignals zu ermitteln. Die Signalstärke des empfangenen Anfragesignals kann dazu verwendet werden, die Position des Fahrzeugs, welches das Anfragesignal ausgesendet hat, relativ zu einer bestimmten Ladestation der Ladestationseinrichtung und insbesondere relativ zu deren Bodeneinheit zu bestimmen.
Die Ladestationseinrichtung umfasst darüber hinaus eine Steuer- und Kommunikationseinheit. Die Steuer- und Kommunikationseinheit kann ein die eine oder mehreren Ladestationen verwaltender und/oder steuernder Rechner sein. Daneben verfügt die Steuer- und Kommunikationseinheit über die Möglichkeit Nachrichten mit einem oder mehreren Empfängern auszutauschen. Der oder die Empfänger können ein Fahrzeug und/oder eine Ladestation sein.
Die Steuer- und Kommunikationseinheit ist eingerichtet, eine Nachricht an eine Steuereinheit des Fahrzeugs und an eine Steuereinheit der Sende-und/oder Empfangseinheit der für den Ladevorgang ausgewählte Ladestation zu übertragen, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich das Anfragesignal übertragen werden soll.
Dadurch, dass die Ladestationseinrichtung über eine Steuer- und Kommunikationseinheit umfasst, ist es möglich, eine Mehrzahl an benachbart angeordneten Ladestationen zu betreiben, ohne dabei Probleme aufgrund wechselseitiger Störungen beim Signalaustausch zwischen Empfangseinheiten und Sendeeinheiten des Fahrzeugs aufgrund eines gleichen oder sich überschneidender Frequenzbereiche zu erhalten. Ermöglicht wird dies dadurch, dass die Vergabe eines vorab durch die Steuer- und Kommunikationseinheit festgelegten Frequenzbereichs erfolgt, in den Nachrichten (z.B. das Anfragesignal und ein Antwortsignal) zwischen einer Sendeeinheit des Fahrzeugs und der Empfangseinheit einer zugeordneten Ladestation ausgetauscht werden. Durch die Organisation der Vielzahl an Frequenzbereichen und Zuweisung zu Ladestationen und Fahrzeugen durch die Steuer- und Kommunikationseinheit kann es vermieden werden, dass gegenseitige Störungen aufgrund der Verwendung eines gleichen Frequenzbereichs auftreten.
Wie eingangs beschrieben, kann die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation an oder in der Bodeneinheit angeordnet sein. Insbesondere kann die Sende- und/oder Empfangseinheit an einer festen Position fixiert sein und/oder eine feste Orientierung im Raum aufweisen. Die Sende-und/oder Empfangseinheit kann dann eingerichtet sein, die einzelnen Richtungsanteile eines Empfangsfeldes (z.B. einen X-, Y- und Z-Anteil) zur besseren Auflösung einzeln auszuwerten. Dadurch kann die Qualität des Empfangs der ein oder mehreren Anfragesignale eines der Ladestation zugeordneten Fahrzeugs erhöht werden.
Zur Ermittlung der Signalstärke kann die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation eingerichtet sein, ein Signal (z.B. ein analoges elektrisches Signal) zu empfangen, welches das Anfragesignal umfasst. Die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation kann weiter eingerichtet sein, das empfangene Signal in Abhängigkeit des durch die Steuer- und Kommunikationseinheit vorgegebenen Frequenzbereichs (in diesem Dokument auch als ausgewählter Frequenzbereich bezeichnet) des Anfragesignals aufzubereiten und/oder zu verarbeiten. Insbesondere kann ein Frequenzanteil des empfangenen Signals, welcher in dem vorgegebenen Frequenzbereich des Anfragesignals liegt, isoliert werden, um das aufbereitete Signal zu ermitteln. Die Signalstärke des Anfragesignals kann dann auf Basis des aufbereiteten Signals ermittelt werden. Dadurch wird eine präzise Ermittlung der Signalstärke des Anfragesignals ermöglicht, was wiederum eine präzise Positionsbestimmung des Fahrzeugs ermöglicht, welches das Anfragesignal ausgesendet hat. Da Fahrzeuge benachbarter Ladestationen in einem anderen Frequenzbereich ein Anfragesignal senden, kann eine gegenseitige störende Beeinflussung vermieden werden.
Die Steuer- und Kommunikationseinheit kann gemäß einer Ausgestaltung eingerichtet sein, die Nachricht über einen Kommunikationskanal an die Steuereinheit des Fahrzeugs zu übertragen, der in einem anderen Frequenzbereich liegt als die Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen, in denen das Anfragesignal übertragen wird. Als Kommunikationskanal kann beispielsweise eine drahtlose Kommunikationsverbindung, wie z.B. WLAN (Wireless Local Area Network) oder Bluetooth verwendet werden. Hierdurch wird die Nachricht, mit der die Information über den zu verwendenden Frequenzbereich für die Kommunikation, auf einem redundanten Kommunikationskanal übertragen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der für diesen Kommunikationskanal verwendete Frequenzbereich derart gewählt werden kann, dass die Kommunikation bereits über eine große Entfernung vor der Annäherung des Fahrzeugs an die Ladestation erfolgen kann. Das Fahrzeug hat damit die Möglichkeit, den zu verwendenden Frequenzbereich rechtzeitig einzustellen und das entsprechende Anfragesignal rechtzeitig für den Empfang durch die Sende-und/oder Empfangseinheit der zugeordneten Ladestation auszusenden.
Die Steuer- und Kommunikationseinheit kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung eingerichtet sein, Fahrzeugen, die zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie benachbarten Bodeneinheiten zugeordnet sind, in jeweiligen Nachrichten eine Information über die Verwendung unterschiedlicher Frequenzbereiche zu übermitteln. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Kommunikation zwischen Fahrzeug und zugeordneter Ladestation nicht oder nur äußerst selten auftritt. Um dies sicherzustellen, kann beispielsweise bestimmten Ladestationen durch die Steuer- und Kommunikationseinheit ein jeweils zu verwendender Frequenzbereich zugeordnet werden, wobei die Frequenzbereiche nebeneinander liegender Ladestationen unterschiedlich gewählt sind.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen in einem der folgenden Frequenzbänder liegt, die insbesondere beabstandet zu und oberhalb und/oder beabstandet zu und unterhalb eines vorgegebenen Ladefeld-Frequenzbereichs liegen:

- einem ersten Frequenzband zwischen einem unteren Grenzwert, der um mindestens 10kHz größer als eine obere Grenze eines Energieübertragungs-Frequenzbereichs ist (z.B. 100kHz), und 250kHz;
- einem zweiten Frequenzband zwischen 20 kHz und einem oberen Grenzwert, der um mindestens 10kHz kleiner als eine untere Grenze des Energieübertragungs-Frequenzbereichs ist (z.B. 70 kHz).

Bei diesen beiden beispielhaften Frequenzbändern wird davon ausgegangen, dass das elektromagnetische Ladefeld in einem Frequenzbereich zwischen 80 kHz und 90 kHz gelegen ist. Durch die definierten ersten und zweiten Frequenzbänder ist sichergestellt, dass die zur Kommunikation genutzten Frequenzbereiche ausreichend beabstandet zu dem Frequenzbereich des elektromagnetischen Ladefelds sind. Gleichzeitig sind das erste und das zweite Frequenzband breit genug, um eine ausreichende Anzahl von Frequenzbereichen für die Übertragung des Anfragesignals bereitzustellen.
