(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）と、前記車両（１）への誘導電力伝送を制御する路傍制御ユニット（１１）との間の通信方法であって、前記制御ユニット（１１）は、誘導電力伝送システムの一次巻線構造を有する一次ユニット（９）による電磁場の発生を制御し、前記車両（１）は、前記交流電磁場を受信する二次巻線構造を有する二次ユニット（３）を備え、充電関連データが、前記車両（１）と前記制御ユニット（１１）との間で第１の通信リンク（１３）を介して送信され、
認証関連データが前記車両（１）から前記制御ユニット（１１）に第２の通信リンク（１７、１８）を介して送信され、前記認証関連データは、前記充電関連データを認証するために用いられる、通信方法において、
前記誘導電力伝送ステーション（２）によって送信された信号が車両（１）によって検出されることにより、前記車両（１）が誘導電力伝送ステーション（２）の周りの所定のサイズの面積に入る場合は、前記第１の通信リンク（１３）を介する通信が前記制御ユニット（１１）と前記車両（１）との間で開始され、前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信の前記開始の後にまたはそれと同時に、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して信号を送信する少なくとも１つの車両側送信機ユニット（１４、１５）が起動されることを特徴とする、通信方法。
【請求項２】
前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信は双方向通信であり、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介する前記通信は単方向通信であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信はＷＬＡＮベースの通信であり、かつ／または前記第２の通信リンク（１７、１８）を介する前記通信は短距離通信であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記認証関連データはデジタル証明書として送信されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記認証関連データは単一の誘導電力伝送プロセスの間だけで有効であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
送信機の識別性および／または車両の識別性を符号化するデータが、前記車両（１）から前記制御ユニット（１１）に前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して送信されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して送信される信号が、前記一次ユニット（９）の前記一次巻線構造に関する前記二次巻線構造の適正な位置および／または配向を判定するために用いられることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
誘導電力伝送プロセスの間またはその後の、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介する前記通信の停止が、前記誘導電力伝送プロセスの終了を開始することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の通信リンク（１７、１８）を介する前記通信は、車両側の障害状況が検出されかつ／または前記誘導電力伝送プロセスが完了する場合に停止されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信の前記開始の後にまたはそれと同時に、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して送信される前記信号は、前記一次ユニット（９）の前記一次巻線構造に関する前記二次巻線構造の適正な位置および／または配向を判定するために用いられ、前記認証関連データは、前記二次巻線構造が適正な位置および／または配向を有する後にのみ送信または復号されることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して信号を送信する少なくとも２つの車両側送信機ユニット（１４、１５）が起動される、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
交流電磁場を受信する、前記誘導電力伝送システムの二次巻線構造を有する二次ユニット（３）を備える車両であって、前記車両（１）は、前記車両（１）と路傍制御ユニット（１１）との間で第１の通信リンク（１３）を介して充電関連データを送信する送信機受信機ユニット（１２）を備え、前記路傍制御ユニット（１１）は、前記誘導電力伝送システムの一次ユニット（９）による前記交流電磁場の発生を制御し、
前記車両（１）は、前記車両（１）から前記制御ユニット（１１）に第２の通信リンク（１７、１８）を介して少なくとも認証関連データを符号化する信号を送信する送信機ユニット装置を備え、前記送信機ユニット装置は、少なくとも第１の送信機ユニット（１４）を備え、前記認証関連データは前記充電関連データを認証するために利用可能である、車両において、
前記誘導電力伝送ステーション（２）によって送信された信号が車両（１）によって検出されることにより、前記車両（１）が誘導電力伝送ステーション（２）の周りの所定のサイズの面積に入る場合は、前記第１の通信リンク（１３）を介する通信が、前記制御ユニット（１１）と前記車両（１）との間で開始可能であり、前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信の前記開始の後にまたはそれと同時に、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して信号を送信する少なくとも１つの車両側送信機ユニット（１４、１５）が起動可能であることを特徴とする、車両。
