(57)【要約】  本発明は、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置の動作方法に関し、受電コイルは車両内に配置され、送電コイルは不動に配置されており、以下の、送電コイルにより磁界が放出されるステップ；車両が駐車位置の方向に移動するステップであって、受電コイルが駐車位置において少なくとも部分的に送電コイルを覆うステップ；受電コイルの起磁力が測定されるステップ；受電コイルによる起磁力が第１の閾値を上回る際に、車両の速度が下げられるステップ；第２の閾値の下回りが検出されるステップ；受電コイルによる有効起磁力のない地点が検出されるステップが実施される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイル（１１）および受電コイル（１２）からなる誘導伝送装置（１０）の動作方法であって、前記受電コイル（１２）が車両（１３）内に配置されており、前記送電コイル（１１）が不動に配置されている動作方法であり、
以下の、
前記送電コイル（１１）により磁界（１５）が放射されるステップ；
前記車両（１３）が駐車位置（１６）の方向に移動するステップであって、前記受電コイル（１２）が前記駐車位置（１６）において少なくとも部分的に前記送電コイル（１１）を覆うステップ；
前記受電コイル（１２）の起磁力が測定されるステップ；
前記受電コイル（１２）による前記起磁力が第１の閾値（Ｓ１）を上回る際に、前記車両（１３）の速度が下げられるステップ；
第２の閾値（Ｓ２）の下回りが検出されるステップ；
前記受電コイル（１２）による有効起磁力のない地点（Ｐ１）が検出されるステップ
が実施される動作方法。
【請求項２】
前記送電コイル（１１）が、床（１４）の中に、壁（２７）の中に、または天井（２８）の中に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記車両（１３）が、走行方向に、前記有効起磁力のない地点（Ｐ１）から、前記送電コイル（１１）と受電コイル（１２）の互いに最適な位置合わせの地点（Ｐ３）までの距離（１７）をさらに移動し、前記車両（１３）が、前記受電コイル（１２）が前記送電コイル（１１）を少なくとも部分的に覆う前記地点（Ｐ３）にある駐車位置（１６）に達すると停車され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】
前記車両（１３）が走行方向にさらに移動し、並行して、進んだ距離の測定が行われ、前記受電コイル（１２）による有効起磁力のない第２の地点（Ｐ２）が、前記車両（１３）の前記移動中に検出され、前記車両（１３）が、前記受電コイル（１２）による前記有効起磁力のない第２の地点（Ｐ２）に達して、地点（Ｐ１）と地点（Ｐ２）の間に進んだ距離（１８）が確定されると停車され、前記距離（１８）を半分にすることにより、前記走行方向とは逆に前記駐車位置（１６）まで進むべき距離（１９）が計算され、前記車両（１３）が、前記走行方向とは逆に、前記有効起磁力のない第２の地点（Ｐ２）から、前記受電コイル（１２）が前記不動の送電コイル（１１）を少なくとも部分的に覆う前記駐車位置（１６）までの前記距離（１９）を移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記受電コイル（１２）による前記有効起磁力のない地点（Ｐ１）を検出するための請求項１から４のいずれか一項に記載の方法であって、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の第２の閾値（Ｓ２）の下回りが認識され、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の勾配の正負反転が認識され、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の第３の閾値（Ｓ３）の上回りが認識されることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記受電コイル（１２）による前記有効起磁力のない地点（Ｐ２）を検出するための請求項４に記載の方法であって、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の前記第３の閾値（Ｓ３）の下回りが認識され、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の勾配の正負反転が認識され、前記受電コイル（１２）による前記起磁力の前記第２の閾値（Ｓ２）の上回りが認識されることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記送電コイル（１１）の前記地点（Ｐ１）と前記地点（Ｐ２）の間隔（３１）が、データバンク（３０）に照会され、確定された前記距離（１８）が、前記データバンク（３０）から確定された前記間隔（３１）と比較され、ずれ（３２）が確定され、前記ずれ（３２）の数値が第４の閾値（Ｓ４）を上回る場合に前記駐車工程が繰り返されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導伝送機構の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーの誘導伝送を用いて電動車両の電気エネルギー貯蔵器をワイヤレス充電する場合、送電コイルおよび受電コイルからなる伝送システムが用いられる。