(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位範囲内における誘導式の充電装置から車両（３０）への誘導式のエネルギ伝送のための、車両（３０）の位置確認の装置であって、前記装置は、
前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に配置された、少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）を送信するために構成された少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）と、
前記車両（３０）に配置された、近位範囲内で少なくとも１つの第１の超音波連続信号（２５０）を受信するために構成された第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）であって、前記第１の超音波連続信号（２５０）が、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第１の超音波受信器（２０ａ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第１の直接受信信号（９０ａ，１００ａ，２３０ａ，２３０ｂ）と、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第１の超音波受信器（２０ａ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号（２２０）とを含む第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）と、
前記車両（３０）に配置された、近位範囲内で少なくとも１つの第２の超音波連続信号を受信するために構成された第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）であって、前記第２の超音波連続信号が、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第２の超音波受信器（２０ｂ）への前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第２の直接受信信号（９０ｂ，１００ｂ）と、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第２の超音波受信器（２０ｂ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号とを含む第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）と、
前記車両に配置された、近位範囲内で少なくとも１つの第３の超音波連続信号を受信するために構成された第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）であって、前記第３の超音波連続信号が、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第３の超音波受信器（２０ｃ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第３の直接受信信号（１００ｃ）と、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ）から前記第３の超音波受信器（２０ｃ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号とを含む第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）と、
前記車両に配置された、近位範囲内で少なくとも１つの第４の超音波連続信号を受信するために構成された第４の超音波受信器（２０ｄ）であって、前記第４の超音波連続信号が、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第４の超音波受信器（２０ｄ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第４の直接受信信号（１００ｄ）と、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第４の超音波受信器（２０ｄ）への、前記超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む前記第４の超音波受信器（２０ｄ）と、
コンピュータユニット（２５）であって、該コンピュータユニット（２５）は、前記第１の超音波連続信号（２５０）内の最も早い前記第１の直接受信信号（２３０ａ）と、前記第２の超音波連続信号内の最も早い前記第２の直接受信信号と、前記第３の超音波連続信号内の最も早い前記第３の直接受信信号と、前記第４の超音波連続信号内で最も早い前記第４の直接受信信号とを算出するために構成され、かつ算出された前記第１の直接受信信号（２３０ａ）、前記第２の直接受信信号、前記第３の直接受信信号、前記第４の直接受信信号に依存して、近位範囲内で前記誘導式の充電装置の前記一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な車両（３０）の位置を算出するために構成されているコンピュータユニット（２５）と、
を有する誘導式のエネルギ伝送のための車両（３０）の位置確認の装置において、
前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）が、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）を時間的に規定された第１の送信窓（２４０ａ，２４０ｂ）内で送信するために構成されており、
前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）が、前記第１の超音波連続信号（２５０）を時間的に規定された第１の測定窓（２５５）内で受信するために構成されており、