In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, die Vielzahl von Frequenzbereichen in dem ersten oder zweiten Frequenzband gleichverteilt anzuordnen. Die Breite eines jeweiligen Frequenzbereichs kann in etwa das 6-fache einer gegebenen Grundfrequenz der Signalkodierung sein. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Frequenzbereichen kann in etwa das 9-fache der gegebenen Grundfrequenz der Signalkodierung sein. Hierdurch ergibt sich ein robustes Design für die vorgeschlagene Ladestationseinrichtung. Der Abstand zum Frequenzbereich des elektromagnetischen Ladefelds ist ausreichend groß. Der Abstand benachbarter Trägerfrequenzen in dem ersten oder zweiten Frequenzband ist groß, dabei können die Seitenbänder schmal gehalten werden. Beispielsweise können bei Verwendung des ersten Frequenzbandes sechs Kanäle mit den folgenden Trägerfrequenzen bereitgestellt werden: Kanal 0: 110 kHz; Kanal 1: 117,5 kHz; Kanal 2: 125 kHz; Kanal 3: 132,5 kHz; Kanal 4: 140 kHz; Kanal 5: 147,5 kHz. Als Grundfrequenz der Signalkodierung kann beispielsweise eine Frequenz von 0,5 kHz gewählt werden. Hierdurch ergibt sich eine Breite eines jeweiligen Frequenzbereichs von +- 1,5 kHz um die jeweilige Trägerfrequenz, bei einem Abstand der Seitenbänder von 4,5 kHz.
Die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation kann eine Empfangseinheit umfassen, die eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Feld (welches das Anfragesignal umfasst) in ein analoges Signal (z.B. das empfangene Signal) umzuwandeln. Des Weiteren kann die Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation eine Signalaufbereitungseinheit umfassen, die eingerichtet ist, das analoge elektrische Signal in einem Ladefeld-Frequenzbereich des elektromagnetischen Ladefelds relativ zu dem analogen elektrischen Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich zu dämpfen. Dies bedeutet, die Signalaufbereitungseinheit kann eingerichtet sein, den auf einem elektromagnetischen Ladefeld beruhenden Anteil des empfangenen Signals in seiner Signalstärke relativ zu anderen Signalanteilen zu reduzieren. Dadurch können Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Signalstärke des Anfragesignals, welche von einem elektromagnetischen Ladefeld her rühren, reduziert oder vermieden werden. Folglich steigt die Genauigkeit der Positionsbestimmung des Fahrzeugs bezüglich der ihm zugeordneten Ladestation.
Die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation kann des Weiteren eingerichtet sein, die Signalaufbereitungseinheit an den Frequenzbereich des Anfragesignals anzupassen. Insbesondere kann die Signalaufbereitungseinheit derart angepasst werden, dass ein auf dem Anfragesignal beruhender Anteil des empfangenen Signals relativ zu anderen Anteilen hervorgehoben wird. Dadurch kann das Signal-Rauschverhältnis verbessert und damit die Empfindlichkeit sowie Reichweite des Systems gesteigert werden.
Alternativ kann die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation eingerichtet sein, das analoge elektrische Signal in dem Ladefeld-Frequenzbereich relativ zu dem analogen elektrischen Signal in allen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen zu dämpfen, und das analoge elektrische Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich weniger zu dämpfen als in den übrigen Frequenzbereichen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen. Die Signalaufbereitungseinheit kann somit statisch ausgelegt sein und die Signalanteile aller möglichen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen relativ zu dem ausgewählten Signalanteil im Ladefeld-Frequenzbereich hervorheben.
Die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation kann weiter einen Analog-zu-Digital-Wandler umfassen, der eingerichtet ist, ein aus dem analogen elektrischen Signal abgeleitetes Signal in ein digitales Signal zu wandeln. Des Weiteren kann die Empfangseinheit eine Filtereinheit umfassen, die eingerichtet ist, das digitale Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich relativ zu dem digitalen Signal in den anderen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen hervorzuheben. Insbesondere kann der Anteil des digitalen Signals, welcher in dem Frequenzbereich des Anfragesignals liegt, isoliert und/oder hervorgehoben werden.
Des Weiteren kann die Sende-und/oder Empfangseinheit eine Ermittlungseinheit umfassen, die eingerichtet ist, eine Signalstärke eines Signals am Ausgang der Filtereinheit zu ermitteln. Das Signal am Ausgang der Filtereinheit kann primär Anteile des empfangenen Signals umfassen. Folglich kann die Signalstärke des Anfragesignals in präziser Weise bestimmt werden.
Die Filtereinheit kann einen digitalen Filter mit einer festen Grundfrequenz, die eine Trägerfrequenz des ausgewählten Frequenzbereichs ist, umfassen. Die Ladestation kann so nach Erhalt der Nachricht von der Steuer- und Kommunikationseinheit, in der der zu verwendende ausgewählte Frequenzbereich des Anfragesignals übertragen wird, gezielt den von dem Fahrzeug verwendeten Frequenzbereich einstellen bzw. filtern.
Die Sende-und/oder Empfangseinheit einer jeweiligen Ladestation kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung in Reaktion auf den Empfang des Anfragesignals von einer Sendeeinheit des Fahrzeugs, an das über die Bodeneinheit elektrische Energie übertragen werden soll, dazu eingerichtet sein, die ermittelte Signalstärke zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs relativ zu der Bodeneinheit bereitzustellen. Insbesondere kann die ermittelte Signalstärke an das Fahrzeug übermittelt werden, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, eine Position über der zugeordneten Bodeneinheit durchzuführen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Bodeneinheit das Signal zu einer Position in kartesischen Koordinaten oder Polarkoordinaten umrechnen und diese an das Fahrzeug übertragen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeug beschrieben, das einen Speicher umfasst, der durch die drahtlose Übertragung von elektrischer Energie von einer Ladestation geladen werden kann. Das Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugeinheit, die eingerichtet ist, bei einem Ladevorgang ein elektromagnetisches Ladefeld von einer Bodeneinheit eine Ladestation zu empfangen. Das Fahrzeug umfasst weiter eine Empfangseinheit, die eingerichtet ist, ein Positionsermittlungssignal oder eine Koordinate von der Bodeneinheit zu empfangen, wobei das Positionsermittlungssignal in einem beliebigen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen liegt. Das Positionsermittlungssignal, das ein Antwortsignal in Reaktion auf ein von dem Fahrzeug ausgesendetes Anfragesignal ist, umfasst eine ermittelte Signalstärke zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs relativ zu der Bodeneinheit. Durch die in dem Positionsermittlungssignal enthaltene Information kann das Fahrzeug eine Positionierung über der Bodeneinheit durchführen. Das Fahrzeug umfasst schließlich eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Nachricht von einer Steuer- und Kommunikationseinheit einer wie in diesem Dokument beschriebenen Ladestationseinrichtung zu empfangen, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich ein Anfragesignal von dem Fahrzeug an die Empfangseinheit der Bodenstation, oder umgekehrt, übertragen werden soll.
Das Fahrzeug kann ferner eine oder mehrere Sendeeinheiten mit einer jeweiligen oder einer gemeinsamen Signalaufbereitungseinheit umfassen, die eingerichtet ist, ein digitales in ein analoges elektrisches Signal umzuwandeln, wobei die Signalaufbereitungseinheit eingerichtet ist, durch die Steuereinheit an eine Trägerfrequenz des ausgewählten Frequenzbereichs angepasst zu werden.