【請求項１３】
前記送信機ユニット装置は、前記車両（１）から前記制御ユニットに前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して、少なくとも認証関連データを符号化する信号を送信する少なくとも２つの送信機ユニット（１４、１５）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の車両。
【請求項１４】
前記送信ユニット装置は、前記一次ユニット（９）の一次巻線構造に関する前記二次巻線構造の位置および／または配向が少なくとも前記送信ユニット構成によって送信される前記信号に応じて一義的に判定できるように、前記二次ユニット（３）について設計および／または配置されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の車両。
【請求項１５】
交流電磁場を受信する、誘導電力伝送システムの二次巻線構造を有する二次ユニット（３）と、前記誘導電力伝送システムの一次ユニット（９）とを備える車両（１）の機構であって、誘導電力伝送ステーション（２）が、一次巻線構造を有する前記一次ユニット（９）を少なくとも備え、路傍制御ユニット（１１）が前記一次ユニット（９）による前記交流電磁場の発生を制御し、前記車両（１）は、前記車両（１）と前記制御ユニット（１１）との間で第１の通信リンク（１３）を介して充電関連データを送信する車両側送信機受信機ユニット（１０）を備え、前記誘導電力伝送ステーション（２）は、前記車両（１）と前記制御ユニット（１１）との間で前記第１の通信リンク（１３）を介して前記充電関連データを送信する一次側送信機受信機ユニット（１２）を備え、
前記車両（１）は、前記車両（１）から前記制御ユニット（１１）に第２の通信リンク（１７、１８）を介して、少なくとも認証関連データを符号化する信号を送信する送信機ユニット装置を備え、前記送信機ユニット装置は、少なくとも第１の送信機ユニット（１４、１５）を備え、前記一次ユニット（９）は、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介してそれによって送信される前記信号を受信する受信ユニット装置を備え、前記受信ユニット装置は、少なくとも第１の受信ユニット（１９）を備え、前記認証関連データは前記充電関連データを認証するために利用可能である、機構において、
前記誘導電力伝送ステーション（２）によって送信された信号が車両（１）によって検出されることにより、前記車両（１）が誘導電力伝送ステーション（２）の周りで所定のサイズの面積に入る場合は、前記第１の通信リンク（１３）を介する通信が、前記制御ユニット（１１）と前記車両（１）との間で開始可能であり、前記第１の通信リンク（１３）を介する前記通信の前記開始の後にまたはそれと同時に、前記第２の通信リンク（１７、１８）を介して信号を送信する少なくとも１つの車両側送信機ユニット（１４、１５）が起動可能であることを特徴とする、機構。
【請求項１６】
前記送信機ユニット装置および前記受信ユニット装置は、前記一次巻線構造に関する前記二次巻線構造の位置および／または配向が、少なくとも、前記送信機ユニット装置によって送信される前記信号（１または複数）に応じて一義的に判定できるように、互いに対して設計および／または配置されることを特徴とする、請求項１５に記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両と、車両への誘導エネルギーまたは誘導電力の伝送を制御する路傍制御ユニットとの間の通信方法、ならびに車両および誘導電力伝送ステーションの機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車両、具体的には、軌道上を走る車両および／または道路の自動車は、誘導電力伝送によって伝送される電気エネルギーによって運転することができる。こうした車両は、トラクションシステムまたは車両のトラクションシステムの一部とすることができる回路装置を備えることができる。また、車両が、交流電磁場を受信し電磁誘導によって交流電流を生み出すように適合された、いわゆる受信装置を備えることができる。こうした受信装置は、回路装置、具体的には、いわゆる二次巻線構造を備えるかまたは形成することができる。さらに、こうした車両は、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するように適合される整流器を備えることができる。ＤＣは、トラクションバッテリを充電するか、または電気機械を動作させるために用いることができる。整流器は、受信装置によって供給されるＡＣをＤＣに変換する。
【０００３】
誘導電力伝送は、通常、一次巻線構造によって交流電磁場を発生させる一次ユニットと、前記電磁場を受信する受信装置を備える二次ユニットとを用いて行われる。一次ユニットおよび二次ユニットはそれぞれ、例えば、三相巻線を１組備えることができる。一次ユニットの１組の巻線は、地面に設置することができ（一次巻線）、路傍電力変換装置（ＷＰＣ）によって給電することができる。二次ユニットの１組の巻線は車両に設置される。例えば、第２組の巻線は、車両の下に、路面電車の場合は一部の客室の下に取り付けることができる。一次ユニットのその１組の巻線は一次側と呼ぶこともでき、二次ユニットのその１組の巻線は二次側と呼ぶことができる。一次側および二次側は、電気エネルギーを車両に伝送する高周波変成器の一部分とすることができる。この伝送は、（車両の移動がないときの）静的状態および（車両が移動するときの）動的状態で行うことができる。
【０００４】
特許文献１は、第１の装置と第２の装置との間の電力および全二重データ信号を誘導伝送する誘導伝送システムを開示する。伝送システムは、２つの装置間の双方向誘導チャネルと、誘導チャネルを通して第１の装置から第２の装置に第１の周波数で電力信号を送信する送信機と、第１の変調周波数で第１のデータ信号を変調する第１の変調装置と、第２の変調周波数で第２のデータ信号を変調する第２の変調装置とを含む。さらに、送信機は、誘導チャネルを通して第１の装置から第２の装置に、変調された第１のデータ信号を送信し、誘導チャネルを通して第２の装置から第１の装置に変調された第２のデータ信号を送信する。第１の変調周波数と第２の変調周波数とは少なくとも２倍離れている。
