DE102010053058A1 - Electric und/or hybrid motor car device, has positioning unit including guide coil that determines position of electric und/or hybrid motor car, and inductive contact retaining inductive guide element of charging device - Google Patents

Electric und/or hybrid motor car device, has positioning unit including guide coil that determines position of electric und/or hybrid motor car, and inductive contact retaining inductive guide element of charging device Download PDF

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Abstract

The device (10) has a charging unit (11) comprising an energy transmission unit (13) for charging a rechargeable battery device (12) in a contact-less manner. A positioning unit (14) includes a guide coil (15) that determines a position of an electric und/or hybrid motorcar. An inductive contact retains an inductive guide element (16) of a charging device (17). A motorcar guide unit (19) automatically charges the electrical and/or hybrid motor car. The charging device comprises another energy transmission unit (18) for charging the rechargeable battery of the electric and/or hybrid motorcar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle device according to the preamble of claim 1.

Aus der WO 2010/060720 A2 ist bereits eine Kraftfahrzeugvorrichtung für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug, mit einer Ladeeinheit, die zum Laden einer Akkuvorrichtung eine Energieübertragungseinheit aufweist, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Positioniereinheit, die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren, bekannt.From the WO 2010/060720 A2 is already a motor vehicle device for an electric and / or hybrid motor vehicle, with a charging unit having a power transmission unit for charging a battery device, which is provided for a contactless energy transfer, and with a positioning unit, which is provided to the electric and / or To position hybrid motor vehicle autonomously for a charge, known.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Kraftfahrzeugvorrichtung mit einer Ladeeinheit für eine kontaktlose Ladung einer Akkuvorrichtung mit einer autonomen Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs in einer Ladeposition bereitzustellen, die insbesondere einfach und der Umgebung entsprechend von einem Bediener eingerichtet werden kann, wodurch die Kraftfahrzeugvorrichtung insbesondere vorteilhaft für einen Privatanwender geeignet ist. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of providing a particularly simple motor vehicle device with a charging unit for a contactless charging a cordless device with an autonomous positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle in a loading position, which can be set up particularly simple and the environment according to an operator , whereby the motor vehicle device is particularly advantageous for a home user. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß wird eine Kraftfahrzeugvorrichtung für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug, mit einer Ladeeinheit, die zum Laden einer Akkuvorrichtung eine Energieübertragungseinheit aufweist, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Positioniereinheit, die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren und die zumindest eine Führungsspule aufweist, die zur Ermittlung einer Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs dazu vorgesehen ist, einen induktiven Kontakt zu einem induktiven Leitelement einer Ladevorrichtung aufzunehmen, vorgeschlagen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte und einfache Positioniereinheit für die Kraftfahrzeugvorrichtung bereitgestellt werden, mittels der das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug insbesondere besonders einfach in eine optimale Ladeposition gebracht werden kann. Unter einer „Akkuvorrichtung” soll dabei insbesondere eine Vorrichtung zum temporären Speichern elektrischer Energie verstanden werden. Unter einer „Energieübertragungseinheit” soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, kontaktlos eine elektrische Energie zu empfangen oder zu versenden. Vorzugsweise sind dabei zwei Energieübertragungseinheiten für eine kontaktlose Übertragung von elektrischer Energie über eine definierte Distanz vorgesehen. Unter einer „Positioniereinheit” soll hierbei insbesondere eine Einheit aus zumindest einer Sensoreinheit und einem Steuergerät verstanden werden. Unter einer „Sensoreinheit” soll in diesem Zusammenhang insbesondere die Führungsspule verstanden werden. Das Steuergerät ist dabei vorzugsweise als ein Teil einer Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.According to the invention, a motor vehicle device for an electric and / or hybrid motor vehicle, with a charging unit, which has a power transmission unit for charging a battery device, which is provided for a contactless power transmission, and with a positioning unit, which is provided to the electric and / or Hybrid car autonomously to position for charging and having at least one guide coil, which is provided for detecting a position of the electric and / or hybrid motor vehicle to receive an inductive contact to an inductive guide element of a charging device proposed. As a result, in particular, an advantageous and simple positioning unit for the motor vehicle device can be provided by means of which the electric and / or hybrid motor vehicle can be brought into an optimal loading position in a particularly simple manner. A "rechargeable battery device" is to be understood in particular as a device for the temporary storage of electrical energy. A "power transmission unit" should be understood to mean, in particular, a unit which is intended to receive or send out contactless electrical energy. Preferably, two energy transmission units are provided for a contactless transmission of electrical energy over a defined distance. A "positioning unit" is to be understood here in particular as a unit comprising at least one sensor unit and a control unit. A "sensor unit" should be understood in this context, in particular the guide coil. The control unit is preferably designed as part of a control and / or regulating unit. A "control and / or regulating unit" is to be understood in particular as a unit having at least one control unit. A "control unit" is to be understood in particular as meaning a unit having a processor unit and a memory unit as well as an operating program stored in the memory unit. In principle, the control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.

