DE102014206379A1

DE102014206379A1 - Bereitstellung von Fahrzeugfunktionen in Kombination mit einem Induktivladesystem

Info

Publication number: DE102014206379A1
Application number: DE102014206379.5A
Authority: DE
Inventors: Torsten Herzog
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-10-08
Also published as: WO2015149962A1; US20170015206A1; CN106132760B; CN106132760A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung von ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen, insbesondere von einer schlüssellosen Zugangsfunktion zu einem Fahrzeug, im Zusammenspiel mit einem Ladesystem. Es wird eine Steuereinheit (205) für ein Ladesystem (110, 111, 101, 102, 105) zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug (100) beschrieben. Das Ladesystem (110, 111, 101, 102, 105) umfasst ein oder mehrere Spulen, durch die ein elektromagnetisches Ladefeld erzeugt wird. Die Steuereinheit (205) ist eingerichtet, zu detektieren, dass eine Sendeeinheit (201) ein Signal aussendet oder aussenden wird, das durch das Ladefeld gestört wird. Desweiteren ist die Steuereinheit (205) eingerichtet, zu veranlassen, dass das elektromagnetische Ladefeld unterbrochen wird, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit (201) das Signal aussendet oder aussenden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung ein oder mehrerer Fahrzeugfunktionen, insbesondere einer schlüssellosen Zugangsfunktion zu einem Fahrzeug, im Zusammenspiel mit einer kabellosen Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge, z.B. mit einem induktiven Ladesystem.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie, in der elektrische Energie zum Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.
Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit 120 die elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Speicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine sogenannte Sekundärspule im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule über eine nicht gezeigte Impedanzanpassung und einen Gleichrichter 101 mit dem Speicher 103 verbunden ist. Die Sekundärspule ist typischerweise Teil einer sogenannten „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit 102.
Die Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 kann über einer Primärspule positioniert werden, wobei die Primärspule z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 111. Die Primärspule ist mit einer Stromversorgung 110 (in diesem Dokument auch als Ladeeinheit 110 bezeichnet) verbunden. Die Stromversorgung 110 kann einen Radio-Frequenz-Generator umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 erzeugt, wodurch ein magnetisches Feld induziert wird. Dieses magnetische Feld wird in diesem Dokument auch als elektromagnetisches Ladefeld bezeichnet. Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule der WPT-Bodeneinheit 111 und Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 über die Unterbodenfreiheit 120 wird durch das magnetische Feld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch den Gleichrichter 101 gleichgerichtet und im Speicher 103 (z.B. in der Batterie) gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von der Stromversorgung 110 zum Energie-Speicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät 105 (auch als WPT-Steuergerät 105 bezeichnet) gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät 105 kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos, mit der Ladeeinheit 110 (z.B. mit einer Wallbox) oder mit der WPT-Bodeneinheit 111 zu kommunizieren.
Das von dem AC Strom in den Spulen der Einheiten 111, 102 erzeugte elektromagnetische Ladefeld kann sich störend auf die Umwelt auswirken. Beispielsweise können durch das elektromagnetische Feld Funktionen des Fahrzeugs 100 oder von benachbarten Fahrzeugen 100 beeinträchtigt werden. Insbesondere kann durch das elektromagnetische Feld eine schlüssellose Zugangsfunktion und/oder eine schlüssellose Motorstartfunktion des Fahrzeugs 100 beeinträchtigt werden. Bei der schlüssellosen Zugangsfunktion und/oder bei der schlüssellosen Motorstartfunktion kann es sich um Fahrzeugfunktionen handeln, bei denen ein Fahrzeugschlüssel über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit dem Fahrzeug 100 kommuniziert, um einen Zugang zum Fahrzeug 100 zu ermöglichen und/oder um den Motor des Fahrzeugs 100 zu starten, ohne dass es einer Aktion des Benutzers des Fahrzeugschlüssels bedarf. Der Fahrzeugschlüssel kann z.B. in einer Tasche des Benutzers verbleiben.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Fahrzeugfunktionen, insbesondere eine schlüssellose Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion, im Zusammenspiel mit einem induktiven Ladevorgang des Fahrzeugs in störungsfreier Weise bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Ladesystem zur drahtlosen oder kabellosen Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug beschrieben. Bei dem Ladesystem kann es sich z.B. um ein induktives Ladesystem handeln. Das Fahrzeug kann z.B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen und/oder ein Motorrad umfassen. Das Ladesystem kann ein oder mehrere Spulen umfassen, durch die ein elektromagnetisches Ladefeld erzeugt wird. Das Ladefeld umfasst typischerweise Frequenzanteile in einem vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich. Der Ladefeld-Frequenzbereich kann im LF(Low Frequency)-Bereich liegen, z.B. bei 80–90kHz. Durch das elektromagnetische Ladefeld kann elektrische Energie an das Fahrzeug übertragen werden.