Mit anderen Worten zeichnet sich das beschriebene Fahrzeug dadurch aus, dass das von der oder den Sendeeinheiten ausgesendete Anfragesignal mit einer Trägerfrequenz des ausgewählten Frequenzbereichs ausgesendet wird, welcher in der Nachricht von der Steuer- und Kommunikationseinheit der Ladestationseinrichtung angegeben ist. Dadurch kann durch die Ladestationseinrichtung festgelegt werden, auf welcher Frequenz eine Mehrzahl von Fahrzeugen ihre jeweiligen Anfragesignale an eine zugeordnete Ladestation der Ladestationseinrichtung übermitteln. Eine Störung durch Signalübertragungen benachbarter Fahrzeuge und/oder Ladestationen kann dadurch zuverlässig vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs relativ zu einer Ladestation eine Vielzahl von Ladestationen einer wie in diesem Dokument beschriebenen Ladestationseinrichtung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erkennen der Annäherung des Fahrzeugs zu einer der Vielzahl von Ladestationen. Das Verfahren umfasst weiter das Übertragen einer Nachricht an eine Steuereinheit des Fahrzeugs und an eine Steuereinheit der Empfangseinheit der für den Ladevorgang ausgewählten Ladestation, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen das Anfragesignal übertragen werden soll. Das Verfahren umfasst weiter das Senden des Anfragesignals von dem Fahrzeug oder der Ladestation, wobei das Anfragesignal in dem ausgewählten Frequenzbereich liegt. Es umfasst schließlich das Empfangen eines Signals an der Ladestation oder an dem Fahrzeug, wobei das empfangene Signal das Anfragesignal umfasst. Es erfolgt ein Aufbereiten des empfangenen Signals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Frequenzbereich des Anfragesignals. Schließlich erfolgt die Ermittlung einer Signalstärke des Anfragesignals auf Basis des aufbereiteten Signals sowie die Ermittlung der Position relativ zu der Ladestation anhand der ermittelten Signalstärke.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Softwareprogramm beschrieben, das eingerichtet sein kann, um von einem Prozessor (z.B. einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein Softwareprogramm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Vorrichtung zum induktiven Laden eines Fahrzeugs;
2 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einer Sekundärspule und mehreren Sendeeinheiten zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel;
3 zwei beispielhaft nebeneinander angeordnete Bodeneinheiten sowie zwei den Bodeneinheiten zugeordnete Fahrzeuge;
4 eine schematische, beispielhafte Empfangseinheit einer Bodeneinheit;
5 eine schematische Darstellung der Aufteilung eines Frequenzbereichs für ein Ladefeld und eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen für die Übertragung eines Anfragesignals sowie eines Positionsermittlungssignals;
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladestationseinrichtung mit einer Mehrzahl an Ladestationen und einem sich der Ladestationseinrichtung annähernden Fahrzeug;
7 eine schematische Darstellung einer Sendeeinheit eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
8 eine schematische Darstellung mehrerer benachbarter Frequenzbereiche, anhand der das Prinzip der Filterung bei der Demodulation ersichtlich ist;
9 eine schematische Darstellung einer Empfangseinheit zur Verarbeitung eines im vorgegebenen Frequenzbereich übertragenen Signals;
10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladestationseinrichtung und das verwendete Prinzip der Vergabe ausgewählter Frequenzbereiche; und
11 eine schematische Darstellung der durch eine Empfangseinheit einer Ladestation der Ladestationsvorrichtung vorgenommenen Verarbeitung eines Anfragesignals in einem ausgewähltem Frequenzbereich.

Wie eingangs in Verbindung mit 1 beschrieben, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bestimmung der Position eines Fahrzeugs 100 relativ zu einer WPT-Bodeneinheit 111 einer Ladestation. Genauer befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bestimmung der Position eines Fahrzeugs 100 relativ zu einer WPT-Bodeneinheit 111, wenn eine Mehrzahl solcher Bodeneinheiten 111 jeweiliger Ladestationen benachbart zueinander in einer Ladestationseinrichtung angeordnet sind.
Im Rahmen der Bereitstellung einer schlüssellosen Zugangsfunktion ist die Vermessung der Relativposition zwischen einem Fahrzeug 100 und einem Fahrzeugschlüssel erforderlich. Dieses bekannte Prinzip wird bei dem Verfahren zur Bestimmung der Relativposition zwischen einem Fahrzeug 100 und einer WPT-Bodeneinheit 111 angepasst und ausgenutzt. Dadurch kann eine kostengünstige und zuverlässige Positionsbestimmung ermöglicht werden.
Verschiedene Fahrzeughersteller bieten eine schlüssellose Zugangsfunktion (auch als „Smart Key“ bezeichnet) zu einem Fahrzeug 100 an. Die schlüssellose Zugangsfunktion erlaubt es einem Fahrer, ohne Benutzung des Schlüssels-Schloss-Prinzips, eine Fahrzeugtür 210 zu öffnen oder den Motor des Fahrzeugs 100 zu starten, wie dies schematisch in 2 dargestellt ist. Zum Öffnen der Tür 210 greift der Fahrer zum Türgriff 211. Ein (z.B. kapazitiver) Sensor 212 am oder in der Nähe des Türgriffs 211 erfasst die Bewegung. Daraufhin wird ein spezifisches LF-Signal (LF: Low Frequency) über ein oder mehrere Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versandt. Dieses Signal kann als Anfragesignal bezeichnet werden. Die ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 sind somit eingerichtet, ein elektromagnetisches Feld (insbesondere im LF-Bereich) als Anfragesignal auszusenden. Beispielhafte Sendefrequenzen der ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 liegen bevorzugt zwischen 20 kHz und 70 kHz sowie 100 kHz und 150 kHz.
Das von der oder den mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendete elektromagnetische Feld umfasst das Anfragesignal, das mehrere Teile umfassen kann. Ein erster Teil des Anfragesignals kann Informationen zur Identifikation des Fahrzeugs 100 umfassen. Ein oder mehrere weitere Teile können zur Auswertung einer Signalstärke des ausgesendeten Anfragesignals genutzt werden. Optional kann auch ein Teil des Anfragesignals darauf ausgelegt sein, eine Empfangseinheit 223 in dem Schlüssel 220 des Fahrers aufzuwecken, d.h. für den Empfang weiterer Informationen vorzubereiten. Die verschiedenen Teile des von der oder den Sendeeinheiten 201 ausgesendeten Anfragesignals können zeitversetzt versendet werden.
Die Empfangseinheit 223 in dem Schlüssel 220 ist eingerichtet, die von der oder den mehreren Sendeeinheiten 201 gesendeten Signale oder Signalteile zu empfangen und die Signalstärke oder Signalfeldstärke der Signale oder Signalteile zu ermitteln. Eine Schlüsselsendeeinheit 221 des Schlüssels 220 antwortet auf das empfangene Anfragesignal mit einem Antwortsignal, das in dieser Beschreibung auch als Positionsermittlungssignal bezeichnet wird.
Das Antwortsignal kann aus mehreren Teilen bestehen. Ein erster Teil des Antwortsignals kann der Identifikation des Schlüssels 220 dienen und ein weiterer Teil des Antwortsignals kann einen Identifikator für die gemessene Signalstärke des Anfragesignals umfassen. Ein oder mehrere Empfangseinheiten 204 des Fahrzeugs 100 können das Antwortsignal und/oder die Antwortsignal-Teile empfangen und an ein Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 weiterleiten. Das Steuergerät 202 kann eingerichtet sein, zu überprüfen, ob der Schlüssel 220 zum Fahrzeug 100 passt. Des Weiteren kann über Triangulation bzw. über eine Look-Up-Tabelle die Position des Schlüssels relativ zum Fahrzeug 100 berechnet werden, wobei dies aus den gemessenen Signalstärken der Vielzahl von Anfragesignalen basiert. Ist die ermittelte Position innerhalb eines vorher definierten Bereichs um den betätigten Türgriff 211, so wird die Tür 210 und/oder das gesamte Fahrzeug 100 geöffnet.
