DE102014000747A1 - A system and method for monitoring a gap between a charging plate of a stationary induction charging device and a loading plate of a parked vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung umfasst ein System zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte (3) einer stationären Induktionsladevorrichtung (4) und einer Ladeplatte (5) eines geparkten Fahrzeugs (6), dessen Ladeplatte (5) derart relativ zur Ladeplatte (3) der stationären Induktionsladevorrichtung (4) positioniert ist, dass durch ein von der Ladeplatte (3) der stationären Induktionsladevorrichtung (4) erzeugtes Wechselmagnetfeld ein Wechselmagnetfeld in der Ladeplatte (5) des Fahrzeugs (6) erzeugbar ist, wobei das System wenigstens eine bilderzeugende Sensoreinrichtung (1) und ein Steuergerät (2) aufweist, wobei die bilderzeugende Sensoreinrichtung (1) dazu eingerichtet ist, den Zwischenraum zwischen der Ladeplatte (3) der stationären Induktionsladevorrichtung (4) und der Ladeplatte (5) des geparkten Fahrzeugs (6) zu erfassen und die erfassten Daten zu dem Steuergerät (2) zu übertragen, und das Steuergerät (2) dazu eingerichtet ist, die Daten der bildgebenden Sensoreinrichtung (1) dahin auszuwerten, ob sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte (3) der stationären Induktionsladevorrichtung (4) und der Ladeplatte (5) des geparkten Fahrzeugs (6) wenigstens ein Objekt befindet und/oder welchen vertikalen Abstand (A) die Ladeplatte (3) der stationären Induktionsladevorrichtung (4) und die Ladeplatte (5) des geparkten Fahrzeugs (6) zueinander aufweisen. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein entsprechendes Verfahren.The present invention comprises a system for monitoring a clearance between a loading plate (3) of a stationary induction charging device (4) and a loading plate (5) of a parked vehicle (6), the loading plate (5) thereof relative to the loading plate (3) of the stationary induction charging device (4) that an alternating magnetic field is generated in the loading plate (5) of the vehicle (6) by an alternating magnetic field generated by the charging plate (3) of the stationary induction charging device (4), the system comprising at least one image forming sensor device (1) and a control device (2), wherein the image-forming sensor device (1) is adapted to detect the gap between the loading plate (3) of the stationary induction charging device (4) and the loading plate (5) of the parked vehicle (6) and the detected data to the control unit (2) to transmit, and the control unit (2) is adapted to the data of the imaging Sen soreinrichtung (1) to evaluate whether there is at least one object in the space between the loading plate (3) of the stationary induction charging device (4) and the loading plate (5) of the parked vehicle (6) and / or which vertical distance (A) the loading plate (3) of the stationary induction charging device (4) and the loading plate (5) of the parked vehicle (6) to each other. The present invention also includes a corresponding method.
Description
Die vorliegende Erfindung umfasst ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte einer stationären Induktionsladevorrichtung und einer Ladeplatte eines geparkten Fahrzeugs.The present invention includes a system and method for monitoring a gap between a charging plate of a stationary induction charging device and a charging plate of a parked vehicle.
In (auch) elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugen, wie etwa Elektro- und Hybridfahrzeugen, werden zur Stromversorgung der im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Traktionsmotoren nach dem derzeitigen Stand der Technik ganz überwiegend wiederaufladbare Batterien, bspw. solche auf Basis von Lithium-Ionen, verwendet.In (also) electric motor driven vehicles, such as electric and hybrid vehicles, rechargeable batteries, for example those based on lithium ions, are predominantly used for the current supply of the existing electric traction motors in the vehicle according to the current state of the art.
Für das Aufladen dieser Batterien stehen grundsätzlich mehrere technische Lösungen zur Verfügung, insbesondere die leitungsgebundene und die kontaktlose (leitungsfreie) Energieübertragung.For charging these batteries are basically several technical solutions available, in particular the wired and the contactless (line-free) energy transfer.
Bei der leitungsgebundenen Energieübertragung wird elektrischer Strom mit Hilfe eines Elektrokabels zu dem Fahrzeug übertragen, wobei das Elektrokabel entweder Bestandteil einer Ladevorrichtung ist und in eine am Fahrzeug vorhandene Ladesteckdose eingesteckt werden kann, oder wobei das Elektrofahrzeug ein Ladekabel aufweist, das in eine Ladesteckdose der Ladevorrichtung eingesteckt werden kann.In wireline power transmission, electric power is transmitted to the vehicle by means of an electric cable, the electric cable either being part of a charging device and plugged into a charging socket provided on the vehicle, or the electric vehicle having a charging cable plugged into a charging receptacle of the charging device can be.
