System zur Positionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Po ^¬ sitionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten und insbesondere auf ein System zur Positionsbestimmung, wie es beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen verwendet werden kann.

Beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen findet eine Energieübertragung von einer in einer Bodeneinheit befindlichen Primärspule zu einer an der Unterseite eines Fahrzeugs ange- brachten Sekundärspule statt. Dabei ist es erforderlich, dass die Sekundärspule am Fahrzeug möglichst exakt mit der Primär ^¬ spule der Bodeneinheit in Deckung gebracht bzw. ausgerichtet wird, um einen hohen Wirkungsgrad der Leistungsübertragung zu ermöglichen. Aufgrund der Anbringung der Sekundärspule unter dem Fahrzeugboden benötigt der Fahrer eine technische Unterstützung, um die Position der Spulen zueinander exakt zu bestimmen. Der Ladevorgang sollte hierbei erst freigegeben werden, wenn sich Primär- und Sekundärspule innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs übereinander befinden.

Eine Positionsbestimmung mit elektromagnetischer Kopplung gestaltet sich jedoch schwierig, da das Auto als Metallkörper die Feldausbreitung der Primärspule stark beeinflusst und verzerrt. Außerdem ist es wünschenswert, dass nahe benachbar- te Ladestationen (in z.B. benachbarten Parkbuchten) gleichzeitig betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu stö ^¬ ren, wobei ferner eine eindeutige Zuordnung von Fahrzeug und Ladestation zu gewährleisten ist. Gleichzeitig soll der Fahrer aber ausreichend frühzeitig beim Anfahren der induktiven Ladestation eine Abweichung von der idealen Ladeposition erkennen können. Herkömmliche Technologien zur Positionsbestimmung im Bereich von Kraftfahrzeugen sind beispielsweise Radar-, Ultraschall ^¬ oder optische Abstandsmesssysteme . Diese Systeme weisen im gegebenen Umfeld allerdings alle den Nachteil einer geringen Robustheit gegenüber äußeren Einflüssen auf. Insbesondere werden sie durch eine Verschmutzung, Nässe, Schneeauflage und/oder Sonneneinstrahlung stark negativ beeinflusst.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Positionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten zu schaffen, welches bei hoher Robustheit eine hohe Genauig ^¬ keit aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Systeme gemäß Patentanspruch 1 und 10 gelöst.

Ein System zur Positionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten kann hierbei eine Feldgeneratoreinheit zum Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Positionierfeldes aufweisen, die einem ersten Objekt zugeordnet ist. Eine Feld ^¬ messeinheit, die einem zweiten Objekt zugeordnet ist, dient dem Messen des elektrischen und/oder magnetischen Positionierfeldes und ermittelt eine positionsabhängige Feldinforma ^¬ tion. Eine Positionsbestimmungseinheit bestimmt eine relative Position der Objekte in Abhängigkeit von der Feldinformation, wobei ein Feldkonzentrator zwischen dem zweiten Objekt und der Feldmesseinheit und/oder zwischen dem zweiten Objekt und der Feldgeneratoreinheit angeordnet ist. Alternativ kann das System zur Positionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten eine Feldgeneratoreinheit zum Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes das einem ersten Objekt zugeordnet ist und eine Feldrückstreueinheit zum Rückstreuen des erzeugten Feldes, die einem zweiten Objekt zugeordnet ist, aufweisen. Eine Feldmesseinheit misst das rückgestreute Feld und ermittelt eine positionsabhängige Feldinformation. Eine Positionsbestimmungseinheit bestimmt in Abhängigkeit von der Feldinformation eine relative Position der Objekte zueinander, wobei ein Feldkonzentrator zwischen der Feldrückstreueinheit und dem zweiten Objekt und/oder der Feldgeneratoreinheit und dem ersten Objekt angeordnet ist. Auf diese Weise können die für die Positionsbestimmung verwendeten elektrischen und/oder magnetischen Felder konzentriert werden, so dass die Feldausbreitung nahezu unbeein- flusst und unverzerrt ist, wodurch eine sehr genaue Positi ^¬ onsbestimmung ermöglicht wird.