充電スタンドの送電コイルは、このために例えば平たく巻きつけられて車道表面に設置されるかまたは車道の中に設置される。できるだけ平たく巻きつけられた受電コイルが車両床に取り付けられる。充電工程のため、車両が送電コイルの上方に位置決めされる。送電コイルから出て受電コイルに電流を誘導する磁界を用いたワイヤレスエネルギー伝送のためのシステムは、その効率において、送電コイルと受電コイルの正しい位置合わせに顕著に左右される。非常に良好な位置合わせでは、送電コイルと受電コイルの間の最適な結合係数が生じる。理想的な位置合わせからの小さなずれが既に、送電コイルと受電コイルの間の伝送効率を有意に低下させる。これは、誘導伝送機構のシステム効率に大きな影響を及ぼす。電気エネルギーの伝送は、送電コイルから受電コイルへの一方向にのみ行うことができ、しかし相応のシステムでは、エネルギー伝送を両方向に行うこともできる。
【０００３】
電動車両の電気エネルギー貯蔵器に誘導充電するには、受電コイルを備えた車両の、送電コイルに対する精密な位置決めが、運転者によりまたは自動駐車システムを介して行われる。運転者により車両を位置決めする場合、位置決めは運転者の感覚および技能によるだけでは、一般的に送電コイルと受電コイルの最適な位置合わせには至らないので、運転者は支援システムによって補助され得る。これに加えてコイルの幾何形状により、位置公差が拡大され得る。これにより、例えば走行方向を横切る方向の位置精度への要求を広げることができ、その一方で走行方向での位置公差は、最適な結合係数を達成するための前進および後退による車両のより簡単な位置決めに基づいて、狭く選択され得る。
【０００４】
支援システムで運転者を補助すれば位置決め精度は改善される。ただしこのためには追加的な測定システムが必要であり、この測定システムは追加費用を生じさせ、自動車による酷使に適していなければならない。例えばＤＥ１０２０１４２１５３５０Ａ１では、車両における受電コイル配置を含むシステムが提案されており、この受電コイル配置は、送電コイルの磁界の３つの磁界成分を測定によって捕捉する。捕捉された磁界成分および交流電流信号に対する位相関係が、評価機構により、精密位置決め情報が提供されるように評価される。精密位置決め情報は、概略位置情報の共通部分として確定され、この共通部分が、送電コイル配置に対する受電コイル配置の位置情報を有するまたは生じさせる。
【０００５】
さらにＤＥ１０２０１５１０６３１７Ａ１では、誘導光を有する配置を含む送電コイルが提案されている。この少なくとも１つの電気発光要素は、電気機械式伝送部材の位置を表示するために使用される。床板の表面に電気発光要素が配置されることにより、悪い照明条件および悪い気象条件の場合にも、床板およびそこに配置された電磁伝送部材の位置が、自動車の運転者によって認識可能であり、これにより、床板上でのまたは電磁伝送部材の上方での自動車の的確な位置決め、およびそれに伴う電磁エネルギーの効果的な伝送が可能である。この少なくとも１つの発光要素は制御ユニットとつながっており、この制御ユニットは発光要素を、車両が接近するとアクティブ化し、または位置決めが行われた後に再び非アクティブ化する。さらに制御ユニットを介し、周囲光のセンシングが割り当てられており、この制御ユニットを介し、捕捉された周囲光に基づいて発光要素の光出力強度が制御される。
【０００６】
これに対応して、とりわけ電動車両に関する誘導伝送機構の位置決めでは、不十分な効率が甘受されなければならないか、または高価な技術的支援システムが提供されなければならない。この高価な技術的支援システムでさえ、相応に装備された伝送相手に制限され、したがって任意の伝送コイルでは役に立たず、運転者の感覚および技能により、車両の位置決めの的確さが目指される。
【０００７】
電動車両を、非常にロバスト性で操作しやすく、しかし非常に安価にも提供できることが望まれているので、伝送相手の装備に関係なく、制限なしで、例えば電動車両用の一般に利用可能な充電スタンドで、そこで位置決めのための追加的な手段が提供されていない場合にも、的確な位置決めを実施し得る位置決め機構への需要がある。
【発明の概要】
【０００８】
請求項１の特徴部分を有する本発明による方法は、伝送相手の装備に関係なく、制限なしで、例えば電動車両用の一般に利用可能な充電スタンドで、そこで位置決めのための追加的な手段が提供されていない場合にも、的確な位置決めを実施し得る位置決め機構が提供されるという利点を有する。
