DE102012006919A1

DE102012006919A1 - Messvorrichtung zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders, Ladevorrichtung zum Laden eines Akkumulators, Elektrofahrzeug, Lade-Anlage zum Laden eines Akkumulators, Elektrofahrzeug, Lade-Anlage zum Laden eines Akkumulators, Messverfahren zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders zu einem Empfänger sowie Verfahren zum berührungslosen Laden eines Akkumulators eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102012006919A1
Application number: DE201210006919
Authority: DE
Inventors: Zhidong Hua; Robert Franzke
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Messvorrichtung (1) zur Bestimmung einer Relativposition eines ein periodisches Signal (7) aussendenden Senders (2) mit einem Empfänger (3). der zum Empfangen des von dem Sender (2) ausgesendeten Signals (7) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) zwei zueinander beabstandete Empfangseinheiten (4, 5) aufweist, dass eine Auswerteeinheit (6) ausgebildet ist, welche zur automatischen Ermittlung einer Phasendifferenz zwischen den von den Empfangseinheiten (4, 5) zu dem Signal (7) des Senders (2) jeweils erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist, Und dass die Auswerteeinheit (6) zur automatischen Ermittlung einer die Relativposition des Senders (2) zu dem Empfänger (3) beschreibenden Abstandsangabe aus der Phasendifferenz eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders, eine Ladevorrichtung zum Laden eines Akkumulators, Elektrofahrzeug, eine Lade-Anlage zum Laden eines Akkumulators, ein Messverfahren zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders zu einem Empfänger sowie ein Verfahren zum berührungslosen Laden eines Akkumulators eines Elektrofahrzeugs.
Derartige Messvorrichtungen, Messverfahren, Ladevorrichtungen und Lade-Anlagen kommen beispielsweise bei dem berührungslosen Wiederaufladen von in Elektrofahrzeugen verbauten Akkumulatoren zum Einsatz. Dabei ist es bekannt, zum Laden des Akkumulators das Elektrofahrzeug in oder an einer Ladestation in eine räumliche Ladeposition zu bringen und den Akkumulator berührungslos durch Resonanzkopplung mittels eines elektromagnetischen Feldes aufzuladen, wobei das Erreichen der Ladeposition mit einer Messvorrichtung überprüft wird, die den Abstand zwischen einem Sender und einem Empfänger anhand einer mit zunehmender Distanz zwischen diesen beiden auftretenden Abschwächung der Amplitude eines elektromagnetischen Signals bestimmbar ist. Bei diesem sogenannten Amplituden-Verfahren hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass der Zusammenhang zwischen Amplitudenhöhe und dem die Relativposition definierenden Abstands zwischen Sender und Empfänger nicht linear ist, wodurch beispielsweise nachgelagerte Berechnungen oder auch Regelungsverfahren erschwert sein können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung der Relativposition eines Senders zu einem Empfänger zu ermöglichen und oben beschriebene Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Messvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, bei der Ladevorrichtung mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen, bei dem Elektrofahrzeug mit den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen, bei der Lade-Anlage mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen, bei dem Messverfahren zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders zu einem Empfänger mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen und bei dem Verfahren zum berührungslosen Laden eines Akkumulators mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei einer Messvorrichtung zur Bestimmung einer Relativposition eines ein periodisches Signals aussendenden Senders mit einem Empfänger, der zum Empfangen des von dem Sender ausgesendeten Signals eingerichtet ist, sind, dass der Empfänger zwei zueinander beabstandete Empfangseinheiten aufweist, dass eine Auswerteeinheit ausgebildet ist, welche zur automatischen Ermittlung einer Phasendifferenz zwischen den von den Empfangseinheiten zu dem Signal des Senders jeweils erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist, und dass die Auswerteeinheit zur automatischen Ermittlung einer die Relativposition des Senders zu dem Empfänger beschreibenden Abstandsangabe aus der Phasendifferenz eingerichtet ist. Zur Bestimmung der Phasendifferenz wird das ausgesendete Signal also an räumlich unterschiedlichen Stellen von den Empfangseinheiten aufgenommen. Jede Empfangseinheit nimmt dabei das Signal in einer anderen Phase auf, sodass die Phasendifferenz aus den an den einzelnen Empfangseinheiten gemessenen Phasen bestimmt werden kann. Da die gemessenen Phasen abhängig von der von dem Signal zurückgelegten Strecke sind, kann aus der Phasendifferenz zunächst ein Laufzeitunterschied der Signale von dem Sender zu den beiden Empfangseinheiten bestimmt werden. Ist die Ausrichtung des Empfängers zum Sender bekannt, kann hieraus die Abstandsangabe bestimmt werden. Dies kann mit Hilfe der Auswerteeinheit ausgeführt werden, mit der die Relativposition des Senders zu dem Empfänger aus der Phasendifferenz ableitbar ist.
Die Abstandsangabe kann beispielsweise auf eine kürzeste Verbindungslinie zwischen dem Sender und dem Empfänger bezogen sein, oder auf eine Projektion dieser kürzesten Verbindungslinie auf eine beispielsweise horizontale Ebene.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Abstandsangabe auf eine Verbindungslinie zwischen den Empfangseinheiten bezogen ist. Die Abstandsangabe ergibt sich beispielsweise aus der Projektion der kürzesten Verbindungslinie zwischen Sender und Empfänger auf die Gerade, in der die Verbindungslinie zwischen den Empfangseinheiten liegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Ermittlung der Phasendifferenz und die Ermittlung der Relativposition des Senders zu dem Empfänger erleichtert sein können. Durch den Bezug der Abstandsangabe auf die Verbindungslinie ist ein Zahlenwert bildbar, der die Bewegungsfreiheitsgrade des Empfängers oder des Senders direkt berücksichtigt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Empfänger zum Empfangen eines elektromagnetischen Signals des Senders eingerichtet ist. Dies hat sich als zweckmäßig für den Einsatz der Messvorrichtung auf dem technischen Gebiet des berührungslosen Ladens von Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen erwiesen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Empfänger wenigstens drei voneinander beabstandete, ein erstes Paar und ein zweites Paar bildende Empfangseinheiten aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass bei einer solchen Messvorrichtung eine zweidimensionale Abstandsangabe mithilfe der Auswerteeinheit aus den gemessenen Phasendifferenzen des periodischen Signals des Senders ermittelt werden kann. Diese Abstandsangabe kann somit die Relativposition des Senders zu dem Empfänger noch besser beschreiben. Dies ist besonders günstig, wenn die Abstandsangabe auf eine Ebene bezogen ist und ermittelt wird. In diesem Fall kann eine zweidimensionale Abstandsangabe dazu verwendet werden, die Relativposition des Empfängers und/oder des Senders in dieser Ebene direkt zu beschreiben. Dies ist für eine Verwendung in einer Steuerungseinheit besonders vorteilhaft, da dann die Abstandsangabe unmittelbar als Eingangsgröße für eine Positionssteuerung verwendbar ist. Bevorzugt sind die Paare separat voneinander ausgebildet. Hierfür sind wenigstens vier Empfangseinheiten erforderlich. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine Empfangseinheit sowohl zu dem ersten Paar als auch zu dem zweiten Paar gehört. Dann kann man auch mit drei Empfangseinheiten auskommen.