Wie in 2 dargestellt, umfasst das Fahrzeug 100 typischerweise eine Vielzahl von Sendeeinheiten 201. Die Sendeeinheiten 201 können an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug 100 angeordnet sein. Jede Sendeeinheit 201 der Vielzahl von Sendeeinheiten 201 kann ein Anfragesignal (z.B. einen Signalpuls) versenden. Die Anfragesignale können zeitlich zueinander versetzt sein und ggf. eine vordefinierte Reihenfolge aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Anfragesignale eine eindeutige Kennung aufweisen. Der Schlüssel 220 und/oder die Empfangseinheit 204 des Fahrzeugs 100 können mittels der Kennung und/oder mittels der Reihenfolge die Anfragesignale eindeutig jeweils einer Sendeeinheit 201 der Vielzahl von Sendeeinheiten 201 zuordnen. Somit kann die jeweilige Signalstärke der einzelnen Anfragesignale und damit auch der jeweilige Abstand zwischen Sendeeinheit 201 und Schlüssel 220 ermittelt werden. Da sich die Sendeeinheiten 201 an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug 100 befinden, ergibt sich eine Vielzahl von Abständen für die entsprechende Vielzahl von Sendeeinheiten 201. Anhand von Triangulationsverfahren kann so die Relativposition zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Schlüssel 220 bestimmt werden. Ebenso ist es möglich, eine Orientierung des Fahrzeugs 100 in Bezug auf den Schlüssel 220 zu bestimmen.
Die oben genannte Prozedur zum Identitäts- bzw. Positionsabgleich zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Schlüssel 220 nimmt typischerweise einen Zeitraum von weniger als 100 ms in Anspruch. Dies bedeutet, die oben genannte Prozedur bleibt aufgrund des geringen Zeitraums für den Fahrer typischerweise unbemerkt, so dass der Fahrer mit dem Griff zum Türgriff 211 direkt die Tür 210 öffnen kann. Eine analoge Prozedur zum Identitätsabgleich erfolgt typischerweise beim Motorstart.
Das Verfahren zur Positionierung des Schlüssels 220 relativ zum Fahrzeug 100 kann in analoger Weise für die Positionierung eines Fahrzeugs 100 über eine Bodeneinheit 111 genutzt werden. Dazu kann die Bodeneinheit 111 mit ein oder mehreren Empfangseinheiten 323 (die Empfangseinheit 323 kann Teil einer Sende-und/oder Empfangseinheit sein; nachfolgend wird lediglich auf die Empfangsfunktion Bezug genommen und daher die Bezeichnung „Empfangseinheit“ verwendet) analog zu der Empfangseinheit 223 des Schlüssels 220 für die Anfragesignale der Sendeeinheiten 201 eines sich nähernden Fahrzeugs 100 versehen werden. Dies ist schematisch in der rechten Hälfte der 3 dargestellt. Insbesondere zeigt 3 ein Fahrzeug 100, das sich einer Bodeneinheit 111 nähert (rechte Seite). Das Fahrzeug 100 soll derart positioniert werden, das sich ein möglichst geringer Abstand zwischen der Bodeneinheit 111 und der Fahrzeugeinheit 102 ergibt. Benachbart zu der Bodeneinheit 111 ist eine weitere Bodeneinheit 311 dargestellt, über der bereits ein weiteres Fahrzeug 300 angeordnet ist (d.h. zwecks Ladevorgang parkt).
Die in 3 dargestellte Bodeneinheit 111 umfasst zwei Empfangseinheiten 323 für Anfragesignale der Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Empfangseinheiten 323, die sich an einer entsprechenden Vielzahl von unterschiedlichen Stellen an der Bodeneinheit 111 befinden, kann die Genauigkeit der Bestimmung der Position des Fahrzeugs 100 relativ zu der Bodeneinheit 111 erhöht werden. Im Prinzip ist aber eine einzige Empfangseinheit 323 ausreichend, um die Position und/oder die Drehung des Fahrzeugs 100 relativ zu der Bodeneinheit 111 zu bestimmen (insbesondere wenn das Fahrzeug 100 eine Vielzahl von Sendeeinheiten 201 umfasst). Umgekehrt ist eine Sendeeinheit 201 ausreichend, um in eingeschränkten Situationen die Position vollständig zu bestimmen, wenn die Bodeneinheit 111 eine Vielzahl von Empfangseinheiten 323 umfasst.
Das Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, das Verfahren zur Positionierung des Fahrzeugs 100 einzuleiten. Insbesondere kann das Steuergerät 202 veranlassen, dass Anfragesignale von den Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versendet werden. Das Fahrzeug 100 kann eine Kommunikationseinheit 350 umfassen, die eingerichtet ist, mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit 351 der Bodeneinheit 111 oder der Ladeeinheit 110 zu kommunizieren. Die Kommunikationseinheit 350 kann dazu ein drahtloses Kommunikationsverfahren, wie z.B. WLAN oder Bluetooth, verwenden. Über die Kommunikationseinheit 350 kann die Ladeeinheit 110 mit dem Fahrzeug 100 kommunizieren, um den Positionierungsprozess mittels der Anfragesignale zu beginnen.
Die eine oder mehreren Empfangseinheiten 323 der Bodeneinheit 111 sind eingerichtet, die Anfragesignale zu empfangen und eine Signalstärke der empfangenen Anfragesignale zu ermitteln und an das Fahrzeug 100 zurückzusenden. Die ermittelten Signalstärken können in ein oder mehreren Antwortsignalen an die Empfangseinheit 204 des Fahrzeugs 100 zurückgesendet werden, wie dies im Falle der schlüssellosen Zugangsfunktion der Fall ist. Alternativ oder ergänzend können die ermittelten Signalstärken über die Kommunikationseinheit 350, z.B. über WLAN, an das Fahrzeug 100 übertragen werden.
Das Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 ist eingerichtet, anhand der Signalstärken der Anfragesignale die Abstände zwischen den einzelnen Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 und den einzelnen Empfangseinheiten 323 der Bodeneinheiten 111 zu ermitteln. Aus den Abständen können dann, z.B. unter Verwendung von Triangulationsverfahren, die Position des Fahrzeugs 100 relativ zu Bodeneinheit 111 und/oder die Drehung des Fahrzeugs 100 relativ zu Bodeneinheit 111 bestimmt werden.
Die Bestimmung einer genauen Position des Fahrzeugs 100 erfordert somit eine präzise Ermittlung der Signalstärke der Anfragesignale. Wie oben dargelegt, erfolgt das induktive Laden des Speichers 103 (Batterie) des Fahrzeugs 100 mittels Aufbau eines elektromagnetischen Ladefelds mit einer bestimmten Ladefeld-Frequenz durch die Bodeneinheit 111. Die Frequenz des Ladefelds liegt dabei typischerweise zwischen 80 kHz bis 90 kHz. In der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch das Ladefeld in der Sekundärspule ein Strom induziert. Der induzierte Wechselstrom wird gleichgerichtet und gefiltert, so dass mit dem daraus resultierten Gleichstrom ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs 100 versorgt werden kann und/oder der Speicher 103 geladen werden kann.
Die Frequenz des Ladefelds für das induktive Laden in einem Bereich von 80 kHz bis 90 kHz liegt in einem benachbarten Frequenzbereich, der für das Aussenden des Anfragesignals durch die Sendeeinheiten 201 verwendet wird. Dabei kann es bei einer Mehrzahl von benachbarten Ladestationen bzw. Ladeeinheiten dazu kommen, dass sich die Frequenzen für die Übertragung des Anfragesignals sowie das Antwortsignal (Positionsermittlungssignal) gegenseitig stören. Dies kann dann im Ergebnis dazu führen, dass die Signalstärke eines Anfragesignals eines Fahrzeugs nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann.