前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）が、前記第２の超音波連続信号を時間的に規定された第２の測定窓内で受信するために構成されており、  前記第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）が、前記第３の超音波連続信号を時間的に規定された第３の測定窓内で受信するために構成されており、
前記第４の超音波受信器（２０ｄ）が、前記第４の超音波連続信号を時間的に規定された第４の測定窓内で受信するために構成されており、
この場合、前記第１の測定窓（２５５）、第２の測定窓内、第３の測定窓および第４の測定窓がそれぞれ、前記第１の送信窓（２４０ａ）よりも時間的に長く、少なくとも２倍の長さであり、
前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）、前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）、第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）、前記第４の超音波受信器（２０ｄ）が、前記第１の超音波連続信号（２５０）、前記第２の超音波連続信号、前記第３の超音波連続信号、前記第４の超音波連続信号を、それぞれ互いに同期化されかつ時間的に規定された前記第１の測定窓（２５５）、第２の測定窓内、第３の測定窓内および第４の測定窓で受信するために構成され、
前記コンピュータユニット（２５）が、前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な前記車両（３０）の位置を、算出された前記第１の直接受信信号（２３０ａ）、前記第２の直接受信信号、前記第３の直接受信信号、前記第４の直接受信信号の相互の到達時間差に依存して算出するために構成され、
前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）、前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）、第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）、前記第４の超音波受信器（２０ｄ）は、前記車両（３０）に配置された、前記誘導式の充電装置の二次コイル（５０ａ）が前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）、前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）、第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）、前記第４の超音波受信器（２０ｄ）の配置内の中央に位置するように、配置され、
前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）に第１の受信範囲（６０ａ）が対応配設されており、
前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）に第２の受信範囲（６０ｂ）が対応配設されており、
前記第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）に第３の受信範囲（６０ｃ）が対応配設されており、
前記第４の超音波受信器（２０ｄ）に第４の受信範囲（６０ｄ）が対応配設されており、
この場合、前記第１の受信範囲（６０ａ）、前記第２の受信範囲（６０ｂ）、前記第３の受信範囲（６０ｃ）、前記第４の受信範囲（６０ｄ）が前記誘導式の充電装置の二次コイル（５０ａ）に向けられ、
前記近位範囲とは、この範囲内で第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）による第１の超音波連続信号の受信、第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）による第２の超音波連続信号の受信、第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）による第３の超音波連続信号の受信、および第４の超音波受信器（２０ｄ）による第４の超音波連続信号の受信が可能な範囲のことである、
ことを特徴とする、誘導式のエネルギ伝送のための車両（３０）の位置確認の装置。
【請求項２】
前記装置が、前記誘導式の装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な前記車両（３０）の算出された位置を表示するために構成された表示ユニット（３１）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、少なくとも１つの別の超音波信号（８０ａ，８０ｂ）を送信するための、前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に配置された別の超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）を有し、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）と前記少なくとも１つの別の超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）は、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）と前記少なくとも１つの別の超音波信号（８０ａ，８０ｂ）が逆方向に送信されるように、配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、遠位範囲内での車両（３０）の追加的な位置確認のために、