Bei der kontaktlosen Energieübertragung erfolgt die Energieübertragung mit Hilfe eines Wechselmagnetfelds. Zur Erzeugung des Wechselmagnetfelds wird mittels Leistungselektronik einen Wechselstrom erzeugt, der durch die Spule (Primärspule) einer stationären Induktionsladevorrichtung (Infrastrukturseite) fließt. Das so erzeugte Wechselmagnetfeld induziert eine Spannung in der Spule (Sekundärspule) einer Ladeplatte, die im Fahrzeug integriert ist.In the contactless energy transfer, the energy transfer takes place with the aid of an alternating magnetic field. To generate the alternating magnetic field, an alternating current is generated by means of power electronics, which flows through the coil (primary coil) of a stationary induction charging device (infrastructure side). The alternating magnetic field thus generated induces a voltage in the coil (secondary coil) of a charging plate integrated in the vehicle.
Im Fall einer leitungsgebundenen Energieübertragung ist es wünschenswert, im Fall einer kontaktlosen Energieübertragung ist es erforderlich, das Fahrzeug ausreichend genau relativ zur Ladestation bzw. Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung zu positionieren.In the case of conducted power transmission, it is desirable that in the case of contactless power transmission, it is necessary to position the vehicle sufficiently accurately relative to the charging station of the stationary induction charging apparatus.
Die
Und aus der
Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls die Überwachung des Umfelds eines elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugs während einer Energieübertragung bekannt.From the prior art, the monitoring of the environment of an electric motor driven vehicle during an energy transmission is also known.
So beschreibt die
Bei einer kontaktlosen Energieübertragung erfolgt diese im Allgemeinen über einen Luftspalt hinweg, der zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs gegeben ist. Innerhalb des Luftspalts können große magnetische Feldstärken auftreten. Wenn ein Körperteil eines Menschen oder ein Gegenstand in den Zwischenraum zwischen stationärer Ladeplatte und mobiler Ladeplatte eindringt oder sich dort befindet, stellt dies eine risikobehaftete Situation dar.In contactless energy transfer, this generally occurs across an air gap provided between the charging plate of the stationary induction charging device and the charging plate of the vehicle. Within the air gap large magnetic field strengths can occur. When a body part of a human or an object enters or is located in the space between the stationary pallet and the mobile pallet, this presents a risky situation.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte einer stationären Induktionsladevorrichtung und einer Ladeplatte eines geparkten Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, mit denen unter anderem derartige risikobehaftete Situationen vermieden werden können. It is an object of the present invention to provide a system and a method for monitoring a gap between a charging plate of a stationary induction charging device and a loading plate of a parked vehicle, with which, inter alia, such risky situations can be avoided.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das System gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems und des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the system according to
Erfindungsgemäß wird ein System zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte einer stationären Induktionsladevorrichtung und einer Ladeplatte eines geparkten Fahrzeugs vorgeschlagen, dessen Ladeplatte derart relativ zur Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung positioniert ist, dass durch ein von der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung erzeugtes Wechselmagnetfeld ein Wechselmagnetfeld in der Ladeplatte des Fahrzeugs erzeugbar ist.According to the present invention, there is provided a system for monitoring a gap between a charging plate of a stationary induction charging device and a parking plate of a parked vehicle, the charging plate of which is positioned relative to the charging plate of the stationary induction charging device such that an alternating magnetic field generated in the charging plate of the stationary induction charging device forms an alternating magnetic field in the charging plate of the vehicle is generated.
Das System weist wenigstens eine bildgebende Sensoreinrichtung und ein Steuergerät auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebende Sensoreinrichtung dazu eingerichtet ist, den Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs zu erfassen und die erfassten Daten zu dem Steuergerät zu übertragen.The system has at least one imaging sensor device and a control device and is characterized in that the imaging sensor device is set up to detect the gap between the charging plate of the stationary induction charging device and the charging plate of the parked vehicle and to transmit the acquired data to the control device.
Das Steuergerät ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, die Daten der bildgebenden Sensoreinrichtung dahin auszuwerten, ob sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs wenigstens ein Objekt befindet und/oder welchen vertikalen Abstand die Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und die Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs zueinander aufweisen.According to the invention, the control device is set up to evaluate the data of the imaging sensor device as to whether there is at least one object in the space between the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the parked vehicle and / or to which vertical distance the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the parked vehicle to each other.