【０００９】
このために本発明によれば、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置の動作方法が提供されており、受電コイルは車両内に配置されており、送電コイルは不動に配置されており、第１のステップでの送電コイルによる磁界の放射を含み、その一方で第２のステップでは車両が駐車位置の方向に移動する。駐車位置は、受電コイルが駐車位置において少なくとも部分的に送電コイルを覆うことを特徴とする。第３のステップでは、受電コイルの起磁力が測定される。第４のステップでは、受電コイルによる起磁力が第１の閾値を上回る際に、車両の速度が下げられる。第５のステップでは、受電コイルの起磁力の第２の閾値の下回りが検出される。第６のステップでは、受電コイルによる有効起磁力のない地点が検出される。受電コイルの有効起磁力のない地点の検出は、この地点により、電動車両の位置決めのための道標が、位置決めのためのさらなる追加的な手段なしで提供され得るという利点を有する。第１の閾値を上回る際に速度を下げることは、車両が、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置の最適な位置合わせの地点にある駐車位置に達した際に、充電工程中にこの地点に駐車するために停車され得るという利点を有する。これにより、誘導伝送機構の既存のコンポーネントだけで、制限なしで、電動車両用の充電スタンドで、位置決めのためのさらなる追加的な手段なしで、的確な位置決めを可能にする位置決め情報が提供されることが有利である。
【００１０】
従属請求項に挙げた措置により、独立請求項で提示された方法の有利な変形が可能である。
送電コイルが、床の表面もしくは中に、壁の表面もしくは中に、または天井の表面もしくは中に配置されることが有利である。本発明による位置決め方法は、あらゆるコイル配置で用い得ることが有利である。これにより、例えば電動車両のデザインの自由度が制限されない。壁の表面もしくは中に、または天井の表面もしくは中に配置された送電コイルは、例えば上を通過される際に発生する負荷に対して設計される必要がないことが有利である。そのうえ、道路の汚れおよび腐食性媒体、例えば融雪剤に対する特別な抵抗力が必要ないことが有利である。
【００１１】
車両が、受電コイルによる有効起磁力のない地点を検出した後、最適な位置合わせの地点までの距離をさらに移動し、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置の最適な位置合わせの地点に達すると停車されることが特に有利である。これにより、簡単な走行距離測定により、車両が簡単でロバスト性のあるやり方で、最適な位置合わせの地点へ移動し、充電工程中にこの地点に駐車するためにそこで停車されることが有利である。
【００１２】
その代わりに車両は、有効起磁力のない地点を検出した後、有効起磁力のない第２の地点に達するまで走行方向にさらに移動し得る。車両の移動中、有効起磁力のない両地点の間の走行距離測定が実施され、車両は、有効起磁力のない第２の地点に達すると停車される。測定された走行距離を半分にし、測定された距離の半分を走行方向とは逆に車両をバックさせ、測定された距離の半分になったら車両を停車させることにより、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置の最適な位置合わせの地点に達する。これにより、各車両内で提供される走行距離測定により、車両が簡単でロバスト性のあるやり方で、最適な位置合わせの地点へ移動し、充電工程中にこの地点に駐車するためにそこで停車されることが有利である。
【００１３】
受電コイルによる有効起磁力のない地点の認識が、受電コイルによる起磁力の第２の閾値の下回り、受電コイルによる起磁力の変化の勾配の正負反転、および受電コイルによる起磁力の第３の閾値の上回りを介して認識されることが有利である。さらなる補助手段なしで、受電コイルによる有効起磁力のない地点の簡単でロバスト性のある認識をすることが特に有利である。
【００１４】
受電コイルによる有効起磁力のない第２の地点の認識を、受電コイルによる起磁力の第３の閾値の下回り、受電コイルによる起磁力の変化の勾配の正負反転、および受電コイルによる起磁力の第２の閾値の上回りを介して実施することが有利である。受電コイルによる有効起磁力のない第２の地点を認識するためにも、受電コイルによる有効起磁力のない地点の簡単でロバスト性のある認識が、さらなる補助手段なしで提供されることが大きな利点である。
【００１５】
受電コイルによる有効起磁力のない両地点の間隔をデータバンクに照会し、距離測定によって確定された値を、データバンクに照会した値と比較し、こうしてずれが第４の閾値を上回る場合に駐車工程が繰り返されることが好適である。これにより、さらなる補助手段なしでの、受電コイルによる有効起磁力のない地点の簡単でロバスト性のある認識を利用して、車両の走行方向を横切る方向の十分に正確でない位置決めの認識が実施可能なことが有利である。