Das Fahrzeug, welches über das Ladefeld elektrische Energie bezieht, oder ein benachbartes Fahrzeug können eine Fahrzeugfunktion bereitstellen, wobei die Fahrzeugfunktion das Aussenden eines Signals umfasst. Das Signal kann durch eine Sendeeinheit des Fahrzeugs oder des benachbarten Fahrzeugs ausgesendet werden. Das Signal kann Frequenzanteile in einem Signal-Frequenzbereich umfassen. Der Signal-Frequenzbereich kann im LF Bereich liegen, z.B. bei 20–140kHz.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu detektieren, dass die Sendeeinheit (z.B. des Fahrzeugs oder des benachbarten Fahrzeugs) ein Signal zur Bereitstellung der Fahrzeugfunktion aussendet oder aussenden wird. Dabei wird das Signal durch das Ladefeld gestört, z.B. weil der Signal-Frequenzbereich und der Ladefeld-Frequenzbereich sich überlappen und/oder aneinander angrenzen und/oder weil ein Empfänger des Signals (z.B. die in diesem Dokument beschriebene erste und/oder zweite Empfangseinheit) durch den Ladefeld-Frequenzbereich gestört wird. Die Störung des ausgesendeten Signals durch das Ladefeld kann zu einer Beeinträchtigung der bereitgestellten Fahrzeugfunktion führen.
Die Steuereinheit ist daher eingerichtet, zu veranlassen, dass das elektromagnetische Ladefeld unterbrochen wird, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit das Signal aussendet oder aussenden wird. So kann sichergestellt werden, dass die Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs oder des benachbarten Fahrzeugs nicht durch den induktiven Ladevorgang gestört wird.
Bei der bereitgestellten Fahrzeugfunktion kann es sich um eine schlüssellose Zugangsfunktion zu einem Fahrzeug und/oder um eine schlüssellose Motorstartfunktion eines Motors des Fahrzeugs handeln. In diesem Fall kann das Signal ein Anfragesignal der Sendeeinheit des Fahrzeugs an eine erste Empfangseinheit eines Fahrzeugschlüssels zur Bereitstellung der Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion umfassen. Durch die automatische Abschaltung des Ladefelds wird ermöglicht, dass die Empfangseinheit des Fahrzeugschlüssels reduzierte Anforderungen an Frequenzselektivität und Signalverarbeitung aufweist. Es können somit Energie-effiziente, Platz-effiziente und Kosten-effiziente Empfangseinheiten für den Fahrzeugschlüssel verwendet werden.
Um das Aussenden des Signals durch die Sendeeinheit zu detektieren kann das Ladesystem eine zweite Empfangseinheit umfassen, die eingerichtet ist, das von der Sendeeinheit versendete Signal zu empfangen. Die zweite Empfangseinheit kann eine höhere Frequenzselektivität aufweisen als die erste Empfangseinheit. Insbesondere kann die zweite Empfangseinheit eingerichtet sein, auch bei Vorliegen des Ladefelds zumindest einen Teil des von der Sendeeinheit versendeten Signals zu empfangen. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob die zweite Empfangseinheit zumindest einen Teil des Signals empfangen hat, und somit detektieren, dass die Sendeeinheit das Signal aussendet. Somit kann in zuverlässiger Weise erkannt werden, dass eine Fahrzeugfunktion im Fahrzeug oder in dem benachbarten Fahrzeug bereitgestellt werden soll.