【０００５】
誘導電力伝送ステーションが一次ユニットを１つまたは複数備えることができ、一次ユニットはそれぞれ、電力伝送場を発生させる一次巻線構造を備えることができる。これは、複数の車両への誘導電力伝送を可能にする。
【０００６】
車両への誘導電力伝送を管理するために、車両と、誘導電力伝送ステーション、具体的には、複数の車両に伝送される誘導電力を制御する、誘導電力伝送ステーションの制御ユニットとの間で充電関連データを送信する必要がある。このようなデータは、例えば、車両側バッテリ、例えば、トラクションバッテリの充電状態、伝送される最大許容電力に関する情報だけではなく、伝送されるエネルギーの課金についての情報を符号化することができる。
【０００７】
具体的には、複数の一次ユニットが１つの共通制御ユニットによって制御される場合、車両への誘導電力伝送を行う一次ユニットに車両を割り当てるという課題がある。適正な割当てだけが、電力伝送場を発生させるために制御ユニットによって適正な充電パラメータが用いられることを保証する。
【０００８】
別の課題は、充電関連データ、具体的には、課金情報に関連するデータが機密データであることである。したがって、車両と制御ユニットとの間の保護された通信が望ましい。
【０００９】
さらに別の課題は、伝送電力の量を最大にするためだけではなく、安全要件を満たし電磁環境適合性をもたらすためにも、誘導電力伝送が、通常、一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置決めを必要とすることである。
【００１０】
本発明の一目的は、車両と制御ユニットとの間の充電関連データの安全な通信を可能にする、車両と、誘導電力伝送システムの路傍制御ユニットとの間の通信方法、車両、ならびに車両および路傍制御ユニットの機構を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７  ４５４  １７０（Ｂ２）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の趣旨は、互いに独立した少なくとも第１の通信リンクおよび第２の通信リンクを提供することであり、ここで、第１の通信リンクを介して送信される充電関連データを認証するために第２の通信リンクを介して送信されるデータが用いられる。
【００１３】
本発明の別の趣旨は、一次巻線構造に関する車両側の二次巻線構造の適正な位置決めのために第２の通信リンクを用いることである。
【００１４】
車両と、車両への誘導電力伝送を制御する路傍制御ユニットとの間の通信方法が提案される。路傍制御ユニットは以下では制御ユニットとも呼ばれる。制御ユニットは、誘導電力伝送システムの一次ユニットによる電磁場の発生を制御する。電磁場は電力伝送場と呼ぶこともできる。具体的には、制御ユニットは、一次ユニットの一次巻線構造を動作させる電圧および／または電流および／または電圧の周波数を制御することができる。
【００１５】
車両は交流電磁場を受信する二次巻線構造を有する二次ユニットを備える。充電関連データが、車両と制御ユニットとの間で第１の通信リンクを介して送信される。第１の通信リンクは第１の通信チャネルと呼ぶこともできる。充電関連データは、例えば、二次ユニットの二次巻線構造内の電流または電圧の基準値など、電力伝送の制御に関する情報、ならびに他の、具体的には、課金部門など、エネルギー販売業者および課金情報に関する、機能以外の情報を含むことができる。充電関連データに応じて、誘導電力伝送は制御ユニットによって制御される。
【００１６】
本発明によれば、認証関連データが、車両から制御ユニットに第２の通信リンクを介して送信される。第２の通信リンクは第２の通信チャネルと呼ぶこともできる。第１の通信リンクと第２の通信リンクとは、互いに独立するように設計および実装される。例えば、第１および第２の通信リンクを介する信号の送信は、異なる周波数で行うことができる。
【００１７】
第１および第２の通信リンクを介して送信される信号が、電力伝送信号から独立することもできる。これは、電力伝送信号が通信のために用いられないことを意味する。
【００１８】
認証関連データは、充電関連データ、具体的には、充電関連データの送信機を認証するために用いられる。認証が正常である場合は充電関連データに応じた誘導電力伝送を行うことができる。
【００１９】
これは、第１の通信リンクを介する制御ユニットと特定の車両との間の通信が、他方の通信リンクを介して送信されるデータに応じてまたはそれによって認証または検証されることを意味する。例えば、充電関連データおよび認証関連データの両方が車両の識別性に関する情報を符号化することが可能である。異なるデータセットを復号し車両の識別性を比較することによって、第１の通信チャネルを介して送信されるデータの認証を行うことができる。
【００２０】
これは、有利には、充電関連データが特定の車両から出されることを検証することを可能にする。
【００２１】
好ましい実施形態では、第１の通信リンクを介する通信は双方向通信である。第２の通信リンクを介する通信は単方向通信である。第２の通信は、具体的には、専ら、車両から制御ユニットに方向づけられる。この場合、第１の通信リンクを介して送信されるデータの認証が、車両から送信される認証関連データの検討下で制御ユニットによって行われる。これは、有利には、独立した２つの通信リンクの単純なセットアップをもたらす。
【００２２】
別の好ましい実施形態では、第１の通信リンクを介する通信はＷＬＡＮベースの通信である。しかし、本発明は、ＷＬＡＮベースの通信に限定されず、他の全種類のブロードキャスト通信にも該当する。しかし、第１の通信をＷＬＡＮベースの通信として選択することは、有利には、いくつかの十分に確立したプロトコルを有する十分に確立したタイプの通信を選択することを可能にする。
【００２３】
その代わりに、またはそれに加えて、第２の通信リンクを介する通信は短距離通信である。短距離通信とは、送信ユニットと受信ユニットとの間の距離が所定の距離より小さい、例えば、０．５ｍ、０．４ｍまたはさらに０．３ｍより小さい場合にのみデータを確実に送信することができる通信を指す。例えば、送信出力と受信出力との間の比が所定の閾値、例えば、７００ｍＶより高い場合は、確実なデータ送信が与えられる。