前記車両（３０）に配置された、遠位範囲内で少なくとも１つの第５の超音波連続信号を受信するために構成された第５の超音波受信器（４０）を有しており、前記少なくとも１つの第５の超音波連続信号が、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第５の超音波受信器（４０）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第５の直接受信信号（９０ｃ）と、前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第５の超音波受信器（４０）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号と、を含んでおり、
前記第１の超音波受信器が、遠位範囲内で前記第１の超音波連続信号を受信するために構成されており、
前記第２の超音波受信器が、遠位範囲内で前記第２の超音波連続信号を受信するために構成されており、
前記コンピュータユニット（２５）は、前記少なくとも１つの第５の超音波連続信号内で前記第５の直接受信信号（９０ｃ）を算出するために、かつ算出された前記第５の直接受信信号（９０ｃ）に依存して遠位範囲内で前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な車両（３０）の位置を算出するために構成されている、
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第５の超音波受信器（４０）に第５の受信範囲（６０ｅ）が対応配設されていて、該第５の受信範囲（６０ｅ）が、前記車両（３０）の前進方向（５）に向けられていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コンピュータユニットは、前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な車両の算出された位置に依存して、前記車両の横方向駆動装置および／または前後方向駆動装置を制御するために構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
近位範囲内で、車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両（３０）の位置確認の方法であって、前記方法が、請求項１〜６のいずれか一項記載の装置によって実行され、
少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）を、誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に配置された少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）によって送信する方法ステップ（４００）と、
前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第１の直接受信信号（９０ａ，１００ａ，２３０ａ，２３０ｂ）、および前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む少なくとも１つの第１の超音波連続信号を、前記車両（３０）に配置された第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）によって近位範囲内で受信するステップ（４１０）と、
前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第２の直接受信信号（９０ｂ，１００ｂ）、および前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む少なくとも１つの第２の超音波連続信号を、前記車両（３０）に配置された第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）によって近位範囲内で受信するステップ（４１０）と、
前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）の直接的な伝送に相当する少なくとも１つの第３の直接受信信号（１００ｃ）、および前記少なくとも１つの超音波送信器（７０ａ，７０ｂ，３３５）から前記第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）への、前記少なくとも１つの超音波信号（８０ａ，８０ｂ）のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む少なくとも１つの第３の超音波連続信号を、前記車両（３０）に配置された第３の超音波受信器（２０ｃ，３００ｃ）によって近位範囲内で受信するステップ（４２０）と、
前記第１の超音波連続信号（２５０）内の最も早い前記第１の直接受信信号を算出するステップ（４４０）と、
前記第２の超音波連続信号内の最も早い前記第２の直接受信信号を算出するステップ（４４０）と、
前記第３の超音波連続信号内の最も早い前記第３の直接受信信号を算出するステップ（４４０）と、
近位範囲内で前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な車両（３０）の位置を、算出された前記第１の直接受信信号、前記第２の直接受信信号、前記第３の直接受信信号に依存して算出するステップ（４５０）と、
を有している、車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両（３０）の位置確認の方法。
【請求項８】
遠位範囲内での前記車両（３０）の追加的な位置確認のための方法であって、前記方法が、
少なくとも前記第１の超音波連続信号を、前記車両（３０）に配置された前記第１の超音波受信器（２０ａ，３００ａ）によって遠位範囲内で受信するステップ（４１０）と、
少なくとも１つの前記第２の超音波連続信号を、前記車両（３０）に配置された前記第２の超音波受信器（２０ｂ，３００ｂ）によって遠位範囲内で受信するステップ（４１０）と、
前記誘導式の充電装置の一次コイル（５０ｂ）に対して相対的な車両（３０）の位置を、算出された前記第１の直接受信信号、前記第２の直接受信信号、前記第３の直接受信信号の振幅に依存して、遠位範囲内で算出する方法ステップ（４７５）と、