Das von der Sendeeinheit ausgesendete Signal kann eine Vielzahl von Signalteilen umfassen, die sequentiell nacheinander versendet werden. Ein erster Teil des Signals kann daraufhin ausgelegt sein, eine Empfangseinheit des Signals auf den Empfang der restlichen Teile des Signals vorzubereiten. Die zweite Empfangseinheit (d.h. die Empfangseinheit des Ladesystems) kann eingerichtet sein, diesen ersten Teil des Signals zu empfangen, und die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass dieser erste Teil des Signals ausgesendet wurde. Daraufhin kann das Ladefeld unterbrochen werden. Die Unterbrechung kann derart erfolgen, dass bei Aussenden der weiteren Teile des Signals durch die Sendeeinheit das Ladefeld bereits unterbrochen ist, und damit nicht mehr die Übertragung des Signals stört. So kann sichergestellt werden, dass die Fahrzeugfunktion bereitgestellt werden kann, ohne dass ein erneutes Verwenden des Signals erfolgt. Die Fahrzeugfunktion kann somit ohne Zeitverzug bereitgestellt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine über einen Bus des Fahrzeugs versendete Nachricht zu empfangen. Dabei zeigt die Nachricht an, dass die Sendeeinheit des Fahrzeugs das Signal aussendet oder aussenden wird. Zum Empfang der Nachricht kann die Steuereinheit Zugriff auf den Bus des Fahrzeugs (z.B. auf einen CAN-Bus des Fahrzeugs) haben. Durch Berücksichtigung von Nachrichten auf einem Bus des Fahrzeugs kann die Zuverlässigkeit der Detektion des Versendens des Signals durch die Sendeeinheit erhöht werden. Desweiteren können ggf. Kosten für die Bereitstellung einer zweiten Empfangseinheit für das Ladesystem vermieden werden.
Die Nachricht kann eine Nachricht eines Näherungssensors einer Tür des Fahrzeugs bzgl. einer erfassten Annäherung umfassen (z.B. wenn es sich bei der Fahrzeugfunktion um eine Zugangsfunktion handelt). Auf Basis der Annäherungs-Nachricht kann noch vor Aussenden des Signals detektiert werden, dass das Signal ausgesendet werden soll. So kann bereits im Vorfeld vor dem Versenden des Signals das Ladefeld unterbrochen werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Nachricht auf dem Bus eine Nachricht von einem Steuergerät einer Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion des Fahrzeugs bzgl. der Versendung eines Anfragesignals umfassen.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Bodeneinheit des Ladesystems zu veranlassen, das elektromagnetische Ladefeld zu unterbrechen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass eine Stromzufuhr zu der Bodeneinheit und/oder zu einer Primärspule des Ladesystems unterbrochen wird. Durch eine dieser Maßnahmen kann gewährleistet werden, dass das Ladefeld kurzfristig, d.h. mit einem geringen Zeitverzug, unterbrochen werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben. Das Fahrzeug umfasst eine Sekundärspule zur Aufnahme von elektrischer Energie über ein elektromagnetisches Ladefeld. Desweiteren umfasst das Fahrzeug eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit, durch die veranlasst werden kann, dass das Ladefeld unterbrochen wird, um eine störungsfreie Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs oder eines benachbarten Fahrzeugs zu ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladevorrichtung eines Ladesystems zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug über ein elektromagnetisches Ladefeld beschrieben. Die Ladevorrichtung umfasst eine Ladeeinheit zur Bereitstellung elektrischer Energie, z.B. aus einem Versorgungsnetz. Desweiteren umfasst die Ladevorrichtung eine Bodeneinheit (welche eine Primärspule umfasst) zur Erzeugung des Ladefelds. Außerdem umfasst die Ladevorrichtung eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit, durch die veranlasst werden kann, dass das Ladefeld unterbrochen wird, um eine störungsfreie Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion des zu ladenden Fahrzeugs oder eines benachbarten Fahrzeugs zu ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion in einem Fahrzeug oder in einem benachbarten Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug ist eingerichtet, über ein elektromagnetisches Ladefeld elektrische Energie aufzunehmen. Das Verfahren umfasst das Detektieren, dass eine Sendeeinheit des Fahrzeugs oder des benachbarten Fahrzeugs ein Signal bzgl. der Fahrzeugfunktion aussendet oder aussenden wird. Dabei wird das Signal durch das Ladefeld gestört. Das Verfahren umfasst weiter das Unterbrechen des elektromagnetischen Ladefelds, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit das Signal aussendet oder aussenden wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einer Steuereinheit oder einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine beispielhafte Vorrichtung zum induktiven Laden eines Fahrzeugs;
2a ein beispielhaftes Fahrzeug mit einer Sekundärspule und ein oder mehreren Sendeeinheiten zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel;
2b einen beispielhaften Fahrzeugschlüssel; und
3 ein beispielhaftes Verfahren zur Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion, z.B. einer schlüssellosen Zugangsfunktion, für ein Fahrzeug.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung von Fahrzeugfunktionen im Zusammenspiel mit einem induktiven Ladesystem. Die Erfindung wird beispielhaft für die Fahrzeugfunktion „schlüsselloser Zugang“ beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Fahrzeugfunktionen anwendbar, die durch die, bei einem induktiven Ladevorgang erzeugten, elektromagnetische Strahlung beeinflusst und/oder gestört werden.