Liegt die Abstandsangabe als zweidimensionaler Zahlenwert mit zwei Komponenten vor, so können die einzelnen Komponenten getrennt voneinander für eine Positionssteuerung der zugehörigen Richtung verwendet werden. Beispielsweise können somit X- und Y-Richtung einer Positionsangabe getrennt voreinander geregelt und eingestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Empfangseinheiten als Antennen, insbesondere als Spulen, ausgebildet sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Empfangseinheiten des ersten Paars entlang einer ersten Verbindungslinie voneinander beabstandet angeordnet sind und dass die Empfangseinheiten des zweiten Paars entlang einer zweiten Verbindungslinie voneinander beabstandet angeordnet sein. Von Vorteil ist dabei, dass die Empfangseinheiten des Empfängers an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein können und somit jeweils unterschiedliche Phasen des periodischen Signals aufnehmen können. Dadurch kann die Bestimmung der Relativposition genauer und/oder vollständiger ermöglicht sein. Von Vorteil ist insbesondere, dass die mit den Paaren jeweils gewinnbare Abstandsangabe auf unterschiedliche Richtungen beziehbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Verbindungslinie und die zweite Verbindungslinie eine Ebene aufspannen oder dass die erste Verbindungslinie windschief zu der zweiten Verbindungslinie ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass zweidimensionale Abstandsangaben gewinnbar sind, mit denen die Position in einer vorgegebenen Ebene oder Fläche beschreibbar ist.
Besonders günstig ist es, wenn vier Empfangseinheiten so angeordnet sind, dass sich die erste Verbindungslinie mit der zweiten Verbindungslinie kreuzt und/oder dass die Empfangseinheiten die Ecken eines vorzugsweise ebenen Vierecks beschreiben, wobei die erste Verbindungslinie und die zweite Verbindungslinie auf einer Diagonalen des Vierecks liegen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Paar von Empfangseinheiten einerseits und das zweite Paar von Empfangseinheiten andererseits separat voneinander ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Empfangseinheiten gleichmäßig verteilt sein können, wodurch sich das Signal mit den Empfangseinheiten an unterschiedlichen Punkten und in unterschiedlichen Phasen im Raum aufnehmen lässt, sodass eine genauere Bestimmung der Relativposition des Senders zu dem Empfänger möglich ist. Von Vorteil ist weiter, dass die Messungen mit den beiden Paaren geringe oder keine gegenseitigen Störungen verursachen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit zur automatischen Bestimmung einer ersten Phasendifferenz zwischen den an dem oder einem ersten Paar von Empfangseinheiten zu dem Signal des Senders erzeugten Ausgangsignalen und einer zweiten Phasendifferenz zwischen den an dem oder einem zweiten Paar von Empfangseinheiten zu dem Signal des Senders erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass aus jeder der beiden Phasendifferenzen jeweils eine Abstandsangabe generierbar ist. Es kann somit zur Bestimmung der Relativposition des Senders zu dem Empfänger eine zweidimensionale Abstandsangabe zur Verfügung gestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Empfänger und/oder die Empfangseinheiten Bestandteil einer Datenübertragungseinrichtung sind, die der Datenkommunikation zwischen Empfänger und Sender dient. Von Vorteil ist dabei, dass bei Bedarf zwischen Sender und Empfänger Informationen bezüglich der Relativposition bzw. der Abstandsangaben, auch für eine etwaige weitere Verarbeitung dieser Daten, ausgetauscht werden können. Von Vorteil ist auch, dass eine möglicherweise ohnehin vorhandene Datenübertragungseinrichtung für das erfindungsgemäße Messverfahren nutzbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit zur Berechnung einer Fourier-Transformierten zu den Ausgangssignalen der Empfangseinheiten eingerichtet ist. Hieraus ist die Ableitung der die Relativposition beschreibenden Abstandsangabe zwischen Sender und Empfänger ermöglicht. Von Vorteil ist auch, dass die Phasendifferenz aus den transformierten Ausgangssignalen leicht bestimmbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit zum Vergleich wenigstens eines Ausgangssignals der Empfangseinheiten mit einem Referenzsignal eingerichtet ist. Somit ist das Messverfahren weniger auffällig gegenüber Signalschwankungen. Besonders günstig ist es, wenn die Phasendifferenz als Differenz der Phasendifferenz der Ausgangssignale zu dem Referenzsignal bestimmt wird.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei einer Ladevorrichtung zum Laden eines Akkumulators mit einer an einen Akkumulator angeschlossenen oder anschließbaren Koppeleinheit, welcher zur Ladung des Akkumulators an einen mit einem Ladestrom beaufschlagten Primärleiter induktiv resonant ankoppelbar ist, und mit einer Steuerungseinheit, die zur Steuerung des Ladevorgangs eingerichtet ist, sind, dass eine erfindungsgemäße Messvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ausgebildet ist, wobei eine Relativposition der Koppeleinheit in Bezug auf den Primärleiter mit der von der Auswerteeinheit der Messvorrichtung gewonnen Abstandsangabe beschreibbar ist, und dass die Messvorrichtung in Steuerverbindung mit der Steuerungseinheit steht.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit zur Generierung eines Steuerungssignals eingerichtet ist, wenn die Abstandsangabe einen vorgegebenen Toleranzwert über- oder unterschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass anhand des Steuerungssignals die Ladevorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Abstandsangabe mit Hilfe der Steuerungseinheit angesteuert und bedient werden kann. Das Steuerungssignal kann in einer manuellen oder automatischen Steuerung dazu verwendet werden, den Empfänger zu dem Sender zu positionieren oder zu verfahren, bis eine gewünschte Relativposition erreicht ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit zum Start des Ladevorgangs bei Unterschreitung eines Toleranzwerts für die Abstandsangabe und/oder zur Beendigung des Ladevorgangs bei Überschreitung eines Toleranzwertes für die Abstandsangabe eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mit Hilfe