を有していることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導式の充電装置から車両への誘導式のエネルギ伝送のための、車両の位置確認の装置および方法装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電気自動車の充電時に誘導式の充電装置の一次コイルおよび二次コイルを最適に位置決めするための支援システムについて記載されており、この場合、一次コイルと二次コイルとの間で超音波信号が交換される。この場合、超音波源は、一次コイルの近傍に配置されていて、すべての空間方向に同じ形でまたは特別な放射特性を有して所定の空間方向に送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１４２２０２４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、車両の位置確認が誘導式の充電ステーションに関連して最適化されるような方法および装置を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために、本発明により、誘導式の充電装置から車両への誘導式のエネルギ伝送のための、車両の位置確認の装置が、請求項１の特徴に従って提案される。さらに、この装置によって実行される、誘導式の充電装置から車両への誘導式のエネルギ伝送のための、車両の位置確認の方法が提案される。
【０００６】
近位範囲内における誘導式の充電装置から車両への誘導式のエネルギ伝送のための、車両の位置確認の装置は、少なくとも１つの超音波信号を送信する、誘導式の充電装置の一次コイルに配置された少なくとも１つの超音波送信器を有している。追加的に、この装置は、近位範囲内で少なくとも１つの第１の超音波連続信号を受信する、車両に配置された第１の超音波受信器を有している。この場合、第１の超音波連続信号は少なくとも１つの第１の直接受信信号を有している。このダイレクトランナ”Direktlaeufer”とも呼ばれる信号は、物体に信号が前もって反射されることなしに、第１の超音波送信器から第１の超音波受信器への、少なくとも１つの超音波信号の直接的な伝送に相当する。さらに、第１の超音波連続信号は、少なくとも１つの超音波送信器から第１の超音波受信器への、超音波信号のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含んでいる。この場合、これは、第１の超音波送信器に達する前に、物体に１回または複数回反射される信号である。
【０００７】
同様に、この装置は追加的に、近位範囲内で少なくとも１つの第２の超音波連続信号を受信する、車両に配置された第２の超音波受信器を有している。この場合、第２の超音波連続信号は、少なくとも１つの超音波送信器から第２の超音波受信器への、少なくとも１つの超音波信号の直接的な伝送に相当する第２の直接受信信号を含む。追加的に、第２の超音波連続信号は、少なくとも１つの超音波送信器から第２の超音波受信器への、第１の超音波信号のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む。
【０００８】
追加的に、この装置は、近位範囲内で少なくとも１つの第３の超音波連続信号を受信する、車両に配置された第３の超音波受信器を有している。この場合、第３の超音波連続信号は、第１の超音波送信器から第３の超音波受信器への、少なくとも１つの超音波信号の直接的な伝送に相当する第３の直接受信信号を含む。追加的に、第３の超音波連続信号は、第１の超音波送信器から第３の超音波受信器への、第１の超音波信号のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含む。近位範囲とは、相応に、この範囲内で第１の超音波受信器による第１の超音波連続信号の受信、第２の超音波受信器による第２の超音波連続信号の受信、および第３の超音波受信器による第３の超音波連続信号の受信が可能な範囲のことである。
【０００９】
さらに、コンピュータユニットが設けられており、このコンピュータユニットは、第１の超音波連続信号内で最も早い第１の直接受信信号を算出し、第２の超音波連続信号内で最も早い第２の直接受信信号を算出し、また第３の超音波連続信号内で最も早い第３の直接受信信号を算出するために構成されている。最も早い直接受信信号とは、それぞれ測定窓内で時間的に最も早く受信される直接受信信号のことである。コンピュータユニットは追加的に、算出された最も早い直接受信信号に依存して、近位範囲内の車両の位置、特に誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の二次コイルの位置を算出するために構成されている。この装置は、例えば、直接受信信号と間接的な受信信号との間の差によって信号評価が最適化され、ひいては誘導式の充電装置に対して相対的な、車両のより精確な位置確認が可能である、という利点を有している。
【００１０】
少なくとも１つの超音波送信器は好適には、互いに逆向きの少なくとも２つの空間方向で少なくとも１つの超音波信号を一様に送信するために構成されている。これにより例えば、誘導式の充電装置の一次コイルの前方または後方から車両が接近する場合に、車両を位置確認することができる。
【００１１】
好適には、少なくとも１つの超音波送信器は、第１の送信窓内で少なくとも１つの超音波信号を送信するために構成されており、この場合、測定窓の時間長さは時間的に規定されている。この場合、第１の超音波受信器はやはり、第１の超音波連続信号を第１の測定窓内で受信するために構成されていて、この場合、第１の測定窓の時間長さは時間的に規定されている。この場合、第２の超音波受信器は、第２の超音波連続信号を第２の測定窓内で受信するために構成されていて、第３の超音波受信器が第３の超音波連続信号を第３の測定窓内で受信する。この場合、時間長さが時間的に規定されている第１、第２、第３の測定窓はそれぞれ、好適には第１の送信窓よりも長い。これにより、各測定窓内で実際にダイレクトランナを受信できることが保証され得る。これに関連して、好適な形式で、超音波受信器は、それぞれの超音波連続信号が、それぞれ互いに同期化され、かつ時間的に規定された測定窓内で受信するために構成されている。