【００２４】
さらに、第２の通信リンクはマイクロ波リンクまたは無線リンクによって確立することができる。これは、データを第２の通信リンクを介して送信する電波が１つまたは複数の方向に対してバンドルされることを意味する。好ましくは、電波は単一の主方向にバンドルされ方向づけられる。
【００２５】
これは、有利には、車両側送信ユニットからステーション側または路傍の受信ユニットまでの距離が小さい場合にのみ、認証関連データの送信を可能にする。具体的には、第２の通信リンクを介して送信されるデータのための受信ユニットが一次ユニットに、例えば、一次ユニットの本体に一体化される場合は、このことは、有利には、車両、具体的には、車両の二次ユニットが一次ユニットの近くに位置決めされることを保証することを可能にする。この場合にのみ、充電関連データを認証することができる。
【００２６】
しかし、充電関連データの認証は後続の誘導電力伝送プロセスの要件とすることができる。その結果、誘導電力伝送は、車両が一次ユニットの近くに位置決めされる場合にのみ行われ、そうなると、車両に伝送される電力量が増大する。
【００２７】
別の好ましい実施形態では、認証関連データはデジタル証明書として送信される。具体的には、デジタル証明書は、いわゆる、公開鍵証明書とすることができる。公開鍵証明書は車両特有の公開鍵証明書とすることができる。他のユニットが、それぞれの他のユニットによって車両に送信されるデータを暗号化するために特定の車両の公開鍵証明書を用いることができる。この暗号化されるデータは、対応する秘密鍵証明書、すなわち、車両または車両側制御ユニットの所有者によってのみ解読することができる。
【００２８】
例えば、制御ユニットが、第１の通信リンクを介して、車両の公開鍵証明書を受信し、制御ユニット特有の公開鍵証明書を車両に送信することが可能であり、制御ユニットの公開鍵証明書は車両の公開鍵証明書を用いて暗号化される。制御ユニットの公開鍵証明書の送信の後に、車両と制御ユニットとの間の保護された双方向通信が可能になる。
【００２９】
このように、少なくとも１つの公開鍵証明書が、制御ユニットによって、または該当する場合は車両、例えば、車両の制御ユニットによって、受信された後で、車両と制御ユニットとの間の充電関連データの交換または送信を行うことができる。
【００３０】
別の実施形態では、認証関連データは単一の誘導電力伝送プロセス中の間だけで有効である。これは、認証関連データが送信された充電プロセスが終了した後に同じまたは別の制御ユニットから認証関連データを用いることができないことを意味する。これは、有利には、提案される方法のセキュリティを高める。
【００３１】
別の実施形態では、車両側送信機の識別性および／または車両の識別性を符号化するデータが、車両から制御ユニットに第２の通信リンクを介して送信される。前記車両側送信機は、第２の通信リンクを介して信号を、具体的には、認証関連データを符号化する信号を送信する送信機である。
【００３２】
これは、第２の通信リンクを介して送信される信号に基づいて送信機の識別性を判定できることを意味する。具体的には、２つ以上の、例えば、２つの車両側送信機がそれぞれ、第２の通信リンクを介して信号を送信する場合は、それぞれの送信機の確実かつ一義的な識別を行うことができる。これは、さらに、第２の通信リンクを介して送信され第１の通信リンクを介して送信される信号から導き出される送信機および／または車両の識別性を、１組の既知の認定送信機および／または認定車両の識別性と比較できるので、有利には、充電関連データの確実な認証または検証を可能にする。この場合、具体的には送信機が車両に一義的に割り当てられる場合は、送信機の識別性に基づいて車両の識別性を判定することも可能である。このような割当ては、例えば、表の形態で、例えば、適切なメモリユニットに保存することができる。
【００３３】
別の利点は、一次ユニットの一次巻線構造に関する車両の二次巻線構造の適正な位置決めが実行されるかどうかを判定するために送信機の識別性を用いることができることである。このことは後に説明する。
【００３４】
別の実施形態では、第２の通信リンクを介して送信される信号が、一次ユニットの一次巻線構造に関する車両の二次巻線構造の適正な位置および／または配向を判定するために用いられる。
【００３５】
本実施形態では、第２の通信リンクを介する信号の受信出力など、少なくとも１つの信号特徴は、車両の二次巻線構造が、所定の量の電力伝送場、好ましくは、全電力伝送場を二次ユニットによって受信できるように一次巻線構造に関して位置決めされるかどうかを判定するために用いることができる。
【００３６】
一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置および／または配向は、二次巻線構造に関する少なくとも１つの車両側送信機ユニットおよび一次巻線構造に関する少なくとも１つの路傍側または一次側の受信ユニットの既知の幾何学的配置に応じて判定することができ、少なくとも１つの送信機ユニットおよび少なくとも１つの受信ユニットは、第２の通信リンクを介する信号の送信を実行するために用いられる。この場合、巻線構造同士の相対的な位置および／または配向は、送信機ユニットと受信ユニットとの相対的な位置および／または配向から判定することができる。
【００３７】
適正な位置および／または配向を判定するために信号特徴を分析する代わりに、またはそれに加えて、第２の通信リンクを介して送信されるデータにおいて車両の位置および／または配向の情報を符号化することができる。この場合、車両は、車両の位置および／または配向を判定する位置判定ユニット、例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム、global positioning system）ユニットを備えることができる。
【００３８】
一次巻線構造に関する二次巻線構造の位置および／または配向が、所定の位置間隔内および／または配向間隔内にある、すなわち、所望の位置および／または所望の配向から所定の量を超えない程度に異なる場合は、適正な位置および／または配向を判定または承認することができる。