Verschiedene Fahrzeughersteller bieten eine schlüssellose Zugangsfunktion (auch als „Smart Key“ bezeichnet) zu einem Fahrzeug 100 an (bei BMW z.B. unter dem Namen „Comfort Access“). Die schlüssellose Zugangsfunktion erlaubt es einem Fahrer, ohne Benutzung des Schlüssel-Schloss-Prinzips eine Fahrzeugtür 210 zu öffnen oder den Motor des Fahrzeugs 100 zu starten (siehe 2a). Zum Öffnen der Tür 210 greift der Fahrer zum Türgriff 211. Ein Annäherungssensor 212 am oder in der Nähe von dem Türgriff 211 sensiert, d.h. erfasst, diese Bewegung. Daraufhin wird ein spezifisches LF-Signal (LF: Low Frequency) über ein oder mehrere Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versandt. Mit anderen Worten, die ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 können eingerichtet sein, ein elektromagnetisches Feld (insbesondere im LF Bereich) auszusenden. Beispielhafte Sendefrequenzen der ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 liegen im Bereich von 20–140kHz (z.B. 20 kHz, 124kHz, 125kHz, 127 kHz, 133kHz oder 135kHz).
Das von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendete elektromagnetische Feld kann ein Signal (auch als Anfragesignal bezeichnet) umfassen. Das ausgesendete Anfragesignal kann mehrere Teile umfassen. Ein erster Teil des Anfragesignals kann darauf ausgelegt sein, eine Empfangseinheit 223 in einem Schlüssel 220 des Fahrers aufzuwecken, d.h. für den Empfang weiterer Informationen vorzubereiten. Ein weiterer Teil des Anfragesignals kann Informationen zur Identifikation des Fahrzeugs 100 umfassen. Die verschiedenen Teile des von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendeten Anfragesignals können zeitversetzt gesendet werden.
Die Empfangseinheit 223 im Schlüssel 220 ist eingerichtet, die von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 gesendeten Signale oder Signalteile zu empfangen und die Signalstärke der Signale oder Signalteile zu ermitteln. Eine Schlüsselsendeeinheit 221 des Schlüssels 200 antwortet auf das empfangene Anfragesignal mit einem Antwortsignal. Das Antwortsignal wird typischerweise in einem anderen (typischerweise höheren) Frequenzbereich übertragen als das Anfragesignal. Beispielsweise kann das Antwortsignal mit einer Antwortfrequenz von 433MHz (d.h. im HF (High Frequency) Bereich) übertragen werden.