Vorzugsweise weist die Feldgeneratoreinheit zumindest eine Sendespule auf, welche gleichzeitig auch ein Ladefeld zum in ^¬ duktiven Laden erzeugt. Dadurch kann insbesondere die induktive Ladestation äußerst einfach und kostengünstig realisiert werden.

Ferner kann die Feldmesseinheit beispielsweise vier oder fünf Empfangsspulen aufweisen, wodurch sich eine Positioniergenauigkeit weiter erhöht.

Vorzugsweise wird das Positionierfeld ein elektromagnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 10 kHz und 20 MHz aufweisen. Der Feldkonzentrator kann hierbei einen ferromag- netischen Stoff mit insbesondere einer Permeabilitätszahl y _R >100 aufweisen, wodurch sich eine besonders hohe Konzent ^¬ rierung der Feldlinien im Feldkonzentrator realisieren lässt und eine Beeinflussung durch beispielsweise das Metall der Fahrzeugkarosserie stark verringert ist. Vorzugsweise ist der Feldkonzentrator flächig und insbesonde ^¬ re als rechteckige Ferritmatte ausgebildet, wodurch sich das elektrische und/oder magnetische Feld insbesondere hinsicht ^¬ lich seiner Reichweite sehr gut begrenzen lässt. Die Reali ^¬ sierung einer Vielzahl von nahe benachbarten Ladestationen wird dadurch stark vereinfacht.

Vorzugsweise wird die Feldgeneratoreinheit sowie die Feld ^¬ messeinheit durch ein RFID-Lesegerät und die Feldrückstreu- einheit durch zumindest eine RFID-Marke realisiert, wodurch man eine hoch genaue Positionsbestimmung auch mit einem System erhält, welches nur auf einer Seite aktive Elektronik aufweist. Ferner kann dadurch eine eindeutige Authentifizie- rung automatisch erfolgen, was beispielsweise für das induktive Laden von Bedeutung ist.

In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend und anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Systems zur Positionsbestimmung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Figuren 2A und 2B vereinfachte Seitenansichten zur Veran- schaulichung eines Feldlinienverlaufs mit und ohne erfin ^¬ dungsgemäßen Feldkonzentratoren;

Figuren 3A bis 3C vereinfachte Draufsichten einer Feldgene ^¬ ratoreinheit gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;

Figur 4 eine vereinfachte Darstellung eines Feldstärkenverlaufs in Abhängigkeit von unterschiedlich dimensionierten Sendespulen; Figuren 5A und 5B vereinfachte Draufsichten einer Feldmesseinheit gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Figur 6 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Systems zur Positionsbestimmung gemäß einem alternativen Aus- führungsbeispiel .

Figur 1 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht eines Systems zur Positionsbestimmung von zueinander beweglichen Objekten wie sie insbesondere beim induktiven Laden von Elektrofahr- zeugen zum Einsatz kommen kann. Auf einem Untergrund, wie ihn beispielsweise eine geteerte Parkbucht oder eine sonstige Auflagefläche darstellen kann, befindet sich beispielsweise eine Feldgeneratoreinheit 12 zum Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Positionierfeldes. Die Feldgeneratoreinheit 12 ist dem Untergrund 10 fest zugeordnet, welcher beispielsweise ein erstes Objekt darstellen soll. Die Feldgeneratoreinheit 12 kann beispielsweise eine Sende ^¬ spule S sowie eine zugehörige Sendeelektronik 14 aufweisen. Zur Begrenzung der Reichweite des elektrischen und/oder magnetischen Positionierfeldes kann sich zwischen der Sendespule S und dem ersten Objekt bzw. Untergrund 10 ein erster Feld- konzentrator Fl befinden. Beispielsweise kann der erste Feld- konzentrator Fl flächig ausgebildet und insbesondere eine Matte mit ferromagnetischem Material aufweisen, wie z.B. eine Ferritmatte . Zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen kann die Feldgeneratoreinheit 12 durch ein mesaförmiges Gehäuse geschützt sein, welches sowohl die Sendespule S als auch den ersten Feldkonzentrator Fl sowie die Sendeelektronik 14 vor Schädigungen schützt und die von der Sendespule S erzeugten Feldli- nien im Wesentlich unbeeinflusst . Hierfür eignen sich insbesondere hochfeste Kunststoffe.

