CN207067404U - 用于确定车辆在充电站中的位置的定位系统、充电站以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于确定车辆在驶入充电站时的位置的定位系统，充电站适用于给车辆的能量储存器充电。根据本实用新型提出，定位系统在车辆侧具有标记，其中至少一个标记特性沿着车辆纵向方向(X)改变，并且定位系统在路线侧具有传感器装置，传感器装置在车辆行驶经过传感器装置时，‑测量标记与传感器装置的距离并且产生距离信号(A(t))，距离信号表明标记与传感器装置在车辆横向方向(Y)上的距离，并且读取沿着车辆纵向方向(X)的标记特性并且产生车辆纵向方向信号(B(t))，车辆纵向方向信号表明标记的和/或车辆沿着车辆纵向方向(X)相对于传感器装置的位置。

Description

用于确定车辆在充电站中的位置的定位系统、充电站以及 车辆
技术领域
本实用新型涉及一种用于确定车辆在驶入充电站中时的位置的定位系统，所述充电站适用于给车辆的能量储存器充电。
背景技术
已知的是，混合动力车辆的或者仅电驱动的车辆例如公共短途交通的公交车的电能储存器在相应配设的停靠站充电，所述停靠站在下文中称为充电站。为了能够自动地执行充电过程，车辆在充电站内部的位置应当是尽可能精确地已知的。
实用新型内容
因此，本实用新型所基于的目的是，提出一种定位系统，所述定位系统适用于确定车辆在充电站内部的位置、尤其适用于确定在车辆驶入充电站中时的位置，并且借助于所述定位系统可尤其简单地、但仍非常精确地执行位置确定。
根据本实用新型，所述目的通过一种用于确定所述车辆在驶入充电站中时的位置的定位系统实现。根据本实用新型的定位系统的有利的设计方案在实施例中给出。
一种用于确定所述车辆在驶入充电站中时的位置的定位系统，所述充电站适用于给所述车辆的能量储存器充电，
其特征在于，
-所述定位系统在车辆侧具有标记，其中至少一个标记特性沿着车辆纵向方向(X)改变，并且
-所述定位系统在路线侧具有传感器装置，-所述传感器装置在所述车辆行驶经过所述传感器装置时-，
-测量所述标记与所述传感器装置的距离并且产生距离信号(A(t))，所述距离信号表明所述标记与所述传感器装置在车辆横向方向(Y)上的距离，并且
-读取沿着车辆纵向方向(X)的所述标记特性并且产生车辆纵向方向信号(B(t))，所述车辆纵向方向信号表明所述标记和/或所述车辆沿着车辆纵向方向(X)相对于所述传感器装置的位置。
据此，根据本实用新型提出：定位系统在车辆侧具有标记，其中至少一个标记特性沿着车辆纵向方向改变，并且定位系统在路线侧、尤其在充电站侧具有传感器装置，所述传感器装置(在车辆行驶经过传感器装置时、尤其在车辆驶入充电站中时)测量所述标记与传感器装置的距离并且产生距离信号，所述距离信号表明所述标记与传感器装置在车辆横向方向上的距离，以及读取沿着车辆纵向方向的标记特性并且产生车辆纵向方向信号，所述车辆纵向方向信号表明所述车辆的和/或所述标记的沿着车辆纵向方向相对于传感器装置的位置。
根据本实用新型的定位系统的一个主要的优点在于：根据标记能够确定车辆在充电站内部沿着车辆纵向方向以及沿着车辆横向方向的位置，其中标记特性仅在车辆纵向方向上改变。
优选的是，与车辆纵向方向相关的标记特性通过表面拓扑或者至少也通过标记的表面拓扑确定。
被视为特别有利的是，通过标记沿着车辆Y方向的表面轮廓确定与车辆纵向方向相关的标记特性，并且通过评估距离信号来产生车辆纵向方向信号。在该设计方案中，换言之，距离信号用于产生二维的位置信号。
优选的是，标记的沿着车辆Y方向的表面拓扑沿着车辆X方向具有如下高度编码：根据所述高度编码可以确定标记沿着车辆X方向相对于传感器装置的位置。
