-
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Aufladung von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb und insbesondere die Positionierung des Fahrzeugs gegenüber einer stationären Ladeeinrichtung.
-
Hybridfahrzeuge, die einen elektrischen Antrieb aufweisen, sowie Elektrofahrzeuge müssen regelmäßig neu aufgeladen werden, wobei dies kabelgebunden über eine fahrzeugseitige Ladesteckdose oder drahtlos per induktive Übertragung durchgeführt werden kann. Eine effektive Aufladung ist allgemein nur dann möglich, wenn das Fahrzeug korrekt positioniert ist, um dann einen automatischen Kupplungsvorgang (magnetisch oder leitungsbasiert) auszulösen, so dass ein manuelles Einstecken eines Ladesteckers in eine fahrzeugseitige Ladebuchse nicht nötig ist. Zum besseren Schutz liegen die fahrzeugseitigen Ladeeinrichtungen, d. h. Ladestromaufnahmeelemente, am Fahrzeug an der Unterseite, so dass für den Fahrer weder das Ladestromaufnahmelement am Fahrzeug noch ein stationäres Ladestromabgabeelement sichtbar ist, wenn sich das Fahrzeug bereits über den stationären Ladestromabgabeelement (eine Kontaktvorrichtung oder auch eine Sendespule) befindet.
-
Die Druckschrift
DE 10 2011 007 771 A1 beschreibt ein System zum Andocken eines Elektrofahrzeugs an eine Ladevorrichtung, wobei eine Markierung auf den Boden den Ort der Ladevorrichtung angibt, während fahrzeugseitige Sensorelemente dieses Objekt erfassen, um so das Fahrzeug automatisch korrekt zu positionieren. Dies erfordert jedoch eine automatische Erkennung, die die Daten der fahrzeugseitigen Sensoren analysiert, sowie eine verlässliche Regelung der Lenkung sowie der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs.
-
Die Druckschrift
DE 20 2012 003 577 U1 beschreibt einen Automatik-Verbinder, mit dem elektrisch betriebene Fahrzeuge über einen Stecker automatisch an eine Steckdose zum Aufladen eines Energiespeichers angeschlossen werden können. Der Automatik-Verbinder verfügt über Positionserfassungssensoren, um den Stecker in die Nähe der Steckdose zu bringen. Sind die beiden Steckelemente bereits zueinander angenähert, wird ein kegelförmiger Lichtstrahl ausgehend von der Steckdose auf den Stecker projiziert, wobei Fotosensoren zur weiteren automatischen Annäherung dienen, welche sich an dem Lichtstrahl orientieren.
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich ein Fahrzeug auf einfache Weise und präzise korrekt zu einer Ladestation positionieren lässt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Ladeeinrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche sowie mit den Merkmalen, wie sie in der folgenden Beschreibung dargelegt sind.
-
Die Erfindung ermöglicht eine besonders einfach zu realisierende und gleichzeitig effektive Lösung zur korrekten Positionierung eines Fahrzeugs, die insbesondere auch für ungeübte Fahrer intuitiv verständlich ist. Gleichermaßen können bereits bekannte Komponenten zur kostengünstigen Umsetzung verwendet werden. Ferner ist die erfindungsgemäße Lösung für zahlreiche Fahrzeugtypen verwendbar und insbesondere für unterschiedliche Ladearten wie induktives Laden und kabelgebundenes Laden anwendbar.
-
Es wurde seitens der Erfinder erkannt, dass eine Markierung auf dem Boden zwar hilfreich ist, jedoch nur unbefriedigende Resultate liefert, da bei Annäherungen von ca. weniger als zwei Meter von Fahrzeug zu Ladestation weder die Positionierungshilfe in ausreichender Weise sichtbar ist, noch für den Fahrer klar erkannt werden kann, an welcher Stelle sich das fahrzeugseitige Ladestromaufnahmeelement tatsächlich befindet.
-
Um zu jederzeit die genauere Relativposition zwischen Ladestromaufnahmeelement und Ladestromabgabeelement erkennen zu können, wird daher vorgeschlagen, vom Fahrzeug aus die Position des Ladestromaufnahmeelements (fahrzeugseitig) auf die Fahrbahn zu projizieren, in (oder auf) der sich das Ladestromabgabeelement befindet. Insbesondere ist dort auch eine Markierung lokalisiert, die das Ladestromabgabeelement optisch kennzeichnet. Auf diese Weise sind die Positionen beider in Übereinstimmung zu bringender Ladeelemente auf der gleichen Fläche bzw. Ebene, nämlich der Fahrbahn, abgebildet, so dass deren Relativposition präzise erfasst werden kann. Dies gilt insbesondere auch, wenn sich das Ladestromaufnahmeelement an einer Fahrzeugunterseite befindet, wobei die Fahrzeugunterseite das Ladestromabgabeelement auch dann abdeckt, wenn das Ladestromaufnahmeelement nicht korrekt zum Ladestromabgabeelement positioniert ist.