Um in einer Situation, in der mehrere Bodeneinheiten jeweiliger Ladestationen benachbart zueinander angeordnet sind, Störungen zwischen den paarweise einander zugeordneten Bodeneinheiten und Fahrzeugen vermeiden zu können, wird vorgeschlagen, anstelle einer festen oder herstellerabhängigen Frequenz zur Übertragung zumindest des Anfragesignals eine variabel zuordenbare Frequenz zu nutzen. Um vorab festlegen zu können, auf welcher Frequenz oder in welchem Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern ein sich an eine Bodeneinheit 111 annäherndes Fahrzeug 100 das Anfragesignal senden soll, wird eine den mehreren Ladestationen zugeordnete Steuer- und Kommunikationseinheit genutzt, die eingerichtet ist, eine Nachricht an eine Steuereinheit (z.B. das Steuergerät 202) des Fahrzeugs 100 und eine Steuereinheit der Empfangseinheit 323 der für den Ladevorgang ausgewählten Ladestation 111 zu übertragen, wobei die Nachricht die Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich das Fahrzeug das Anfragesignal übertragen soll.
Die Kommunikation zwischen der (übergeordneten) Steuer- und Kommunikationseinheit und der Steuereinheit des Fahrzeugs 100 bzw. der Steuereinheit der Empfangseinheit 323 der Ladestation 111 erfolgt über ein drahtloses Kommunikationsverfahren, z.B. WLAN oder Bluetooth. Dadurch kann bereits vor dem Erreichen der Ladestation 111 festgelegt werden, in welchem Frequenzbereich, d.h. mit welcher Trägerfrequenz die Sendeeinheiten 201 das Anfragesignal an die Steuereinheit der Empfangseinheit 323 der Bodeneinheit 111 übertragen werden sollen.
Wie oben dargelegt, kann einem einzelnen Sendevorgang eines Anfragesignals eine Kennung des Fahrzeugs und/oder eine Kennung der einzelnen Sendeeinheit 201 mitgegeben werden. Da Fahrzeuge 100, 300, welche benachbarte Bodeneinheiten 111, 311 (bzw. Ladestationen) nutzen, sich gegenseitig stören können, werden unter Kontrolle der übergeordneten Steuer- und Kommunikationseinheit den Fahrzeugen 100, 300 unterschiedliche Frequenzbereiche (Kanäle) zugewiesen. Da die verschiedenen Fahrzeuge 100, 300 nun auf unterschiedlichen Frequenzen senden, kann die Kennung eines jeweiligen Fahrzeugs und/oder die Kennung einzelner Sendeeinheiten 201 reduziert werden. In einer alternativen Variante können die Sendeeinheiten 201 eines jeweiligen Fahrzeugs 100, 300 in einer festen Reihenfolge angeschaltet und zur Zeit der Synchronisation zwischen dem Fahrzeug 100, 300 und der zugeordneten Bodeneinheit 111, 311 ein neuer Zyklus mit einer Pause markiert werden. Die restliche Zuordnung ergibt sich aus dem Fahrzeug 100, 300 und der zugeordneten Bodeneinheit 111, 311 bekannten Zeitbedingungen. Weiter alternativ kann je nach Systemauslegung die Verwendung einiger Kennungs-Bits sinnvoll sein. Die Anzahl der zu übertragenden Bits hat jedoch einen starken Einfluss auf die Messdauer, den Filteraufwand und die zur Übertragung der Kennung benötigten Bandbreite.
5 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung verschiedener Frequenzbereiche, welche zur dynamischen Zuordnung eines Frequenzbereichs für die Übertragung eines Anfragesignals genutzt werden können. Mit dem Bezugszeichen 600 ist der Bereich der Frequenz des Ladefelds zwischen 80 kHz und 90 kHz dargestellt. Beabstandet davon und mit dem Bezugszeichen 650 versehen, ist ein beispielhaftes Frequenzband eingezeichnet, welches z.B. die Frequenzen zwischen 100 kHz und 150 kHz umfasst. In dem Frequenzband 650 sind mehrere Trägerfrequenzen f_i-1, f_i, f_i+1 mit den Bezugszeichen 610, 620, 630 gekennzeichnet und mit einem jeweiligen Abstand 641 zueinander angeordnet. In dem genannten Frequenzband zwischen 100 kHz und 150 kHz können bei einem Abstand 641 von beispielhaft 7,5 kHz sechs Trägerfrequenzen f_i verteilt werden, z.B. bei 110 kHz (Kanal 0), 117,5 kHz (Kanal 1), 125 kHz (Kanal 2), 132,5 kHz (Kanal 3), 140 kHz (Kanal 4) und 147,5 kHz (Kanal 5). Um jede der Trägerfrequenzen 610, 620 und 630 ergeben sich aufgrund der Modulation von Bitmustern, Oberwellen und dergleichen Seitenbänder 611, 612 bzw. 621, 622 bzw. 631, 632. Die Breite der Seitenbänder 611, 612; 621, 622; 631, 632 der Trägerfrequenzen 610, 620, 630 betragen z.B. etwa das 3-fache der Grundfrequenz der Signalkodierung. Bei einer Grundfrequenz von f = 0,5 kHz sind die Seitenbänder 611, 612; 621, 622; 631, 632 jeweils 1,5 kHz breit. Daraus ergibt sich zwischen benachbarten Trägerfrequenzen ein jeweiliger Abstand 640 von etwa 4,5 kHz. Eine derartige Verteilung der Trägerfrequenzen ermöglicht somit sechs Kanäle, über die störungsfrei ein jeweiliges Anfragesignal an die zugeordnete Bodeneinheit übertragen werden kann. Die genannte Breite des Frequenzbands 650 (50 kHz) und die Anzahl der Trägerfrequenzen (i = 6) ermöglichen ein robustes Design, bei dem ein ausreichend großer Abstand des für die Übertragung des Anfragesignals genutzten Frequenzbereichs zum Ladesystem-Frequenzbereich 600 besteht, bei gleichzeitig großem Abstand der Trägerfrequenzen und möglichst schmalen Seitenband zur Kodierung von Bitmustern.
Es versteht sich, dass in Abhängigkeit der Anzahl der Kanäle, der Breite des Frequenzbands 650 sowie einer anderen Grundfrequenz der Signalkodierung auch andere Trägerfrequenzen, Trägerfrequenzabstände und dergleichen möglich sind.
Eine Frequenzumschaltung, d.h. eine einmalige Festlegung, in welchem Frequenzbereich mit welcher Trägerfrequenz ein Fahrzeug mit einer zugeordneten Bodeneinheit kommuniziert, kann mittels Parametrierung von Modulationsverfahren erfolgen. Dadurch ist eine effiziente Filterung von benachbarten Frequenzbereichen und insbesondere der hochenergetischen Ladefeld-Frequenzen möglich.