この場合、コンピュータユニットは、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置を、算出された直接受信信号の相互の到達時間差に依存して算出するために構成されている。つまりコンピュータユニットは、どのような時間的連続で直接受信信号が超音波受信器により受信されたかを検査する。最も早い第１の直接受信信号が、例えば最も早い第２の直接受信信号よりも遅く受信される場合、超音波送信器が、第２の超音波受信器よりも第１の超音波受信器からより遠い位置にあると、推論され得る。この場合、焦点としての２つの超音波受信器を有する双曲線は、第１の超音波受信器および第２の超音波受信器に対する間隔の差の大きさが同じであるすべてのポイントを示す。本発明に従って３つの超音波受信器が存在している場合、焦点としての第１または第２の超音波受信器および第３の超音波受信器を有する第２の双曲線が発生する。２つの双曲線の交点は、超音波送信器の位置、ひいては一次コイルの位置を明確に示す。
【００１２】
好適には、誘導式の装置の一次コイルに対して相対的な、車両の算出された位置を表示するための表示ユニットが設けられている。従って、運転者は、誘導式の充電装置の一次コイルと二次コイルとが、できるだけ効果的なエネルギ伝送が得られるように互いに配置されるように、表示によってマニュアルで車両を位置決めすることができる。
【００１３】
好適にはさらに、車両に配置された第４の超音波受信器が設けられており、この第４の超音波受信器は、近位範囲内で少なくとも１つの第４の超音波連続信号を受信するために構成されている。この場合、第１、第２、第３および第４の超音波受信器は、車両に配置された、誘導式の充電装置の二次コイルが、特に超音波受信器の配置内の中央に位置するように配置されている。このような配置によって、第４の超音波受信器は近位範囲内の第４の超音波連続信号内で第４の直接受信信号を受信することができる。選択的にまたは追加的に、第４の超音波連続信号は、少なくとも１つの超音波送信器から第４の超音波受信器への、第１の超音波信号のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する別の受信信号を含んでいてよい。この場合、コンピュータユニットは、第４の超音波連続信号内で第４の直接受信信号を算出するために構成されている。好適な形式でさらに、第１の超音波受信器の第１の受信範囲、第２の超音波受信器の第２の受信範囲、第３の超音波受信器の第３の受信範囲、および第４の超音波受信器の第４の受信範囲は、概ね誘導式の充電装置の二次コイルの二次コイルに向けられている。超音波受信器の音響ローブは相応に、二次コイルの範囲が音響ローブによって取り囲まれるように、開放されている。超音波送信器およびひいては一次コイルが第４の超音波受信器によって形成された範囲内に位置するように、車両が既に位置決めされている場合、別の第４の超音波受信器を加えることによって、超音波送信器に対して相対的な車両の位置の決定のための、より高い冗長性が得られる。
【００１４】
好適には、この装置は、遠位範囲内での車両の位置確認のためにも使用され得る。このために、好適には、車両に配置された別の第５の超音波受信器が設けられており、この第５の超音波受信器は、第５の直接受信信号およびその他の受信信号を有する第５の超音波連続信号を遠位範囲内で受信することができる。遠位範囲内でも位置確認を可能にするために、さらに、第１および第２の超音波受信器は、遠位範囲内でも第１または第２の超音波連続信号を受信するために構成されている。遠位範囲は相応に、次のような範囲、つまりこの範囲内で、第１の超音波受信器による第１の超音波連続信号の受信、第２の超音波受信器による第２の超音波連続信号の受信、および第５の超音波受信器による第５の超音波連続信号の受信を可能にする範囲を表す。この場合、コンピュータユニットはさらに、第５の超音波連続信号内の第５の直接受信信号を算出し、追加的に、算出された第１、第２および第５の直接受信信号に依存して、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置を算出するために構成されている。これにより、車両がまだ第１の超音波送信器の近位範囲内に位置しておらず、ひいては誘導式の充電装置の一次コイルの近位範囲内に位置していない場合に、別の超音波受信器によって、この装置の前記配置内で車両を位置確認する可能性が得られる。好適には、第５の受信範囲がほぼ完全に車両の前進方向に向けられていて、この第５の受信範囲が、遠位範囲内でも第１の超音波送信器の直接伝送された第５の超音波信号を受信することができる。第５の超音波受信器の音響ローブは相応に、車両の前進方向の範囲が音響ローブによって取り囲まれるように、開放されている。第５の超音波受信器は、例えば車両のバンパ内に組み込まれた超音波受信器を形成している。車両をより確実に遠位範囲内で一次コイルに対して相対的に位置確認するために、これに関連して、別の第６の超音波受信器を設けることが可能であり、この第６の超音波受信器は、遠位範囲内でも、第６の直接受信信号および別の受信信号を有する第６の超音波連続信号を受信できるように構成されている。このために、第６の超音波受信器の第６の受信範囲は、好適な形式でやはり前進方向に向けられている。
【００１５】
好適な形式で追加的に、誘導式の充電装置の一次コイルに配置された別の超音波送信器が、少なくとも１つの別の超音波信号を送信するために設けられている。この場合、少なくとも２つの超音波送信器はそれぞれ超音波信号を送信する。この場合、少なくとも２つの超音波送信器は、少なくとも２つの超音波信号が逆方向に送信されるように配置されている。これは、互いに逆向きの少なくとも２つの異なる方向に送信できる１つだけの超音波送信器の代替案である。これに対して、２つの超音波送信器においては、送信方向を精確に調整できる、という利点が得られる。超音波を有するできるだけ大きい範囲を得るために、好適な形式で、これらの超音波送信器は少なくとも２０°の角度だけ傾けることができるようになっている。この場合、この角度は、センサ主軸と地面との間の角度を表す。
【００１６】