Wie oben bereits erwähnt, findet bei einer kontaktlosen Energieübertragung diese in der Regel über den Luftspalt hinweg, der zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs gegeben ist. Während der kontaktlosen Energieübertragung (des Ladevorgangs) ist der Fahrer üblicherweise nicht mehr anwesend und kann somit nicht sicherstellen, dass keine Objekte, wie bspw. Körperteile von Personen (etwa Finger, eine Hand, ein Fuß, etc.) oder Gegenstände (etwa Metallteile) in den Zwischenraum zwischen den Ladeplatten gelangen.As mentioned above, in contactless energy transfer, it usually passes across the air gap provided between the charging plate of the stationary induction charging device and the charging plate of the vehicle. During the contactless energy transfer (charging), the driver is usually no longer present and thus can not ensure that no objects, such as body parts of persons (such as fingers, a hand, a foot, etc.) or objects (such as metal parts) get into the space between the pallets.
Durch das erfindungsgemäße System wird dieser Nachteil überwunden, da hiermit auch während eines unbeaufsichtigten Ladevorgangs stets überwacht wird, ob sich ein Objekt in dem Zwischenraum zwischen den Ladeplatten befindet oder nicht.The system according to the invention overcomes this disadvantage since it always monitors during an unattended charging process whether or not there is an object in the intermediate space between the pallets.
Für einen optimalen Wirkungsgrad einer kontaktlosen Energieübertragung darf ein vorgebbarer maximaler Abstand zwischen den Ladeplatten nicht überschritten sein. Durch das erfindungsgemäße System kann auch der vertikale Abstand zwischen den Ladeplatten ermittelt werden, wodurch ineffiziente Ladevorgänge vermieden werden können. Auch kann eine Veränderung des vertikalen Abstands zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs erfasst werden, bspw. wenn das Fahrzeug be- oder entladen wird.For optimum efficiency of contactless energy transfer, a predefinable maximum distance between the charging plates must not be exceeded. By the system according to the invention, the vertical distance between the pallets can be determined, whereby inefficient charging can be avoided. Also, a change in the vertical distance between the charging plate of the stationary induction charging device and the charging plate of the vehicle may be detected, for example, when the vehicle is being loaded or unloaded.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung umfasst das System weiter eine stationäre Induktionsladevorrichtung und ist das Steuergerät weiter dazu eingerichtet, an die stationäre Induktionsladevorrichtung wenigstens ein Steuersignal übertragen zu können, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, an die stationäre Induktionsladevorrichtung wenigstens ein Steuersignal zum Stoppen oder Unterbinden der Erzeugung eines Wechselmagnetfelds durch die stationäre Ladeplatte zu übertragen, falls und/oder solange sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs ein Objekt befindet.According to a first advantageous development, the system further comprises a stationary induction charging device and the control device is further configured to transmit at least one control signal to the stationary induction charging device, wherein the control device is adapted to the stationary induction charging at least one control signal for stopping or inhibiting the Generation of an alternating magnetic field to be transmitted through the stationary pallet, if and / or as long as there is an object in the space between the pallet of the stationary induction charging and the pallet of the parked vehicle.
Durch diese erste vorteilhafte Weiterbildung des Systems können auch bei unbeaufsichtigten Ladevorgängen risikobehaftete Situationen, die bspw. durch ein Eindringen eines Objekts in den Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs entstehen können, sicher vermieden werden.By means of this first advantageous development of the system, risky situations which can arise, for example, as a result of an object penetrating into the intermediate space between the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the vehicle, can be safely avoided even in the case of unattended loading processes.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des Systems umfasst dieses eine stationäre Induktionsladevorrichtung, deren Ladeplatte in vertikaler Richtung bewegbar ist und/oder ein Fahrzeug, bei dem der Abstand seiner Ladeplatte zum darunter befindlichen Boden verstellbar ist, und ist das Steuergerät dazu eingerichtet, an die Induktionsladevorrichtung und/oder das Fahrzeug wenigstens ein Steuersignal übertragen zu können, mit Hilfe dessen durch eine vertikale Bewegung der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und/oder durch eine vertikale Bewegung der Ladeplatte des Fahrzeugs und/oder einer vertikalen Bewegung des Fahrzeugunterbodens der vertikale Abstand zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs veränderbar ist.According to a second advantageous development of the system, this comprises a stationary induction charging device whose loading plate is movable in the vertical direction and / or a vehicle in which the distance of its loading plate is adjustable to the underlying soil, and the controller is adapted to the induction charging and or to be able to transmit the vehicle at least one control signal by means of which by vertical movement of the loading plate of the stationary induction charging device and / or by a vertical movement of the loading plate of the vehicle and / or a vertical movement of the vehicle underbody, the vertical distance between the loading plate of the stationary Induction charger and the pallet of the vehicle is changeable.