Weiter wird erfindungsgemäß eine Ladevorrichtung zum Laden einer Akkuvorrichtung eines Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs, mit einer Energieübertragungseinheit, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Kraftfahrzeugführungseinheit, die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren, und die wenigstens ein induktives Leitelement aufweist, das zur Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs für den Ladevorgang vorgesehen ist, vorgeschlagen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte und einfache Kraftfahrzeugführungseinheit für die Ladevorrichtung bereitgestellt werden, die das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug insbesondere besonders einfach in eine optimale Ladeposition führen kann.Further, according to the invention, a charging device for charging a battery device of an electric and / or hybrid motor vehicle, with a power transmission unit, which is provided for a contactless power transmission, and with a motor vehicle guidance unit, which is provided, the electric and / or hybrid motor vehicle autonomous for a charging operation to be positioned, and which has at least one inductive guide element, which is provided for positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle for the charging proposed. As a result, in particular, an advantageous and simple motor vehicle guidance unit for the charging device can be provided, which can particularly easily lead the electric and / or hybrid motor vehicle into an optimal charging position.

Zudem wird ein System mit einer Kraftfahrzeugvorrichtung und einer Ladevorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann eine besonders einfache Vorrichtung zum Laden einer Akkuvorrichtung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug bereitgestellt werden, die insbesondere einfach zu installieren ist und das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug für einen Ladevorgang vorteilhaft einfach positioniert.In addition, a system is proposed with a motor vehicle device and a charging device. As a result, a particularly simple device for charging a rechargeable battery device of the electric and / or hybrid motor vehicle can be provided, which in particular is easy to install and advantageously simply positions the electric and / or hybrid motor vehicle for a charging process.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

1 zeigt ein schematisch dargestelltes Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System mit einer Kraftfahrzeugvorrichtung 10 und einer Ladevorrichtung 17. Das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug weist für einen Antrieb einen nicht näher dargestellten Antriebsstrang mit einem Elektromotor auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Antriebsstrang mehrere Elektromotoren aufweist. Das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug weist eine Akkuvorrichtung 12 auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest den Elektromotor mit Energie zu versorgen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug zusätzlich zu dem zumindest einen Elektromotor zumindest eine Brennkraftmaschine in dem Antriebsstrang aufweist. 1 shows a schematically illustrated electric and / or hybrid motor vehicle with a system according to the invention with a motor vehicle device 10 and a loader 17 , The electric and / or hybrid motor vehicle has for a drive to a non-illustrated drive train with an electric motor. In principle, it is also conceivable that the drive train has a plurality of electric motors. The electric and / or hybrid motor vehicle has a battery device 12 on, which is intended to provide at least the electric motor with energy. In principle, it is also conceivable that the electric and / or hybrid motor vehicle has at least one internal combustion engine in the drive train in addition to the at least one electric motor.

Zum Laden der Akkuvorrichtung 12 weist die Kraftfahrzeugvorrichtung 10 eine Ladeeinheit 11 auf. Die Ladeeinheit 11 umfasst eine erste Energieübertragungseinheit 13. Die erste Energieübertragungseinheit 13 ist in einem Ladevorgang als eine Energieempfangseinheit ausgebildet. Die Energieübertragungseinheit 13 ist fest in dem Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug integriert. Die erste Energieübertragungseinheit 13 ist an einem Kraftfahrzeugunterboden angebracht. Die Akkuvorrichtung 12 ist über zumindest einen Leiterstrang 21 mit der ersten Energieübertragungseinheit 13 verbunden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die erste Energieübertragungseinheit 13 an einer anderen Stelle des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs angebracht ist.To charge the battery device 12 has the motor vehicle device 10 a loading unit 11 on. The loading unit 11 comprises a first power transmission unit 13 , The first energy transfer unit 13 is formed in a charging process as a power receiving unit. The energy transfer unit 13 is firmly integrated in the electric and / or hybrid motor vehicle. The first energy transfer unit 13 is attached to a motor vehicle floor. The battery device 12 is over at least one ladder strand 21 with the first power transmission unit 13 connected. In principle, it is also conceivable that the first energy transmission unit 13 attached to another location of the electric and / or hybrid motor vehicle.