Gemäß Figur 1 ist ferner der Unterboden 11 von beispielsweise einem Elektrofahrzeug als zweites Objekt dargestellt, wobei zwischen dem ersten Objekt 10 und dem zweiten Objekt 11 ein

Positionsversatz d dargestellt ist, der die optimale Ausrich ^¬ tung von beispielsweise einer Ladespule (Primärspule) in der Bodeneinheit 10 gegenüber einer nicht dargestellten Empfangs ^¬ spule (Sekundärspule) am Unterboden 11 des Elektrofahrzeugs darstellt. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Leis ^¬ tungsübertragung zu ermöglichen, ist es nämlich erforderlich, dass die Sekundärspule am Elektrofahrzeug möglichst exakt mit der Primärspule in Deckung gebracht wird, d.h. der Positions ^¬ versatz d gleich Null ist.

Da in Figur 1 lediglich ein Positionsversatz d in x-Richtung dargestellt ist, gilt Entsprechendes selbstverständlich auch für einen nicht dargestellten Positionsversatz in y-Richtung. Grundsätzlich könnte auch ein Positionsversatz in z-Richtung mit dem vorliegenden System bestimmt werden. Gemäß Figur 1 befindet sich am Unterboden 11 des Elektrofahr- zeugs eine Feldmesseinheit 13 zum Messen des von der Feldge ^¬ neratoreinheit 12 erzeugten elektrischen und/oder magnetischen Positionierfeldes. Die Feldmesseinheit 13 ist dem zwei ^¬ ten Objekt 11 zugeordnet bzw. fest mit dem Boden des Elektro- fahrzeugs verbunden und ermöglicht die Ermittlung einer posi ^¬ tionsabhängigen Feldinformation in Abhängigkeit vom Positionsversatz d. Genauer gesagt wird ein von der Feldgeneratoreinheit 12 erzeugtes Signal auf die Sendespule S geführt, wo ^¬ bei in der Empfangseinheit bzw. Feldmesseinheit 13 beispiels- weise das induktive Wechselfeld von den Empfangsspulen El und E2 aufgenommen und an die Empfangselektronik 15 weitergeleitet wird. Beispielsweise aus der gemessenen Feldstärke und/oder Feldrichtung des zu einem Positionierversatzes d er- fassten Positionierfeldes kann anschließend die relative Po- sition der beiden Objekte 10 und 11 bzw. der Feldgeneratoreinheit 12 zur Feldmesseinheit 13 ermittelt werden.

Wiederum kann auch empfängerseitig ein zweiter Feldkonzentra- tor F2 zwischen der zumindest einen Empfangsspule El und E2 und dem zweiten Objekt 11 bzw. dem Fahrzeugunterboden angeordnet sein, wodurch sich die Feldlinien konzentrieren lassen, eine Reichweitenbegrenzung ermöglicht wird und insbesondere eine Beeinflussung und Verzerrung durch möglicherweise vorhandene Metallkörper an der Unterseite des Elektrofahr- zeugs zuverlässig verhindert werden kann.

Insbesondere bei der Verwendung von zwei Feldkonzentratoren Fl und F2 kann der Feldlinienverlauf derart konzentriert und kanalisiert werden, dass eine außerordentlich genaue Positi ^¬ onsbestimmung ermöglicht wird, auch wenn nahe benachbarte La ^¬ destationen bzw. Feldgenerator- und Feldmesseinheiten in wenigen Metern Abstand vorhanden sind, wie dies üblicherweise in Parkbuchten von Parkhäusern bzw. Tiefgaragen der Fall ist.