Durch diese vorteilhafte Weiterbildung kann bspw. eine automatische Anpassung des Abstands zwischen den beiden Ladeplatten durchgeführt werden. Hierdurch kann ein optimaler Wirkungsgrad der Energieübertragung erreicht werden und/oder es kann ein Aufsetzen der Ladeplatte des Fahrzeugs auf der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung vermieden werden (bspw. bei einem Beladen des Fahrzeugs).By this advantageous development, for example, an automatic adjustment of the distance between the two pallets can be performed become. In this way, an optimum efficiency of energy transfer can be achieved and / or it can be a placement of the loading plate of the vehicle on the pallet of the stationary induction charging device can be avoided (eg. When loading the vehicle).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Systems umfasst die bildgebende Sensoreinrichtung wenigstens eine 3D-Kameraeinrichtung für sichtbares Licht, eine 3D-Kameraeinrichtung für Infrarot-Licht, eine Radar-Einrichtung, und/oder eine Time-of-Flight-Einrichtung. In vorteilhafter Weise umfasst die bildgebende Sensoreinrichtung wenigstens einen Laserscanner, bevorzugt einen 3D-Laserscanner.According to a further advantageous development of the system, the imaging sensor device comprises at least one 3D camera device for visible light, a 3D camera device for infrared light, a radar device, and / or a time-of-flight device. The imaging sensor device advantageously comprises at least one laser scanner, preferably a 3D laser scanner.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das System weiter dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Teilfunktion bei folgenden Funktionen durchführen zu können:
- – Einparkhilfe,
- – Garagentor-Zustandsprüfung,
- – Objekt-Erfassung im Umfeld des Fahrzeugs,
- – Parkplatz Frei/Belegt-Erkennung, und/oder
- – Bewegungserkennung von Objekten.
- - parking aid,
- - garage door condition check,
- Object detection in the environment of the vehicle,
- - Parking Free / Busy detection, and / or
- - Motion detection of objects.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte einer stationären Induktionsladevorrichtung und einer Ladeplatte eines geparkten Fahrzeugs, dessen Ladeplatte derart relativ zur Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung positioniert ist, dass durch ein von der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung erzeugtes Wechselmagnetfeld ein Wechselmagnetfeld in der Ladeplatte des Fahrzeugs erzeugt wird, mittels eines Systems, das wenigstens eine bildgebende Sensoreinrichtung und ein Steuergerät aufweist.The present invention also includes a method of monitoring a gap between a charging plate of a stationary induction charging device and a parking plate of a parked vehicle whose charging plate is positioned relative to the charging plate of the stationary induction charging device such that an alternating magnetic field is generated by an alternating magnetic field generated by the charging plate of the stationary induction charging device the loading plate of the vehicle is generated by means of a system having at least one imaging sensor device and a control unit.
Das Verfahren umfasst wenigstens die folgenden Schritte:
Erfassen des Zwischenraums zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs mit Hilfe der bildgebenden Sensoreinrichtung,
Übertragen der erfassten Daten zu dem Steuergerät, und
Auswerten der Daten der bildgebenden Sensoreinrichtung durch das Steuergerät dahin, ob sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs wenigstens ein Objekt befindet und/oder welchen vertikalen Abstand die Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und die Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs zueinander aufweisen.The method comprises at least the following steps:
Detecting the gap between the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the parked vehicle by means of the imaging sensor device,
Transmitting the acquired data to the controller, and
Evaluating the data of the imaging sensor device by the control device to whether there is at least one object in the space between the charging plate of the stationary induction charging device and the pallet of the parked vehicle and / or which vertical distance the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the parked vehicle to each other ,
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses weiter den Schritt der Übertragung von wenigstens einem Steuersignal von dem Steuergerät an die stationäre Induktionsladevorrichtung zum Stoppen oder Unterbinden der Erzeugung eines Wechselmagnetfelds durch die Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung, falls und/oder solange sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des geparkten Fahrzeugs ein Objekt befindet.According to a first advantageous development of the method, this further comprises the step of transmitting at least one control signal from the controller to the stationary induction charging device for stopping or inhibiting the generation of an alternating magnetic field by the charging plate of the stationary induction charging device, if and / or as long as there is in the space between the Loading plate of the stationary induction charging device and the pallet of the parked vehicle is an object.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird unter Verwendung eines Systems, das eine stationäre Induktionsladevorrichtung, deren Ladeplatte in vertikaler Richtung bewegbar ist und/oder ein Fahrzeug, bei dem der Abstand seiner Ladeplatte zum darunter befindlichen Boden verstellbar ist, umfasst,