Die Ladevorrichtung 17 weist zum Laden der Akkuvorrichtung 12 des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs eine zweite Energieübertragungseinheit 18 auf. Die Ladevorrichtung 17 und somit die zweite Energieübertragungseinheit 18 ist ortsfest in einer Umgebung, beispielsweise auf einem Garagenboden oder einem anderen Ort, der mittels des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs gut erreichbar ist, angebracht. Die zweite Energieübertragungseinheit 18 ist mit einem externen Stromnetz 22, beispielsweise einem gewöhnlichen Hausstromnetz, verbunden. In einem Ladevorgang der Akkuvorrichtung 12 des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs ist die zweite Energieübertragungseinheit 18 als eine Energiesendeeinheit ausgebildet. Die Ladevorrichtung 17 ist dabei vorzugsweise immer auf einem Boden angebracht, es ist aber auch denkbar, dass die Ladevorrichtung 17 mit der Energieübertragungseinheit 18 an einer anderen Position, beispielsweise einer Wand, angeordnet ist. Dafür müsste die erste Energieübertragungseinheit 13 der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 entsprechend an dem Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug angebracht werden um eine Kopplung der beiden Energieübertragungseinheiten 13, 18 zu ermöglichen. Die Ladevorrichtung 17 kann dabei grundsätzlich in einem öffentlichen Bereich, beispielsweise öffentlichen Parkplätzen mit Ladefunktionalität oder in einem privaten Bereich, beispielsweise in einer privaten Garage, angebracht werden.The loading device 17 indicates charging the battery device 12 of the electric and / or hybrid motor vehicle, a second energy transfer unit 18 on. The loading device 17 and thus the second energy transfer unit 18 is fixed in an environment such as on a garage floor or other location, which is easily accessible by means of the electric and / or hybrid motor vehicle attached. The second energy transfer unit 18 is with an external power grid 22 , For example, an ordinary home electricity network, connected. In a charging process of the battery device 12 of the electric and / or hybrid motor vehicle is the second power transmission unit 18 formed as an energy transmission unit. The loading device 17 is preferably always mounted on a floor, but it is also conceivable that the charging device 17 with the power transmission unit 18 at a different position, such as a wall, is arranged. This would require the first energy transfer unit 13 the motor vehicle device 10 be attached to the electric and / or hybrid motor vehicle according to a coupling of the two power transmission units 13 . 18 to enable. The loading device 17 In principle, it can be installed in a public area, for example public parking spaces with charging functionality or in a private area, for example in a private garage.

Die Energieübertragungseinheit 13 der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 und die Energieübertragungseinheit 18 der Ladevorrichtung 17 sind zu einer kontaktlosen Kopplung miteinander vorgesehen. Mittels einer induktiven Kopplung kann elektrische Energie von der Energieübertragungseinheit 13, 18 auf die andere Energieübertragungseinheit 13, 18 übertragen werden. Zur induktiven Kopplung weisen die Energieübertragungseinheiten 13, 18 jeweils zumindest eine nicht näher dargestellte Spule auf. Die Spulen der Energieübertragungseinheiten 13, 18 sind jeweils dazu vorgesehen, entweder ein Magnetfeld zu erzeugen oder ein Magnetfeld in einen Strom umzuwandeln. Die Spulen weisen dabei ein kleines Streufeld auf, das dazu vorgesehen ist, einen bestmöglichen Wirkungsgrad bei der Energieübertragung zwischen den beiden Energieübertragungseinheiten 13, 18 zu erhalten. Die Energieübertragungseinheit 18 der Ladevorrichtung 17 ist dabei dazu vorgesehen, von einem Bediener manuell bewegt zu werden, um optimal, beispielsweise in einer Garage, an einer geeigneten Parkposition für das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug positioniert zu werden.The energy transfer unit 13 the motor vehicle device 10 and the power transmission unit 18 the loader 17 are intended for contactless coupling with each other. By means of an inductive coupling can electrical energy from the power transmission unit 13 . 18 to the other power transmission unit 13 . 18 be transmitted. For inductive coupling, the energy transmission units 13 . 18 each at least one coil, not shown. The coils of the power transmission units 13 . 18 are each intended to either generate a magnetic field or to convert a magnetic field into a current. In this case, the coils have a small stray field, which is provided for the best possible efficiency in the energy transmission between the two energy transmission units 13 . 18 to obtain. The energy transfer unit 18 the loader 17 is intended to be moved manually by an operator in order to be optimally positioned, for example in a garage, at a suitable parking position for the electric and / or hybrid motor vehicle.