【００３９】
例えば、二次巻線構造の中央点の、具体的には、幾何学的中央点の位置によって、二次巻線構造の位置を定めることができる。一次巻線構造の中央点、具体的には、幾何学的中央点によって、一次巻線構造の位置を定めることもできる。ただし、一次巻線構造または二次巻線構造に対して既知の空間的関係を有する任意の基準点を用いることが可能である。
【００４０】
二次巻線構造の長手方向軸の配向によって、二次巻線構造の配向を定めることができる。この長手方向軸は、例えば、ロール軸として表すこともできる車両の長手方向軸に相当することもできる。具体的には、長手方向軸は、平坦な運転面上を車両が前方に移動する場合に進行方向に向くことができる。
【００４１】
提案される実施形態は、有利には、認証関連データの送信のために、同時に適正な位置および／または配向の判定のために、第２の通信リンクを介して送信される信号を用いることを可能にする。これは、さらに、車両の構築コストを削減し、空間要件を軽減する。したがって、第２の通信リンクを介して送信する信号を用いる相乗効果は、複数の結果、すなわち、保護された通信および適正な位置決めを実現するために、信号を１つだけ、したがって、前記信号を送信するのに必要なハードウェアだけを用いることである。
【００４２】
別の実施形態では、誘導電力伝送プロセスの間またはその後の、第２の通信リンクを介する通信の停止が、誘導電力伝送プロセスの終了を開始する。例えば、第２の通信リンクを介して信号が受信されないことを制御ユニットが判定する場合は、制御ユニットは一次巻線構造の動作を終了することができる。
【００４３】
特に、第２の通信リンクを介する通信が短距離通信であるときは、車両が電力伝送場を発生させる一次ユニットから離れる方に移動する場合に通信の停止を引き起こすことができる。このように、改善された動作の安全性がもたらされる。
【００４４】
別の実施形態では、第２の通信リンクを介する通信は、車両側の障害状況が検出されかつ／または誘導電力伝送プロセスが完了する場合に停止される。例えば、電力伝送場を受信する間に二次ユニットによって発生する電流および／または電圧が許容値より高い場合に、車両側制御ユニットが、例えば、障害状況を検出することができる。この場合、車両側制御ユニットは、第２の通信リンクを介して信号を送信する少なくとも１つの送信機ユニットを停止することができる。
【００４５】
その代わりに、またはそれに加えて、車両側制御ユニットが、誘導電力伝送プロセスが完了するかどうか、例えば、トラクションバッテリの所望の充電状態が実現されるかどうかを検出することができる。これも、有利には、誘導電力伝送の動作の安全性を高める。
【００４６】
別の実施形態では、車両が制御ユニットの周りの所定のサイズを有する面積または体積に入る場合は、第１の通信リンクを介する通信が制御ユニットと車両、具体的には、車両の制御ユニットとの間で開始される。第１の通信リンクを介する通信の開始の後にまたはそれと同時に、第２の通信リンクを介して信号を送信する少なくとも１つの車両側送信ユニットが起動される。
【００４７】
言い換えると、（一次ユニットを複数備えることができる）誘導電力伝送ステーションへの車両の接近が、第１の通信リンクを介する通信に応じて検出される。例えば、電力伝送ステーションが、連続するＷＬＡＮ信号を送信するＷＬＡＮアクセスポイントを備えることが可能である。前記信号は、車両によって検出することができ、検出の際には、第１の通信リンクを介する通信が確立される。そのとき、第２の通信リンクを介して信号を送信する少なくとも１つの送信機ユニットが起動される。しかし、この時点では、少なくとも１つの送信機ユニットによって送信される信号が対応する受信機ユニットによって受信されることは保証されない。
【００４８】
これは、誘導電力伝送ステーションの一次ユニットが車両の所望の近接距離内にある場合にのみ少なくとも１つの送信機ユニットが起動されるので、有利には、エネルギー節約型の通信方法をもたらす。
【００４９】
別の実施形態では、第１の通信リンクを介する通信の開始の後にまたはそれと同時に、第２の通信リンクを介して送信される信号は、一次ユニットの一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置を判定するために用いられる。認証関連データは、二次巻線構造が適正な位置および／または配向を有する後にのみ送信される。適正な相対的な位置決めを符号化する情報を、例えば、第１の通信リンクを介して送信することができる。適正な位置決めの情報の受信の後に、認証関連データの送信を始動または開始することができる。
【００５０】
あるいは、認証関連データは、第２の通信リンクを介して信号を送信する少なくとも１つの車両側送信機ユニットの起動のすぐ後に、具体的には、一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置および／または配向に達する前に、送信することができる。しかし、第２の通信リンクを介して送信される信号の復号は、適正な位置決めが実現された後にのみ、例えば、一次側制御ユニットによって行うことができる。
【００５１】
これは、適正な位置決めが実現された場合にのみ充電関連データを交換できるので、有利には、誘導電力伝送プロセスの動作の安全性を高める。
【００５２】
別の実施形態では、第２の通信リンクを介して信号を送信する少なくとも２つの車両側送信機ユニットが起動される。少なくとも２つの送信機ユニットは、互いに関して所定の時間だけずらして同じ信号を送信することができる。具体的には、少なくとも２つの送信機ユニットは、順次、信号を送信することができ、送信機ユニット１つだけがある一定の時点で起動される。この場合、制御ユニットは、前記信号を受信する受信ユニットを１つまたは複数備えることができる。
【００５３】
これは、有利には、第２の通信リンクを介する信号の送信に関する２重化をもたらし、２つの独立信号を評価できるので一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置および／または配向の判定も改善する。
【００５４】