Das Antwortsignal kann aus mehreren Teilen bestehen. Ein erster Teil des Antwortsignals kann der Identifikation des Schlüssels 220 dienen und ein weiterer Teil des Antwortsignals kann einen Indikator für die gemessene Signalstärke des Anfragesignals umfassen. Ein oder mehrere Empfangseinheiten 204 des Fahrzeugs 100 können das Antwortsignal und/oder die Antwortsignal-Teile empfangen und an ein Steuergerät 202 des Fahrzeugs 100 weiterleiten. Das Steuergerät 202 kann eingerichtet sein, zu überprüfen, ob der Schlüssel 220 zum Fahrzeug 100 passt. Desweiteren kann über Triangulation bzw. über eine Look-Up-Tabelle die Position des Schlüssels 220 relativ zum Fahrzeug 100 berechnet werden. Passt die abgeschätzte Position des Schlüssels 220 mit der Position des Annäherungssensors 212 (z.B. Umgebung der berührten Tür 210 und/oder des berührten Türgriffs 211) überein, so wird die Tür 210 und/oder das gesamte Fahrzeug 100 geöffnet.
Die oben genannte Prozedur zum Identitätsabgleich / Positionsabgleich zwischen Fahrzeug 100 und Schlüssel 220 nimmt typischerweise einen Zeitraum von ca. 100ms in Anspruch. D.h. die o.g. Prozedur bleibt aufgrund des geringen Zeitraums für den Fahrer typischerweise unbemerkt, so dass der Fahrer mit dem Griff zum Türgriff 211 direkt die Tür 210 öffnen kann. Eine analoge Prozedur zum Identitätsabgleich erfolgt typischerweise auch beim Motorstart.
Wie bereits dargelegt, kann das Fahrzeug 100 für das induktive Laden einer Fahrzeugbatterie 103 ausgerüstet sein. Dies ist in 2a durch die WPT-Fahrzeugeinheit 102 dargestellt. Für das induktive Laden kann der Strom, die Spannung und die Frequenz aus einer Hausinstallation in den Arbeitsbereich des induktiven Ladesystems gewandelt werden. Diese Wandlung kann einstufig durch einen AC/AC-Wandler erfolgen oder zweistufig durch einen vorgelagert AC/DC-Wandler und einem nachgelagerten DC/AC-Wandler. Die entsprechenden Wandler können in der Ladeeinheit 110 (z.B. in der induktiven Wallbox) und/oder in der WPT-Bodeneinheit 111 (welche die Primärspule umfasst) angeordnet sein. In der WPT-Bodeneinheit 111 wird ein elektromagnetisches Ladefeld mit einer bestimmten Frequenz aufgebaut. Die Frequenz des Ladefelds liegt dabei typischerweise zwischen 80–90 kHz. In der WPT-Fahrzeugeinheit 102 wird durch das Ladefeld in der Sekundärspule ein Strom induziert. Der induzierte Wechselstrom wird gleichgerichtet und gefiltert, so dass mit dem daraus resultierenden Gleichstrom ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs 100 versorgt werden kann und/oder die Fahrzeugbatterie 103 geladen werden kann.
Somit liegen die Frequenzen für das induktive Laden (80–90 kHz) in einem benachbarten und/oder in dem gleichen Frequenzbereich, wie der Frequenzbereich, der für das Aussenden eines Anfragesignals der schlüssellosen Zugangsfunktion verwendet wird (20–140kHz). Insbesondere liegen die Frequenzen für das induktive Laden in einem Frequenzbereich, der den Empfang des Anfragesignals der schlüssellosen Zugangsfunktion stören kann. Um den Energieverbrauch eines Schlüssels 220 niedrig zu halten, ist die Empfangseinheit 223 eines Schlüssel 220 typischerweise relativ sensitiv und relativ wenig Frequenz-selektiv. Durch das elektromagnetische Ladefeld des induktiven Ladesystems kann es somit zu Störungen im Schlüssel 220 kommen. Insbesondere kann dies dazu führen, dass die schlüssellose Zugangsfunktion nicht oder nur mit Einschränkungen funktioniert, während das induktive Ladesystem aktiv ist.