Für einen Lade- und/oder Entladevorgang der Akkuvorrichtung 12 sind die beiden Energieübertragungseinheiten 13, 18 dazu vorgesehen, unmittelbar übereinander angeordnet zu werden. Dazu wird das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug so platziert, dass die erste Energieübertragungseinheit 13, die fest an dem Kraftfahrzeugunterboden befestigt ist, direkt über der ortsfest angebrachten zweiten Energieübertragungseinheit 18 angeordnet ist. Je exakter die erste Energieübertragungseinheit 13 über der zweiten Energieübertragungseinheit 18 angebracht ist, desto effizienter ist die Übertragung der elektrischen Energie. In dem Ladevorgang der Akkuvorrichtung 12 des Kraftfahrzeugs erzeugt die als Energiesendeeinheit ausgebildete zweite Energieübertragungseinheit 18 mittels Strom aus dem externen Stromnetz 22 ein Magnetfeld. Die Spule der ersten Energieübertragungseinheit 13 ist in dem Ladevorgang von dem Magnetfeld, das von der zweiten Energieübertragungseinheit 18 erzeugt wird, durchsetzt. Das Magnetfeld erzeugt in der Spule der ersten Energieübertragungseinheit 13 einen Strom. Der Strom wird über den zumindest einen Leiterstrang 21 in die Akkuvorrichtung 12 geleitet. Die Akkuvorrichtung 12 wird dadurch über die Energieübertragungseinheiten 13, 18 kontaktlos von dem externen Stromnetz 22 geladen.For a charging and / or discharging the battery device 12 are the two energy transfer units 13 . 18 intended to be arranged directly above one another. For this purpose, the electric and / or hybrid motor vehicle is placed so that the first power transmission unit 13 , which is fixedly secured to the motor vehicle floor, directly above the stationary mounted second power transmission unit 18 is arranged. The more precisely the first energy transfer unit 13 over the second power transmission unit 18 attached, the more efficient the transmission of electrical energy. In the charging process of the battery device 12 of the motor vehicle generates the second energy transmission unit designed as an energy transmission unit 18 using electricity from the external power grid 22 a magnetic field. The coil of the first power transmission unit 13 is in the charging of the magnetic field, that of the second energy transfer unit 18 is generated, interspersed. The Magnetic field generated in the coil of the first power transmission unit 13 a stream. The current is transmitted via the at least one conductor strand 21 in the battery device 12 directed. The battery device 12 This is done via the power transmission units 13 . 18 contactless from the external power grid 22 loaded.

In einem Entladevorgang der Akkuvorrichtung 12 ist ein Energiefluss im Vergleich zu dem Ladevorgang umgekehrt. In dem Entladevorgang ist die erste Energieübertragungseinheit 13 als Energiesendeeinheit ausgebildet. Die erste Energieübertragungseinheit 13 erzeugt in einem Entladevorgang mittels Strom aus der Akkuvorrichtung 12 ein Magnetfeld. Das Magnetfeld durchsetzt die in dem Entladevorgang als Energieempfangseinheit ausgebildete zweite Energieübertragungseinheit 18. Das Magnetfeld erzeugt in der Spule der zweiten Energieübertragungseinheit 18 einen Strom. Der von der zweiten Energieübertragungseinheit 18 erzeugte Strom wird dadurch in das externe Stromnetz 22 eingespeist. Dadurch kann das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug als Energiespeicher für das externe Stromnetz 22 genutzt werden. Beispielsweise könnten durch Verwendung mehrerer Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeuge als Energiespeicher Energiespitzen in einem externen Stromnetz 22 abgefangen werden.In a discharge of the battery device 12 is an energy flow reversed compared to the charging process. In the discharge process, the first energy transfer unit 13 designed as energy transmission unit. The first energy transfer unit 13 generated in a discharge by means of electricity from the battery device 12 a magnetic field. The magnetic field passes through the second energy transfer unit formed in the discharge process as an energy receiving unit 18 , The magnetic field generated in the coil of the second power transmission unit 18 a stream. That of the second energy transfer unit 18 generated electricity is thereby in the external power grid 22 fed. As a result, the electric and / or hybrid motor vehicle as energy storage for the external power grid 22 be used. For example, by using multiple electric and / or hybrid vehicles as energy storage energy spikes in an external power grid 22 be intercepted.

Zur autonomen Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs weist die Kraftfahrzeugvorrichtung 10 eine Positioniereinheit 14 auf. Die Positioniereinheit 14 weist dazu eine Führungsspule 15 auf. Die Führungsspule 15 ist zur Ermittlung einer Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs vorgesehen. Zur Ermittlung der Position des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs erzeugt die Führungsspule 15 ein Magnetfeld. Die Führungsspule 15 ist an dem Kraftfahrzeugunterboden angebracht. Dabei ist die Führungsspule 15 im Bezug auf eine Querachse des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs in der Mitte angeordnet. Die Führungsspule 15 weist ein großes magnetisches Streufeld auf, das dazu vorgesehen ist, einen möglichst großen Bereich unterhalb des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs abzudecken. Die Positioniereinheit 14 umfasst ein Steuergerät 23, das dazu vorgesehen ist, mit der Führungsspule 15 funktionell verbunden zu werden. Das Steuergerät 23 ist als ein Teil einer Steuer- und Regeleinheit des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs ausgebildet. Änderungen des von der Führungsspule 15 erzeugten Magnetfelds durch Induktivitäten, die sich in dessen Streufeld befinden, werden von dem Steuergerät 23 erfasst. Dadurch kann eine Position der Induktivität, die sich in dem magnetischen Streufeld der Führungsspule 15 befindet, ermittelt werden.For the autonomous positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle, the motor vehicle device 10 a positioning unit 14 on. The positioning unit 14 has a guide coil 15 on. The guide coil 15 is intended to determine a position of the electric and / or hybrid motor vehicle. To determine the position of the electric and / or hybrid vehicle generates the guide coil 15 a magnetic field. The guide coil 15 is attached to the motor vehicle floor. Here is the guide coil 15 arranged with respect to a transverse axis of the electric and / or hybrid motor vehicle in the middle. The guide coil 15 has a large magnetic stray field, which is intended to cover the largest possible area below the electric and / or hybrid motor vehicle. The positioning unit 14 includes a controller 23 , which is intended to be with the guide coil 15 to be functionally connected. The control unit 23 is formed as a part of a control unit of the electric and / or hybrid motor vehicle. Changes of the guide coil 15 generated magnetic field by inductors located in the stray field are from the controller 23 detected. This allows a position of the inductance, resulting in the stray magnetic field of the guide coil 15 is to be determined.