标记的表面拓扑优选围绕如下弯曲轴线弯曲：所述弯曲轴线对应于车辆纵轴线或者平行于车辆纵轴线。在这种设计方案中，即使当车辆倾斜例如以便在车辆停止状态下便于乘客上车时，可靠的标记识别仍是可行的。
优选的是，标记的与车辆纵向方向相关的标记特性在沿着车辆的前向行驶方向观察位于前部的标记端部处具有起始特征或者起始序列，根据所述起始特征或起始序列，传感器装置识别标记经过的开始。
一个尤其简单的标记能够以有利的方式通过孔板和/或狭缝板形成或者至少也包含有这种孔板和/或狭缝板，所述孔板和/或狭缝板包含一个或多个孔和/或狭缝。
此外，所述标记能够以有利的方式具有如下编码：所述编码标识车辆。在这种设计方案的情况下，传感器装置优选根据编码识别车辆。
传感器装置优选是以无接触方式工作的传感器装置。优选的是，传感器装置光学地、电感式地、磁性地和/或电容式性地进行工作。
被视为尤其有利的是，传感器装置借助于三角测量法、尤其借助于激光三角测量法，或者借助于辐射运行时间法(Strahlungslaufzeitverfahren)来确定标记和传感器装置之间的距离。
此外，本实用新型涉及一种充电站，所述充电站适用于给车辆的能量储存器充电。关于这种充电站，根据本实用新型提出：充电站具有传感器装置，所述传感器装置在车辆驶入充电站时测量车辆侧的标记与传感器装置的距离并且产生距离信号，所述距离信号表明所述标记与传感器装置在车辆横向方向上的距离，以及读取沿着车辆纵向方向的标记特性并且产生车辆纵向方向信号，所述车辆纵向方向信号表明车辆和/或标记沿着车辆纵向方向相对于传感器装置的位置。
关于根据本实用新型的充电站的优点，应参照上述结合根据本实用新型的定位系统所进行的阐述，因为根据本实用新型的定位系统的优点基本上对应于根据本实用新型的充电站的优点。
此外，本实用新型涉及一种车辆，所述车辆至少也具有电驱动器和能量储存器，所述能量储存器可经由充电站充电。关于这种车辆，根据本实用新型提出：车辆具有车辆侧的标记，所述车辆侧的标记具有与车辆纵向方向相关的标记特性，根据所述标记特性能够产生车辆纵向方向信号和距离信号，所述车辆纵向方向信号表明车辆和/或标记沿着车辆纵向方向相对于充电站的传感器装置的位置，所述距离信号表明标记和/或车辆与传感器装置在车辆横向方向上的距离。
关于根据本实用新型的车辆的优点，应参照上述结合根据本实用新型的定位系统所进行的阐述。
此外，本实用新型涉及一种用于确定车辆在驶入充电站时的位置的方法，所述充电站适用于给车辆的能量储存器充电。根据本实用新型，关于这种方法提出：在车辆行驶经过充电站的传感器装置时，测量车辆侧的标记与充电站的传感器装置在车辆横向方向上的距离，并且产生距离信号，所述距离信号表明车辆和/或标记与充电站的传感器装置在车辆横向方向上的距离，以及读取车辆侧的标记的与车辆纵向方向相关的标记特性并且产生车辆纵向方向信号，所述车辆纵向方向信号表明车辆和/或标记沿着车辆纵向方向相对于充电站的传感器装置的位置。
关于根据本实用新型的方法的优点应参照上述结合根据本实用新型的定位系统所进行的阐述。
被视为尤其有利的是，通过标记的沿着车辆Y方向的表面轮廓确定与车辆纵向方向相关的标记特性，并且通过评估距离信号产生车辆纵向方向信号。
附图说明
下面根据实施例详细阐述本实用新型；在此示例性地示出：
图1示出根据本实用新型的充电站的一个实施例，配设有标记的车辆驶入所述充电站中，
图2示出根据本实用新型的充电站的一个实施例，配设有标记的车辆驶入所述充电站中，其中传感器装置附加地执行对驶入的车辆的辨识，
图3示出根据本实用新型的充电站的一个实施例，配设有(与根据图1和2的标记相比)更简单的标记的车辆驶入所述充电站中，以及
图4示出根据本实用新型的充电站的一个实施例，其中传感器装置配设有两个沿着车辆纵向方向错开地设置的传感器。
