CN109195832A - 位置确定系统 - Google Patents

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Abstract

位置确定系统。本发明涉及一种用于充电站(100)的位置确定系统，所述充电站用于至少部分电驱动的车辆(200)。本发明还涉及这种车辆(200)和具有这种车辆(200)和充电站(100)的系统(10)。位置确定系统用于确定车辆的接触接口相对于充电站(100)的充电接口(150)的位置。位置确定系统在至少两个维度上光学地确定位置。通过至少二维的位置确定，车辆不束缚于预设的路线。这提高了在驶入充电站(100)时的车辆定位的可靠性。

Description

位置确定系统
技术领域
本发明涉及一种用于充电站的位置确定系统，所述充电站用于至少部分地电驱动的车辆。本发明还涉及这种车辆和具有这种车辆和充电站的系统。
背景技术
至少部分地电驱动的车辆包括可再充电的电池，所述电池也称作为二次电池。这种车辆的实例是电驱动的定线公交车(Linienfahrzeuge)(电动公共汽车)。因此，电驱动器是对于定线公交车有利的，因为正常情况下定线行驶时间是受限的并且通过时间段(行驶间歇)分开，电池能够在所述时间段中充电。此外，定线公交车还在固定的线路上行驶，使得在所述线路上能够建立充电站。
针对充电过程，充电站的充电接口必须与车辆的接触接口形成接触。两个接口之一在此能够为了接触而包括受电弓。为了可以实际上接触，接触接口必须定位在相对于充电站预设的区域中。
接触接口能够设置在车辆的车顶上并且相反的受电弓能够形成充电站侧的充电接口。受电弓设置在充电站的电线杆上。该机械的装置允许车辆沿车道方向和横向于车道方向的相对位置的一定的公差。沿车道方向和横向于车道方向的示例性的公差分别是0.6m。为了充电，车辆必须定位在该区域之内，从而接触接口的接触元件能够与受电弓的接触元件形成接触，进而提供用于为电池充电的前提条件。
为了在车道方向上的正确的位置，车辆驾驶员可以遵循车道标记。然而，该方法在实际中证实为是易受故障影响的。
WO 2014183961提出另一定位方法。在此，在车辆在预设路线上行驶期间，重复地且基于超声地测量车辆和充电站之间的间距。
发明内容
现在，本发明的目的在于，在驶入充电站时提高位置确定的准确性和可靠性。
根据本发明，提供根据权利要求1的位置确定系统。
位置确定系统准备用于充电站。所述充电站准备用于至少部分地电驱动的车辆。位置确定系统用于确定车辆的接触接口相对于充电站的充电接口的位置。位置确定系统在此在至少两个维度上光学地确定位置。
通过至少二维的位置确定，车辆不再束缚于预设路线。这提高了位置确定的准确性和可靠性。不需要关于预设路线的信息和遵守预设路线。
在一个优选的实施方式中，位置确定系统构成用于，利用接触接口的几何特征确定位置。
对于定位重要的只是：接触接口相对于充电接口的相对位置。接触接口通过其几何特征形成可光学检测的、天然的位置标记。
附加地或替选地，位置确定系统能够构成用于，利用至少一个、可选的附加的位置标记来确定位置。
这尤其能够实现专门构成的位置标记，所述位置标记可特别良好地和/或容易地或更可靠地被识别。附加地或替选地，能够将相应的车辆的信息，例如车辆高度、车辆类型和/或车辆识别号编码在位置标记中。
位置确定系统尤其能够包括相机和评估单元。评估单元还能够准备用于，利用相机的图像来确定位置。
基于相机的位置确定是特别灵活的。基于相机的位置确定的另一优点是如下可行性：利用在相机图像中的位置标记的尺寸确定接触接口距充电接口的间距。
在另一实施方案中，能够使用附加的间距传感器，以便确定从受电弓距接触界面的间距。
相机尤其能够是红外相机。由此，能够实现与日光无关的位置标记识别。相机能够附加地包括红外照明单元。
根据本发明提出的、根据权利要求7的充电站包括根据本发明的位置确定系统并且还包括红外照明单元。红外照明单元用于用红外光对区域照明。所述区域包括如下子区域，在所述子区域中必须存在接触接口，以便所述接触接口能够借助于充电接口接触。
在一个优选的实施方式中，充电站能够准备用于，仅在位置确定得出：接触接口位于所述子区域中时，才启动充电过程。
根据本发明提出的、根据权利要求9的车辆能够至少部分地被电驱动并且包括用于电能的储存器和接触接口。接触接口因此能够通过充电站的充电接口接触，使得对储存器充电。接触接口包括至少一个位置标记。
位置标记能够构成用于，选择性地反射和/或放射在预设的波长范围中的光。
例如，位置标记能够包括一个或多个发光二极管。替选地或附加地，位置标记能够包括几何图形或编码。
车辆能够包括用于加热位置标记的加热元件。因此，能够在雪和/或冰的情况下确保位置标记的可识别性。
根据本发明，也提出一种具有车辆和充电站的系统。
车辆和充电站能够各包括用于数据传送的单元。充电站能够构成用于为车辆传送经确定的位置。
充电站和/或车辆能够包括用于遥测经确定的位置的遥测单元。车辆能够包括显示器并且构成用于，在显示器上显示车辆的经遥测的位置。
在系统中还能够将信息经由发光二极管、几何图形和/或编码从车辆传输给充电站。