Die Ladevorrichtung 17 weist zur autonomen Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs eine Kraftfahrzeugführungseinheit 19 auf. Die Kraftfahrzeugführungseinheit 19 weist ein induktives Leitelement 16 auf, das dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug über die Führungsspule 15 der Positioniereinheit 14 zu leiten und so optimal für den Ladevorgang zu positionieren. Das Leitelement 16 weist zumindest einen Ringdraht auf, der das gesamte Leitelement 16 durchsetzt. Der Ringdraht ist von einer Kunststoffumhüllung gegen äußere Einflüsse abgeschirmt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Leitelement 16 eine oder mehrere Spulen aufweist, die in den Ringdraht integriert sind. Das Leitelement 16 ist fest an der Ladevorrichtung 17 angebracht. Das Leitelement 16 erstreckt sich von der Energieübertragungseinheit 18 bis in einen Fahrzeugabstellbereich 24. Der Fahrzeugabstellbereich 24 ist dabei ein Bereich in dem das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug vorteilhaft und bequem von einem Fahrer abgestellt werden kann. Der Fahrzeugabstellbereich 24 wird dabei von einem Bediener bei Installation der Ladevorrichtung 17 durch ausbringen des Leitelements 16 definiert. Eine Distanz zwischen der Energieübertragungseinheit 18 und dem Fahrzeugabstellbereich 24 ist dabei variabel einstellbar und von der Umgebung abhängig, in der die Ladevorrichtung 17 angebracht ist. Das Leitelement 16 verläuft dabei vorzugsweise gerade von der Energieübertragungseinheit 18 bis in den Fahrzeugabstellbereich 24. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Leitelement 16 eine oder mehrere Kurven aufweist, um Strecke zwischen dem Fahrzeugabstellbereich 24 und der Energieübertragungseinheit 18 zurückzulegen.The loading device 17 has for autonomous positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle, a motor vehicle guide unit 19 on. The motor vehicle guidance unit 19 has an inductive guide element 16 which is intended to the electric and / or hybrid motor vehicle via the guide coil 15 the positioning unit 14 to guide and so optimally positioned for charging. The guiding element 16 has at least one ring wire, which the entire guide element 16 interspersed. The ring wire is shielded by a plastic sheath against external influences. In principle, it is also conceivable that the guide element 16 has one or more coils that are integrated into the ring wire. The guiding element 16 is firmly attached to the loader 17 appropriate. The guiding element 16 extends from the power transmission unit 18 into a Fahrzeugabstellbereich 24 , The vehicle parking area 24 is an area in which the electric and / or hybrid motor vehicle can be advantageously and conveniently parked by a driver. The vehicle parking area 24 This is done by an operator during installation of the charging device 17 by deploying the guide element 16 Are defined. A distance between the power transmission unit 18 and the vehicle parking area 24 is variably adjustable and depends on the environment in which the charging device 17 is appropriate. The guiding element 16 in this case preferably runs straight from the energy transmission unit 18 to the vehicle parking area 24 , In principle, it is also conceivable that the guide element 16 one or more curves to distance between the Fahrzeugabstellbereich 24 and the power transmission unit 18 to cover.