在附图中出于概览的原因对于相同的或者相似的部件始终使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出充电站10，车辆20沿着对充电站10预设的行驶方向F驶入所述充电站中。车辆20设有标记30，其中标记特性沿着车辆纵向方向Y改变。在根据图1的实施例中，标记30具有表面拓扑或者表面轮廓OP，所述表面拓扑或表面轮廓(沿着车辆横向方向或车辆Y方向观察)的高度沿着车辆纵向方向X改变，从而在数学上表示纵坐标X的函数OP(X)。
标记30例如能够设置在车辆20的车顶上，设置在车辆的(沿着行驶方向F观察)位于右边的侧壁上或者也能够设置在车辆20的车辆地板的区域中。
为了在充电站10内部定位车辆20，充电站10配设有传感器装置40，所述传感器装置包括传感器50、计算装置60以及存储器70。
传感器50优选以无接触的方式工作，例如光学地、电感式地、磁性地和/或电容式地工作。传感器50例如能够是基于激光的传感器，所述基于激光的传感器借助于三角测量法、尤其激光三角测量法，或者借助于激光辐射运行时间法确定传感器50和车辆侧的标记30之间的距离。
在图1中借助于测量射束M表示传感器50的工作方式，所述测量射束由传感器50朝向车辆20的方向辐射，由标记30至少部分地反射并且作为反射的测量射束M’返回传感器50。
充电站10或其传感器装置40例如能够如下运行：
如果车辆20沿着行驶方向F驶入充电站10中，那么传感器50 根据反射的测量射束M’识别到标记40的出现并且产生距离信号A(t)，所述距离信号表明标记30与传感器50或传感器装置40的距离。
距离信号A(t)到达计算装置60，所述计算装置评估距离信号A(t)的时间曲线。为此，计算装置60从存储器70中读取数据组D，所述数据组在数学上描述几何标记30的水平的表面轮廓OP。
根据数据组D或根据所读取的表面轮廓OP以及根据距离信号A(t)的时间曲线，计算装置60能够确定：在每个时间点测量射束M位于表面轮廓OP上的哪个部位处。换言之，计算装置60因此能够产生车辆纵向方向信号，所述车辆纵向方向信号表明标记30沿着车辆纵向方向相对于测量射束M的位置，从而表明标记沿着车辆纵向方向相对于传感器50或传感器装置40的位置。车辆纵向方向信号在图1中以附图标记B(t)来标识。
因此，在传感器装置40中或者在计算装置60中存在两个位置说明，即距离信号A(t)以及车辆纵向方向信号B(t)，这两个位置说明共同表明标记30在充电站10内部关于传感器装置40的位置的二维的空间坐标。
因为标记30在车辆20处或在车辆20上的定位是预先已知的并且优选同样保存在存储器70的数据组D中或者保存在存储器70的另一数据组中，并且因为传感器装置40在充电站10内部的定位也是已知的，所以替选于或者除了距离信号A(t)和车辆纵向方向信号B(t)，计算单元60也能够产生定位信号，所述定位信号描述车辆20的标记30或其它部位相对于传感器装置40和/或相对于充电站10内部的其它参考点的定位。
换言之，在根据图1的实施例中，传感器装置40能够仅根据唯一的测量信号、即距离信号A(t)确定车辆20在充电站10的内部沿着车辆纵向方向X以及沿着车辆横向方向Y的位置，所述距离信号表明标记30与传感器装置40的距离。因此，唯一的测量信号足以获得对车辆20在充电站10内部的二维的位置说明。
为了简化标记30的识别或者为了简化车辆20驶入到传感器装置40的区域中的识别，被视为有利的是，标记30在其(沿着车辆纵向方向观察)位于前部的端部处具有起始序列SSQ或至少一个起始特征，根据所述起始序列或者根据所述起始特征，传感器装置40能够尤其简单地识别标记30行驶经过的开始。在根据图1的实施例中，这种起始序列通过表面轮廓OP沿着车辆Y方向或车辆横向方向的突然升高以及紧接于其的恒定的表面轮廓的相对长的部段形成。