durch das Steuergerät an die Induktionsladevorrichtung und/oder das Fahrzeug wenigstens ein Steuersignal übertragen, mit Hilfe dessen durch eine vertikale Bewegung der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und/oder durch eine vertikale Bewegung der Ladeplatte des Fahrzeugs und/oder einer vertikalen Bewegung des Fahrzeugunterbodens der vertikale Abstand zwischen der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung und der Ladeplatte des Fahrzeugs verändert.According to a second advantageous development of the method, a system comprising a stationary induction charging device, the loading plate of which is movable in the vertical direction, and / or a vehicle, in which the distance of its loading plate to the underlying ground is adjustable, comprises
transmitted by the controller to the induction charging device and / or the vehicle at least one control signal, by means of which by vertical movement of the loading plate of the stationary induction charging device and / or by a vertical movement of the loading plate of the vehicle and / or a vertical movement of the vehicle underbody, the vertical distance changed between the loading plate of the stationary induction charging device and the loading plate of the vehicle.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Offenbarung des erfindungsgemäßen Systems, seiner Weiterbildungen sowie der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, die entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren Gültigkeit haben.Further refinements and developments of the method according to the invention will become apparent from the disclosure of the system according to the invention, its developments and the embodiments described below, which also apply to the inventive method accordingly.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Die Darstellungen in den Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.The illustrations in the figures are purely schematic and not to scale. Within the figures, the same or similar elements are provided with the same reference numerals.
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.The embodiments explained below represent preferred embodiments of the Of course, the present invention is not limited to these embodiments.
Wie in den
Die bildgebende Sensoreinrichtung
Das Steuergerät
Systeme zum leitungsfreien, induktiven Laden von Batterien sind aus dem Stand der Technik bekannt. Auch sind aus dem Stand der Technik Systeme zum induktiven Laden von Traktionsbatterien von elektromotorisch antreibbaren Fahrzeugen bekannt sowie Einparkhilfen zum zueinander Ausrichten der Ladeplatte
Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind verschiedenartige bildgebende 2D- und 3D-Sensoreinrichtungen, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind. In vorteilhafter Weise umfasst das erfindungsgemäße System als bildgebende Sensoreinrichtung wenigstens eine 3D-Kameraeinrichtung für sichtbares Licht, eine 3D-Kameraeinrichtung für Infrarot-Licht, eine Radar-Einrichtung, und/oder eine Time-of-Flight-Einrichtung. Bevorzugt umfasst die bildgebende Sensoreinrichtung
Bei Kameraeinrichtungen für sichtbares oder Infrarotlicht kann die Sensorvorrichtung
Durch die Verwendung von wenigstens einer 3D-Sensorvorrichtung, mit der stereoskopische oder dreidimensionale Bilder erfasst werden können, kann eine Erkennung und Unterscheidung der räumlichen Gegebenheiten (Vordergrund, Hintergrund, Position der Ladeplatte der stationären Induktionsladevorrichtung, Position der Ladeplatte des Fahrzeugs, vertikaler Abstand der Ladeplatten zueinander, etc.) mit größerer Sicherheit erfolgen, als dies bei einer nur zweidimensionalen Bilderfassung der Fall ist. Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems kann aber eine nur zweidimensionale Bilderfassung und -auswertung ausreichend sein.Through the use of at least one 3D sensor device with which stereoscopic or three-dimensional images can be detected, recognition and differentiation of the spatial conditions (foreground, background, position of the loading plate of the stationary induction charging device, position of the loading plate of the vehicle, vertical distance of the loading plates to each other, etc.) with greater certainty than is the case with only two-dimensional image capture. Depending on the embodiment of the system according to the invention, however, only two-dimensional image acquisition and evaluation can be sufficient.
Eine stereoskopische oder dreidimensionale Bilderfassung kann bspw. in an sich bekannter Weise durch eine entsprechende stereoskopische Anordnung und Ausrichtung der Erfassungsachsen von zwei Kameraeinrichtungen für sichtbares oder Infrarotlicht und eine dementsprechende Auswertung der erfassten Bilddaten durch das Steuergerät
Vergleichsweise moderne 3D-Sensorvorrichtungen stellen sog. „Time-of-Flight” Sensorvorrichtungen dar. Bei Vorrichtungen und Verfahren nach dem Time-of-Flight-Prinzip (Laufzeitprinzip) wird ein von einer Sendeeinrichtung ausgesandtes (emittiertes) Signal (bspw. ein Lichtpuls) an einem Objekt reflektiert und das reflektierte Signal von einer Empfangseinrichtung detektiert. Anhand der Geschwindigkeit und der Laufzeit des Signals kann die Entfernung des Objekts von der Empfangseinrichtung ermittelt werden.Comparatively modern 3D sensor devices represent so-called "time-of-flight" sensor devices. In devices and methods according to the time-of-flight principle (transit time principle), a signal emitted by a transmitting device (for example a light pulse) is emitted. reflected on an object and the reflected signal detected by a receiving device. Based on the speed and the duration of the signal, the distance of the object from the receiving device can be determined.