Zur Überwachung der autonomen Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs weist das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug eine Navigations- und Kollisionskontrolle auf. Die Navigations- und Kollisionskontrolle weist eine nicht näher dargestellte Sensoreinheit und eine nicht näher dargestellte Recheneinheit auf. Die Sensoreinheit umfasst mehrere Sensoren, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder optische Sensoren, die eine Umgebung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs erfassen und Objekte erkennt, die in einem Fahrweg des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs liegen. Die Recheneinheit der Navigations- und Kollisionskontrolle ist als ein Teil der Steuer- und Regeleinheit ausgebildet. Die Navigations- und Kollisionskontrolle überwacht während einer autonomen Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs die Umgebung und stoppt die Positionierung bei einem erkannten Hindernis oder leitet eine Umfahrung des Hindernisses ein, falls dies möglich ist.For monitoring the autonomous positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle, the electric and / or hybrid motor vehicle has a navigation and collision control. The navigation and collision control has a sensor unit not shown in detail and a computing unit, not shown. The sensor unit comprises a plurality of sensors, for example ultrasound sensors, radar sensors or optical sensors, which detect an environment of the electric and / or hybrid motor vehicle and detect objects that lie in a travel path of the electric and / or hybrid motor vehicle. The arithmetic unit of the navigation and collision control is designed as a part of the control unit. The navigation and collision control monitors the environment during an autonomous positioning of the electric and / or hybrid vehicle and stops the positioning of a detected obstacle or initiates a bypass of the obstacle, if possible.

Zur Kommunikation mit einem Bediener des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs während des Ladevorgangs weist die Kraftfahrzeugvorrichtung 10 eine nicht näher dargestellte Kommunikationseinheit auf. Die Kommunikationseinheit ist dazu vorgesehen, dem Bediener während des Ladevorgangs Informationen über das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug zukommen zu lassen. Dazu weist die Kommunikationseinheit eine Sendeeinheit auf. Die Sendeeinheit ist dazu vorgesehen, eine Web-Verbindung aufzubauen um dem Bediener Informationen, wie beispielsweise einen Ladezustand, einen erwarteten Abschluss der Ladung, unerwartete Ereignisse, eine Temperatur der Akkuvorrichtung 12 und Änderungen zur Fahrzeugnutzung zukommen zu lassen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kommunikationseinheit andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Informationen an den Bediener übermittelt. Der Bediener kann beispielsweise über ein Mobiltelefon mit den Informationen der Kommunikationseinheit versorgt werden.For communication with an operator of the electric and / or hybrid motor vehicle during the charging process, the motor vehicle device 10 a communication unit not shown on. The communication unit is intended to provide the operator with information about the electric and / or hybrid motor vehicle during the charging process. For this purpose, the communication unit has a transmission unit. The sending unit is designed to establish a web connection to the operator information, such as a state of charge, an expected completion of the charge, unexpected events, a temperature of the battery device 12 and to make changes to vehicle use. In principle, it is also conceivable that the communication unit transmits other information that appears appropriate to the person skilled in the art to the operator. The operator can be supplied, for example, via a mobile phone with the information of the communication unit.

Das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug weist zur Navigation eine Navigationsvorrichtung auf, die dazu vorgesehen ist, dem Fahrer eine optimale Route zum Erreichen eines Fahrziels darzustellen. Die Navigationsvorrichtung ist dabei dazu vorgesehen, dem Fahrer Ladevorrichtungen 17, die in einem öffentlichen Bereich angebracht, und zur öffentlichen Benutzung vorgesehen sind, anzuzeigen. Ist ein Ladevorgang nötig, zeigt die Navigationsvorrichtung die nächstliegenden und noch zu erreichenden Ladevorrichtungen 17 an. Dabei kann es sich um öffentliche Ladevorrichtungen 17 oder eine private Ladevorrichtung 17 handeln.The electric and / or hybrid motor vehicle has a navigation device for navigation, which is intended to present the driver an optimal route to reach a destination. The navigation device is provided to the driver charging devices 17 displayed in a public area and intended for public use. If a charging process is necessary, the navigation device shows the nearest and still to be reached charging devices 17 at. These may be public charging devices 17 or a private charger 17 act.

Für einen optimalen Ladevorgang ist die Ladevorrichtung 17 dazu vorgesehen, mit der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 Informationen auszutauschen. Dabei kann ein Informationsaustauch durch das Magnetfeld erfolgen. Dabei dienen die Energieübertragungseinheiten 13, 18 jeweils als Signalsende- bzw. Signalempfangseinheiten für die Informationen. Dabei kann die Ladevorrichtung 17 und die Kraftfahrzeugvorrichtung 10 beispielsweise Informationen zu einem optimalen, schonendsten, und/oder kostengünstigsten Ladevorgang der Akkuvorrichtung 12 austauschen. Dabei können zusätzlich vom Fahrer in dem Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug gespeicherte Fahrzeugnutzungsprofile und zeitlich abhängige Stromtarife berücksichtigt werden.For optimal charging is the charger 17 provided with the motor vehicle device 10 Exchange information. In this case, an information exchange by the magnetic field can take place. The energy transfer units serve this purpose 13 . 18 each as signal transmitting or signal receiving units for the information. This can be the loading device 17 and the vehicle device 10 For example, information about an optimal, most gentle, and / or cost-effective charging of the battery device 12 change. In this case, additionally stored by the driver in the electric and / or hybrid vehicle vehicle use profiles and time-dependent electricity rates can be considered.