为了在充电站10内部定位车辆20，充电站10的传感器装置40以及车辆20的标记30一起工作并且共同形成定位系统100，所述定位系统适用于确定车辆20在充电站10中的位置。
借助于沿着车辆纵向方向X改变的标记特性(也就是说，在根据图1的实施例中借助于沿着车辆纵向方向改变的表面轮廓OP)，不仅能够借助于距离信号A(t)确定车辆纵向方向信号B(t)，如这在上文中详细描述的那样，而且能够附加地也进行车辆20本身的辨识。出于该目的，在标记30的表面轮廓OP的内部优选执行车辆编码，所述车辆编码在读取和评估距离信号A(t)时通过计算装置60识别并且用于产生标识信号，所述标识信号标识相应的车辆20。图2示出定位系统100的如下实施例，其中传感器装置40附加地发出标识信号I，所述标识信号借助于距离信号A(t)获得并且标识车辆20。
图3示出充电站10的另一实施例，其中传感器装置40适用于对位于充电站10内部的车辆20进行定位。在根据图3的实施例中，充电站10的传感器装置40以及车辆20上的标记30也形成定位系统100，借助于所述定位系统能够确定车辆20在充电站10内部的位置。
与根据图1的实施例不同的是，更简单地保持车辆侧的标记30的表面轮廓OP；因此在图3中可见，车辆侧的标记30沿着车辆横向方向或车辆Y方向观察仅具有两个轮廓高度，即第一轮廓高度和第二轮廓高度，在所述第一轮廓高度上，标记30的表面(相比于第二轮廓高度)具有距传感器装置40的传感器50小的距离，在所述第二轮廓高度中，标记30的表面(相比于第一轮廓高度)具有距传感器装置40的传感器50大的距离。具有标记30的表面轮廓OP例如能够通过孔板或者狭缝板形成。
为了在车辆20行驶经过时实现对标记30的识别，在根据图3的传感器装置40的存储器70中优选存储有数据组D，所述数据组限定车辆20的标记30的表面轮廓OP。
根据图3的传感器装置40的运行基本上对应于根据图1的传感器装置40的运行：如果车辆20沿着行驶方向F驶入充电站10中，那么计算装置60根据距离信号A(t)的时间曲线识别标记30的出现，使得所述计算装置(例如通过对轮廓步长或轮廓阶跃计数)能够确定测量射束M沿着车辆纵向方向在标记30的表面轮廓OP上的位置。
换言之，在根据图3的实施例中也可以仅根据距离信号A(t)确定标记30沿着车辆纵向方向X的位置，尽管标记30比根据图1和2的标记明显更简单地设计。
传感器装置40能够直接在其输出端上发送距离信号A(t)以及车辆纵向方向信号B(t)。作为替选方案或者附加方案，传感器装置40能够借助于距离信号A(t)和车辆纵向方向信号B(t)发送其它定位信号，所述其它定位信号表明车辆20在充电站10内部关于与标记30不同的其它参考点和/或关于与传感器装置40在充电站10内部的位置不同的其它参考点的位置。
图4示出充电站10的一个实施例，其中传感器装置40配设有两个传感器50和51，所述传感器在其功能和工作方式方面对应于根据图1至3的传感器50。
这两个传感器50和51分别产生测量射束M，分别接收测量射束M’并且分别能够产生距离信号A1(t)或A2(t)，所述距离信号表明传感器50或51与车辆侧的标记30的相应距离。
这两个距离信号A1(t)和A2(t)到达计算装置60，所述计算装置评估所述距离信号并且根据数据组D或保存在所述数据组中的表面轮廓OP不仅能够沿着车辆横向方向Y(优选以从这两个距离信号A1(t)和A2(t)中取平均值的距离信号Am(t)的形式)而且也能够沿着车辆X方向执行对车辆20的定位。