der Steuerungseinheit der Ladevorgang des Akkumulators vorzugsweise automatisch gestartet werden kann. Dabei erhält die Ladevorrichtung von der Steuerungseinheit ein Steuersignal, das den Ladevorgang auslöst, sobald der Akkumulator bzw. die Koppeleinheit einen gewünschten Abstand zu dem Primärleiter erreicht hat. Der Abstand kann kleiner oder gleich dem Toleranzwert für die Abstandsangabe sein. Sobald der Abstand zwischen dem Primärleiter und der Koppeleinheit den Toleranzwert für die Abstandsangabe überschreitet, kann der Ladevorgang durch ein weiteres Steuersignal unterbrochen werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit zur Generierung eines Hinweissignals bei Unterschreitung und/oder bei Überschreitung eines Toleranzwertes für die Abstandsangabe eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Abweichen von dem durch den Toleranzwert definierten und für die Ladung des Akkumulators notwendigen Abstand zwischen dem Primärleiter und der Koppeleinheit angezeigt werden kann. Dies ist beispielsweise für eine manuelle Positionierung der Koppeleinheit in Bezug auf den Primärleiter günstig.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektrofahrzeug sind, dass ein aus einem Akkumulator versorgbarer, elektrischer Antriebsmotor und eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der Ansprüche 6 oder 7, vorhanden sind. Von Vorteil ist dabei, dass bei einem solchen Elektrofahrzeug die Relativposition zu dem Primärleiter ermittelt und der Ladevorgang in zuvor beschriebener Weise manuell oder automatisch gestartet werden kann, sobald das Elektrofahrzeig eine vordefinierte Ladeposition erreicht hat.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei einer Lade-Anlage zum Laden eines Akkumulators sind, dass ein mit einem Ladestrom beaufschlagbarer Primärleiter, ein Sender und eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der Ansprüche 9 oder 10, ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Lade-Anlage den Akkumulator des zuvor beschriebenen Elektrofahrzeuges mit Hilfe des Primärleiters, auf den der Ladestrom beaufschlagbar ist, aufladen kann, sobald das Elektrofahrzeug mit der Koppeleinheit und dem Akkumulator die für das Aufladen des Akkumulators erforderliche Ladeposition gegenüber dem Primärleiter eingenommen hat. Diese Ladeposition ist vorzugsweise dadurch ausgezeichnet, dass die berechnete oder bestimmte Abstandsangabe innerhalb eines vorgegebenen Toleranzwerts liegt. Ein Unterschied zwischen einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einer erfindungsgemäßen Ladeauflage kann darin gesehen werden, dass die Lade-Anlage zusätzlich den Primärleiter und auch die Kombination von Sender und Empfänger umfasst.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Koppeleinheit relativ zu dem Primärleiter verfahrbar, insbesondere an einem Elektrofahrzeug, angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Koppeleinheit, die induktiv resonant an den mit dem Ladestrom beaufschlagten Primärleiter ankoppelbar ist, somit in die für den Ladevorgang notwendige Position relativ zu dem Primärleiter und in Abhängigkeit des von der Steuerungseinheit generierten Hinweissignals positioniert werden kann. Somit kann der Akkumulator, der an die Koppeleinheit angeschlossen bzw. anschließbar ist, berührungslos aufgeladen werden. Beispielsweise ist der Primärleiter als Sender nutzbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sender mit der Koppeleinheit baulich verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein dass der Sender mit dem Primärleiter baulich verbunden ist, insbesondere in einem Fußboden. Von Vorteil ist dabei, dass der Sender wahlweise auf der Seite des Elektrofahrzeuges an der Koppeleinheit oder zum Beispiel an dem Primärleiter, der gegenüber dem Elektrofahrzeug positionsfest ist, anordenbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sender und/oder der Empfänger als Datenübertragungseinheit ausgebildet ist/sind. Von Vorteil ist dabei, dass somit Daten, wie z. B. die Abstandsangabe oder andere Informationen, zwischen der Lade-Anlage und dem Elektrofahrzeug übertragbar und/oder austauschbar sind. Es kann somit eine bereits bestehende oder aus anderem Grund notwendige Datenübertragungseinheit mitgenutzt werden. Somit kann eine zusätzliche Funkbelastung verwendet werden.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei einem Messverfahren zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders zu einem Empfänger sind, dass folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind:

– Aufnahme eines periodischen Signals des Senders mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten, ein erstes Paar bildenden Empfangseinheiten des Empfängers;
– automatische Bestimmung einer ersten Phasendifferenz zwischen Ausgangssignalen der wenigstens zwei Empfangseinheiten;
– automatische Bestimmung einer die Relativposition beschreibende Abstandsangabe zwischen dem Sender und dem Empfänger aus der ermittelten ersten Phasendifferenz. Somit ist eine Abstandsangabe einfach ermittelbar.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ausgangssignale mit einem Referenzsignal verglichen werden. Von Vorteil ist dabei, dass eine feste Bezugsgröße, die durch das Referenzsignal gegeben ist, verwendbar ist, um die Phasendifferenz zu bestimmen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ausgangssignale jeweils Fourier-transformiert werden, um die Phasendifferenz zwischen den ermittelten Signalen zu bestimmen und die Relativposition zu bestimmen, insbesondere zu berechnen. Beispielsweise kann eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) mit Vorteil eingesetzt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abstandsangabe aus einer Tabelle ausgelesen wird, in welcher die Abhängigkeit der Abstandsangabe von der Phasendifferenz hinterlegt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Ermittelung der Relativposition auch anhand eines Vergleichs der ermittelten Phasendifferenzen mit in der Tabelle hinterlegten Abstandsangaben möglich ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Berechnung der Abstandsangabe zu aufwendig ist. Somit kann das Verfahren mit einem geringen Bedarf an Rechenkapazität ausgeführt werden.