6 illustriert dieses Vorgehen schematisch. Die mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Ladestationseinrichtung umfasst beispielhaft sechs Ladestationen auf paarweise gegenüberliegend angeordneten Parkplätzen P0, P2, P4 (obere Reihe) sowie P1, P3, P5 (untere Reihe). Der Ladestationseinrichtung 1 ist eine übergeordnete Steuer- und Kommunikationseinheit 360 zugeordnet. Diese ist, wie oben beschrieben, dazu eingerichtet, bei der Annäherung eines Fahrzeugs 100 an die Ladestationseinrichtung 1 eine Nachricht an eine Steuereinheit 355 des Fahrzeugs 100 und eine Steuereinheit 112 einer für den Ladevorgang vorgesehenen Ladestation 110 (hier beispielhaft im Parkplatz P2) zu übermitteln. Hierzu verfügt die Steuer- und Kommunikationseinheit 360 über ein in der Figur nicht mehr dargestelltes Kommunikationsmittel, über welches die Steuer- und Kommunikationseinheit 360, z.B. über WLAN, die Nachricht an eine Kommunikationseinheit 350 des Fahrzeugs 100 und die Kommunikationseinheit 351 der Ladestation 110 überträgt. Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass dem Parkplatz P2 mit der Bodeneinheit 111 der Kanal 2 mit einer bestimmten Trägerfrequenz, z.B. 125 kHz, zugeordnet ist. Die Steuereinheit 355 des Fahrzeugs 100 steuert mit der entsprechenden Trägerfrequenz f_i einen Modulator 356 einer Sendeeinheit des Fahrzeugs an. Ein von der Sendeeinheit 201 abgegebenes LF-Signal ist dadurch derart aufbereitet, dass dieses mit der Frequenz f_i an eine Empfangsspule 401 der Ladestation 110 übertragen wird. Da auch die Steuereinheit 112 der Ladestation 110 den zu verwendenden Frequenzbereich des Kanals 2 mit der Trägerfrequenz f_i erhalten hat, wird der Demodulator 113 mit der Trägerfrequenz f_i beaufschlagt. Somit kann eine Auswertung des LF-Signals (Anfragesignal) durch die Signalauswerteeinheit 114 mit der Trägerfrequenz f_i erfolgen.
Nähert sich ein weiteres, in 6 nicht gezeigtes Fahrzeug der Ladestationseinrichtung 1 an, so wird der Vorgang in der beschriebenen Weise wiederholt, wobei ein anderer Frequenzbereich ausgewählt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass jeweiligen Lade-Parkplätzen P0, P2, P4, P1, P3, P5 ein jeweils fester Frequenzbereich, d.h. sein fester Kanal zugeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein gerader freier Kanal durch die Steuer- und Kommunikationseinheit 360 ausgewählt wird, welcher dann für den Signalaustausch zwischen dem Fahrzeug und der von dem Fahrzeug angesteuerten Ladestation verwendet wird.
Ein beispielhafter, fahrzeugseitiger Amplituden-Modulator mit mehreren fahrzeugseitigen Sendeeinheiten 201 ist exemplarisch in 7 dargestellt. Der Amplituden-Modulator umfasst die bereits erwähnte Steuereinheit 355, welche den ebenfalls erwähnten Modulator 356 mit der ausgewählten Trägerfrequenz (f_i) sowie z.B. einer Kennung des Fahrzeugs beaufschlagt. Beispielsweise kann die Kennung durch das in 7 ersichtliche Bitmuster „01011011“ charakterisiert sein. Soll alternativ ein Anfragesignal an die Empfangseinheit der zugeordneten Ladestation übertragen werden, aus der die Feldstärke bestimmt werden kann, kann dem Modulator 356 von der Steuereinheit 355 auch ein konstantes Signal zugeführt werden. Der Modulator 356 bereitet die ihm zugeführten Informationen auf und führt diese einem Tiefpass-Filter 357 zu. Das durch den Tiefpass-Filter erzeugte Signal wird einem Verstärker 358 zugeführt. Die Steuereinheit 355 steuert, z.B. in zyklischer Abfolge, ein Schaltelement 359, um an die Mehrzahl der Sendeeinheiten 201 ein jeweiliges Anfragesignal zur Übertragung an die Ladestation zu übertragen.
Um zu gewährleisten, dass die Signalstärke eines Anfragesignals mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann, erfolgt eine Signalaufbereitung in der Empfangseinheit der Bodeneinheit 111, durch die in bevorzugter Weise Frequenzanteile des Anfragesignals isoliert werden. Insbesondere kann dazu die Empfangseinheit einen analogen Eingangsfilter umfassen, der eingerichtet ist, das Anfragesignal aus einem elektromagnetischen Feld herauszufiltern, und andere Frequenzen des elektromagnetischen Felds (insbesondere den Ladefeld-Frequenzbereich) zu blockieren (oder zu dämpfen).
4 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Empfangseinheit 323 für eine Bodeneinheit 311. Die Empfangseinheit 323 umfasst eine Empfangsspule 401, die eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Feld, welches auch das Anfragesignal umfasst, zu empfangen und in elektrischen Strom umzuwandeln. Die Empfangseinheit 323 umfasst weiter eine Signalaufbereitungseinheit 402, die eingerichtet ist, das analoge elektrische Signal derart aufzubereiten, dass ein Frequenzanteil des elektromagnetischen Ladefelds relativ zu dem vorab vereinbarten Frequenzanteil des Anfragesignals gedämpft wird.
Die Empfangseinheit 323 umfasst weiter einen Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler, der eingerichtet ist, das aufbereitete analoge Signal abzutasten und in ein digitales Signal zu wandeln. Die dabei verwendete Abtastfrequenz ist abhängig von dem von der Steuer- und Kommunikationseinheit vorab festgelegter Frequenzbereich (in diesem Dokument als ausgewählter Frequenzbereich bezeichnet). Des Weiteren umfasst die Empfangseinheit 323 eine digitale Filtereinheit 404, die eingerichtet ist, einen spezifischen Frequenzanteil des von einem spezifischen Fahrzeug 100 ausgesendeten Anfragesignals zu isolieren. Ein digitaler Filter der digitalen Filtereinheit 404 kann insbesondere von dem ausgewählten Frequenzbereich abhängen, in dem die Sendeeinheiten 201 des sich nähernden Fahrzeugs 100 ihr Anfragesignal versenden. Schließlich umfasst die Empfangseinheit 323 eine Ermittlungseinheit 405, die eingerichtet ist, auf Basis des gefilterten Signals eine Signalstärke eines empfangenen Anfragesignals zu ermitteln. Die ermittelte Signalstärke kann dann an das Fahrzeug 100 übermittelt werden.
Dieses Vorgehen kann anhand der in 8 gezeigten drei Trägerfrequenzen 610, 620 und 630 sowie den jeweils zugeordneten Seitenbändern 611, 612 bzw. 621, 622 bzw. 631, 632 ersehen werden. Es wird dabei davon ausgegangen, dass durch die Steuer- und Kommunikationseinheit vorab der Kanal i mit der Trägerfrequenz f_i bzw. 620 für die Übertragung des Anfragesignals ausgewählt wurde. Vor der Demodulation erfolgt die bereits erwähnte grobe Filterung mit Hilfe eines Bandpasses mit kleiner Flankensteilheit. Hierzu kann die Empfangsspule 401 mit der aus 9 ersichtlichen Beschaltung, bestehend aus den Kondensatoren 410 und 412 sowie der Spule 411 beschaltet werden. Durch die Analogfilterung ergibt sich eine Dämpfung der Frequenzen mit der mit dem Bezugszeichen 660 gekennzeichneten Kennlinie. Das derart gedämpfte Signal wird einem Synchron-Demodulator 413 zugeführt, dem als Taktfrequenz die ausgewählte Trägerfrequenz f_i durch einen einstellbaren Oszillator 414 zugeführt wird. Das am Ausgang des Synchron-Demodulators 413 erzeugte digitale Signal wird einem Tiefpass-Filter 415 mit fester Grenzfrequenz zugeführt, wodurch sich die in 8 mit 661 gekennzeichnete Flanke der Dämpfung ergibt. Dadurch ergibt sich eine geringe Flankensteilheit bei gleichzeitig geringem Aufwand. Das am Ausgang des Tiefpass-Filters 415 anliegende Signal wird der Ermittlungseinheit 405 (4) zur Auswertung von Amplitude und Kennung zugeführt.