Figuren 2A und 2B zeigen vereinfachte Seitenansichten eines Feldlinienverlaufs zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Feldkonzentratoren Fl und F2, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.

Die Figur 2A zeigt hierbei eine Sendespule S wie sie übli- cherweise in einer Feldgeneratoreinheit zum Erzeugen eines elektrisch und/oder magnetischen Positionier-Feldes PF erzeugt wird. Gemäß Figur 2A ergeben sich hierbei im Wesentli ^¬ chen kreisförmige Feldlinien, welche insbesondere bei Vorlie ^¬ gen von Metallkörpern im Boden oder im Elektrofahrzeug stark beeinflusst bzw. verzerrt werden (nicht dargestellt).

Gemäß Figur 2B wird demgegenüber durch die Feldkonzentratoren Fl und F2 ein sehr gleichmäßiger und nahezu parallel laufender Feldlinienverlauf des elektrischen und/oder magnetischen Feldes bewirkt, was eine sehr einfache Auswertung von bei ^¬ spielsweise Feldstärken sowie Feldrichtungen ermöglicht, um dadurch eine Position der beiden zueinander beweglichen Objekte hochgenau zu bestimmen. Wieder zurückkehrend zu Figur 1 kann somit der weitaus größte Teil des beispielsweise elektromagnetischen Positionierfeldes PF in diesen Feldkonzentratoren Fl und F2 geführt werden. Die Feldstärke nimmt außerhalb dieser Feldkonzentratoren Fl und F2 und auch dahinter sehr stark ab, so dass die Reichweite des elektrischen und/oder magnetischen Feldes im Wesentlichen auf den Bereich der flächenförmig ausgebildeten Feldkonzentratoren begrenzt ist. Damit wird eine Beeinflussung durch benachbarte gleichartige Systeme ausgeschlossen, wie sie bei- spielsweise in Parkhäusern und Tiefgaragen vorliegen könnten. Darüber hinaus beeinflusst auch beispielsweise das Metall der Fahrzeugkarosserie oder andere Metallteile im Boden nicht mehr die Feldverteilung in nachteiliger Weise, wodurch eine Positioniergenauigkeit erhöht ist.

Beispielsweise kann für das elektrische und/oder magnetische Positionierfeld ein elektromagnetisches Wechselfeld verwendet werden. Die Sendefrequenz wird beispielsweise so gewählt, dass die Feldkonzentratoren Fl und F2 aktiv sind. Beispiels ^¬ weise kann eine rechteckförmige Ferritmatte als Feldkon- zentrator sende- und empfangsseitig verwendet werden, wobei sich die Frequenz des Wechselfeldes beispielsweise zwischen 10 kHz und 20 MHz befindet, um die Ferrite in den Ferritmat- ten bzw. Feldkonzentratoren Fl und F2 zu aktivieren.

Beispielsweise kann für Feldkonzentratoren mit einem ferro- magnetischen Stoff, der eine Permeabilitätszahl von größer 100 aufweist, eine Frequenz von 10 kHz bis 20 MHz verwendet werden. Als Frequenzen für das elektromagnetische Wechselfeld bzw. Positionierfeld PF werden insbesondere 125 kHz, 6,78 MHz und 13,56 MHz verwendet. Obwohl für die Feldkonzentratoren Fl und F2 vorzugsweise eine Ferritmatte verwendet wird, können auch andere alternative Stoffe verwendet werden, welche ins- besondere eine Permeabilitätszahl von μ _κ >100 aufweisen. Ferner kann der Feldkonzentrator Fl und F2 z.B. ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, insbesondere e _r >2 aufweisen.

Der flächig ausgebildete Feldkonzentrator Fl und F2 weist beispielsweise eine rechteckige Form auf, welche größer als die ihm zugeordneten Feldgenerator- und Feldmesseinheiten ist. Die Form der Feldkonzentratoren kann jedoch auch kreisförmig oder oval sein oder andere geeignete Formen aufweisen, um den Feldlinienverlauf in geeigneter Weise zu konzentrie- ren, zu begrenzen oder zu vereinheitlichen.