【００１６】
本発明のさらなる特徴および利点は、本発明を制限すると解釈されるべきでない例示的な実施形態の、添付の図面に関連する以下の説明から当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】請求項１に記載の方法の概略図である。
【図２】請求項３に記載の方法の概略図である。
【図３】請求項４に記載の方法の概略図である。
【図４】電動車両を送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送システムと共に概略的に示す図である。
【図５】受電コイルによる有効起磁力のない１つの地点を利用する場合の、駐車位置で停止するまでの送電コイルの磁界および車両の速度の概略図である。
【図６】受電コイルによる有効起磁力のない２つの地点を利用する場合の、駐車位置で停止するまでの送電コイルの磁界および車両の速度の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
すべての図は、本発明による方法または本発明に基づいて装備された車両の１つの例示的実施形態を単に概略的に示している。とりわけ間隔および大きさの関係は、図では縮尺通りには表現されていない。異なる図において、対応する要素には同じ参照番号を付している。
【００１９】
図１は、請求項１に記載の本発明による方法の概略図を示している。第１のステップ１００では、磁界１５が送電コイル１１によって放射される。第２のステップ２００では、車両１３が駐車位置１６の方向に移動する。第３のステップ３００では、受電コイル１２の起磁力の測定が行われる。車両１３は、このステップ３００では変わらずさらに移動する。第４のステップ４００では、受電コイルによる起磁力の第１の閾値Ｓ１の上回りが検出される。このステップ４００では、車両１３が地点Ｐ３に達した際に停車し得る範囲内で、車両１３の走行速度が下げられる。第５のステップ５００では、受電コイル１２による起磁力の第２の閾値Ｓ２の下回りが検出される。車両１３は、このステップ５００では変わらずさらに移動する。第６のステップ６００では、有効起磁力のない地点Ｐ１が検出される。
【００２０】
図２は、図１で示された方法に続く請求項３に記載の本発明による方法の概略図を示している。第１のステップ６１０では、車両１３は変わらずさらに移動し、その一方で例えばホイールセンサを介し、地点Ｐ１とＰ３の間で進んだ距離１７が捕捉される。第２のステップ６２０では、距離測定を介し、地点Ｐ１とＰ３の間の距離１７を完全に進んだことが認識され、車両１３が、最大有効起磁力を有する地点Ｐ３にある駐車位置１６内で停車される。これにより車両１３は、受電コイル１２の最大有効起磁力を有する地点Ｐ３に正しい位置合わせで達し、最適な結合係数、したがって高効率で充電され得る。これは、車両バッテリーを充電するためおよび車両バッテリーから供給網に電気エネルギーを逆給電するための、誘導伝送機構の双方向利用の際にも適用される。この方法を実施するには、地点Ｐ１とＰ３の間の距離１７が分かっている必要がある。この情報は、車両１３内に存在しているか、または適切な通信機構を介して送電コイル１１により車両１３に通知され得る。
【００２１】
図３は、図１で示された方法に続く請求項４に記載の本発明による方法の概略図を示している。第１のステップ７１０では、車両１３は変わらずさらに移動し、その一方で例えばホイールセンサを介し、地点Ｐ１とＰ２の間で進んだ距離１８が捕捉される。第２のステップ７２０では、受電コイル１２による起磁力の第３の閾値Ｓ３の上回りが検出される。車両１３は、このステップ７２０では変わらずさらに移動する。第３のステップ７３０では、受電コイル１２による起磁力の第３の閾値Ｓ３の下回りが検出される。車両１３は、このステップ７３０での第３の閾値Ｓ３の認識からブレーキがかけられる。第４のステップ７４０では、受電コイル１２による起磁力のない第２の地点Ｐ２が検出される。車両が停車される。受電コイル１２による起磁力のない第１の地点Ｐ１と、受電コイル１２による起磁力のない第２の地点Ｐ２との間で確定された地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８を半分にして、地点Ｐ２とＰ３の間の距離１９が確定される。第５のステップ７５０では、車両１３は、地点Ｐ２とＰ３の間のこの距離１９を走行方向とは逆にバックし、最大有効起磁力を有する地点Ｐ３で停車される。これにより車両１３は、受電コイル１２の最大有効起磁力を有する地点Ｐ３に正しい位置合わせで達し、最適な結合係数、したがって高効率で充電され得る。この方法は、地点Ｐ１とＰ３の間の距離１７についての情報が存在しない場合に特に適している。