CN111094058B - 在固定的充电站与机动车之间提供通信连接的方法、控制设备和充电系统 - Google Patents

在固定的充电站与机动车之间提供通信连接的方法、控制设备和充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在固定的充电站(11)与位于充电站(11)环境中的机动车(14)之间提供通信连接(18)的方法，通过控制设备(12)建立通信连接(18)并在机动车(14)驶向(A)充电站(11)期间确定机动车(14)的当前行进轨迹(15)的轨迹数据。本发明提出，提供至少一个引向充电站(11)的特征行进轨迹(23)并将其与当前行进轨迹(15)相比较，如果当前行进轨迹(15)相对于任意的特征行进轨迹(23)满足了预定的偏差标准(25)，则产生变更信号(36)，该变更信号表明：应当中断通信连接(18)并与其它充电站(32)建立新的通信连接(37)。

Description

在固定的充电站与机动车之间提供通信连接的方法、控制设 备和充电系统
技术领域
本发明涉及一种在固定的充电站与位于充电站环境中的机动车之间提供通信连接的方法。例如，充电连接可以被设置用于在机动车与充电站之间交换特征数据和/或位置数据。本发明还涉及一种可以在机动车或充电站中提供的控制设备，以及一种具有多个充电站的充电系统。
背景技术
充电站可以例如被设计用于感应式充电。在此可以规定，充电站具有底板，在该底板中提供有用于感应式充电的所谓初级线圈。机动车于是可以在车辆底部中具有例如所谓的次级线圈，该次级线圈可以停在或定位在底板上方，即在初级线圈上方。在这种充电位置中可以根据变压器原理进行能量传输。由此，例如可以为机动车的电池充电或再充电。
为了能够利用充电站自动地对机动车进行这种感应式充电过程，必须使机动车相对于底板正确定位，即，移动到预定的充电位置。当机动车驶向感应式充电站时，可以通过无线电在机动车与充电站之间建立基于无线电的通信连接。作为第二步骤，当成功建立通信连接时，启动所谓的定位系统，该定位系统确定机动车相对于充电站的位置。例如，然后可以向机动车的驾驶员或机动车的自动驾驶仪发送信号，告知机动车当前相对于充电站的相对位置。然后可以将机动车操纵或引导到预定的充电位置。
然而不能排除的是，为了对多辆机动车进行供给，彼此靠近地、例如在多个相邻的停车位处安装多个充电站。在这种具有多个充电站、例如用于感应式充电的多个底板的停车位中，不能排除从机动车到充电站的所述基于无线电的通信连接根本不是施加在由机动车驾驶员驶向的停车位。然后，由所接触的充电站的定位系统表明的机动车相对位置持续地显示为错误，这是因为机动车根本没有朝着该充电站行驶。驾驶员必须例如通过将位置数据与机动车相对于实际被操控的充电站的实际可见的相对位置进行比较，来识别这种与非意指的充电站的通信连接的错误建立。
从文献DE 10 2014 223 931 A1中已知一种充电站，该充电站可以自动地将机动车操纵到充电站。然而，为此，充电站必须具有带摄像机和图像处理装置的复杂的光学检测系统。
从文献DE 10 2014 221 559 A1中已知一种用于在充电站和机动车之间建立通信连接的方法。如果在附近存在多个充电站，则机动车可以根据各个充电站的无线电信号的信号强度来识别，哪个充电站是最接近的并且因此识别出该机动车所瞄准的充电站。另外，还可以评估机动车的轨迹，也就是说，机动车的行驶方向和/或转向角被用于识别驾驶员当前正驶向哪个充电站。该方法的缺点是，必须对充电站的环境进行绘图并告知机动车，以使机动车能够根据其行驶轨迹识别目标充电站。由于必须对环境进行绘图，所以在安装充电站时需要的成本较高。
从文献DE 10 2014 222 000 A1已知了一种用于在感应式充电站的底板上对机动车进行精确定位的定位系统。该系统基于摄像机工作。仅当机动车已经至少部分地位于正确的底板上方时，才能激活该系统。
发明内容
本发明的目的是，检验/验证驶向充电站的机动车是否已经与正确的充电站建立了通信连接。
该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求、以下说明和附图得出。
本发明提供一种用于在固定的充电站与位于充电站环境中的机动车之间运行或提供通信连接的方法。充电站例如可以是感应式充电站。然而，通常，也可以提供具有不同充电技术的充电站。通信连接例如可以用于传输充电站和/或机动车的特征数据。但是，例如可以附加地或替代地使通信连接用于传输位置数据和/或导航指令，从而可以将机动车操纵到充电站。根据本发明的方法可以通过控制设备来执行。控制设备建立通信连接并且在机动车向充电站行驶期间确定机动车的当前行进轨迹的轨迹数据。可以例如基于所谓的配对来建立通信连接。例如，通信连接可以是蓝牙连接，从而可以进行蓝牙配对以建立通信连接。所述行进轨迹描述了机动车在行进期间的轨迹。行进轨迹可以是，例如，一系列相继测量或检测到的车辆位置。