Die Signalaufbereitungseinheit 402 der Empfangseinheit 323 kann eingerichtet sein, Anfragesignale in einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen zu empfangen. Dazu kann die Signalaufbereitungseinheit 402 an den Frequenzbereich eines bestimmten Anfragesignals, d.h. den Frequenzbereich, der durch die Steuer- und Kommunikationseinheit 360 vorgegeben ist, angepasst werden. Dazu kann die Signalaufbereitungseinheit 402 eine Vielzahl von parallel geschalteten Kondensatoren umfassen, die anhand einer entsprechenden Vielzahl von Schaltern parallel geschaltet werden können. Durch eine sich ändernde Anzahl von parallel geschalteten Kondensatoren kann der aus der Spule 401 und den ein oder mehreren Kondensatoren 410 bestehender Empfangskreis (LC-Kreis) auf unterschiedliche Frequenzbereiche angepasst werden.
Die Auswertung der Signale, die Filterung und auch die Demodulation kann digital erfolgen. Dadurch kann Flexibilität in Form von Software realisiert werden. Die Schnittstelle zwischen Hardware und Software kann beliebig gewählt werden. Insbesondere die langsamen Datenraten zur Kennung der Einzelmessungen sind über Software problemlos realisierbar. Darüber hinaus kann durch die Demodulation eine Ausblendung von Störquellen gezielt erfolgen. Bei induktivem Ladeverfahren durch die Energieübertragung zwischen 80 kHz und 90 kHz sind diese Störquellen sehr dominant vorhanden.
10 zeigt eine Ladestationseinrichtung 1, bei der beispielhaft sechs paarweise gegenüberliegend angeordnete Parkplätze P0, ..., P5 und P0', ..., P5' nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist den jeweiligen Parkplätzen, wie der 10 ohne weiteres entnehmbar ist, jeweils eine Frequenz (ausgedrückt durch Kanal 0, 2, 4, 1, 3, 5) fest zugeordnet. Beispielhaft fahren zwei Fahrzeuge 100, 300 in seitlich versetzt und gegenüberliegende Parkplätze P1' und P4. Jeweilige Bereiche, in dem andere Systeme mit gleicher Frequenz gestört werden können, sind mit den ellipsenförmigen Umrandungen 130, 330 dargestellt. Dabei ist ohne weiteres ersichtlich, dass das Fahrzeug 100, dem der Kanal 1 zugeordnet ist, aufgrund der Anordnung der festen Frequenzen zu jeweiligen Parkplätzen keinen anderen Parkplatz mit dem Kanal 1 „stören“ kann. Gleiches gilt für das Fahrzeug 300, dem der Kanal 4 zugeordnet ist.
Die Zuweisung eines Kanals zu einem sich der Ladestationseinrichtung 1 annähernden Fahrzeug kann derart erfolgen, dass bei der Suche nach einer freien Ladestation durch die Steuer- und Kommunikationseinheit 360 freie Kanäle (gleichbedeutend mit freien Frequenzbereichen für die Übertragung des Anfragesignals) zyklisch abgefragt werden. Durch die Erkennung, welcher Ladestation sich das Fahrzeug nähert (z.B. durch eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Steuer- und Kommunikationseinheit 360 der Ladestationseinrichtung 1 oder einem kamerabasierten System), kann der der Ladestation zugewiesene Kanal (Frequenzbereich) in der Nachricht an das Fahrzeug übertragen werden, so dass dieses seine Kommunikation nach dem, dem Kanal zugewiesenen, Frequenzbereich ausrichtet.
11 zeigt einen detaillierten, beispielhaften Demodulator. Dabei sind einer einzigen Empfangsspule 401 jeweils Elemente der Signalaufbereitungseinheit 402, des A/D-Wandlers 403, eines Verstärkers 407, einer Filtereinheit 404, einer Einheit zur Phasenbestimmung 406, welcher die ausgewählte Trägerfrequenz f_i zugeführt wird, die Ermittlungseinheit 405 sowie eine weitere Filtereinheit 408 und ein weiterer A/D-Wandler 409 zugeordnet. Über die bereits beschriebenen Einheiten 402 bis 407 hinaus sind zur Messung der Amplitude des Anfragesignals die weitere Filtereinheit 408 mit einem Tiefpass-Filter und der A/D-Wandler 409 vorgesehen. Diese zusätzlichen Elemente führen zu hohen Rauschabständen und Reichweiten. Da die Filterung im Wesentlichen auf der Niederfrequenz-Seite nach der Demodulation erfolgt, ist anstelle eines Bandpasses nur ein Tiefpass mit deutlich kleinerer Flankensteilheit nötig, was einen geringen Aufwand bedeutet. Von der Ermittlungseinheit 405 wird dann eine Kennung 420 im Anfragesignal, vom A/D-Wandler 409 wird eine Signalstärke der Empfangsspule 401 bereitgestellt.
Durch die gezielte Vergabe unterschiedlicher Frequenzen werden gegenseitige Störungen vermieden. Aufgrund der damit möglichen niedrigen Bitraten für die Übertragung einer Kennung kann ein jeweiliger Kanal sehr schmal ausgelegt werden. Damit ist ein hoher Signal-/Rauschabstand und damit eine hohe Messgenauigkeit möglich. Gleichzeitig wird die Robustheit gegenüber Störfrequenzen, z.B. dem Lade-Frequenzbereich, erhöht.
Ein komplizierter Mechanismus zum Zeitmultiplex, wenn nur ein Frequenzkanal verwendet wird, ist nicht erforderlich. Aufgrund der Flexibilität des Verfahrens ist eine Herstellerübergreifende, standardisierte Lösung möglich.
Darüber hinaus ist der Einsatz einer im Fahrzeug bewährten Technik zur Positionierung, die unabhängig von Umwelteinflüssen ist, möglich. In einem Fahrzeug bereits vorhandene Technik kann auch für die Fahrzeugpositionierung genutzt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Robustheit gegenüber der Beeinflussung von schlüssellosen Zugangssystemen durch die induktive Energieübertragung.