In diesem Dokument wird daher vorgeschlagen, das induktive Ladesystem derart einzurichten, dass es detektieren kann, dass von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 ein Anfragesignal an einen Schlüssel 220 ausgesendet werden soll oder ausgesendet wurde. Desweiteren wird das Ladesystem eingerichtet, den induktiven Ladevorgang (zumindest vorübergehend) zu unterbrechen, wenn erkannt wurde, dass ein Anfragesignal ausgewendet werden soll oder ausgesendet wurde. Durch die Unterbrechung des induktiven Ladevorgangs kann sichergestellt werden, dass das von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ausgesendete Anfragesignal ohne Störungen durch die Empfangseinheit 223 des Schlüssels 220 empfangen werden kann. Desweiteren kann dadurch eine störungsfreie Bereitstellung der schlüssellosen Zugangsfunktion gewährleistet werden. Nach Übertragung des Anfragesignals an den Schlüssel 220 kann der induktive Ladevorgang dann wieder aktiviert werden. Beispielsweise kann nach Erhalt des Antwortsignals durch die Empfangseinheit 204 des Fahrzeugs 100 der Ladevorgang wieder aufgenommen werden.
Das induktive Ladesystem kann eine Empfangseinheit 203 umfassen, die eingerichtet ist, das Anfragesignal (zumindest teilweise) zu empfangen. Anhand der Empfangseinheit 203 kann das induktive Ladesystem somit detektieren, ob von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 ein Anfragesignal ausgesendet wurde.
Mit anderen Worten, dem induktiven Ladesystem kann eine Empfangseinheit 203 angeschlossen werden. Eine derartige Empfangseinheit 203 ist in 2a beispielhaft als Teil des Fahrzeugs 100 dargestellt. Die Empfangseinheit 203 kann eingerichtet sein, in schmalbandiger Weise, d.h. mit relativ hoher Frequenz-Selektivität, den Frequenzbereich des Anfragesignals zu messen. Insbesondere kann die Empfangseinheit 203 derart aufgebaut sein, dass die Empfangseinheit 203 von dem elektromagnetischen Ladefeld der Spulen der Einheiten 102, 111 nicht gestört wird. Die Verwendung einer derartigen Empfangseinheit 203 als Teil des induktiven Ladesystems ist möglich, da im induktiven Ladesystem geringere Energierestriktionen vorliegen als bei der Empfangseinheit 223 des Schlüssels 220 und somit aufwendigere Signalverarbeitung zur Isolierung des Anfragesignals möglich ist. Außerdem sind im Ladesystem bestimmte Eigenschaften des Ladefelds (z.B. die Frequenz) bekannt. Diese bekannten Eigenschaften können ebenfalls bei der Isolierung des Anfragesignals berücksichtigt werden.
Das induktive Ladesystem (z.B. eine Steuereinheit 205) kann somit anhand der von der Empfangseinheit 203 erfassten Signale detektieren, dass das eigene oder ein benachbartes Fahrzeug 100 ein Anfragesignal aussendet. Sobald dies detektiert wird, kann das induktive Ladesystem abgeschaltet werden, wenn von dem Ladesystem ein aktives elektromagnetisches Ladefeld erzeugt wird. Die Steuereinheit 205 ist in 2a beispielhaft als Teil des Fahrzeugs 100 dargestellt. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 205 Teil der Ladestation 110 und/oder der WPT-Bodeneinheit 111 sein. Desweiteren kann die Steuereinheit 205 auch als eine vom Fahrzeug 100 und von der Ladestation 110 / Bodeneinheit 111 separate Einheit bereitgestellt werden.
Das Abschalten des elektromagnetischen Ladefeldes kann so schnell erfolgen, dass nur ein Teil des Anfragesignals gestört wird (z.B. nur ein Teil des Anfragesignals, mit dem die Empfangseinheit 223 im Schlüssel 220 aufgeweckt werden soll). Die Empfangseinheit 223 des Schlüssels 220 kann aber typischerweise den verbleibenden Teil des Anfragesignals noch empfangen (insbesondere den Teil, der eine Identifikation des Fahrzeugs 100 umfasst) und damit seine Funktionalität ausführen. Die Einschränkung durch die Kombination von einer schlüssellosten Zugangsfunktion und dem induktiven Laden können somit minimiert bzw. aufgehoben werden. Insbesondere wird die Zeitdauer für die Prozedur zum Austausch des Anfragesignals und des Antwortsignals nicht verlängert.