如果机动车现在已经与操纵车辆所驶向的充电站之外的充电站建立了通信连接，则行进轨迹也将不会引向已经与机动车建立了通信连接的充电站。
为了识别和纠正该问题，本发明提出，提供至少一个通往充电站的特征行进轨迹。换句话说，设置或存储有与至少一个预期的或典型的行进轨迹相关的轨迹数据。然后，控制设备将至少一个特征行进轨迹与处于行进中或正在接近的机动车的当前行进轨迹进行比较。如果当前行进轨迹相对于所提供的每个特征行进轨迹都满足预定的偏差标准，即不匹配任何所提供的特征行进轨迹，则生成变更信号，该变更信号表明：通信连接应当被中断，并且应当与另一充电站建立新的通信连接。换句话说，与当前充电站的通信连接被中断或拒绝，这是因为机动车的当前行进轨迹与该充电站不匹配，也就是说，在预定的公差范围内与任何特征行进轨迹都不匹配。
本发明的优点在于，驾驶员不必检查在机动车与之建立通信连接的充电站与机动车的行进轨迹之间是否存在矛盾。以有利的方式，在错误配对的情况下，即在驶向的充电站和最初与之建立通信连接的充电站之间存在矛盾的情况下，自动中断该通信连接。
本发明还包括提供其它优点的其它实施方式。
根据一种实施方式，所述至少一个特征行进轨迹由如下的先前车辆的行进轨迹的历史轨迹数据形成：所述先前车辆在过去在驶过相应的行进轨迹之后成功地与充电站相联接以进行能量交换。先前车辆是在过去为了进行能量交换至少一次随着行进轨迹成功地驶向充电站并与其联接的机动车。然后这些先前车辆的轨迹数据被用于形成至少一个特征行进轨迹。由此得到的优点是，充电站可以在安装后或设立后进行自我校准/自动标定。因此，不需要为了描绘或提供至少一个特征行进轨迹而对充电站的环境进行复杂的绘制。如果可以从几个不同的方向驶入充电站，则可能得到多个特征行进轨迹。然后可以使用区分准则对多个不同的行进轨迹的轨迹数据进行分组。然后，例如通过统计方法取平均值(例如，作为算术平均值)，可以将每组行进轨迹组合成特征行进轨迹，即，例如平均行进轨迹。
一个实施方式提出，借助于相应的机动车的里程表和/或借助于摄像机和/或借助于无线电测向系统来确定当前正在接近的机动车的当前行进轨迹。里程表的优点在于，在机动车上可以使用现有的里程表。对于里程表，仅存在相对评估，也就是说，使用特征性驾驶操纵、例如转向和/或加速和/或制动和/或驾驶速度描述当前行进轨迹。无线电测向系统的优点是与能见度无无关。
关于无线电测向系统，本发明的一个实施方式提出，无线电测向系统的发射器发出发射信号，无线电测向系统的至少两个接收器接收该发射信号。发射器例如可以布置在机动车上。两个接收器可以是充电站的组成部分，或者可以相对于充电站位置固定地布置。然后确定发射信号在接收器处的相应接收强度，并基于所确定的接收强度通过三边测量法确定发射器相对于至少两个接收器的相对位置。由此得到的优点在于，可以在不进行图像分析处理的情况下实现机动车的定向或定位。接收强度给出有关发射器与相应接收器的距离的信息。接收器彼此之间的距离也是已知的。如果现在在接收器周围绘制一个圆，其半径相当于与发射器的距离或接收强度，则这种圆的交点将给出发射器的位置。尽管这种三边测量形式是多解的，但是由于充电站周围的建造环境，例如，在安装充电站时，可以使用简单的方法排除不准确的解决方案。因为一般总是在充电站的前面和后面存在位置信息。这样便可以排除在充电站后面的位置信息。
一个实施方式提出，基于偏差标准来评估当前行进轨迹和特征行进轨迹之间的区别，所述偏差标准包括以下条件。如果机动车相对于特征行进轨迹至少偏差预定的最小距离，则满足偏差标准。换句话说，机动车在特征行进轨迹的路线旁边运动并且至少具有预定的最小距离。最小距离可以大于一米。最小距离可能取决于位置。该偏差标准可以判断出，机动车未被操纵到当前的充电站的停车位，而是被操纵到位于旁边的相邻停车位。
一个实施方式提出，与变更信号的产生相结合，将在此之前所确定的机动车的当前行进轨迹的轨迹数据提供给其它充电站的控制设备。换句话说，不废弃该轨迹数据，而是机动车按照根据变更信号与之建立新的通信连接的另外的控制设备也接收到目前为止驶过的当前行进轨迹的轨迹数据。因此，另外的控制设备可以有利地在当前控制设备因为满足偏差标准而中断检查的位置上继续检查行进轨迹。
一个实施例提出，向用于对机动车进行感应式充电的充电板行驶。换句话说，该方法优选地结合用于感应式充电的充电板来实施。充电板可以具有以所描述的方式用于感应式充电的次级线圈。