Die Figuren 3A bis 3C zeigen vereinfachte Draufsichten einer Feldgeneratoreinheit mit zugehörigem Feldkonzentrator, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente be ^¬ zeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. Gemäß Figur 3A kann die Feldgeneratoreinheit nur eine Sendespule Sl aufweisen, die gemeinsam mit der Sen- deelektronik 14 durch einen Feldkonzentrator Fl zum Boden hin abgedeckt wird.

Gemäß Figur 3A kann hierbei die Sendespule Sl für das Positi ^¬ onierfeld PF auch ein nicht dargestelltes Lade-Feld erzeugen, welches zur Realisierung eines induktiven Ladens benötigt wird .

Gemäß Figur 3B kann in der Feldgeneratoreinheit auch eine re ^¬ lativ große Sendespule S2 angeordnet sein, welche die Abmes- sungen des Felkonzentrators Fl fast vollständig erreicht, wo ^¬ bei die Sendeelektronik 14 sich außerhalb des Abdeckungsbe ^¬ reichs des zugeordneten Feldkonzentrators Fl befindet.

Welches der in den Figuren 3A und 3B dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele zum Einsatz kommt, hängt im Wesentlichen von jeweiligen Randbedingungen ab. Hierbei gelten jedoch die in Figur 4 grundsätzlichen Feldstärkeverläufe.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines vereinfachten Feld- Stärkeverlaufs Bl für eine gegenüber dem Feldkonzentrator Fl relativ kleine Sendespule Sl und eines vereinfachten Feld ^¬ stärkeverlaufs B2 für eine gegenüber der Sendespule Sl ver ^¬ größerte Sendespule S2. Gemäß Figur 4 erhält man für eine Sendespule Sl mit relativ zum Feldkonzentrator Fl kleinen Ab- messungen einen steilen Feldstärkeverlauf mit hohen Feldstärkewerten, während man für die Sendespule S2 mit den gegenüber der Sendespule Sl vergrößerten Abmessungen einen abgeflachten Feldstärkeverlauf B2 mit reduzierten Feldstärkewerten erhält (bei ansonsten gleicher Ansteuerung durch die Sendeelekt- ronik 14.

Da sich der Feldstärkeverlauf räumlich entsprechend fort ^¬ setzt, muss man sich die Seitenansicht gemäß Figur 4 drehsym- metrisch vorstellen, um den gesamten Feldstärkeverlauf im dreidimensionalen Raum zu erkennen (Form eines Mexikanerhuts) . Unter bestimmten Bedingungen kann eine abgeflachte Form des Feldstärkeverlaufs wie er durch die Kurve gemäß B2 dargestellt ist bevorzugt sein, da sich hierdurch eine Posi ^¬ tioniergenauigkeit erhöhen lässt. Die Positionsbestimmung erfolgt hierbei durch beispielsweise einen Vergleich des bzw. der ermittelten Feldstärkewerte ( s ) mit einem Soll- Feldstärkeverlauf .

Wieder zurückkehrend zur Figur 3C können in der Feldgenera ^¬ toreinheit 12 auch zwei Sendespulen Sl und S2 beispielsweise konzentrisch angeordnet und mit einer Sendeelektronik 14 verbunden sein. Hierbei wird sich üblicherweise der Feldstärken- verlauf wieder aufsteilen, wobei jedoch eine Spule S2 insbe ^¬ sondere als Ladespule (Primärspule) zum Erzeugen eines Lade ^¬ feldes und eine Spule Sl als Spule zum Erzeugen des Positio- nier-Feldes PF verwendet werden kann. Obwohl in den Figuren 3A bis 3C eine oder zwei Sendespulen dargestellt sind, können grundsätzlich auch noch weitere Sendespulen angeordnet sein, welche zum Erzeugen eines Positio- nier-Feldes PF oder Lade-Feldes geeignet sind. Ferner kann der Feldkonzentrator Fl abweichend von der in den Figuren 3A bis 3C dargestellten Form auch eine kreisrunde Form oder eine ovale Form oder eine an die Spulen und die Sendeelektronik angepasste Form aufweisen, wobei er jedoch grundsätzlich das elektrische und/oder magnetische Feld begrenzen sollte. Die Figuren 5A und 5B zeigen vereinfachte Draufsichten von Ausführungsbeispielen für eine Feldmesseinheit 13, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente be ^¬ zeichnen wie in den vorstehend beschriebenen Figuren und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.