在此，经由发光二极管传输的信息例如能够用于将车辆与充电站明确地关联。
附图说明
本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法在实施例的下面的描述的上下文中变得更清楚且更易理解，所述实施例结合附图详细阐述。附图示出：
图1示出根据一个实施例的根据本发明的系统；以及
图2示例性地且示意地示出根据本发明的车辆的接触接口。
具体实施方式
在图1中示出根据一个实施例的根据本发明的系统10，其具有充电站100和至少部分地电驱动的车辆200。在车辆200的车顶上的接触接口250相对于示例性地构成为受电弓的充电接口150定位在如下区域中，在所述区域中接触接口250能够借助于充电接口150接触，然而其中所述接触接口在图1中不可见。
充电站100包括在街道20处的边缘处的电线杆，所述电线杆具有沿横向于车道方向X的横向方向Y在街道20之上延伸的臂，在所述臂处设置有受电弓。充电站100包括位置确定系统，所述位置确定系统借助于相机170沿车道方向X和沿横向方向Y光学地确定位置。相机170检测用于通过受电弓进行接触的位置公差区。
图2示例性地且示意地示出根据本发明的车辆200的接触接口250。接触接口250包括平行的接触轨道300。在实施例中，接触接口250还包括位置标记410、420、430。在实例中示意性地示出三个位置标记。然而，接触接口250也能够包括仅一个、两个或多于三个位置标记。在示出的实例中，位置标记之一410构成为二维码，将车辆的信息编码在所述二维码中。其他两个示出的位置标记实例420、430是T形的并且具有沿横向于车辆方向X*的车辆横向方向Y*定向的横梁。由此，尤其可良好地确定车辆方向X*和车道方向X之间的角度偏差。
在本发明的另一示例性的实施方式中，提出一种装置和一种方法，借助于所述装置或借助于所述方法，能够沿车道方向和横向于所述车道方向的方向可靠地且准确地确定电驱动的车辆，例如电动公共汽车关于车站侧的具有受电弓的充电接口的车辆定向和车辆位置。在实例中，重复地进行位置确定，并且当公共汽车接近充电站时，也已经提供相应的位置信息，使得能够利用由位置传感器提供的位置信息作为驾驶员的控制变量。
为光学的位置确定在示例性的实施方式中使用相机。相机的视场对准位置公差区。因为接触接口位于公共汽车的车顶上，所以相机从上方垂直地或以预定的角度对准到接触接口上。
相机与评估装置连接，所述评估装置从相机图像中计算用于位置标记的定向和位置的信号。评估装置能够是微处理器或个人计算机。
相机例如能够是红外相机，所述红外相机检测位置公差范围的环境，接触接口必须位于所述位置公差范围中，以便所述接触接口能够借助于充电接口接触。
所述环境能够通过特殊的红外照明来照射。由此能够实现与日光的独立性并且能够提高相对于抗光伪影的鲁棒性。
接触接口在公共汽车上的位置的计算能够基于如下特征进行，所述特征从接触接口的几何形状得出。
当在接触接口的区域中存在一个或多个位置标记时，位置确定是更鲁棒的且更独立的。位置标记于是能够特殊地光学地和/或几何地构成为，使得在任何日间条件和气候调节下，可靠的光学位置确定是可行的。
因此，在一个实施例中，一个或多个位置标记构成为红外反射体。附加地或替选地，位置标记能够包括一个或多个红外发光二极管。
评估设备从相机图像中的检测到的(多个)位置标记中的成像位置中水平地在两个维度上求得公共汽车的接触接口相对于充电站的相对位置。可选地，利用相机图像中的检测到的(多个)位置标记的成像尺寸也能够竖直地确定公共汽车的接触接口相对于充电站的相对位置。
经确定的相对位置被输送给充电控制单元。充电控制单元利用位置信息，以便为驾驶员显示公共汽车的接触接口相对于充电站的相对位置。这例如能够通过在充电站处的方向指示器、如方向箭头、红绿灯或显示器来进行。
红绿灯在如下情况下是特别有利的：即充电站准备用于，仅在公共汽车停车在通过充电接口预设的位置公差区之内使得接触接口处于如下区域中时，才启动充电过程，其中接触接口必须位于所述区域中，以便所述接触接口能够借助于充电接口接触。在没有方向指示器的情况下也可实现最后的功能。
附加地或替选地，位置信息能够例如经由无线网络，例如WLAN传送给公共汽车，进而被遥测。随后能够为公共汽车驾驶员实时地在公共汽车的驾驶员显示器上在线地显示位置信息。
一些公共汽车能够在上车侧上降低，以便这样使乘客容易上车。这称作为下跪(Kneeling)。
利用位置信息，能够附加地或替选地为可下跪的公共汽车传送关于如下的信息：在给定的车辆位置处下跪是否可行。所述功能的相应的启动能够与所述信息相关。
反射体还能够可选地被加热。于是能够融化积冰和/或积雪。尤其，能够在低于边界温度时和/或在检测到降雪时进行对反射体的加热，使得不会结冰和/或雪在触碰时就已经融化。
位置标记能够包括简单的几何图形。图形能够具有预定的尺寸，使得能够从相机的成像特性中推导出位置标记和相机之间的间距。随后也可确定位置标记的竖直位置。
对于几何图形附加地或替选地，在车辆上能够存在二维码，例如QR-Code，将车辆类型的、车辆识别号(车辆ID)和/或车辆高度的信息编码在二维码中。