在根据图4的传感器装置40中能够以尤其简单的方式避免车辆20的错误测量或错误定位，因为为了监控可以借助于这两个距离信号A1(t)和A2(t)附加地进行车辆20的行驶方向识别；因为通过同时评估这两个距离信号A1(t)和A2(t)能够容易地识别：车辆20在每个时间点沿着哪个行驶方向F运动。如果在车辆20驶入充电站10中之后(无论出于任何原因)在车辆停车之后发生向回行驶，那么这能够由传感器装置40识别并且用于校正车辆纵向方向信号B(t)。
尤其在公共短途交通的公交车中常见的是，车辆在停车时降低和/或倾斜，以便简化乘客上车和下车。为了即使在车辆这种降低或者倾斜的情况下也可靠地识别和读取标记30，被视为有利的是，标记30的表面拓扑围绕弯曲轴线弯曲，所述弯曲轴线对应于车辆纵轴线X或者平行于车辆纵轴线X。通过标记30的表面拓扑或表面轮廓OP的这种弯曲或拱曲，即使在车辆降低或倾斜的情况下也保证正确地检测标记30。
此外可行的是，除了在图1至4中示出的传感器50和51，还设有其它传感器，所述传感器竖直错开地设置，因而即使当标记30在车辆20上的竖直定位不同于所期望的时或者例如在停车的情况下在车辆20降低或者倾斜时所述竖直定位发生改变时，也能够确保对标记30的检测。
除了详细描述的传感器装置40外，根据图1至4的充电站10还配设有常见的充电部件，借助于所述充电部件能够给车辆10的能量储存器充电。这种充电部件评估传感器装置40的用于充电运行的位置说明并且出于概览的原因在图1至4中未示出。
虽然本实用新型的细节通过优选的实施例加以详细说明和描述，但是本实用新型不受所公开的实例的限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其它的变型形式，而不会脱离本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于确定车辆(20)在驶入充电站(10)中时的位置的定位系统(100)，所述充电站适用于给所述车辆(20)的能量储存器充电，
其特征在于，
-所述定位系统(100)在车辆侧具有标记(30)，其中至少一个标记特性沿着车辆纵向方向(X)改变，并且
-所述定位系统在路线侧具有传感器装置(40)，
所述传感器装置在所述车辆(20)行驶经过所述传感器装置(40)时，
-测量所述标记(30)与所述传感器装置(40)的距离并且产生距离信号(A(t))，所述距离信号表明所述标记(30)与所述传感器装置(40)在车辆横向方向(Y)上的距离，并且
-读取沿着车辆纵向方向(X)的所述标记特性并且产生车辆纵向方向信号(B(t))，所述车辆纵向方向信号表明所述标记(30)和/或所述车辆(20)沿着车辆纵向方向(X)相对于所述传感器装置(40)的位置，
-通过所述标记(30)沿着车辆Y方向的表面轮廓(OP)确定与车辆纵向方向相关的所述标记特性，并且
-通过评估所述距离信号(A(t))产生所述车辆纵向方向信号(B(t))，
所述标记(30)在车辆Y方向上的所述表面拓扑沿着车辆X方向具有高度编码，根据所述高度编码能够确定所述标记(30)沿着车辆X方向相对于所述传感器装置(40)的位置。
2.根据权利要求1所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述标记(30)的表面拓扑围绕弯曲轴线弯曲，所述弯曲轴线对应于车辆纵轴线或者平行于车辆纵轴线。
3.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述标记(30)的与车辆纵向方向相关的所述标记特性在沿着所述车辆(20)的前向行驶方向观察位于前部的标记端部处具有起始特征或者起始序列(SSQ)，根据所述起始特征或起始序列，所述传感器装置(40)识别出所述标记(30)行驶经过的开始。