Gemäß Figur 5A kann in einer Feldmesseinheit 13 eine Emp ^¬ fangselektronik 15 außerhalb des zugeordneten Feldkonzentra- tors F2 zugeordnet sein, der im Wesentlichen vier Empfangs- spulen El bis E4 abdeckt und wiederum eine rechteckförmige Ferritmatte darstellen kann. Durch die Verwendung von vier Empfangsspulen kann gegenüber der Verwendung von nur einer Empfangsspule eine Positioniergenauigkeit sowie eine Ge- schwindigkeit bei der Positionsfindung wesentlich erhöht werden. Die Empfangsspulen El bis E4 können hierbei zu einer nicht dargestellten Sekundärspule äquidistant angeordnet sein und im Wesentlichen der Form des zugeordneten Feldkonzentra- tors F2 entsprechen.

Gemäß Figur 5B kann die Feldmesseinheit aber auch fünf Empfangsspulen El bis E5 aufweisen, wobei eine weitere fünfte Empfangsspule E5 im Mittelpunkt der vier quadratisch angeord ^¬ neten Empfangsspulen El bis E4 liegt. Üblicherweise wird ein Nullpunkt bei der Positionsbestimmung, d.h. ein Positionsversatz von d=0 mit der fünften Empfangsspule E5 zentriert aus ^¬ gebildet. Die fünfte Empfangsspule E5 kann beispielsweise mit der nicht dargestellten Sekundärspule ausgerichtet sein oder dieser entsprechen, d.h. diese Spule wird sowohl zur Positi- onsbestimmung als auch zur Energieübertragung verwendet. Wiederum kann sich dadurch sowohl die Positionsgenauigkeit als auch die Geschwindigkeit bei der Positionsbestimmung wesent ^¬ lich erhöhen. Vorzugsweise wird als positionsabhängige Feldinformation eine Feldstärke des elektrischen und/oder magnetischen Feldes ermittelt und ausgewertet. Hierbei kann in Abhängigkeit von der ermittelten Feldstärke und in Kenntnis des Soll- Feldstärkeverlaufs, wie er beispielsweise in Figur 4 darge- stellt ist, relativ einfach eine Positionsbestimmung durch eine nicht dargestellte Positionsbestimmungseinheit durchge ^¬ führt werden. Die Positionsbestimmungseinheit kann hierbei sowohl auf der Seite des Elektrofahrzeugs als auch auf der Seite der Bodeneinheit angeordnet sein.

Neben einem normalen Wechselfeld können auch Wechselfelder im Zeit- und/oder Frequenzmultiplexverfahren zum Erzeugen eines entsprechenden Positionier-Feldes PF verwendet werden. Obwohl üblicherweise eine Vielzahl von Empfangsspulen El bis E5 in der Feldmesseinheit verwendet werden können, besteht grund ^¬ sätzlich auch die Möglichkeit, dass lediglich nur eine Empfangsspule verwendet wird, welche in Abhängigkeit vom zeitli- chen Verlauf bzw. einem zugehörigen Wegstreckensignal eine Vielzahl von positionsabhängigen Feldinformationen erzeugt, welche zur Positionsbestimmung ausgewertet werden können.