Time-of-Flight-Einrichtungen enthalten drei wesentliche Komponenten: eine aktive Beleuchtungseinrichtung, eine bilderzeugende Sensoreinrichtung sowie eine Empfangsoptik. Die aktive Beleuchtungseinrichtung strahlt moduliertes Licht, bspw. im nahen Infrarot-Bereich aus. Licht, das auf ein Objekt oder eine Oberfläche trifft, wird zu der Einrichtung zurück reflektiert und mit Hilfe der Empfangsoptik auf den Bildsensor projiziert. Durch eine Korrelation von emittierten und empfangenen Signalen ist es möglich, für jedes Pixel die Entfernung des/der beleuchteten Objekts/Szene von dem Sensor zu berechnen. Time-of-Flight-Einrichtungen liefern für jedes Pixel zwei verschiedene Informationen, die Intensität (Amplitude, Grau-Wert) und den Abstand (Distanzwert, Tiefenwert) von der Einrichtung. Die erfassten Informationen ergeben dann bspw. (ein) Amplitudenbild(er) und/oder Distanzbild(er) oder es können derartige Bilder aus den erhaltenen Informationen erzeugt werden.Time-of-flight facilities include three essential components: an active illumination device, an imaging sensor device, and a receiving optic. The active illumination device emits modulated light, for example in the near infrared range. Light striking an object or surface is reflected back to the device and projected onto the image sensor with the aid of the receiving optics. By correlating emitted and received signals, it is possible to calculate for each pixel the distance of the illuminated object / scene from the sensor. Time-of-flight facilities provide two different pieces of information for each pixel, the intensity (amplitude, gray value) and the distance (distance value, depth value) from the device. The collected information then gives, for example, (a) Amplitude image (s) and / or distance image (s) or such images can be generated from the information obtained.
Ein Time-of-Flight-Sensor ist eine Matrix, bestehend aus Distanz-Sensoren, der üblicherweise in herkömmlicher CMOS-Technologie gefertigt ist. Daher können Bildgebung und 3D-Messmöglichkeiten mit Elektronik wie Analog-Digital-Wandler usw. kombiniert werden. Alle ”Intelligenz” des Time-of-Flight-Sensors, einschließlich der Distanz-Berechnung für jeden Pixel, ist in dem Chip integriert. Time-of-Flight-Pixel werden daher manchmal auch „intelligente Pixel” genannt.A time-of-flight sensor is a matrix consisting of distance sensors, which is usually manufactured using conventional CMOS technology. Therefore, imaging and 3D measurement capabilities can be combined with electronics such as analog-to-digital converters, etc. All the "intelligence" of the time-of-flight sensor, including the distance calculation for each pixel, is integrated into the chip. Therefore, time-of-flight pixels are sometimes called "smart pixels."
Eine der bekanntesten Vorrichtung zur Abstandsbestimmung nach dem Time-of-Flight-Prinzip ist ein PMD-System bzw. PMD-Kamerasystem. In einem solchen PMD-Kamerasystem ist ein Photomischdetektor (auch PMD-Sensor genannt; PMD = Photonic Mixing Device) als Sensor enthalten. Ein PMD-Sensor weist ein ein- bzw. in der Regel mehrzeiliges Array von PMD-Detektorelementen und eine Empfangsoptik auf.One of the best known time-of-flight distance determining devices is a PMD system or PMD camera system. In such a PMD camera system, a photonic mixer detector (PMD sensor also called PMD = Photonic Mixing Device) is included as a sensor. A PMD sensor has an on or, as a rule, multi-line array of PMD detector elements and a receiving optics.
Bei einem Laserscanner wird mittels eines Laserstrahls die Oberfläche von Körpern zeilen- oder rasterartige überstrichen. Mit Hilfe von sog. bildgebenden Laserscannern kann neben der Objektgeometrie auch die Intensität des reflektierten Signals erfasst werden. Im Ergebnis erhält man ein Abbild der Objekte ähnlich dem eines Schwarzweißfotos.In a laser scanner, the surface of bodies is swept over lines or raster-like by means of a laser beam. With the help of so-called imaging laser scanners, not only the object geometry but also the intensity of the reflected signal can be detected. The result is an image of the objects similar to a black and white photo.