Alternativ oder ergänzend kann das Anfragesignal wiederholt von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 versendet werden, z.B. wenn erkannt wird, dass innerhalb eines vordefinierten Zeitraums (von z.B. einigen ms) keine Antwort auf das Anfragesignal empfangen wird. Das Abschalten des elektromagnetischen Ladefeldes kann innerhalb des vordefinierten Zeitraums erfolgen, so dass bei dem wiederholten Versenden des Anfragesignals keine Störungen durch das elektromagnetische Ladefeld mehr vorliegen. Somit kann die Empfangseinheit 223 des Schlüssels 220 die Wiederholung des Anfragesignals ungestört empfangen, und so seine Funktionalität ausführen.
Die Empfangseinheit 203 kann in der Ladeeinheit 110 (z.B. in der induktiven Wallbox), in der WPT-Bodeneinheit 111, in der WPT-Fahrzeugeinheit 102, in dem WPT-Steuergerät 105 und/oder separat verbaut sein. Ein Verbau in der WPT-Bodeneinheit 111 ist vorteilhaft, da in der WPT-Bodeneinheit 111 das elektromagnetische Feld für das induktive Laden aufgebaut wird und somit, nach Detektion eines Anfragesignals, eine schnelle Reaktion, d.h. ein schnelles Abschalten, erfolgen kann. Zudem kann die WPT-Bodeneinheit 111 zur Positionierung der Sekundärspule über der Primärspule eine LF-Empfangseinheit umfassen, die ggf. für das Erfassen eines Anfragesignals verwendet werden kann. Dadurch können die Kosten für die Bereitstellung der Empfangseinheit 203 für das Anfragesignal reduziert werden.
Die Schnellabschaltung des induktiven Ladevorgangs kann entweder in der Ladeeinheit 110 (z.B. in der induktiven Wallbox) oder in der WPT-Bodeneinheit 111 verbaut sein. Vorteilhaft für eine schnelle Abschaltung des Ladevorgangs ist eine Unterbrechung der Ansteuerung der Wandler (AC/AC oder AC/DC, DC/AC) oder das Öffnen des Stromkreislaufs.
Alternativ oder ergänzend können andere Indizien für das Aussenden eines Anfragesignals herangezogen werden. Beispielsweise können Signale auf einem Bus (z.B. auf einem CAN(Controller Area Network)-Bus) des Fahrzeugs 100 ausgewertet werden. Typischerweise wird das Erfassen einer Annäherung an den Näherungssensor 212 an einem Türgriff 211 des Fahrzeugs 100 über einen Bus des Fahrzeugs 100 übertragen. Eine Steuereinheit 205 des induktiven Ladesystems kann eingerichtet sein, das „Annäherung“-Signal zu empfangen und daraufhin eine Abschaltung des induktiven Ladesystems zu veranlassen.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 205 des induktiven Ladesystems eingerichtet sein, eine über einen Bus ausgetauchte Nachricht darüber, dass ein Anfragesignal von den ein oder mehreren Sendeeinheiten 201 des Fahrzeugs 100 versendet wurde, zu empfangen, und daraufhin eine Abschaltung des induktiven Ladesystems zu veranlassen.
3 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion eines Fahrzeugs 100, insbesondere einer Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion. Die Bereitstellung der Fahrzeugfunktion umfasst das Aussenden eines Anfragesignals. Das Fahrzeug 100 ist eingerichtet, über ein elektromagnetisches Ladefeld elektrische Energie aufzunehmen. Dabei wird das Anfragesignal durch das Ladefeld gestört, z.B. weil das Anfragesignal und das Ladefeld Frequenzanteile in einem gemeinsamen und/oder einem benachbarten Frequenzbereich umfassen.