Bei dem Messverfahren können zusätzlich folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:

– Aufnahme des periodischen Signals des Senders mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten, ein zweites Paar bildenden Empfangseinheiten des Empfängers, wobei wenigstens eine Empfangseinheit des zweiten Paares nicht zu dem ersten Paar gehört;
– automatische Bestimmung einer zweiten Phasendifferenz zwischen Ausgangssignalen des zweiten Paars von Empfangseinheiten;
– automatische Ermittlung einer die Relativposition beschreibenden, vorzugsweise zweidimensionalen Abstandsangabe zwischen dem Sender und dem Empfänger aus den beiden ermittelten Phasendifferenzen.

Von Vorteil ist dabei, zwei getrennt voneinander auswertbare Phasendifferenzen vorliegen, die zur Berechnung/Ermittlung einer zweidimensionalen Abstandsangabe verwendbar sind und verwendet werden.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei einem Verfahren zum berührungslosen Laden eines Akkumulators eines Elektrofahrzeugs aus einem stationär verlegten Primärleiter sind, dass folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind:

– automatische Bestimmung einer eine Relativposition des Elektrofahrzeugs in Bezug auf den Primärleiter beschreibenden Abstandsangabe mit einem erfindungsgemäßen Messverfahren, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der Ansprüche 11 bis 13, und/oder unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
– Vergleich der Abstandsangabe mit einem vorgegebenen, insbesondere in der Auswerteeinheit hinterlegten Toleranzwert;
– Generierung eines Steuersignals, wenn die Abstandsangabe den Toleranzwert unterschreitet oder überschreitet.

Von Vorteil ist dabei, dass der Ladevorgang automatisch startbar und beendbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Laden des Akkumulators durch das Steuersignal gestartet wird. Von Vorteil ist dabei, dass das Laden des Akkumulators automatisch gestartet werden kann, sobald die Abstandsangabe einen vordefinierten Toleranzwert erreicht oder unterschreitet.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Laden des Akkumulators durch das Steuersignal beendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass das Laden des Akkumulators automatisch unterbrochen werden kann, sobald das Elektrofahrzeug die Ladeposition verlässt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Steuersignal als ein Hinweissignal ausgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Relativposition des Elektrofahrzeugs zu dem Primärleiter beispielsweise einem Fahrer des Elektrofahrzeugs angezeigt werden kann, sodass dieser weiß oder erkennen kann, wann das Elektrofahrzeug die erforderliche Ladeposition erreicht hat und er den Positioniervorgang beenden kann. Solch ein Hinweissignal könnte beispielsweise ein akustisches Signal, beispielsweise eine Tonfolge oder ein einzelner Signalton, ein optisches Signal oder eine Anzeige auf einem Display oder ein sonstiges Signal einer Signalisierungs- oder Visualisierungsvorrichtung sein.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmale der Ausführungsbeispiele.
Es zeigen in zum Teil schematisierter Darstellung:
1: eine Prinzip-Skizze einer erfindungsgemäßen Lade-Anlage mit einem Primärleiter und einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung mit einer Koppeleinheit und einem Empfänger, wobei die Ladevorrichtung in einem Elektrofahrzeug und der Primärleiter in einer Bodenplatte angeordnet ist und sich das Elektrofahrzeug in Ladeposition über dem Primärleiter befindet,
2: eine Prinzip-Skizze des in 1 verwendeten Empfängers,
3: eine Darstellung eines Empfängers mit zwei Empfangseinheiten in einem elektromagnetischen Feld sowie
4: eine Ansicht des in 3 dargestellten Empfängers in einem elektromagnetischen Feld eines stromdurchflossenen Primärleiters, der zum Aufladen eines Akkumulators eines Elektrofahrzeugs dient.
Die 1 bis 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
1 zeigt eine Messvorrichtung 1 zur Bestimmung einer Relativposition eines ein periodisches Signal aussendenden Senders 2. Die Messvorrichtung 1 hat einen Empfänger 3, der zum Empfangen des von dem Sender 2 ausgesendeten, elektromagnetischen Signals eingerichtet ist. Im Ausführungsbeispiel gehört der Sender 2 nicht zur Messvorrichtung 1.
Gemäß 2, die eine Prinzip-Skizze des Empfängers 3 zeigt, weist der Empfänger zwei zueinander beabstandete Empfangseinheiten 4 und 5 auf. Die Empfangseinheiten 4, 5 sind jeweils als Antennen, insbesondere als Spulen, ausgebildet.
Ferner ist an der Messvorrichtung 1 eine Auswerteeinheit 6 ausgebildet, welche zur automatischen Ermittlung einer Phasendifferenz zwischen von den Empfangseinheiten 4 und 5 zu dem elektromagnetischen Signal des Senders 2 jeweils erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist.
Hierbei liegen die Ausgangssignale der Empfangseinheit 4 an einem Ausgang 21 an. Die Ausgangssignale der Empfangseinheit 5 liegen an einem Ausgang 22 an.
Die Ausgänge 21, 22 und die Empfangseinheiten 4, 5 können hierbei separat voneinander ausgebildet sein, oder es kann – wie hier gezeigt – beispielsweise vorgesehen sein, dass beide Ausgänge 21, 22 einen gemeinsamen Anschluss 23 haben.
Das elektromagnetische Signal des Senders 2 ist in den 3 und 4 durch die Feldlinien 7 dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die beiden Empfangseinheiten 4 und 5 des Empfängers 3 entlang einer Verbindungslinie 27 in einem Abstand C voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Empfangseinheiten 4, 5 bilden so ein erstes Paar 24 von Empfangseinheiten 4, 5.