交流電磁場を受信する、二次巻線構造を有する二次ユニットを備える車両も提案される。制御ユニットが、誘導電力伝送システムの一次ユニットによる交流電磁場の発生を制御する。車両は、車両と制御ユニットとの間で第１の通信リンクを介して充電関連データを送信する送信機受信機ユニットを備える。
【００５５】
制御ユニットを備える誘導電力伝送ステーションが、第１の通信リンクを介する通信を行うために、対応する送信機受信機ユニットを備えることもできる。
【００５６】
本発明によれば、車両は、車両から制御ユニットに第２の通信リンクを介して、少なくとも認証関連データを含むことができる信号を送信する送信機ユニット装置を備える。送信機ユニット装置は少なくとも第１の送信機ユニットを備える。認証関連データは充電関連データを認証するために利用可能である。
【００５７】
好ましくは、送信機ユニット装置は、特に二次ユニットの二次巻線構造に関する所定の既知の幾何学的配置にある送信機ユニットを２つ以上備える。前に説明したように、少なくとも第１の送信機ユニットは短距離送信機ユニットとすることができる。具体的には、少なくとも第１の送信機ユニットは、電波の所定のバンドリングが実現されるように設計することができる。このような車両は、有利には、先に説明した通信方法を行うことができる車両を提供する。
【００５８】
別の実施形態では、送信機ユニット装置は、車両から制御ユニットに第２の通信リンクを介して、少なくとも認証関連データを符号化できる信号を送信する少なくとも２つの送信機ユニットを備える。これは、有利には、２重の通信のためにおよび一次ユニットの一次巻線構造に関する車両の改善された位置決めのために用いることができる２つの独立信号をもたらす。
【００５９】
好ましい実施形態では、送信ユニット装置は、二次巻線構造の位置および配向、具体的には、一次巻線構造に関する位置および／または配向が、少なくとも、送信ユニット装置によって送信される信号（１つまたは複数）に応じて一義的に判定できるように、二次ユニットについて、具体的には、二次ユニットの二次巻線構造について設計および／または配置される。先に説明したように、このような判定は、信号（１つまたは複数）の信号特徴に応じて行うことができる。さらに、送信ユニット装置の送信機ユニットの識別性を送信することができ、相対的な位置および／または配向の判定のために用いることができる。
【００６０】
言い換えると、送信される信号（１つまたは複数）に応じて、具体的には、送信される信号（１つまたは複数）の少なくとも１つの特徴に応じて、一次巻線構造に関する二次巻線構造の位置および／または配向を一義的にとれるように判定するために、二次巻線構造に関する（かつ互いに関する）１つまたは複数の送信機ユニットの幾何学的配置の知識を用いることができる。
【００６１】
さらに、交流電磁場を受信する二次巻線を有する、誘導電力伝送システムの二次ユニットと、一次巻線構造を有する、誘導電力伝送システムの一次ユニットとを備える、車両の機構が提案される。一次ユニットを備える誘導電力伝送ステーションが制御ユニットを備えることができる。制御ユニットは一次ユニットによる交流電磁場の発生を制御する。
【００６２】
車両は、車両と制御ユニットとの間で第１の通信リンクを介して充電関連データを送信する車両側送信機受信機ユニットを備える。誘導電力伝送ステーション、具体的には、一次ユニットは、車両と制御ユニットとの間で第１の通信リンクを介して充電関連データを送信する一次側の送信機受信機ユニットを備える。
【００６３】
本発明によれば、車両は、車両から制御ユニットに第２の通信リンクを介して、少なくとも認証関連データを符号化できる信号を送信する送信機ユニット装置を備える。送信機ユニット装置は少なくとも第１の送信機ユニットを備える。
【００６４】
一次ユニットは、第２の通信リンクを介して送信される信号を受信する受信ユニット装置を備える。これは、受信ユニット装置が一次ユニットに割り当てられることを意味する。受信ユニット装置は少なくとも第１の受信ユニットを備える。
【００６５】
送信機ユニット装置の送信機ユニット（１つまたは複数）は、二次ユニット、具体的には、二次巻線構造に関する既知の幾何学的構成を有するように配置することができる。したがって、受信機ユニット（１つまたは複数）は、一次ユニット、具体的には、一次巻線構造に関する既知の幾何学的構成を有するように配置することができる。
【００６６】
これは、有利には、第２の通信リンクを介して送信される信号（１つまたは複数）に応じて一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置および／または配向を判定することを可能にする。具体的には、信号特徴、および該当する場合は、送信機ユニットの識別性は、第２の通信リンクを介して送信される信号から導き出すことができ、送信機ユニットおよび受信ユニットの、例えば、距離の形態の、相対的な位置を判定することができる。そのとき、前記相対的な位置および／または配向は、二次巻線構造と一次巻線構造との相対的な位置および／または配向を判定するために用いることができる。
【００６７】
好ましくは、送信機ユニット装置は、互いに対する既知の相対的な位置に配置される少なくとも２つの送信機ユニットを備える。
【００６８】
提案される機構は、有利には、充電関連データの送信のための保護された通信を可能にし、適正な位置決めを提供することもできる。
【００６９】
別の実施形態では、送信機ユニット装置および受信ユニット装置は、一次ユニット、具体的には、一次巻線構造に関する二次ユニット、具体的には、二次巻線構造の位置および／または配向が、少なくとも、送信機ユニット装置によって送信される信号（１つまたは複数）に応じて一義的に判定できるように、互いに対して設計および／または配置される。
【００７０】
このような機構は、有利には、位置決めの質を改善する。
【００７１】
添付の図を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】車両および充電ステーションの概略側面図
【図２】図１に示される車両の概略底面図
【発明を実施するための形態】
【００７３】