本発明はさらに、近位範囲内で、車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両の位置確認の方法を含んでおり、この方法は、前記装置によって実行される。第１の方法ステップで、少なくとも１つの超音波信号が少なくとも１つの超音波送信器によって送信される。次の方法ステップで、第１の超音波連続信号が第１の超音波受信器によって、第２の超音波連続信号が第２の超音波受信器によって、第３の超音波連続信号が第３の超音波受信器によって、近位範囲内で受信される。これに続く次の方法ステップで、第１の超音波連続信号内の第１の直接受信信号、第２の超音波連続信号内の第２の直接受信信号、および第３の超音波連続信号内の第３の直接受信信号が算出される。次いで、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置が、前もって算出された直接受信信号に依存して算出される。
【００１７】
さらに、好適な形式で追加的に、直接受信信号は、すべてがそれぞれの超音波連続信号内で受信された超音波信号のそれぞれの振幅に依存して算出されるようになっている。前もって反射することなしに直接受信される超音波信号は、比較的大きい振幅を特徴としている。何故ならば、物体で反射することによる音響エネルギが前もって発生しないからである。従って、この方法ステップは、直接受信信号を間接的な受信信号と区別するために、簡単な可能性を提供する。
【００１８】
好適にはさらに、この方法は追加的に、遠位範囲内で車両を位置確認するために使用できるようになっている。この場合、好適には、１つだけの第１の超音波連続信号が第１の超音波受信器によって、また第２の超音波連続信号が第２の超音波受信器によって受信され得るようになっている。この場合、受信された直接受信信号の振幅が、受信器に対する送信器の間隔に関して低下することが利用される。これは以下の式
【数１】
0006894011.tif 000002
に記載されており、この式中、ｒは、受信器に対する送信器の間隔を示し、Ａは、超音波信号の振幅を示し、ｋ（ｒ）は、大気の中の減衰による低下を示す。項目ｋ（ｒ）は、標準的な環境条件において０．５〜２．０ｄＢｍである。従って、超音波送信器と車両との間の距離は、直接受信信号の振幅に依存して少なくとも概ね決定することができる。ただし、一次コイルと二次コイルとが互いに重なり合って位置決めされている場合に、どのような音響振幅が直接受信信号を有しているかが分かっていることが前提とされている。この音響振幅は例えば基準音響振幅として記憶され得るので、受信された第１の直接受信信号の振幅を基準音響振幅と比較することができ、これによって超音波送信器からの距離が概ね推測され得る。これにより、この方法ステップは例えば、前もって時間差に関連して算出された、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置をさらにもう一度検査するために、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】遠位範囲内で誘導式の充電装置から車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両の位置確認の装置の第１実施例を示す図である。
【図１ｂ】近位範囲内で誘導式の充電装置から車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両の位置確認の装置の第２の実施例を示す図である。
【図２】直接受信信号および別の受信信号を有する超音波連続信号の概略図である。
【図３】３つの超音波受信器による車両に対して相対的な超音波送信器の位置の決定を例として示す図である。
【図４】車両に誘導式にエネルギ伝送するための、車両の位置確認のための方法フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ａは、前進方向５で誘導式の充電装置の一次コイル５０ｂに面して位置する車両３０の平面図を示す。一次コイル５０ｂには２つの超音波送信器７０ａおよび７０ｂが配置されており、これらの超音波送信器７０ａ，７０ｂは、超音波信号８０ａおよび８０ｂをそれぞれ逆方向に送信する。車両３０の下側にそれぞれ１つの第１の超音波受信器２０ａ、第２の超音波受信器２０ｂ、第３の超音波受信器２０ｃおよび第４の超音波受信器２０ｄが、誘導式の充電装置の二次コイル５０ａを取り囲んで配置されており、この場合、超音波受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがそれぞれ方形の角縁を形成し、二次コイルが、４つの超音波受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより形成された方形内の中央に位置するようになっている。４つの超音波受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、それぞれ受信範囲６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを有しており、この場合、第１の超音波受信器２０ａの第１の受信範囲６０ａと第２の超音波受信器２０ｂの第２の受信範囲６０ｂとは、概ね前進方向５に向けられている。車両は図面では、２つの超音波送信器７０ａ，７０ｂおよびひいては一次コイル５０ｂが、４つの超音波受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの配置によって形成された領域内にまだ存在していないように、位置決めされている。超音波送信器８０ａ，８０ｂに対して相対的な、この車両の位置において、第１の超音波受信器２０ａおよび第２の超音波受信器２０ｂだけが、第１の直接受信信号９０ａまたは第２の直接受信信号９０ｂを含む超音波連続信号を受信することができる。これに対して、第３の超音波受信器２０ｃの第３の受信範囲６０ｃおよび第４の超音波受信器２０ｄの第４の受信範囲６０ｄは、車両３０の前進方向５とは逆方向に向けられているので、超音波送信器８０ａおよび８０に対して相対的な車両のこの位置において、２つの超音波送信器７０ａ，７０ｂの直接受信信号を受信できない。車両が相応にまだ遠位範囲内にある相応の状況が図示されている。第３の超音波受信器２０ｃおよび第４の超音波送信器２０ｄは、この遠位位置で、第３または第４の超音波受信器への超音波信号のそれぞれ１つの間接的な伝送に相当する、別の受信信号を有する超音波連続信号だけを受信することができる。