一个实施方式提出，相应基于无线电的通信连接被提供为蓝牙连接或WLAN连接(WLAN-无线局域网)。这样做的优点是，可以将通信连接的作用范围限制在适合于行进的区域。换句话说，因为无线电作用范围有限，所以可以避免其它充电站的不必要的干扰。例如，可以检测该行进，就是说，从小于100米，特别是小于50米的距离测量行进轨迹。
为了执行根据本发明的方法，本发明提供了所述的控制设备。该控制设备可以被设置用于机动车或充电站，或可以设置成分布式装置，即，可以部分地用于机动车以及部分地用于充电站。该控制设备具有处理器装置，该处理器装置被设置用于执行根据本发明的方法的实施方式。为此，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器。处理器装置可以具有程序代码，该程序代码被设置为，在由处理器装置执行时实施根据本发明的方法的实施方式。程序代码可以存储在处理器装置的数据存储器中。所述控制设备例如可以被构造为控制器或控制电路。
因为已经证明，当多个充电站彼此并排或彼此相邻地设置时，该方法是特别有利的，因此，本发明还包括一种充电系统，该充电系统具有多个分别与机动车交换电能的充电站。充电系统的每个充电站具有根据本发明的控制设备的实施例。这样做的优点是，当机动车与充电站中的一个建立充电连接，而随后到驶向充电站中的另一个充电站时，该通信连接可以被自动中断并且可以与所述另一个充电站建立通信连接。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此：
图1示出根据本发明的充电系统的一个实施方式的示意图；
图2示出为说明特征行进轨迹的构成的示意图；和
图3示出用于说明已与错误的控制设备建立通信连接的机动车行驶的示意图。
具体实施方式
下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，实施方式的所描述的各部分均代表本发明的彼此独立地考虑的各个特征，这些特征还彼此独立地进一步发展了本发明，因此也可以单独地或以与所示组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以由本发明的其它已经描述的特征来补充。
在附图中，具有相同功能的元件均设有相同的附图标记。
图1示出了充电系统10中带有控制设备12和充电板13的充电站11。充电板13可以安装在停车场的地面上。例如，驾驶员可以将机动车14操纵到停车位中以在充电板13上方进行感应式充电过程，使得机动车14利用机动车14的次级线圈停放或布置在充电板13上方。驾驶员可以沿着行进轨迹15引导机动车14。为了清楚起见，在图1中还示出了机动车14沿着行进轨迹15的先前的位置16。
对于在此示出的行进过程A，机动车14可以与控制设备12建立了基于无线电的通信连接18。为此，机动车14可以具有无线电模块19，控制设备12可以具有无线电模块20。通信连接18可以借助于无线电模块19、20建立，例如作为蓝牙连接或WLAN连接。为了检测行进轨迹15，例如可以规定，机动车14具有用于无线电信号的发射器21。接收器22可以固定地布置在充电站11上。发射器21和接收器22形成无线电测向系统。发射器21的无线电信号以相应的接收强度到达接收器22，该接收强度表示发射器21相对于相应的接收器22的相应距离的指示或说明。由此，可以确定发射器21相对于接收器22的相对位置。行进轨迹15可以由控制设备12或机动车14基于发射器21的一系列位置来确定。
此外，可以将轨迹数据24形式的特征行进轨迹23存储在控制设备12中。在图1中示出了特征行进轨迹23的路线。控制设备12可以将当前行进轨迹15的路线与特征行进轨迹23进行比较。在这种情况下，可以检查偏差标准25，该偏差标准例如可以规定，当前行进轨迹15必须位于距特征行进轨迹23预定的最小距离26之内。由此整体上得到走廊带27，行进轨迹15必须在该走廊带内分布。最小距离26可以与距底板13的距离相关地被规定。
图1示出了如下情况，在该情况下不满足偏差标准25，也就是说，行进轨迹15与特征行进轨迹23具有的偏差如此小，以致控制设备12识别出机动车14朝向被配设给控制设备12的充电板13运动。一旦机动车14相对于充电板13具有预定的相对位置，就可以触发或开启感应式充电过程。
图2示出了如何通过控制设备12确定特征行进轨迹23的轨迹数据24。
示出了在时间上在根据图1的情况之前发生的情况。在这里被称为先前车辆28的机动车已经成功地沿行进轨迹29驶向了充电板13。控制设备12可以以所描述的方式确定或检测该行进轨迹29的轨迹数据30。还示出了，行进轨迹31也可以由其它(未示出)的先前车辆检测并存储为轨迹数据30。然后，例如可以由轨迹数据30计算平均行进轨迹，然后可以将其用作特征行进轨迹。
图3示出了当满足偏差标准25时控制器12可以如何响应。