Bei 3D-Laserscannen wird die Oberflächengeometrie von Gegenständen mittels Pulslaufzeit, Phasendifferenz im Vergleich zu einer Referenz oder durch Triangulation von Laserstrahlen digital erfasst. Dabei wird eine diskrete Menge an dreidimensionalen Abtastpunkten erhalten, die auch als Punktwolke bezeichnet wird. Die Koordinaten der gemessenen Punkte werden aus den Winkeln und der Entfernung in Bezug zum Ursprung (Standort des Laserscanners) ermittelt. Anhand der Punktwolke können entweder Maße (Längen, Abstände, Winkel, etc.) bestimmt werden oder es kann eine geschlossene Oberfläche aus Dreiecken konstruiert werden, was auch als Vermaschung oder Meshing bezeichnet wird.In 3D laser scanning, the surface geometry of objects is detected digitally by means of pulse transit time, phase difference compared to a reference or by triangulation of laser beams. In this case, a discrete set of three-dimensional sampling points is obtained, which is also referred to as a point cloud. The coordinates of the measured points are determined from the angles and the distance with respect to the origin (location of the laser scanner). Based on the point cloud, either dimensions (lengths, distances, angles, etc.) can be determined, or a closed surface can be constructed from triangles, which is also referred to as meshing or meshing.
Der Aufbau und die Funktionsweise der verschiedenen bildgebenden 2D- und 3D-Sensoreinrichtungen
Die von der Sensoreinrichtung
Erfindungsgemäß werden die Daten der bildgebenden Sensoreinrichtung
Bei dem erfindungsgemäßen System unterliegt die Anordnung der bildgebenden Sensoreinrichtung
Wie in den
Von der vorliegenden Erfindung umfasst sind jedoch auch andere Anordnungen der bildgebenden Sensoreinrichtung
Eine Reihe von Fahrzeugmodellen verfügt bereits heute über bildgebende Sensoreinrichtungen
Aus Sicherheitsgründen, aus Gründen eines Schutzes der stationären Induktionsladevorrichtung
Sofern der Erfassungsbereich von fahrzeugseitigen, bildgebenden Sensoreinrichtungen
Das Erkennen der Ladeplatte
In vorteilhafter Weise umfasst das System eine stationäre Induktionsladevorrichtung
Wie oben bereits erwähnt, können bei einem leitungslosen (kontaktlosen) Ladevorgang zwischen der Ladeplatten
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das System eine stationäre Induktionsladevorrichtung
Wie oben bereits erwähnt, ist zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads bei einem kontaktlosen Ladevorgang ein Luftspalt mit einer möglichst optimalen Weite zwischen der Ladeplatte
Gleichzeitig kann auch die Sicherheit von Menschen gewährleistet werden, indem bspw. ein Einklemmen eines Körperteils eines Menschen zwischen den Ladeplatten
Die Veränderung der relativen Positionierung in vertikaler Richtung der Ladeplatten
Durch diese Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems können somit nicht nur Fahrzeuge mit ähnlicher Bodenfreiheit kontaktlos geladen werden, sondern auch Fahrzeuge mit ganz unterschiedlicher Bodenfreiheit. Auch können während und außerhalb von Ladevorgängen dynamisch Höhenveränderungen ausgeglichen werden, die bei gewollten oder ungewollten Bodenfreiheitsänderungen auftreten.By means of these embodiments of the system according to the invention, not only vehicles with similar ground clearance can thus be charged without contact, but also vehicles with very different ground clearance. Also, during and outside of charging processes, height changes that occur in the case of intentional or unintentional ground clearance changes can be compensated dynamically.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Systems ist dieses weiter dazu eingerichtet, wenigstens eine Teilfunktion bei folgenden Funktionen durchführen zu können:
- – Einparkhilfe,
- – Garagentor-Zustandsprüfung,
- – Objekt-Erfassung im Umfeld des Fahrzeugs,
- – Parkplatz Frei/Belegt-Erkennung, und/oder
- – Bewegungserkennung von Objekten.
- - parking aid,
- - garage door condition check,
- Object detection in the environment of the vehicle,
- - Parking Free / Busy detection, and / or
- - Motion detection of objects.