Für den Ladevorgang der Akkuvorrichtung 12 wird das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs zumindest bis in den Fahrzeugabstellbereich 24 gehfahren. Dort kann das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug zumindest teilweise über der Kraftfahrzeugführungseinheit 19 abgestellt werden und der Fahrer kann aussteigen. Nach dem Aussteigen kann der Fahrer durch Auslösen eines Startsignals, beispielsweise durch Drücken eines Knopfes auf einem Autoschlüssel, einen Positioniervorgang des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs und den darauffolgenden Ladevorgang der Akkuvorrichtung 12 starten. Die Führungsspule 15 der Positioniereinheit 14 wird bestromt. In dem Ringdraht des Leitelements 16 wird durch das Magnetfeld der Führungsspule ein Strom induziert. Die Ladevorrichtung 17 erkennt dies und leitet einen Strom durch den Ringdraht des Leitelements 16. Die Führungsspule 15 erkennt das sich unterhalb des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs befindende, induktive Leitelement 16 der Kraftfahrzeugführungseinheit 19, da der mit Strom durchflossene Ringdraht das Magnetfeld der Führungsspule 15 beeinflusst. Das Steuergerät 23 der Positioniereinheit 14 bestimmt daraus eine Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs zu dem induktiven Leitelement 16. Das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug folgt nun autonom von der Steuer- und Regeleinheit gesteuert dem induktiven Leitelement 16. Dabei steuert die Steuer- und Regeleinheit eine Beschleunigung und eine Lenkung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs aufgrund der berechneten Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs zu dem Leitelement 16 so, dass sich das Leitelement 16 im Bezug auf die Querachse immer mittig unterhalb des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs befindet. Während der Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs überwacht die Navigations- und Kollisionskontrolle die Umgebung und erkennt mögliche Hindernisse. Die Steuer- und Regeleinheit steuert das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug so lange entlang des Leitelements 16, bis die Energieübertragungseinheit 13 der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 direkt über der Energieübertragungseinheit 18 der Ladevorrichtung 17 platziert ist. Dabei erzeugt die Energieübertragungseinheit 18 der Ladevorrichtung 17 ein Positionierungsmagnetfeld. Erreicht der in der Energieübertragungseinheit 13 der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 erzeugte Strom einen definierten Wert, der auf das Positionierungsmagnetfeld abgestimmt ist, hat das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug seine optimale Ladeposition erreicht und wird angehalten. Der definierte Wert ist dazu vorgesehen, eine nahezu optimale Energieübertragung durch das Positionierungsmagnetfeld wiederzugeben, die durch die zu erwartenden Verluste durch eine Distanz zwischen den Energieübertragungseinheiten 13, 18 zu erwarten ist.For charging the battery device 12 the electric and / or hybrid motor vehicle is at least until the Fahrzeugabstellbereich 24 gehfahren. There, the electric and / or hybrid motor vehicle at least partially over the motor vehicle guide unit 19 be turned off and the driver can get off. After getting off the driver can by triggering a start signal, for example by pressing a button on a car key, a positioning operation of the electric and / or hybrid motor vehicle and the subsequent charging of the battery device 12 start. The guide coil 15 the positioning unit 14 is energized. In the ring wire of the guide element 16 a current is induced by the magnetic field of the guide coil. The loading device 17 recognizes this and conducts a current through the ring wire of the guide 16 , The guide coil 15 detects the below the electric and / or hybrid motor vehicle located, inductive guide element 16 the motor vehicle guidance unit 19 because the current flowing through the ring wire, the magnetic field of the guide coil 15 affected. The control unit 23 the positioning unit 14 determines therefrom a position of the electric and / or hybrid motor vehicle to the inductive guide element 16 , The electric and / or hybrid motor vehicle now follows autonomously controlled by the control and regulation unit the inductive guide element 16 , In this case, the control unit controls an acceleration and a steering of the electric and / or hybrid motor vehicle due to the calculated position of the electric and / or hybrid motor vehicle to the guide element 16 so that the guide element 16 always located centrally below the electric and / or hybrid motor vehicle with respect to the transverse axis. During the positioning of the electric and / or hybrid motor vehicle, the navigation and collision control monitors the environment and detects possible obstacles. The control unit controls the electric and / or hybrid motor vehicle along the guide element as long 16 until the power transmission unit 13 the motor vehicle device 10 directly above the power transmission unit 18 the loader 17 is placed. In this case, the energy transmission unit generates 18 the loader 17 a positioning magnetic field. Reached in the power transmission unit 13 the motor vehicle device 10 generated current has a defined value, which is tuned to the positioning magnetic field, the electric and / or hybrid motor vehicle has reached its optimum loading position and is stopped. The defined value is intended to reflect a nearly optimal energy transfer through the positioning magnetic field, the expected losses by a distance between the energy transfer units 13 . 18 is to be expected.