図１は、車両１および誘導電力伝送ステーション２の概略側面図を示す。車両１は誘導電力伝送システムの二次ユニット３を備える。二次ユニット３は受信装置またはピックアップと呼ぶこともできる。二次ユニット３の一部である二次巻線構造は示されない。さらに、車両１がヒューマン・マシン・インタフェース４を備えることが示され、ヒューマン・マシン・インタフェース４は車両１の運転者または乗客に情報を提供するために用いることができる。ヒューマン・マシン・インタフェース４はデータ接続部を介して車両側制御ユニット５に接続される。さらに、車両が整流器６およびトラクションバッテリ７を備えることが示される。整流器６は電力伝送場８を受信しながら、二次ユニット３によって発生する交流出力電圧を整流し、電力伝送場８は一次ユニット９によって発生する。一次ユニット９の一部である一次巻線構造は示されない。整流された電圧は、トラクションバッテリ７に電気エネルギーを伝送するために用いられる。したがって、二次ユニット３、整流器６およびトラクションバッテリ７は電力接続によって接続される。さらに、整流器６の動作を制御するために車両側制御ユニット５がデータ接続部によって整流器６にさらに接続されることが示される。
【００７４】
車両１はさらに、車両１と誘導電力伝送ステーション２の路傍制御ユニット１１との間で充電関連データを送信する車両側送信機受信機ユニット１０を備える。誘導電力伝送ステーション２がステーション側または路傍側の送信機受信機ユニット１２を備えることが示される。送信機受信機ユニット１０と１２との間には、双方向矢印１３によって示される第１の通信リンクが確立される。第１の通信リンク１３を介して双方向通信を確立することができる。
【００７５】
さらに、車両１が、車両１から制御ユニット１１に認証関連データを送信する送信機ユニット装置を形成する、第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５を備えることが示される。送信機ユニット１４、１５は、車両１の底面１６に、具体的には、二次ユニット３の二次巻線構造に関する既知の位置に配置される。
【００７６】
第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５はそれぞれ、短距離送信機ユニットとして設計され、送信機ユニット１４、１５の主放射方向は縦方向ｚの逆に配向される。縦方向ｚは、平坦な運転面に垂直に配向される。また、縦方向ｚは電力伝送場８の主送信方向に平行である。
【００７７】
第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５によって送信される信号が、それぞれ矢印１７、１８によって示される。したがって、矢印１７、１８は第２の通信リンクを示す。
【００７８】
第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５は、データ接続部を介して車両側制御ユニット５に接続される。
【００７９】
誘導電力伝送ステーション２は、第１の受信ユニット１９および第２の受信ユニット２０を備え、第１の受信ユニット１９および第２の受信ユニット２０はそれぞれ、データ接続部によって制御ユニット１１に接続される。第１の送信機ユニット１４と第１の受信ユニット１９との間および第２の送信機ユニット１５と第２の受信機ユニット２０との間には単方向通信を確立することができる。送信機−受信機の各対の間に単方向通信が第２の通信リンクを形成する。
【００８０】
誘導電力伝送ステーション２はさらに一次ユニット９を備える。受信機ユニット１９、２０は、一次ユニット９に、具体的には、一次ユニット９の一次巻線構造に関する既知の位置に配置される。
【００８１】
第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５が短距離送信機ユニットであるため、送信機ユニット１４、１５がそれぞれ受信機ユニット１９、２０に関する所定の位置内にくるように配置され、したがって、二次巻線構造が一次巻線構造に関する所定の位置内および配向内にくるように配置される場合は、第２の通信リンク１７、１８を介する信号を受信機ユニット１９、２０によってのみ受信することができる。具体的には、受信機ユニット１９、２０の両方が、所定の閾値より高い受信出力で、第２の通信リンク１７、１８を介して信号を受信する場合にのみ、一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置決めを検出することができる。
【００８２】
第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５が交互の順序で信号を送信することが概略的に示される。例えば、第１の送信機ユニット１４は、所定の送信速度で、例えば、１００ｍｓごとに、所定の数の、例えば、１６のデータグラムのシーケンスを送信する。送信期間は、例えば、４５ｍｓとすることができる。第２の送信機ユニット１５は、同じ送信速度であるが第１の送信機ユニット１４によって送信されるデータグラムに対して５０ｍｓ時間をずらして、同じ信号を送信することができる。ただし、ある一定の時点で送信機ユニット１４、１５を１つしか起動することができない。第１の送信機ユニット１４によって送信されるデータグラム２２および第２の送信機ユニット１５によって送信されるデータグラム２３が、受信機ユニット１９、２０と制御ユニット１１とのデータ接続部上に例示的に示される。
【００８３】
送信機ユニット１４、１５は、周波数４００ｋＨｚでまたは４００ｋＨｚ前後の所定の周波数範囲で信号を送信することができる。データグラム２２、２３または複数のデータグラム２２、２３からなるテレグラムは、送信機の識別性を符号化することができる。このように、ステーション側の制御ユニット１１は、第１の送信機ユニット１４また第２の送信機ユニット１５に特定のデータグラム２２、２３もしくは特定のテレグラムを割り当てることができる。
【００８４】
さらに、データグラム２２、２３を符号化する信号１７、１８も、先に説明したような一次巻線構造に関する二次巻線構造の適正な位置を識別する。
【００８５】