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems als Einparkhilfe kann bspw. ein Einparkvorgang des Fahrzeugs
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems für eine Garagentor-Zustandsprüfung kann mit Hilfe der bildgebenden Sensoreinrichtung
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems für eine Objekt-Erfassung im Umfeld des Fahrzeugs
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems für eine Parkplatz Frei/Belegt-Erkennung kann bspw. mit Hilfe der bildgebenden Sensoreinrichtung
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems für eine Bewegungserkennung von Objekten kann das erfindungsgemäße System bspw. für interaktive Spielefunktionen verwendet werden. So kann etwa die bildgebende Sensoreinrichtung
Als Spielfeld für die geschilderten Objekt- bzw. Bewegungserkennungen kann bspw. die Ladeplatte
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen einer Ladeplatte
- – Erfassen des Zwischenraums zwischen der Ladeplatte
3 der stationären Induktionsladevorrichtung4 und der Ladeplatte5 des geparkten Fahrzeugs6 mit Hilfe der 3D-Sensoreinrichtung, - – Übertragen der erfassten Daten zu
dem Steuergerät 2 , und - – Auswerten der Daten der 3D-
Sensoreinrichtung 1 durch das Steuergerät 2 dahin, ob sich im Zwischenraum zwischen der Ladeplatte3 der stationären Induktionsladevorrichtung4 und der Ladeplatte5 des geparkten Fahrzeugs6 wenigstens ein Objekt befindet und/oder welchen vertikalen Abstand Adie Ladeplatte 3 der stationären Induktionsladevorrichtung4 und dieLadeplatte 5 des geparkten Fahrzeugs6 zueinander aufweisen.
- - Detecting the gap between the
pallet 3 thestationary induction charger 4 and thepallet 5 the parked vehicle6 with the help of the 3D sensor device, - - Transferring the acquired data to the
controller 2 , and - - Evaluating the data of the
3D sensor device 1 through thecontrol unit 2 There, whether in the space between thepallet 3 thestationary induction charger 4 and thepallet 5 the parked vehicle6 at least one object is located and / or which vertical distance A theloading plate 3 thestationary induction charger 4 and thepallet 5 the parked vehicle6 to each other.
In vorteilhafter Weise umfasst das Verfahren weiter den Schritt der Übertragung von wenigstens einem Steuersignal von dem Steuergerät
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren unter Verwendung eines Systems, das eine stationäre Induktionsladevorrichtung
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die von der vorliegenden Erfindung umfasst sind, ergeben sich für den Fachmann aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems, seiner vorteilhaften Weiterbildungen sowie der beschriebenen Ausführungsformen, die für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten.Further advantageous and expedient developments and embodiments of the method according to the invention, which are encompassed by the present invention will become apparent to those skilled in the art from the above description of the system according to the invention, its advantageous developments and the described embodiments, which apply according to the inventive method.
Sofern in der vorliegenden Anmeldung von „übertragen”, „Übertragung”, „kommunizieren”, „Kommunikation”, etc. von Daten die Rede ist, kann dies auf jede geeignete Weise erfolgen, etwa auf drahtgebundene oder drahtlose Art und Weise. Bei einer drahtlosen Art und Weise kann die „Übertragung” bzw. „Kommunikation” bspw. mittels Funkwellen oder Lichtwellen, unverschlüsselt oder verschlüsselt erfolgen. Sofern in der vorliegenden Anmeldung eine „Übertragung” bzw. „Kommunikation” vorgesehen ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass die entsprechenden Einrichtungen eine Einrichtung zur Durchführung der „Übertragung” bzw. „Kommunikation” aufweisen oder auf eine solche zugreifen können müssen, und dass die Einrichtungen an die die „Übertragung” bzw. „Kommunikation” erfolgt, über entsprechende Einrichtungen zum Empfang der Daten bzw. Informationen verfügen oder auf solche zugreifen können müssen.In the present application, where "data transfer", "transmission", "communication", "communication", etc., is used, this may be done in any suitable manner, such as wired or wireless. In a wireless manner, the "transmission" or "communication", for example, by means of radio waves or light waves, unencrypted or encrypted done. If a "transmission" or "communication" is provided in the present application, it is obvious to a person skilled in the art that the corresponding devices must have or be able to access a device for carrying out the "transmission" or "communication". and that the facilities to which the "transmission" or "communication" takes place must have appropriate means for receiving the data or information or have access to such.
Da Fachleuten die für das erfindungsgemäße System erforderlichen Einrichtungen, Vorrichtungen, Bauelemente, Bauteile, etc. und deren mögliches Zusammenwirken bekannt sind, braucht in der vorliegenden Anmeldung hierauf nicht näher eingegangen zu werden.Since experts are required for the system according to the invention devices, devices, components, components, etc. and their possible interaction, need not be discussed in detail in the present application.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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