Ist das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug so positioniert, dass die Energieübertragungseinheiten 13, 18 der Kraftfahrzeugvorrichtung und der Ladevorrichtung optimal übereinander liegen ist die Energieübertragungseinheit 13 der Kraftfahrzeugvorrichtung 10 zur Verbesserung des Ladevorgangs dazu vorgesehen, abgesenkt zu werden. Dazu weist das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug eine nicht näher dargestellte steuerbare Mechanik auf, durch die die Energieübertragungseinheit 13 nach unten absenkbar ist. Ist die Energieübertragungseinheit 13 abgesenkt beginnt der Ladevorgang über die Energieübertragungseinheiten 13, 18. Alternativ hierzu kann die nicht fahrzeugseitige Ladevorrichtung 17 und/oder die nicht fahrzeugseitige Energieübertragungseinheit 18 angehoben werden. Nach Beenden des Ladevorgangs wird die Energieübertragungseinheit 18 der Ladevorrichtung 17 abgeschaltet und erzeugt so kein Magnetfeld mehr. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug nach Beenden des Ladevorgangs wieder autonom in den Fahrzeugabstellbereich 24 gefahren wird, von wo es ein Fahrer wieder abholen kann.Is the electric and / or hybrid motor vehicle positioned so that the energy transmission units 13 . 18 The motor vehicle device and the charging device are optimally superposed on each other is the power transmission unit 13 the motor vehicle device 10 intended to be lowered to improve the charging process. For this purpose, the electric and / or hybrid motor vehicle on a controllable mechanism not shown, by which the energy transfer unit 13 is lowerable down. Is the energy transfer unit 13 lowered, the charging process begins via the power transmission units 13 . 18 , Alternatively, the non-vehicle-side charging device 17 and / or the non-vehicle power transmission unit 18 be raised. After completion of the charging process, the power transmission unit 18 the loader 17 switched off and generated so no more magnetic field. In principle, it is also conceivable that the electric and / or hybrid motor vehicle after completion of the charging again autonomously in the Fahrzeugabstellbereich 24 is driven from where it can pick up a driver again.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug dazu vorgesehen ist, anstatt autonom die optimale Ladeposition anzufahren, dem Fahrer Manövrierempfehlungen zum Erreichen der optimalen Parkposition zu geben.In principle, it is also conceivable for the electric and / or hybrid motor vehicle to be provided instead of autonomously approaching the optimum charging position, to give the driver maneuvering recommendations for achieving the optimum parking position.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/060720 A2 [0002] WO 2010/060720 A2 [0002]

Claims (3)

Kraftfahrzeugvorrichtung (10) für ein Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug, mit einer Ladeeinheit (11), die zum Laden einer Akkuvorrichtung (12) eine Energieübertragungseinheit (13) aufweist, die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Positioniereinheit (14), die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren und die zumindest eine Führungsspule (15) aufweist, die zur Ermittlung einer Position des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs dazu vorgesehen ist, einen induktiven Kontakt zu einem induktiven Leitelement (16) einer Ladevorrichtung (17) aufzunehmen.Motor vehicle device ( 10 ) for an electric and / or hybrid motor vehicle, with a charging unit ( 11 ) for charging a battery device ( 12 ) an energy transfer unit ( 13 ), which is intended for contactless energy transfer, and with a positioning unit ( 14 ), which is intended to autonomously position the electric and / or hybrid motor vehicle for a charging process and the at least one guide coil ( 15 ), which is provided for determining a position of the electric and / or hybrid motor vehicle to an inductive contact to an inductive guide element ( 16 ) a charging device ( 17 ). Ladevorrichtung (17) zum Laden einer Akkuvorrichtung (12) eines Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs, mit einer Energieübertragungseinheit (18), die für eine kontaktlose Energieübertragung vorgesehen ist, und mit einer Kraftfahrzeugführungseinheit (19), die dazu vorgesehen ist, das Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeug autonom für einen Ladevorgang zu positionieren, und die wenigstens ein induktives Leitelement (16) aufweist, das zur Positionierung des Elektro- und/oder Hybridkraftfahrzeugs für den Ladevorgang vorgesehen ist.Loading device ( 17 ) for charging a battery device ( 12 ) of an electric and / or hybrid motor vehicle, with an energy transmission unit ( 18 ), which is intended for contactless energy transmission, and with a motor vehicle guidance unit ( 19 ), which is intended to autonomously position the electric and / or hybrid motor vehicle for a charging process, and the at least one inductive guide element ( 16 ), which is provided for positioning the electric and / or hybrid motor vehicle for the charging process. System mit einer Kraftfahrzeugvorrichtung (10) nach Anspruch 1 und einer Ladevorrichtung (17) nach Anspruch 2.System with a motor vehicle device ( 10 ) according to claim 1 and a charging device ( 17 ) according to claim 2.
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