【００２１】
図示の遠位範囲内で、誘導式の充電装置から車両３０への誘導式のエネルギ伝送のための、車両３０の位置確認を最適化するために、別の第５の超音波受信器４０が、車両３０のフロント、例えばバンパに配置されている。第５の超音波受信器４０に対応配設された第５の受信範囲６０ｅは、車両の前進方向５に向けられているので、この第５の受信範囲６０ｅは、超音波送信器７０ａの第５の直接受信信号９０ｃを有する超音波連続信号を受信することができる。
【００２２】
この装置のこの第１実施例では、車両３０に、超音波連続信号内で最も早く受信された直接受信信号を算出し、かつこの算出された直接受信信号に依存して、誘導式の充電装置の一次コイル５０ｂに対して相対的な車両３０の位置を算出するために構成されたコンピュータユニット２５が配置されている。
【００２３】
さらに、車両３０に第１のＧＰＳ送信器３４が配置されていて、一次コイル５０ｂに第２のＧＰＳ送信器３５が配置されている。送信されたＧＰＳ信号はコンピュータユニット２５によって受信され、かつ互いに比較され、それによってはじめて、第２の超音波送信器７０ａおよび７０ｂが超音波受信器の可能な受信曲率半径に依存して超音波信号を送信開始するように設計されている。標準的な形式で、超音波受信器は、５〜１０メートルの距離から超音波信号を有効に受信することができる。
【００２４】
車両と一次コイルとの間の間隔を決定するために、選択的に、一次コイルが配置された送信および受信ユニットによってデコードされるＲＦＩＤコイルも車両に配置されていてよい。別の可能性は、一次コイルに配置された少なくとも１つの超音波受信器によって再び受信されかつデコードされるコードを送信する、車両に配置された超音波送信器である。
【００２５】
図１ｂは、図１ａとは異なり、車両３０が近位範囲内に位置していて、しかも、一次コイル５０ｂと二次コイル５０ａが互いに上下に重なりあって配置されるように、車両が一次コイル５０ｂ上に位置決めされている状況を示す。車両３０の図示の位置で、誘導式の充電装置から車両３０への可能な限り最善のエネルギ伝送が得られる。
【００２６】
二次コイル５０ａおよび一次コイル５０ｂのこの近位範囲内で、図１ａで既に示されているように、第１の超音波受信器２０ａおよび第２の超音波受信器２０ｂが、超音波送信器７０ａから直接受信信号１００ａおよび１００ｂを受信する。この場合の相違は、第３の超音波受信器２０ｃが第３の直接受信信号１００ｃを含む超音波連続信号を受信し、第４の超音波受信器２０ｄが第４の直接受信信号１００ｄを含む第４の超音波連続信号を受信する、という点である。２つの直接信号はそれぞれ超音波送信器７０ｂによって伝送される。
【００２７】
図２は例えば、時間的に規定され第１の測定窓２５５内の第１の超音波連続信号２５０を示す。図示のグラフのＹ軸線２００に例えば振幅が示され、Ｘ軸線２１０に時間が示されていてよい。
【００２８】
この場合、少なくとも１つの超音波送信器が第１の超音波信号を時間的に規定された送信窓内で送信し、この場合、第１の送信窓２４０ａにさらに別の第２の送信窓２４０ｂが続いている。この場合、これらの送信窓の時間的な間隔および１つの送信窓の時間的な長さは、超音波送信器のパルス繰り返し周波数に依存している。
【００２９】
この場合、第１の超音波連続信号２５０が受信される第１の超音波受信器の時間的に規定された第１の測定窓２５５は、第１の測定窓２５５が送信窓２４０ａまたは２４０ｂの概ね２倍の長さであるように選定されている。
【００３０】
図示の第１の超音波連続信号２５０は２つの第１の直接受信信号２３０ａおよび２３０ｂを含んでおり、この場合、これらの直接受信信号は、超音波送信器のそれぞれ１つの別の送信窓２４０ａまたは２４０ｂに対応配設されている。この場合、直接受信信号２３０ａは、時間的に最も早い第１の直接受信信号を表す。さらに、第１の超音波連続信号２５０は別の受信信号２２０を含んでおり、これらの別の受信信号は、車両における反射および多方向分散に基づくエコーを表す。直接受信信号２３０ａおよび２３０ｂは、振幅の大きさに関して別の受信信号とは異なっている。何故ならば直接受信信号２３０ａ，２３０ｂは、それぞれ最大の振幅を有しているからである。一方の超音波送信器のパルス繰り返し周波数が十分に遅ければ、送信窓内で１つのダイレクトランナ”Direktlaeufer”だけが受信され、これが時間的にまず送信窓内で検出されることが前提とされてよい。
【００３１】
図３は、算出された直接受信信号の到達時間に依存した、超音波送信器３３０に対して相対的な超音波受信器３００ａ，３００ｂ，３００ｃの位置を決定するために、３つの超音波受信器３００ａ，３００ｂ，３００ｃの配置の一例を示す。
【００３２】
図３において矢印３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃは、算出された直接受信信号の測定された受信時間を表す。この場合、超音波受信器は、それぞれの超音波連続信号をそれぞれ互いに同期されかつ時間的に規定された測定窓内で受信するために構成されている。超音波送信器と超音波受信器との非同期に基づいて、矢印は、超音波送信器から超音波受信器への到達時間を表すのではなく、単に超音波受信器からの信号が受信された時間だけを表す。相応に算出され得る唯一のことは、受信器間の到達時間差である。第１の双曲線３３０は、第１の双曲線３３０の焦点としての、第１の超音波受信器３００ａおよび第２の超音波受信器３００ｂに対する間隔差の大きさが同じであるすべてのポイントを示す。第２の双曲線３２０は、第２の双曲線３２０の焦点としての、第２の超音波受信器３００ｂおよび第３の超音波受信器３００ｃに対する間隔差の大きさが同じであるすべてのポイントを示す。第１の双曲線３３０と第２の双曲線３３０との交点３３５は、超音波受信器に対して相対的な超音波送信器の位置を明確に示す。システムの冗長性を高めるために、別の第４の超音波受信器を関連付けることも考えられる。この場合、第４の超音波受信器は例えば、すべての超音波受信器が方形内に配置されているように、配置されてよい。
【００３３】