この方法により車両１３だけで、地点Ｐ１とＰ３の間のこの距離１７を、送電コイル１１の上を完全に通過することによって確定し得る。さらに車両１１は、地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８が分かっている場合、送電コイル１１の上を完全に通過することにより、送電コイル１１と受電コイル１２の間の横ずれを確定し得る。車両１３により地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８を距離測定する際に、距離１８の通知されたまたは分かっている値に対する差の数値が閾値Ｓ４を上回る値になる場合は、送電コイル１１と受電コイル１２の間の横ずれが大きすぎ、誘導充電スタンド１０での車両１３の新たな駐車工程が開始され得る。
【００２２】
図４は、車両１３を誘導充電機構１０と共に概略的に示している。この車両は、床面１４上で止まっている。この床面１４の中に、車両１３の電気エネルギー貯蔵器を充電するための誘導型送電コイル１１が設置されている。さらなる一実施形態では、送電コイル１１は床面１４の表面に設置され得る。車両１３の下面には受電コイル１２が取り付けられており、受電コイル１２は、最適な結合係数、したがって誘導充電装置１０の良好なシステム効率を達成するため、充電工程中は駐車位置１６内で、送電コイル１１の上方でできるだけ正しく位置合わせされて位置決めされなければならない。車両１３、したがって受電コイル１２の、送電コイル１１の上方での位置合わせは、さらなる補助手段なしで、運転者によって行われ得る。車両１３の短手方向での位置合わせは、通常は運転者によって実施される。送電コイル１１の上方での受電コイル１２の短手方向の公差が設計によって広げられたことと相まって、これは十分に正確である。送電コイル１１の上方での受電コイル１２の長手方向の位置合わせは、運転者の感覚および技能によるだけで実施するのがより困難であり、一般的には、さらなる補助手段なしで運転者によって十分に正確には実行され得ない。さらなる実施形態は、壁２７の表面もしくは中での、または天井２８の表面もしくは中での送電コイル１１の配置、および車両１３の受電コイル１２の対応する配置によってもたらされる。
【００２３】
図５は、受電コイル１２による有効起磁力のない１つの地点Ｐ１の認識による、停止するまでの送電コイル１１の磁界および車両１３の速度の概略図を示している。この図では、車両１３は送電コイル１１に左から近づく。第１の閾値Ｓ１の上回りを認識すると、車両１３の走行速度が下げられる。第２の閾値Ｓ２の下回りを認識し、受電コイル１２の有効起磁力のない地点Ｐ１を認識した後、受電コイル１２の有効起磁力のない地点Ｐ１から、地点Ｐ１とＰ３の間の距離１７の距離測定がスタートされる。地点Ｐ１とＰ３の間の距離１７を完全に進んだら、車両１３は、受電コイル１２の最大有効起磁力を有する地点Ｐ３にある駐車位置１６内で停車され、充電工程のために駐車される。
【００２４】
図６は、受電コイル１２による有効起磁力のない１つの地点Ｐ１を認識する場合の、停止するまでの送電コイル１１の磁界および車両１３の速度の概略図を示している。この図では、車両１３は送電コイル１１に左から近づく。第１の閾値Ｓ１の上回りを認識すると、車両１３の走行速度が下げられる。受電コイル１２の有効起磁力のない地点Ｐ１の認識から、地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８の距離測定がスタートされる。受電コイル１２の有効起磁力のない第２の地点Ｐ２が認識されると車両は停車され、計算により、測定された距離１８を半分にする。このように確定された地点Ｐ２とＰ３の間の距離１９を、車両１３は、地点Ｐ２とＰ３の間の距離１９を走行方向とは逆にバックし、受電コイル１２の最大有効起磁力を有する地点Ｐ３で停車され、充電工程のために駐車される。これにより車両１３は、受電コイル１２の最大有効起磁力を有する地点Ｐ３に正しい位置合わせで達し、最適な結合係数、したがって高効率で充電され得る。地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８の値が分かっている場合、地点Ｐ１とＰ２の間の距離１８の測定された値と、データバンク３１から分かった距離１８の値との比較が実施され得る。測定された距離１８とデータバンク３１から分かった距離１８との差が第４の閾値Ｓ４より大きい場合は、車両１３が送電コイル１１の上方で短手方向にずれすぎて位置決めされており、送電コイルおよび受電コイルからなる誘導伝送装置における車両１３の新たな駐車工程が開始され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2020534784.tif 000009
2020534784.tif 000010
2020534784.tif 000011
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