Zwischen dem Sender 2 und dem Empfänger 3 gibt es einen vertikalen Abstand h, der senkrecht zu dem Abstand C zwischen den beiden Empfangseinheiten 4 und 5 orientiert ist. Die beiden Abstände C und h führen dazu, dass ein von dem Sender 2 ausgesendetes Signal 7 unterschiedlich lange Strecken zurücklegen muss, bis es die beiden Empfangseinheiten 4 und 5 des Empfängers 3 erreicht. In Abhängigkeit der zurückgelegten Strecke und einer Wellenlänge des Signals 7 können die beiden Empfangseinheiten 4 und 5 an den jeweiligen Ausgängen 21, 22 Ausgangssignale mit unterschiedlichen Phasen generieren. Diese Ausgangssignale weisen somit eine Phasendifferenz zueinander auf, aus welcher die Relativposition des Senders 2 zu dem Empfänger 3 nach bekannten geometrischen Gesetzmäßigkeiten bestimmt werden kann.
Die Messvorrichtung 1 weist neben dem ersten Paar 24 auch ein zweites Paar 25 mit wie weiteren, zu dem Empfänger 3 gehörenden Empfangseinheiten 8 und 9 auf. Die Empfangseinheiten 8, 9 sind wie die Empfangseinheiten 4, 5 ausgestaltet, jedoch entlang einer zweiten Verbindungslinie 28 (vgl. 2) voneinander beabstandet angeordnet. Die beiden Verbindungslinien 27, 28 der beiden Paare von Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 sind senkrecht zu dem vertikalen Abstand h orientiert und gekreuzt zueinander angeordnet. Sie spannen eine Ebene auf oder sind windschief zueinander angeordnet, sodass mit jedem Paar 24, 25 eine Phasendifferenz ermittelt werden kann, die jeweils zu einer Abstandsangabe, also einen horizontalen Abstand l, in einer Richtung führt. Diese Abstandsangabe ist somit auf die Verbindungslinie zwischen den jeweiligen Empfangseinheiten 4, 5, 8, 9 bezogen. Beide Abstandsangaben ergeben zusammen eine zweidimensionale Abstandsangabe.
Im Ausführungsbeispiel liegen die Empfangseinheiten 4, 5, 8, 9 an dem Eckpunkten eines Viereckes. Die Empfangseinheiten 4, 5 des ersten Paares 24 sind an einander gegenüberliegende Ecken angeordnet. Das erste Paar 24 beschreibt somit eine Diagonale des Vierecks.
Die Empfangseinheiten 8, 9 sind an den verbleibenden Ecken des Viereckes angeordnet. Das zweite Paar 25 beschreibt somit ebenfalls eine Diagonale.
Das Viereck kann hierbei in einer Ebene liegen, oder die Paare 24, 25 können übereinander angeordnet sein.
Die Auswerteeinheit 6 ist zur automatischen Bestimmung einer Phasendifferenz zwischen an dem Empfänger 3 und den zugehörigen Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 zu dem Signal des Senders 2 erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet.
Mithilfe der Auswerteeinheit 6 kann aus den ermittelten Phasendifferenzen eine die Relativposition des Senders 2 zu dem Empfänger 3 beschreibende Abstandsangabe ermittelt werden, die zunächst zweidimensional ist und die durch den bekannten senkrechten Abstand h zu einer räumlichen, dreidimensionalen Relativpositionsangabe des Senders 2 zu dem Empfänger 3 vervollständigt werden kann.
Für viele Zwecke ist es ausreichend, als Abstandsangabe den horizontalen Abstand l aus der Phasendifferenz zu berechnen. Dies gibt besonders dann, wenn der Sender 2 und der Empfänger 3 nur horizontal Richtung gegeneinander verfahrbar sind.
Die Phasendifferenz der Ausgangssignale des ersten Paares 24 kann zur Berechnung eines ersten horizontalen Abstands l verwendet werden.
Die Phasendifferenz der Ausgangssignale des zweiten Paares 25 kann zur Berechnung eines zweiten horizontalen Abstands, der beispielsweise senkrecht, zu dem ersten horizontalen Abstand liegen kann, verwendet werden.
Erster horizontaler Abstand l und zweiter horizontaler Abstand definieren eine zweidimensionale oder zweikomponentige Abstandsangabe. Hierdurch ist die Relativposition des Senders 2 zum Empfänger 3 in einer horizontalen Ebene beschreibbar.
Der Empfänger 3 und/oder die Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 können Bestandteil einer Datenübertragungseinrichtung 10 sein, die der Datenkommunikation zwischen dem Empfänger 3 und dem Sender 2 dient. Mit Hilfe einer solchen Datenübertragungseinrichtung 10 können beispielsweise Informationen bezüglich der Relativposition des Empfängers 3 zu dem Sender 2 oder andere Nutzdaten zwischen diesen beiden ausgetauscht werden.
Die Auswerteeinheit 6 kann zur Ermittlung der Phasendifferenz und Ableitung der Relativposition jeweils eine Fourier-Transformierte zu den Ausgangssignalen der Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 berechnen.
Dabei ist die Auswerteeinheit 6 für einen Vergleich der Ausgangssignale der Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 mit einem Referenzsignal eingerichtet. Aus diesem Vergleich kann eine Phasendifferenz der Ausgangssignale zu dem Referenzsignal ermittelt werden.
Das Referenzsignal kann in der Auswerteeinheit mit einem Generator 26 erzeugt werden.
Die beschriebene Messvorrichtung 1 ist dabei Teil einer Ladevorrichtung 11 zum Laden eines Akkumulators 12 mit einer an einen Akkumulator 12 angeschlossenen oder anschließbaren Koppeleinheit 13. Die Koppeleinheit 13 ist zur Ladung des Akkumulators 12 an einen mit einem Ladestrom beaufschlagten Primärleiter 14 induktiv resonant ankoppelbar. Gemäß 1 ist dieser Primärleiter 14 über einen Anschluss 15 an ein nicht dargestelltes Stromnetz anschließbar. Der Primärleiter 14 kann hierbei mit einem Wechselstrom von konstanter Frequenz im Bereich 10 kHz bis 150 kHz und/oder mit einer konstanten Amplitude von wenigstens 10 A, beispielsweise 60 A, beaufschlagt sein.