さらに、データグラム２２、２３または結果として生じるテレグラムは、所定の量の利用データまたはペイロードデータを含むことができる。利用データは、車両１の公開鍵を与える鍵証明書を符号化することができる。路傍制御ユニット１１は鍵証明書を用いて、データ、具体的には、路傍制御ユニット１１から車両１に送信される充電関連データを暗号化することができる。例えば、路傍制御ユニット１１は、路傍制御ユニット１１の暗号化された公開鍵を車両１に送信することができる。路傍制御ユニット１１の前記公開鍵の受信および解読の後に、車両１、具体的には、車両側制御ユニット５は、車両から誘導電力伝送ステーション２に送信されるデータを暗号化するために、路傍制御ユニット１１の公開鍵証明書を用いることができる。
【００８６】
図１から理解できるように、第１の通信リンク１３を介して通信されるデータの暗号化および解読は、一次ユニット９の一次巻線構造に関する車両１の二次巻線構造の適正な位置決めが実現される後にのみ可能である。というのは、この場合にのみ、車両１の公開鍵証明書を符号化する信号１７、１８を、この誘導電力伝送ステーション２によって受信できるからである。
【００８７】
受信機ユニット１９、２０が特定の一次ユニット９に割り当てられるので、その特定の一次ユニット９の上方に配置された特定の車両１に、第１の通信リンク１３を介して路傍制御ユニット１１によって受信されるデータを割り当てることも可能である。この割当ては一義的である。これは、具体的には、複数の車両が路傍制御ユニット１１によって制御される複数の一次ユニットの上方に配置され、その間に全車両がそれぞれ第１の通信チャネルを介して通信する場合に有利である。
【００８８】
さらに、誘導電力伝送ステーション２が、電源供給ライン２５に接続される別の整流器２４を備えることが示される。さらに、誘導電力伝送ステーション２は、一次ユニット９の一次巻線構造（図示せず）を動作させるように交流出力電圧を供給するインバータ２６を備える。したがって、インバータ２６は電源供給ラインを介して一次ユニット９に接続される。さらに、その別の整流器２４およびインバータ２６の動作を制御するために、路傍制御ユニット１１がデータ接続部によってその別の整流器２４およびインバータ２６に接続されることが示される。
【００８９】
車両１が誘導電力伝送ステーション２に近づく場合は、路傍制御ユニット１１は、第１の通信リンク１３を介して、具体的には、ＷＬＡＮベースの通信を介して、車両側制御ユニット５と連携する。車両１の運転者が、ヒューマン・マシンインタフェース４を介して誘導電力伝送ステーション２について通知される。情報は、例えば、最良の誘導電力伝送を可能にする適切な一次ユニット９に関する情報を含むことができる。
【００９０】
第１の通信リンク１３を介した連携と同時に、送信機ユニット１４、１５は、第２の通信リンク１７、１８を介して同時に通信するために起動される。二次巻線構造が一次巻線構造に関して適正に位置決めおよび配向されるように、車両１が一次ユニット９に関する適正な位置に到達した後に、受信機ユニット１９、２０は、例えば、車両１の前述の公開鍵証明書を符号化する信号をそれぞれ送信する送信機ユニット１４、１５の信号を受信する。この場合、適正な位置決めも検出される。
【００９１】
車両１の公開鍵証明書の送信の後に、第１の通信リンク１３を介した車両１と誘導電力伝送ステーション２との間の保護された通信を確立することができる。運転者によって手動で、または具体的には、充電に関する必要な情報全てが利用できる場合は自動で、充電プロセスを起動することができる。
【００９２】
充電プロセスの障害の場合または試験の場合は、送信機ユニット１４、１５は停止される。路傍制御ユニット１１が第２の通信リンク１７、１８を介してどの信号も受信しない場合は、誘導電力伝送はステーション側の制御ユニット１１によって直ちに終了される。
【００９３】
図２は車両１の底面図を示す。長手方向ｘに延在し、車両１が前方に直線的に進行する場合は車両１の運転方向に相当する、長手方向軸２７が示される。長手方向軸２７は車両のロール軸に平行にすることもできる。さらに、横方向ｙに延在する横軸２８が示される。長手方向ｘおよび横方向ｙは、平坦な運転面に平行な平面を画定する。長手方向軸および横軸２８は交点２９を画定する。交点２９は、二次ユニット３の二次巻線構造の幾何学的中央とすることもできる。
【００９４】
第２の通信リンク１７、１８（図１参照）を介して信号を送信する第１の送信機ユニット１４および第２の送信機１５も示される。第１の送信機ユニット１４および第２の送信機ユニット１５ならびに二次ユニット３は、車両１の底面１６に設置される。
【００９５】
長手方向軸２７および横軸２８は４つの下位平面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを画定する。第１の下位平面Ａが、交点２９ならびに長手方向ｘおよび横方向ｙに対して右前の下位平面を画定する。第２の下位平面Ｂが、交点２９ならびに長手方向ｘおよび横方向ｙに対して左前の下位平面である。第３の下位平面Ｃが、交点２９ならびに長手方向ｘおよび横方向ｙに対して、左後ろの下位平面であり、第４の下位平面Ｅが右後ろの下位平面である。
【００９６】
第１の送信機ユニット１４が第１の下位平面Ａ内に配置され、第２の送信機ユニット１５が第３の下位平面Ｃに配置されることが示される。言い換えると、第１の送信機ユニット１４は、長手方向ｘおよび横方向ｙに対して、横軸２８の前方かつ長手方向軸２７の右に配置される。第２の送信機ユニット１５は、横軸２８の後方かつ長手方向軸ｘの左に配置される。
【００９７】
これに対応して、一次ユニット９の受信機ユニット１９、２０（図１参照）を運転面上または運転面内に配置すべきである。このような対応する構成では、二次巻線構造が一次ユニット９の一次巻線構造の上方に適正に位置決めされる場合は、第１の送信機ユニット１４は第１の受信機ユニット１９のすぐ上に配置される。すぐ上とは、例えば、送信機１４および受信機ユニット１９の各幾何学的中央点が、縦方向ｚ（図１参照）に平行に延在する共通の線上に配置されることを意味する。同様に、二次巻線構造が一次巻線構造の上方に適正に位置決めされる場合は、第２の送信機ユニット１５は、第２の受信機ユニット２０のすぐ上に配置することができる。
【図１】
0006464178.tif 000002
【図２】
0006464178.tif 000003