Das Verfahren 300 umfasst das Detektieren 301, dass eine Sendeeinheit 201 des Fahrzeugs 100 oder eines benachbarten Fahrzeugs 100 ein Anfragesignal bzgl. der Fahrzeugfunktion aussendet oder aussenden wird. Desweiteren umfasst das Verfahren 300 das Unterbrechen 302 des elektromagnetischen Ladefelds, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit 201 das Signal aussendet oder aussenden wird. Nach einem vordefinierten Zeitintervall und/oder nachdem die Fahrzeugfunktion durchgeführt wurde, kann das Ladefeld wieder aufgebaut werden, um mit dem induktiven Ladevorgang fortzufahren.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass es die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen, eine schlüssellose Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion eines Fahrzeugs 100 in Kombination mit einem induktiven Ladesystem bereitzustellen. Dabei kann das induktive Ladesystem zum Laden des Fahrzeugs verwendet werden, in dem auch die Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion bereitgestellt wird, und/oder zum Laden eines benachbarten Fahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Steuereinheit (205) für ein Ladesystem (110, 111, 101, 102, 105) zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug (100), wobei das Ladesystem (110, 111, 101, 102, 105) ein oder mehrere Spulen umfasst, durch die ein elektromagnetisches Ladefeld erzeugt wird; wobei die Steuereinheit (205) eingerichtet ist, – zu detektieren, dass eine Sendeeinheit (201) ein Signal aussendet oder aussenden wird, das durch das Ladefeld gestört wird; und – zu veranlassen, dass das elektromagnetische Ladefeld unterbrochen wird, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit (201) das Signal aussendet oder aussenden wird.
Steuereinheit (205) gemäß Anspruch 1, wobei das Signal ein Anfragesignal der Sendeeinheit (201) an eine erste Empfangseinheit (223) eines Fahrzeugschlüssels (220) zur Bereitstellung einer Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion des Fahrzeugs (100) oder eines benachbarten Fahrzeugs (100) umfasst.
Steuereinheit (205) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei – das Ladesystem (110, 111, 101, 102, 105) eine zweite Empfangseinheit (203) umfasst, die eingerichtet ist, das von der Sendeeinheit (201) versendete Signal zu empfangen; und – die Steuereinheit (205) eingerichtet ist, zu ermitteln, ob die zweite Empfangseinheit (203) zumindest einen Teil des Signals empfangen hat.
Steuereinheit (205) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (205) eingerichtet ist, eine über einen Bus des Fahrzeugs (100) versendete Nachricht zu empfangen; wobei die Nachricht anzeigt, dass die Sendeeinheit (201) das Signal aussendet oder aussenden wird.
Steuereinheit (205) gemäß Anspruch 4, wobei die Nachricht umfasst – eine Nachricht eines Näherungssensors (212) einer Tür (210) des Fahrzeugs (100) bzgl. einer erfassten Annäherung; und/oder – eine Nachricht von einem Steuergerät (202) einer Zugangsfunktion und/oder Motorstartfunktion des Fahrzeugs (100) bzgl. der Versendung eines Anfragesignals.
Steuereinheit (205) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (205) eingerichtet ist, eine Bodeneinheit (111) des Ladesystems (110, 111, 101, 102, 105) zu veranlassen, das elektromagnetische Ladefeld zu unterbrechen.
Steuereinheit (205) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (205) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass eine Stromzufuhr zu einer Bodeneinheit (111) des Ladesystems (110, 111, 101, 102, 105) unterbrochen wird.
Fahrzeug (100), welches umfasst, – eine Sekundärspule zur Aufnahme von elektrischer Energie über ein elektromagnetisches Ladefeld; und – eine Steuereinheit (205) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Eine Ladevorrichtung (110, 111) eines Ladesystems (110, 111, 101, 102, 105) zur Übertragung von elektrischer Energie an ein Fahrzeug (100) über ein elektromagnetisches Ladefeld, wobei die Ladevorrichtung (110, 111) umfasst, – eine Ladeeinheit (110) zur Bereitstellung elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz; – eine Bodeneinheit (111) zur Erzeugung des Ladefelds; und – eine Steuereinheit (205) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Ein Verfahren (300) zur Bereitstellung einer Fahrzeugfunktion in einem Fahrzeug (100) oder in einem benachbarten Fahrzeug (100), wobei das Fahrzeug (100) eingerichtet ist, über ein elektromagnetisches Ladefeld elektrische Energie aufzunehmen; wobei das Verfahren (300) umfasst, – Detektieren (301), dass eine Sendeeinheit (201) des Fahrzeugs (100) oder des benachbarten Fahrzeugs (100) ein Signal bzgl. der Fahrzeugfunktion aussendet oder aussenden wird; wobei das Signal durch das Ladefeld gestört wird; und – Unterbrechen (302) des elektromagnetischen Ladefelds, wenn detektiert wurde, dass die Sendeeinheit (201) das Signal aussendet oder aussenden wird.