Bezugszeichenliste

1: Ladestationseinrichtung
100: Fahrzeug
101: Gleichrichter
102: WPT-Fahrzeugeinheit
103: Speicher (Batterie)
105: Lade-Steuergerät (WPT-Steuergerät)
110: Ladeeinheit
111: WPT-Bodeneinheit
112: Steuereinheit
113: Demodulator
114: Signalauswerteeinheit
120: Unterbodenfreiheit
201: Sendeeinheit
202: Steuergerät
204: Empfangseinheit
210: Fahrzeugtür
211: Türgriff
212: Sensor
220: Schlüssel
221: Schlüsselsendeeinheit
223: Empfangseinheit
300: Fahrzeug
311: Ladestation
322: Empfangseinheit
323: Empfangseinheit
350,351: Kommunikationseinheit
355: Steuereinheit
356: Modulator
360: Steuer- und Kommunikationseinheit
401: Empfangsspule
402: Signalaufbereitungseinheit
403: A/D-Wandler
404: Filtereinheit
405: Ermittlungseinheit
406: Phasenbestimmung
407: Verstärker
408: Filtereinheit
409: A/D-Wandler
420: Kennung
421: Signalstärke
500: Anteil
501, 502, 503, 504: Übertragungsfunktion
509: Frequenz
510: Kondensator
511: Schalter
512: Sperrkreis
520: Dämpfungsfunktion
521, 522: Frequenzbereich
621, 622: Frequenzbereich

Claims

Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen (110, 111, 311) zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie an ein jeweiliges Fahrzeug (100, 300), wobei eine jeweilige Ladestation (110, 111, 311) - eine Bodeneinheit (111), die eingerichtet ist, bei einem Ladevorgang ein elektromagnetisches Ladefeld zur Übertragung von elektrischer Energie an das Fahrzeug (100, 300) zu erzeugen; und - eine Sende-und/oder Empfangseinheit (323), die eingerichtet ist, ein Anfragesignal von einer Sendeeinheit (201) eines Fahrzeugs (100, 300) zu empfangen oder an eine Empfangseinheit des Fahrzeugs (100) zu senden, wobei das Anfragesignal in einem beliebigen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen liegt; umfasst und wobei die Ladestationseinrichtung eine Steuer- und Kommunikationseinheit umfasst, die eingerichtet ist, eine Nachricht an eine Steuereinheit des Fahrzeugs (100, 300) und an eine Steuereinheit der Empfangseinheit (323) der für den Ladevorgang ausgewählten Ladestation (110, 111, 311) zu übertragen, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich das Anfragesignal übertragen werden soll.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuer- und Kommunikationseinheit eingerichtet ist, die Nachricht über einen Kommunikationskanal an die Steuereinheit des Fahrzeugs (100, 300) zu übertragen, der in einem anderen Frequenzbereich liegt als die Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen, in denen das Anfragesignal übertragen wird.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuer- und Kommunikationseinheit eingerichtet ist, Fahrzeugen (100, 300), die zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie benachbarten Bodeneinheiten (111) zugeordnet sind, in jeweiligen Nachrichten die Verwendung unterschiedlicher Frequenzbereiche zu übertragen.
Ladestationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen in einem der beiden folgenden Frequenzbänder liegt, die beabstandet zu und oberhalb und/oder beabstandet zu und unterhalb eines vorgegebenen Ladefeld-Frequenzbereichs liegen: - einem ersten Frequenzband zwischen einem unteren Grenzwert, der um mindestens 10kHz größer als eine obere Grenze eines Energieübertragungs-Frequenzbereichs ist, und 250kHz; - einem zweiten Frequenzband zwischen 20 kHz und einem oberen Grenzwert, der um mindestens 10kHz kleiner als eine untere Grenze des Energieübertragungs-Frequenzbereichs ist.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 4, bei der die Vielzahl von Frequenzbereichen in dem ersten oder zweiten Frequenzband gleichverteilt angeordnet sind und die Breite eines jeweiligen Frequenzbereichs in etwa das 6-fache einer gegebenen Grundfrequenz der Signalkodierung und der Abstand zwischen zwei benachbarten Frequenzbereichen in etwa das 9-fache der gegebenen Grundfrequenz der Signalkodierung ist.
Ladestationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Anfragesignal ein Anfragesignal einer schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder einer schlüssellosen Motorstartfunktion eines Fahrzeugs (100, 300) umfasst.
Ladestationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sende- und/oder Empfangseinheit (323) umfasst: - eine Empfangseinheit (401), die eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Feld in ein analoges elektrisches Signal umzuwandeln; und - eine Signalaufbereitungseinheit (402), die eingerichtet ist, das analoge elektrische Signal in einem Ladefeld-Frequenzbereich des elektromagnetischen Ladefelds relativ zu dem analogen elektrischen Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich zu dämpfen.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sende- und/oder Empfangseinheit (323) eingerichtet ist, - die Signalaufbereitungseinheit (402) an den Frequenzbereich des Anfragesignals anzupassen.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Sende- und/oder Empfangseinheit (323) eingerichtet ist, - das analoge elektrische Signal in dem Ladefeld-Frequenzbereich relativ zu dem analogen elektrischen Signal in allen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen zu dämpfen; und - das analoge elektrische Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich weniger zu dämpfen als in den übrigen Frequenzbereichen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen
Ladestationseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Sende- und/oder Empfangseinheit (323) umfasst, - einen Analog-Digital Wandler (403), der eingerichtet ist, ein aus dem analogen elektrischen Signal abgeleitetes Signal in ein digitales Signal zu wandeln; - eine Filtereinheit (404), die eingerichtet ist, das digitale Signal in dem ausgewählten Frequenzbereich relativ zu dem digitalen Signal in den anderen der Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen hervorzuheben; und - eine Ermittlungseinheit (405), die eingerichtet ist, eine Signalstärke eines Signals am Ausgang der Filtereinheit (404) zu ermitteln.
Ladestationseinrichtung nach Anspruch 10, bei der - die Filtereinheit (404) einen digitalen Filter mit einer festen Grundfrequenz, die eine Trägerfrequenz des ausgewählten Frequenzbereichs ist, umfasst.
Ladestationseinrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sende- und/oder Empfangseinheit (323) in Reaktion auf den Empfang des Anfragesignals von einer Sendeeinheit (201) des Fahrzeugs (100, 300), an das über die Bodeneinheit (111) elektrische Energie übertragen werden soll, eingerichtet ist, die ermittelte Signalstärke zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs (100, 300) relativ zu der Bodeneinheit (111) bereitzustellen.
Fahrzeug (100, 300) umfassend: - eine Fahrzeugeinheit (102), die eingerichtet ist, bei einem Ladevorgang ein elektromagnetisches Ladefeld von einer Bodeneinheit (111) einer Ladestation (110, 111, 311) zu empfangen, - eine Empfangseinheit (204), die eingerichtet ist, ein Positionsermittlungssignal von der Bodeneinheit (111) zu empfangen, wobei das Positionsermittlungssignal in einem beliebigen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen liegt; - eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Nachricht von einer Steuer- und Kommunikationseinheit einer Ladestationseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen zu empfangen, wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich ein Anfragesignal von dem Fahrzeug (100, 300) an die Empfangseinheit (323) der Bodenstation, oder umgekehrt, übertragen werden soll.
Fahrzeug nach Anspruch 13, bei dem dieses eine oder mehrere Sendeeinheiten (201) mit einer jeweiligen oder einer gemeinsamen Signalaufbereitungseinheit (402) umfasst, die eingerichtet ist, ein digitales Signal in ein analoges elektrisches Signal umzuwandeln, wobei die Signalaufbereitungseinheit (402) eingerichtet ist, durch die Steuereinheit an eine Trägerfrequenz des ausgewählten Frequenzbereichs angepasst zu werden.
Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs (100) relativ zu einer Ladestation (110, 111, 311) einer Vielzahl von Ladestationen (110, 111, 311) einer Ladestationseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, - Erkennen der Annäherung des Fahrzeugs zu einer der Vielzahl von Ladestationen (110, 111, 311); - Übertragen einer Nachricht an eine Steuereinheit des Fahrzeugs (100) und eine Steuereinheit der Empfangseinheit (323) der für den Ladevorgang ausgewählten Ladestation (110, 111, 311), wobei die Nachricht eine Information umfasst, in welchem ausgewählten Frequenzbereich aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbereichen das Anfragesignal übertragen werden soll; - Senden des Anfragesignals von dem Fahrzeug (100) oder der Ladestation (110, 111), wobei das Anfragesignal in dem ausgewählten Frequenzbereich liegt; - Empfangen eines Signals an der Ladestation (110, 111) oder an dem Fahrzeug (100), wobei das empfangene Signal das Anfragesignal umfasst; - Aufbereiten des empfangenen Signals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Frequenzbereich des Anfragesignals; - Ermitteln einer Signalstärke des Anfragesignals auf Basis des aufbereiteten Signals; und - Ermitteln der Position des Fahrzeugs (100) relativ zu der Ladestation (110, 111) anhand der ermittelten Signalstärke.