In gleicher Weise kann auch eine Wegeinkrementierinformation unter Auswertung eines Abstands und eines zugehörigen Winkels gemeinsam mit einer Feldinformation dazu verwendet werden, um einen örtlichen Verlauf innerhalb des Feldstärkeverlaufs zu ermitteln und damit eine Positionsbestimmung zu ermöglichen. Demzufolge lässt sich auf verschiedene Weise, d.h. mit einer oder mehreren Empfangsspulen, nicht nur der Abstand bzw. der Positionierversatz d sondern auch eine Bewegungsrichtung innerhalb des Feldstärkeverlaufs bestimmen, wodurch sich eine sehr genaue und insbesondere schnelle Positionsbestimmung re ^¬ alisieren lässt.

Der Einsatz von mehreren Sendespulen ist insbesondere denkbar, wenn z.B. ein größerer Auswertebereich abgedeckt werden soll. Hierbei könnte die Vielzahl von Sendespulen z.B. über leicht unterschiedliche Sendefrequenzen unterscheidbar reali- siert werden, wobei beispielsweise auf der Empfangsseite ent ^¬ sprechende Filter vorzusehen wären.

Die vorliegende Erfindung könnte auch dazu benutzt werden, um zusätzlich zur Positionsbestimmung noch weitere Daten zu übertragen. Hierbei wären theoretisch alle in der Praxis verwendeten Modulationsverfahren denkbar wie z.B. ASK-, PSK-, FM- oder OFDM-Verfahren .

Weiterhin könnte das Ergebnis der Positionsbestimmung durch die Positionsbestimmungseinheit über weitere im System be ^¬ findliche Funkschnittstellen weitergegeben werden. Wenn demzufolge z.B. die Positionsinformation in der Bodeneinheit benötigt wird, so könnten entsprechende Daten zur am Boden be- findlichen Einheit übertragen werden. Dies wäre insbesondere der Fall, wenn beispielsweise über eine Anzeigentafel der Parkbucht eine Parkeinweisung erfolgt. Weiterhin können auch Daten zwischen Feldgeneratoreinheit und Feldmesseinheit übertragen werden, wie sie insbesondere zur Realisierung eines induktiven Ladens von Fahrzeugen benötigt werden . Obwohl die beschriebenen Sendespulen und Empfangsspulen primär der Realisierung eines Positionier-Feldes PF dienen, können diese Spulen auch für die Leistungsübertragung beim induktiven Laden genutzt werden, wobei die Feldkonzentratoren wiederum auch beim Laden die Feldführung und somit Leistungs- Übertragung verbessern.

Gemäß einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Feldmesseinheit 13 die zum Betrieb benötigte Energie auch über die Feldenergie aus der Sendespule S beziehen. Es wäre hiermit nicht mehr notwendig, Leitungen zur Stromversor ^¬ gung an die Empfangselektronik 15 zu legen.

Figur 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente be- zeichnen, weshalb nachfolgend auf eine wiederholte Beschrei ^¬ bung verzichtet wird.

Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Feld ^¬ generatoreinheit auch in Form einer RFID-Basisstation (Radio Frequency IDentification) ausgeführt sein, während sich auf der gegenüberliegenden Seite eine oder mehrere RFID- Transponder oder RFID-Marken M befinden. Derartige RFID- Transponder bzw. RFID-Marken stellen standardisierte Produkte vor, welche beispielsweise mit Arbeitsfrequenzen von 125 kHz oder 13,56 MHz betrieben werden, weshalb auf ihren Aufbau und ihre Funktionsweise nachfolgend nicht näher eingegangen wird. Im alternativen Ausführungsbeispiel mit RFID-Erkennung befindet sich auf einer Seite ein RFID-Lesegerät 16 mit einer Sen- de-/Empfangsspule SR und auf der gegenüberliegenden Seite der RFID-Transponder bzw. die RFID-Marke M. Das Lesegerät 16 er- zeugt über die Sende-/Empfangsspule SR ein elektromagneti ^¬ sches Feld, das von der RFID-Marke M empfangen wird. Diese bezieht daraus seine Energie und kann durch modulierte Rück- streuung Daten zum Lesegerät 16 senden. Im Lesegerät 16 kann anschließend wiederum beispielsweise die Feldstärke des Da- tensignals der RFID-Marke M bestimmt werden. Damit kann also am Ort der RFID-Marke M die Feldstärke des vom Lesegerät 16 bzw. dessen Sende-/Empfangsspule SR erzeugten Feldes bestimmt werden. Die weitere Auswertung des Feldstärkesignals erfolgt analog zu den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispie- len mit diskreten Empfangssystemen bzw. getrennter Feldmesseinheit, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfol ^¬ gend verzichtet wird.