Die Ladevorrichtung 11 ist dabei auch mit einer Steuerungseinheit 16, die zur Steuerung eines Ladevorgangs eingerichtet ist, ausgestattet. Die Ladevorrichtung 11 wirkt dabei mit der zuvor beschriebenen Messvorrichtung 1 zusammen, wobei eine Relativposition der Koppeleinheit 13 in Bezug auf den Primärleiter 14 mit der von der Auswerteeinheit 6 der Messvorrichtung 1 gewonnenen Abstandsangabe l, hier dem horizontalen Abstand beschreibbar ist. Die Messvorrichtung 1 und die Auswerteeinheit 6 stehen währenddessen in Steuerverbindung mit der Steuerungseinheit 16.
Die Steuerungseinheit 16 dient der Generierung von Steuersignalen, wenn die ermittelte Abstandsangabe zwischen den Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 des Empfängers 3 und dem Primärleiter 14 einen vorgegebenen Toleranzwert über- oder unterschreitet. Bei Unterschreiten des Toleranzwertes für die Abstandangabe gibt die Steuerungseinheit 16 ein Steuersignal zum Starten des Ladevorgangs des Akkumulators 12 an die Ladevorrichtung 11 weiter. Sobald eine Abstandsangabe ermittelt wird, die den Toleranzwert überschreitet, sendet die Steuerungseinheit 16 ein Steuersignal an die Ladevorrichtung 11, das die Beendigung des Ladevorgangs zur Folge hat.
Mit besagter Steuerungseinheit 16 ist es auch möglich, ein Hinweissignal bei Unterschreiten und/oder bei Überschreiten des Toleranzwerts für die Abstandsangabe zu generieren. Somit kann einem Benutzer der Ladevorrichtung 11 signalisiert werden, wann die Koppeleinheit 13 in einer geeigneten Relativposition, beispielsweise innerhalb eines durch den Toleranzwert definierten Bereichs, zu dem Primärleiter 14 ist.
Sowohl die Ladevorrichtung 11 als auch die Messvorrichtung 1 sind in einem im Ganzen mit 17 bezeichneten Elektrofahrzeug verbaut. Das Elektrofahrzeug 17 weist einen aus dem Akkumulator 12 versorgbaren elektrischen Antrieb 18 auf.
Die Ladevorrichtung 11 und der Primärleiter 14 sowie der Sender 2 bilden gemeinsam eine Lade-Anlage 19 zum Laden des Akkumulators 12. Dabei besteht die Lade-Anlage 19 aus einem beweglichen Teil und einem positionsfestem Teil.
Dabei ist die Koppeleinheit 13 mit dem Empfänger 3 und den Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 relativ zu dem Primärleiter 14 verfahrbar, also beweglich. Der Primärleiter 14 gehört dagegen zum positionsfesten Teil der Lade-Anlage 19.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 1 sind die Koppeleinheit 13 sowie der Empfänger 3 mit den beiden Paaren 24, 25 von Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 beweglich und verfahrbar an dem Elektrofahrzeug 17 angeordnet. Der Primärleiter 14 ist in einem Fußboden oder einer Bodenplatte 20 ortsfest und in einem konstanten, in Gebrauchsstellung vertikalen Abstand h zu der Ladevorrichtung mit dem Empfänger 3 und der Koppeleinheit 13 des Elektrofahrzeugs 17 angeordnet. Der Abstand h ist dabei abhängig davon, auf welcher Höhe die Ladevorrichtung 11 mit dem Empfänger 3 und der Koppeleinheit 13 in oder an dem Elektrofahrzeug 17 angeordnet sind.
Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Primärleiter 14 nicht in einer Bodenplatte 20, wie in 1 gezeigt, sondern beispielsweise in einer Matte oder in einem Bodenbelag angeordnet.
Der Sender 2 kann auch mit dem Primärleiter 14 baulich verbunden bzw. mit diesem identisch sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Primärleiter 14 auch als Sender 2 verwendet, ist mit diesem also identisch.
4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Primärleiter 14. In einer parallelen Ebene zu der Ebene des Primärleiters 14 ist auch ein Empfänger 3 mit Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 in dem elektromagnetischen Feld des Primärleiters 14 angeordnet. Der Primärleiter 14 ist ringförmig und dient als Sender 2. In oben beschriebener Weise kann die Relativposition des Primärleiters 14 zu dem Empfänger 3 bestimmt werden.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sender 2 mit dem beweglichen Teil der Lade-Anlage 19 – hier also an dem Elektrofahrzeug 17 – und der Empfänger 3 mit dem ortsfesten Primärleiter 14 baulich verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung umgekehrte Anordnung des Senders 2 und des Empfängers 3 mit den Empfangseinheiten 4.
Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Elemente der Erfindung kann nachfolgend beschriebenes Messverfahren zur Bestimmung der Relativposition des Senders 2 zu dem Empfänger 3, also hier des Elektrofahrzeugs 17 zu dem in der Bodenplatte 20 verbauten Primärleiter 14, durchgeführt werden.
Zunächst wird ein periodisches Signal des als Sender 2 fungierenden Primärleiters 14 mit den beiden Paaren 24, 25 von zueinander beabstandeten Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 des Empfängers 3 aufgenommen. In einem zweiten Schritt erfolgt eine automatische Bestimmung der Phasendifferenzen der Ausgangssignale der beiden Paare 24, 25 von zueinander beabstandeten Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 des Empfängers 3, wonach eine automatische Bestimmung einer die Relativposition beschreibenden Abstandsangabe zwischen dem Sender 2 und dem Empfänger 3 (hier die Relativposition des Elektrofahrzeugs 17 zu dem in der Bodenplatte 20 angeordneten Primärleiter 14) aus den ermittelten Phasendifferenzen mit Hilfe der Auswerteinheit 6 vorgenommen wird. Die Abstandsangabe ist im vorliegenden Fall der horizontale Abstand h des Mittelpunktes des Senders 2 von dem Mittelpunkt des Empfängers 3. Der horizontale Abstand h ergibt sich durch eine vertikale Projektion des Senders 2 auf die Ebene des Empfängers 3 oder Empfängers 3 auf die Ebene des Senders 2.
Hierzu können die Ausgangssignale mit einem Referenzsignal verglichen werden. Zur Bestimmung der die Relativposition beschreibenden Abstandangabe werden die Ausgangssignale jeweils Fourier-transformiert.