为此目的，示出了替代图1的情况，其中机动车14虽然与控制设备12具有通信连接18，但是机动车朝向另一充电站32运动，以便使用另一充电站的充电板33来进行充电过程。换句话说，实际上必须与另一控制设备34、即充电站32的控制设备34建立通信连接18。以所描述的方式，控制设备12例如基于发射器21和接收器22确定机动车14的行进轨迹15，并且确定当前行进轨迹15与特征行进轨迹23之间存在大于最小距离26的距离或偏差35。这满足偏差标准25。
当满足偏差标准25时，控制设备12可以产生变更信号36，并且例如通过通信连接18将变更信号传递给机动车14。根据该变更信号或在接收到变更信号36时，机动车14可以断开通信连接18并且与另外的充电站32的另外的控制设备34建立新的通信连接37。因此，另外的控制设备34然后可以将当前行进轨迹15与这种特征行进轨迹38进行比较，该特征行进轨迹38的轨迹数据39被存储在控制设备34中。控制设备12可以将先前检测的行进轨迹15的轨迹数据传送或发送到控制设备34。然后可以计算或考虑控制设备12、34之间的空间偏差。因此，控制设备34可以使用先前驶过的行进轨迹15的轨迹数据来检查其自身的偏差标准。
在机动车14与充电站11配对之后，对于该充电站的停车空间可以在充电站11中存储离线的行进轨迹或特征行进轨迹23。然后通过对于该充电站11存储的特征行进轨迹使控制设备12的控制电子设备可以识别非故意建立的通信连接18(参见图3中的情况)，并发起对其它感应式充电站32的主动测试。
总体而言，这些示例示出了，当对电动车辆感应式充电时，如何通过本发明可以对于多个充电板的多件处理实施优化。

Claims (9)

1.一种在固定的充电站(11)与位于充电站(11)环境中的机动车(14)之间提供通信连接(18)的方法，通过控制设备(12)建立通信连接(18)并在机动车(14)向充电站(11)行进(A)期间确定机动车(14)的当前行进轨迹(15)的轨迹数据，
其特征在于，
提供引向充电站(11)的至少一个特征行进轨迹(23)并将其与当前行进轨迹(15)相比较，如果当前行进轨迹(15)相对于任意的特征行进轨迹(23)满足了预定的偏差标准(25)，则产生变更信号(36)，该变更信号表明：应当中断通信连接(18)并与其它充电站(32)建立新的通信连接(37)，
所述至少一个特征行进轨迹(23)由如下的先前车辆(28)的行进轨迹(29、31)的历史轨迹数据(30)形成，所述先前车辆在过去曾经在驶过相应的行进轨迹(29、31)之后成功地与充电站(11)联接以进行能量交换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前行进轨迹(15)借助于相应机动车(14)的里程表和/或借助于摄像机和/或借助于无线电测向系统确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于无线电测向系统的发射器(21)发出发射信号并借助于无线电测向系统的至少两个接收器(22)接收该发射信号，确定接收到的发射信号的相应接收强度，并根据所确定的接收强度借助于三边测量法确定发射器(21)相对于所述至少两个接收器(22)的相对位置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，偏差标准(25)包括以下条件：机动车(14)在与相应的特征行进轨迹(23)至少偏差一预定的最小距离(26)的情况下移动。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，随着变更信号(36)的产生，将在此之前所确定的机动车(14)的当前行进轨迹(15)的轨迹数据提供给其它充电站(32)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，行进(A)朝向用于对机动车(14)进行感应充电的充电板(13)进行。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，相应的通信连接(18、37)是蓝牙连接或WLAN连接。
8.一种用于机动车(14)或充电站(11、32)的控制设备(12、32)，其中控制设备(12、32)具有处理器装置，该处理器装置被设计用于实施根据权利要求1-7中任一项所述的方法。
9.一种具有多个充电站(11、32)的充电系统(10)，所述充电站用于与机动车(14)交换电能，每个充电站(11、32)都具有根据权利要求8所述的控制设备(12、32)。
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