Auch im vorliegenden alternativen Ausführungsbeispiel kann durch Verwendung von mehreren RFID-Marken die Feldstärke an verschiedenen Punkten bestimmt und rückgestreut werden, wodurch sich zum einen eine Genauigkeit der Positionsbestimmung erhöht als auch die Geschwindigkeit für die Positionsbestim ^¬ mung verbessert wird.

Analog zu den Figuren 5A und 5B können demzufolge die RFID- Marken vierfach oder fünffach unter dem Feldkonzentrator F2 vorliegen. Die Wirkungsweise der Feldkonzentratoren Fl und F2 ist hierbei die gleiche wie in den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, weshalb auf eine wiederholte Beschrei ^¬ bung nachfolgend verzichtet wird.

Der Vorteil dieses alternativen Ausführungsbeispiels liegt insbesondere darin, dass nur auf einer Seite aktive und kom- plexe Elektronik und somit eine Stromversorgung benötigt wird, während auf der gegenüberliegenden Seite standardisierte Bauelemente verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass mit den RFID-Marken M gleichzei- tig eine eindeutige Authentifizierung bzw. Identifizierung der Gegenseite möglich ist, was für das induktive Laden von Elektrofahrzeugen fast immer benötigt wird. Das vorstehend beschriebene System wurde insbesondere anhand einer Ladestation zum induktiven Laden von Elektrofahrzeugen beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und um ^¬ fasst grundsätzlich auch andere Einsatzzwecke, bei denen die Position zweier Einheiten zueinander bestimmt werden muss und eine Beeinflussung insbesondere durch Metall in der Umgebung vermieden werden soll. Ferner ist die vorliegende Erfindung für alle Anwendungen vorteilhaft, bei denen durch eine Reichweitenbegrenzung die Störung durch benachbarte weitere Systeme vermieden werden soll.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer Ladestation be ^¬ schrieben, bei der die Feldgeneratoreinheit bzw. Sendeeinheit im Boden und die Feldmesseinheit am beweglichen Objekt ange ^¬ ordnet ist. Grundsätzlich können jedoch auch die Feldgenera- toreinheit am Fahrzeug bzw. beweglichen Objekt und die Feld ^¬ messeinheit am Boden angeordnet sein. Darüber hinaus kann das System zur Positionsbestimmung auch für zwei bewegliche Objekte verwendet werden, wobei wiederum die Feldgeneratoreinheit und die Feldmesseinheit in beliebiger Weise den Objekten zugeordnet sein kann. In der vorliegenden Beschreibung wurden insbesondere Frequenzbereiche angegeben, bei denen vorwiegend von einer elektromagnetischen Kopplung ausgegangen wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise auch rein elektrische oder magnetische Kopp- lungen. Bezugs zeichenliste

10 erstes Objekt

11 zweites Objekt

12 Feldgeneratoreinheit

13 Feldmesseinheit

14 Sendeelektronik

15 Empfangselektronik

S, Sl, S2 Sendespulen

El bis E5 Empfangsspulen

Fl, F2 Feldkonzentrator

d Positionsversatz

PF Positionierfeld

Bl, B2 Feldstärkeverlauf für Spule 1, Spule 2

SR Sende-/Empfangsspule

M RFID-Marke

16 RFID-Lesegerät