In der Auswerteeinheit 6 ist eine Tabelle abgespeichert, in welcher die Abhängigkeit der Abstandangabe von der Phasendifferenz hinterlegt ist. Die jeweilige Abstandsangabe kann somit für die ermittelte Phasendifferenz ausgelesen werden.
Sämtliche bisher dargestellte Merkmale der Erfindung können bei einem Verfahren zum berührungslosen Laden des bereits beschriebenen Elektrofahrzeugs 17 mithilfe des ebenfalls bereits beschriebenen stationär verlegten Primärleiters 14 verwendet werden.
Das Verfahren wird nach folgenden Verfahrensschritten durchgeführt: In einem ersten Schritt erfolgt eine automatische Bestimmung einer Relativposition des Elektrofahrzeugs 17 in Bezug auf den Primärleiter 14 mit dem zuvor beschriebenen Messverfahren.
Danach erfolgt ein Vergleich dieser ermittelten Relativposition mit einem vorgegebenen, insbesondere in der Auswerteeinheit 6 hinterlegten Toleranzwert. Auf Basis dieses Vergleichs wird dann ein Steuersignal generiert, dass das Laden des Akkumulators 12 startet, sobald die Abstandsangabe den vorgegebenen Toleranzwert erreicht oder unterschreitet. Das heißt, sobald das Elektrofahrzeug 17 eine durch diesen Toleranzwert definierte Ladeposition, charakterisiert durch einen definierten Ladeabstand, eingenommen hat, beginnt der Ladevorgang.
Bei einem Überschreiten dieses den Ladeabstand definierenden Toleranzwerts, also wenn das Elektrofahrzeug auf seiner Ladeposition herausbewegt wird, wird ein Steuersignal generiert, durch das der Ladevorgang des Akkumulators 13 unterbrochen wird. Es können auch für den Beginn und die Beendigung unterschiedliche Toleranzwerte definiert sein, um ein Hystereseverhalten zu erreichen.
Somit kann der Ladevorgang, bei dem der der Primärleiter 14 mit voller Ladeleistung bestromt wird, automatisch gestartet werden, wenn das Elektrofahrzeug 17 in der richtigen Ladeposition ist, und automatisch beendet werden, wenn das Elektrofahrzeug die Ladeposition wieder verlässt.
Das Steuersignal kann zudem auch als Hinweissignal für einen Fahrer des Elektrofahrzeugs 17 ausgegeben werden, das dem Fahrer anzeigt, wann das Elektrofahrzeug 17 die Ladeposition erreicht bzw. wieder verlassen hat.
Die Messvorrichtung 1 dient der Bestimmung der Relativposition des ein periodisches Signal aussendenden Senders 2 zu dem Empfänger 3, der zum Empfangen des von dem Sender 2 ausgesendeten Signals eingerichtet ist. Der Empfänger 2 weist die Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 auf, die der automatischen Ermittlung einer Phasendifferenz zwischen den von den Empfangseinheiten 4, 5, 8 und 9 zu dem Signal des Senders 2 jeweils erzeugten Ausgangssignalen dienen. Aus der Phasendifferenz kann die Relativposition des Senders 2 zu dem Empfänger 3 automatisch mithilfe der Auswerteeinheit 6 bestimmt werden. Die Messvorrichtung 1 kann zum Beispiel bei der Überprüfung oder Steuerung der Positionierung des mit dem Empfänger 2 ausgestatteten Elektrofahrzeugs 17 gegenüber dem den Akkumulator 12 des Elektrofahrzeugs 17 ladenden, ortsfesten Primärleiter 17, der auch als Sender 2 fungiert, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: Sender
3: Empfänger
4, 5: Empfangseinheiten
6: Auswerteeinheit
7: Feldlinien des Signals
8, 9: Empfangseinheiten
10: Datenübertragungseinrichtung
11: Ladevorrichtung
12: Akkumulator
13: Koppeleinheit
14: Primärleiter
15: Anschluss
16: Steuerungseinheit
17: Elektrofahrzeug
18: Antrieb
19: Lade-Anlage
20: Fußboden oder Bodenplatte
21, 22: Ausgang
23: Anschluss
24: erstes Paar von Empfangseinheiten
25: zweites Paar von Empfangseinheiten
26: Generator
27, 28: Verbindungslinie
C: Abstand zwischen den Empfangseinheiten 4 und 5
h: vertikaler Abstand
l: horizontaler Abstand

Claims

Messvorrichtung (1) zur Bestimmung einer Relativposition eines ein periodisches Signal (7) aussendenden Senders (2) mit einem Empfänger (3), der zum Empfangen des von dem Sender (2) ausgesendeten Signals (7) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) zwei zueinander beabstandete Empfangseinheiten (4, 5) aufweist, dass eine Auswerteeinheit (6) ausgebildet ist, welche zur automatischen Ermittlung einer Phasendifferenz zwischen den von den Empfangseinheiten (4, 5) zu dem Signal (7) des Senders (2) jeweils erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist, und dass die Auswerteeinheit (6) zur automatischen Ermittlung einer die Relativposition des Senders (2) zu dem Empfänger (3) beschreibenden Abstandsangabe aus der Phasendifferenz eingerichtet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsangabe auf eine Verbindungslinie (27, 28) zwischen den Empfangseinheiten (4, 5) bezogen ist und/oder dass der Empfänger (3) zum Empfangen eines elektromagnetischen Signals (7) des Senders (2) eingerichtet ist und/oder dass die Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) als Antennen, insbesondere als Spulen, ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) wenigstens drei voneinander beabstandete, ein erstes Paar (24, 25) und ein zweites Paar (24, 25) bildende Empfangseinheiten aufweist und/oder dass die Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) des ersten Paars (24, 25) entlang einer ersten Verbindungslinie (27, 28) voneinander beabstandet angeordnet sind und die Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) des zweiten Paars (24, 25) entlang einer zweiten Verbindungslinie (27, 28) voneinander beabstandet angeordnet sind, und/oder dass die erste Verbindungslinie (27, 28) und die zweite Verbindungslinie (27, 28) eine Ebene aufspannen oder dass die erste Verbindungslinie (27, 28) windschief zu der zweiten Verbindungslinie (27, 28) ausgerichtet ist und/oder dass das erste Paar (24, 25) von Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) einerseits und das zweite Paar von Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) andererseits separat voneinander ausgebildet sind und/oder dass die Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) die Ecken eines Viereckes beschreiben, wobei die erste Verbindungslinie (27, 28) und die zweite Verbindungslinie (27, 28)) auf einer Diagonalen des Viereckes liegen.