4.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述标记(30)通过孔板和/或狭缝板形成或者至少也包含这种孔板和/或狭缝板，所述孔板和/或狭缝板包含一个或多个孔和/或狭缝。
5.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
-所述标记(30)具有编码，所述编码标识所述车辆(20)，并且
-所述传感器装置(40)根据所述编码通过评估所述距离信号(A(t))来识别所述车辆(20)。
6.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述传感器装置(40)是以无接触方式工作的传感器装置(40)。
7.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述传感器装置(40)光学地、电感式地、磁性地和/或电容式地工作。
8.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述传感器装置(40)借助于三角测量法或者借助于辐射运行时间法确定所述标记(30)和所述传感器装置(40)之间的距离。
9.根据权利要求1或2所述的定位系统(100)，
其特征在于，
所述传感器装置(40)借助于激光三角测量法确定所述标记(30)和所述传感器装置(40)之间的距离。
10.一种充电站(10)，所述充电站适用于给车辆(20)的能量储存器充电，
其特征在于，
-所述充电站(10)具有传感器装置(40)，
所述传感器装置在所述车辆(20)驶入所述充电站(10)中时，
-测量车辆侧的标记(30)与所述传感器装置(40)的距离并且产生距离信号(A(t))，所述距离信号表明所述标记(30)与所述传感器装置(40)在车辆横向方向(Y)上的距离，并且
-读取沿着车辆纵向方向(X)的标记特性并且产生车辆纵向方向信号(B(t))，所述车辆纵向方向信号表明所述标记(30)和/或所述车辆(20)沿着车辆纵向方向(X)相对于所述传感器装置(40)的位置，
-通过所述标记(30)沿着车辆Y方向的表面轮廓(OP)确定与车辆纵向方向相关的所述标记特性，并且
-通过评估所述距离信号(A(t))产生所述车辆纵向方向信号(B(t))，
所述标记(30)在车辆Y方向上的所述表面拓扑沿着车辆X方向具有高度编码，根据所述高度编码能够确定所述标记(30)沿着车辆X方向相对于所述传感器装置(40)的位置。
11.一种车辆(20)，所述车辆至少还具有电驱动器和能量储存器，所述能量储存器能够经由充电站(10)充电，
其特征在于，
所述车辆(20)具有车辆侧的标记(30)，所述标记具有与车辆纵向方向相关的标记特性，根据与车辆纵向方向相关的所述标记特性能够产生车辆纵向方向信号(B(t))和距离信号(A(t))，所述车辆纵向方向信号表明所述标记(30)和/或所述车辆(20)沿着车辆纵向方向(X)相对于所述充电站(10)的传感器装置(40)的位置，所述距离信号表明所述标记(30)和/或所述车辆(20)与所述传感器装置(40)在车辆横向方向(Y)上的距离，
-通过所述标记(30)沿着车辆Y方向的表面轮廓(OP)确定与车辆纵向方向相关的所述标记特性，并且
-通过评估所述距离信号(A(t))产生所述车辆纵向方向信号(B(t))，
所述标记(30)在车辆Y方向上的所述表面拓扑沿着车辆X方向具有高度编码，根据所述高度编码能够确定所述标记(30)沿着车辆X方向相对于所述传感器装置(40)的位置。
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