(多个)位置标记能够包括相应地设置的、在波长范围内选择性地进行反射和/或放射的元件，例如彩色的发光二极管或红外发光二极管。因此，还可更可靠地检测位置标记。
当主动放射的元件以相应调制的方式放射时，位置标记能够附加地用于信息传输，以便例如传输车辆ID。
在充电站和电动公共汽车之间无线地传输信息时，必须在位于充电站下方的车辆和所述充电站之间建立明确的关联(Assoziation关联)。这能够在如下情况下实现：相机读取由处于工作的位置标记发送的信息并且用于将车辆明与充电站时明确地关联。
在使用相机时，通过将相机图像按需要传输到服务监视器上的方式，所述相机还能够有利地用于服务目的，例如接口的服务目的。
借助于本发明，以相对小的耗费可行的是：准确地确定公共汽车关于对于充电所需的位置公差范围的位置和定向。
这尤其能够在车辆的接近阶段中已经实现。以这种方式，能够为车辆驾驶员获得定位信息以可靠地到达车辆的精确的充电位置。这减少用于到达位置公差区所需的机动动作，进而改善定位的安全性。
此外，能够可靠地从位置信息中推导出：是否需要通过充电控制单元激活充电过程，和/或在接触区之内的车辆的下跪是否是允许的或者必须被阻止。
尽管以细节通过优选的实施例详细地说明和描述本发明，但是本发明不局限于所公开的实例并且本领域技术人员能够从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种用于充电站(100)的位置确定系统，所述充电站用于至少部分地电驱动的车辆(200)，所述位置确定系统用于确定所述车辆的接触接口(250)相对于所述充电站(100)的充电接口(150)的位置，其特征在于，所述位置确定系统在至少两个维度上光学地确定位置。
2.根据权利要求1所述的位置确定系统，其中所述位置确定系统构成用于，利用所述接触接口(250)的和/或至少一个位置标记(410，420，430)的几何特征来确定位置。
3.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定系统，所述位置确定系统包括相机(170)和评估单元，所述评估单元准备用于，利用所述相机(170)的图像来确定位置。
4.根据权利要求3所述的位置确定系统，其中所述相机(170)是红外相机。
5.根据权利要求2和根据权利要求3或4所述的位置确定系统，其中位置确定包括利用在相机图像中的位置标记(410，420，430)的尺寸来确定所述接触接口(250)距所述充电接口(150)的间距。
6.一种用于至少部分地电驱动的车辆(200)的充电站(100)，其中所述充电站(100)包括根据权利要求3至5中任一项所述的位置确定系统，所述充电站还包括用于用红外光照明一定区域的红外照明单元，其中所述区域包括至少一个位置公差范围，所述接触接口(250)必须位于所述位置公差范围中，以便能够借助于所述充电接口(150)接触所述接触接口。
7.根据权利要求6所述的充电站，其中所述充电站(100)准备用于，仅在位置确定得出所述接触接口(250)位于所述位置公差范围中时，才启动充电过程。
8.一种车辆(200)，所述车辆能够至少部分地电驱动，所述车辆具有用于电能的储存器和接触接口(250)，所述接触接口能够通过充电站(100)的充电接口(150)接触，使得能够对所述储存器充电，其特征在于，所述接触接口(250)包括至少一个位置标记(410，420，430)。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述位置标记(410，420，430)构成用于，选择性地反射或放射在预设的波长范围中的光。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述位置标记(410，420，430)包括几何图形或编码。
11.根据权利要求9所述的车辆，其中所述位置标记(410，420，430)包括发光二极管。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的车辆，所述车辆还包括用于加热所述位置标记的加热元件。
13.一种系统(10)，所述系统具有根据权利要求8至11中任一项所述的车辆(200)和根据权利要求7的充电站(100)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述车辆(200)和所述充电站(100)各包括用于数据传送的单元，并且所述充电站(100)构成用于，为所述车辆(200)传送经确定的位置。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述充电站和/或所述车辆包括用于遥测所述经确定的位置的遥测单元，并且其中所述车辆包括显示器并且构成用于，在所述显示器上显示所述车辆的经遥测的位置。
16.根据权利要求10所述的系统，其中经由几何图形或编码传输信息，所述信息能够实现将所述车辆明确地与所述充电站相关联。
17.根据权利要求11所述的系统，其中经由所述发光二极管传输信息，所述信息能够实现将所述车辆与所述充电站明确地关联。
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