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) zur automatischen Bestimmung einer ersten Phasendifferenz zwischen den an dem oder einem ersten Paar (24, 25) von Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) zu dem Signal (7) des Senders (2) erzeugten Ausgangssignalen und einer zweiten Phasendifferenz zwischen den an dem oder einem zweiten Paar (24, 25) von Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) zu dem Signal (7) des Senders (2) erzeugten Ausgangssignalen eingerichtet ist und/oder dass die Auswerteeinheit (6) zur automatischen Bestimmung einer die Relativposition beschreibenden, vorzugsweise zweidimensionalen Abstandsangabe aus der ersten Phasendifferenz und der zweiten Phasendifferenz eingerichtet ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (3) und/oder die Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) Bestandteil einer Datenübertragungseinrichtung (10) sind, die der Datenkommunikation zwischen Empfänger (3) und Sender (2) dient, und/oder dass die Auswerteeinheit (6) zur Berechnung einer Fourier-Transformierten zu den Ausgangssignalen der Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) eingerichtet ist und/oder dass die Auswerteeinheit (6) zum Vergleich wenigstens eines Ausgangssignals der Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) mit einem Referenzsignal eingerichtet ist
Ladevorrichtung (11) zum Laden eines Akkumulators (12), mit einer an einen Akkumulator (12) angeschlossenen oder anschließbaren Koppeleinheit (13), welche zur Ladung des Akkumulators (12) an einen mit einem Ladestrom beaufschlagten Primärleiter (14) induktiv resonant ankoppelbar ist, und mit einer Steuerungseinheit (16), die zur Steuerung des Ladevorgangs eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, wobei eine Relativposition der Koppeleinheit (13) in Bezug auf den Primärleiter (14) mit der von der Auswerteeinheit (6) der Messvorrichtung (1) gewonnenen Abstandsangabe beschreibbar ist, und dass die Messvorrichtung 16) in Steuerverbindung mit der Steuerungseinheit (16) steht.
Ladevorrichtung (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (16) zur Generierung eines Steuerungssignals eingerichtet ist, wenn die Abstandsangabe einen vorgegebenen Toleranzwert über- der unterschreitet und/oder dass die Steuerungseinheit (16) zum Start des Ladevorgangs bei Unterschreitung eines Toleranzwerts für die Abstandsangabe und/oder zur Beendigung des Ladevorgangs bei Überschreitung eines Toleranzwerts für die Abstandsangabe eingerichtet ist und/oder dass die Steuerungseinheit (16) zur Generierung eines Hinweissignals bei Unterschreitung und/oder bei Überschreitung eines Toleranzwerts für die Abstandsangabe eingerichtet ist.
Elektrofahrzeug (17) mit einem aus einem Akkumulator (12) versorgbaren elektrischen Antriebsmotor (18) und mit einer Ladevorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 oder 7.
Lade-Anlage (19) zum Laden eines Akkumulators (12), mit einem mit einem Ladestrom beaufschlagbaren Primärleiter (14), einem Sender (2) und einer Ladevorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 oder 7.
Lade-Anlage (19) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (13) relativ zu dem Primärleiter (14) verfahrbar, insbesondere an einem Elektrofahrzeug (17), angeordnet ist und/oder dass der Sender (2) mit der Koppeleinheit (13) baulich verbunden ist und/oder dass der Sender (2) mit dem Primärleiter (14) baulich verbunden ist, insbesondere in einem Fußboden (20) und/oder dass der Sender (2) und/oder der Empfänger (3) als Teil einer Datenübertragungseinheit (10) ausgebildet ist/sind.
Messverfahren zur Bestimmung einer Relativposition eines Senders (2) zu einem Empfänger (3), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Aufnahme eines periodischen Signals des Senders mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten, ein erstes Paar (24, 25) bildenden Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) des Empfängers (3); – automatische Bestimmung einer ersten Phasendifferenz zwischen Ausgangssignalen der wenigstens zwei Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) des ersten Paares; – automatische Bestimmung einer die Relativposition beschreibenden Abstandsangabe zwischen dem Sender (2) und dem Empfänger (3) aus der ermittelten ersten Phasendifferenz.
Messverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale mit einem Referenzsignal verglichen werden und/oder dass die Ausgangssignale jeweils Fourier-transformiert werden und/oder dass die Abstandsangabe aus einer Tabelle ausgelesen wird, in welcher die Abhängigkeit der Abstandsangabe von der Phasendifferenz hinterlegt ist.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Aufnahme des periodischen Signals des Senders (12) mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten, ein zweites Paar (24, 25) bildenden Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9) des Empfängers (3), wobei wenigstens eine Empfangseinheit (4, 5, 8, 9) des zweiten Paares (24, 25) nicht zu dem ersten Paar (24, 25) gehört; – automatische Bestimmung einer zweiten Phasendifferenz zwischen Ausgangsignalen des zweiten Paares (24, 25) von Empfangseinheiten (4, 5, 8, 9); – automatische Ermittlung einer die Relativposition beschreibenden, vorzugsweise zweidimensionalen Abstandsangabe zwischen dem Sender (2) und dem Empfänger (3) aus den beiden ermittelten Phasendifferenzen.
Verfahren zum berührungslosen Laden eines Akkumulators (12) eines Elektrofahrzeugs (17) aus einem stationär verlegten Primärleiter (14), dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – Automatische Bestimmung einer eine Relativposition des Elektrofahrzeugs (17) in Bezug auf den Primärleiter (14) beschreibenden Abstandsangabe mit einem Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 und/oder unter Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; – Vergleich der Abstandsangabe mit einem vorgegebenen, insbesondere in der Auswerteeinheit hinterlegten Toleranzwert; – Generierung eines Steuersignals, wenn die Abstandsangabe den Toleranzwert unterschreitet oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Laden des Akkumulators (12) durch das Steuersignal gestartet wird und/oder dass das Laden des Akkumulators (12) durch das Steuersignal beendet wird und/oder dass das Steuersignal als ein Hinweissignal ausgegeben wird.