図４は、車両への誘導式のエネルギ伝送のための、車両の位置確認の方法フローチャートを示す。この場合、方法ステップ４００で第１の超音波信号が送信される。方法ステップ４００に続く方法ステップ４１０で、少なくとも１つの第１の直接受信信号および別の受信信号を含む少なくとも１つの第１の超音波連続信号、少なくとも１つの第２の直接受信信号および別の受信信号を含む第２の超音波連続信号、並びに少なくとも１つの第３の直接受信信号および別の受信信号を含む第３の超音波連続信号が受信されているかどうかが検査される。この場合、超音波連続信号は、同時に受信され得るが、任意の連続で相前後しても受信されてもよい。第１、第２および第３の超音波連続信号が受信される場合、これは、車両が近位範囲内に位置していて、方法ステップ４１０に続く方法ステップ４３０で、第１の超音波連続信号内の最も早い第１の直接受信信号、第２の超音波連続信号内の最も早い第２の直接受信信号、および第３の超音波連続信号内の最も早い第３の直接受信信号が算出される。この場合、最も早い直接受信信号は、同時に算出され得るが、任意の連続で相前後して算出されてもよい。次いで、方法ステップ４３０に続く方法ステップ５００で、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置が、算出された直接受信信号に依存して決定される。
【００３４】
追加的に、この方法の開始時点、つまり方法ステップ３８０で、車両の現在位置信号が、誘導式の充電装置の一次コイルから受信され得る。この車両の現在位置信号は、方法ステップ３８０に続く方法ステップ３９０で、互いに比較される。この場合、第１の超音波受信器および／または第２の超音波受信器および／または第３の超音波受信器が、送信された第１の超音波信号の可能な受信範囲内にあることが確認されると、方法ステップ４００で、超音波送信器は超音波信号を送信開始する。車両が一次コイルから遠く離れすぎて位置していることが確認されると、この方法は終了されるかまたは選択的に前からスタートされる。
【００３５】
追加的に、さらに方法ステップ４１０に続く方法ステップ４２０で、別の超音波連続信号が受信され得る。この例えば第４の超音波連続信号は、少なくとも１つの第４および別の受信信号を含む。次いで、最も早い第４の直接受信信号は、再び次の方法ステップ４４０で算出される。
【００３６】
追加的に、この方法は、遠位範囲内の車両位置確認のための方法にも使用できる。方法ステップ４１０で、第３の超音波受信器により第３の超音波連続信号が受信されないことが確認されると、方法ステップ４１０に続く方法ステップ４６０で、その代わりに第５の超音波受信器によって第５の超音波連続信号が受信されるかどうかが検査される。第５の超音波連続信号が受信されると、方法ステップ４６０に続く方法ステップ４８０で、第５の超音波連続信号内の第５の直接受信信号が算出される。さらに、第１の超音波連続信号内の最も早い第１の直接受信信号、および第２の超音波連続信号内の最も早い第２の直接受信信号が算出される。次いで、方法ステップ５００で、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の位置が、算出された第１、第２および第３の直接受信信号に依存して算出される。方法ステップ４６０で、第５の超音波受信器により第５の超音波連続信号が受信されないことが確認されると、次の方法ステップ４９０で、算出された最も早い第１および第２の直接受信信号の振幅が所属の基準振幅と比較される。この場合、受信された直接受信信号の振幅が送信器と受信器との間隔に関して減少することが、利用される。この場合、基準振幅は、例えば一次コイルと二次コイルとが互いに上下に重なり合って位置決めされているときに、直接受信信号が有する振幅が使用されてよい。振幅比較に依存して、方法ステップ４９０に続く方法ステップ５００で、車両の位置が算出される。
【００３７】
追加的にさらに、方法ステップ５００に続く方法ステップ５１０で、一次コイルに対して相対的な車両の位置が、例えばディスプレイで車両の運転者に表示される。
【００３８】
さらに追加的に、方法ステップ５１０に続く方法ステップ５２０で、車両の横方向および／または前後方向駆動装置が、誘導式の充電装置の一次コイルに対して相対的な車両の算出された位置に依存して、コンピュータユニットによって制御され得る。
【符号の説明】
【００３９】
５  前進方向
２０ａ  第１の超音波受信器
２０ｂ  第２の超音波受信器
２０ｃ  第３の超音波受信器
２０ｄ  第４の超音波受信器
２５  コンピュータユニット
３０  車両
３１  表示ユニット
３４  第１のＧＰＳ送信器
３５  第２のＧＰＳ送信器
４０  第５の超音波受信器
５０ａ  二次コイル
５０ｂ  一次コイル
６０ａ  第１の受信範囲
６０ｂ  第２の受信範囲
６０ｃ  第３の受信範囲
６０ｄ  第４の受信範囲
６０ｅ  第５の受信範囲
７０ａ，７０ｂ  超音波送信器
８０ａ，８０ｂ  超音波信号
９０ａ  第１の直接受信信号
９０ｂ  第２の直接受信信号
９０ｃ  第５の直接受信信号
１００ａ  第１の直接受信信号
１００ｂ  第２の直接受信信号
１００ｃ  第３の直接受信信号
１００ｄ  第４の直接受信信号
２００  Ｙ軸線
２１０  Ｘ軸線
２２０  別の受信信号
２３０ａ，２３０ｂ  第１の直接受信信号
２４０ａ，２４０ｂ  送信窓
２５０  第１の超音波連続信号
２５５  第１の測定窓
３００ａ，３００ｂ，３００ｃ  超音波受信器
３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ  矢印
３２０  第２の双曲線
３３０  第１の双曲線
３３５  超音波送信器、交点
３８０，３９０，４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４６０，４８０，４９０，５００，５１０，５２０  方法ステップ
【図１ａ】
0006894011.tif 000003
【図１ｂ】
0006894011.tif 000004
【図２】
0006894011.tif 000005
【図３】
0006894011.tif 000006
【図４】
0006894011.tif 000007