-
Es wird daher eine Ladeeinrichtung mit einer Positionierungshilfe vorgeschlagen, wobei die Ladeeinrichtung insbesondere am Fahrzeug (d.h. an einer Fahrzeugaußenseite) angeordnet ist, vorzugsweise an dessen Fahrzeugunterseite. Alternativ kann die Ladeeinrichtung auch an der Seite des Fahrzeugs befestigt sein, wobei die Positionierungshilfe in diesem Fall nicht auf die Fahrbahn, sondern in die gleiche Richtung ausgerichtet ist, wie das Ladestromaufnahmeelement. Das Ladestromaufnahmeelement ist eingerichtet, mit einem Ladestromabgabeelement (vorzugsweise stationär bzw. an der Fahrbahn oder an einer feststehenden Wand angeordnet) energieübertragend zu koppeln. Als energieübertragende Kopplung wird insbesondere eine Kopplung verstanden, die zur Übertragung von Ladeleistung an das Fahrzeug notwendig ist. Die Ladeeinrichtung ist angerichtet, an einem Befestigungsort an einer Fahrzeugaußenseite angeordnet zu werden. Die Ladeeinrichtung ist insbesondere ausgestaltet, an einer Fahrzeugunterseite oder an einer Seitenfläche des Fahrzeugs, vorzugsweise mit einem Abschnitt der Fahrzeugaußenseite in Fahrtrichtung oder entgegen Fahrtrichtung befestigt zu werden.
-
Die Positionierungshilfe, welche ein Teil der Ladeeinrichtung ist, ist somit ebenso an der Fahrzeugaußenseite angeordnet bzw. in einem Raumabschnitt wirken, an den die Fahrzeugaußenseite angrenzt.
-
Die Positionierungshilfe weist eine Lichtquelle auf, die auf einen Raumabschnitt gerichtet ist, welcher zumindest teilweise mit einem Raumabschnitt überlappt, zudem das Ladestromaufnahmeelement hin gewandt ist. Die Lichtquelle ist im Wesentlichen in die gleiche Richtung ausgerichtet wie das Ladestromaufnahmeelement oder zumindest überlappen sich die Raumabschnitte. Das Ladestromaufnahmeelement kann insbesondere eine Seite aufweisen, an der zur Übertragung das Ladestromabgabeelement angeordnet wird, wobei der Raumabschnitt, zu dem das Ladestromelement hin gewandt ist, einem Raumabschnitt entspricht, in den zur energieübertragenden Kopplung das Ladestromabgabeelement anzuordnen ist. Insbesondere grenzt der Raumabschnitt, zu dem das Ladestromaufnahmeelement hin gewandt ist, an eine Seite des Ladestromaufnahmeelements, an dem sich eine Kontaktanordnung befindet, mit der das Ladestromabgabeelement energieübertragend gekoppelt werden kann.
-
Mit anderen Worten ist die Lichtquelle auf einen Raumabschnitt gerichtet, in dem das Ladestromabgabeelement anzuordnen ist, wenn das Ladestromaufnahmeelement mit dem Ladestromabgabeelement energieübertragend gekoppelt wird. Die Lichtquelle hat somit eine Lichtabgaberichtung, (einen „Lichtkegel“), der den Raumabschnitt ausleuchtet, welcher dem Ladestromaufnahmeelement gegenüber liegt bzw. an diesen angrenzt, insbesondere um eine Lichtmarkierung auf eine Oberfläche zu werfen (beispielsweise auf die Fahrbahn), in der sich oder auf der sich das Ladestromabgabeelement befindet. Insbesondere befindet sich dort eine Markierung des Ladestromabgabeelements, so dass der Lichtkegel der Positionierungshilfe und die optische Markierung des Ladestromabgabeelements zueinander in Einklang gebracht werden. Die Lichtabgaberichtung der Lichtquelle ist derart, dass diese den Ort des Ladestromaufnahmeelements auf einer Oberfläche projiziert, in der sich oder auf der sich das Ladestromabgabeelement befindet bzw. an der sich bzw. auf der sich dieses Ladestromabgabeelement zu erwarten ist. Dadurch muss nicht ein markanter Ort der Fahrzeugaußenhülle in bestimmter Weise gegenüber dem Ladestromabgabeelement positioniert werden, um das Ladestromaufnahmeelement zum Ladestromabgabeelement korrekt zu positionieren, vielmehr wird eine Markierung, die die Lichtquelle abgibt, verwendet, um den Ort des Ladestromaufnahmeelements darzustellen gegenüber den Ort, an dem sich das Ladestromabgabeelement befindet. Dadurch ist es möglich, nicht nur indirekt die beiden Elemente (Ladestromabgabeelement / Ladestromaufnahmeelement) zueinander zu positionieren, sondern die beiden Elemente können in direkter Weise und ohne Zwischenmittel wie eine markante Stelle des Fahrzeugs zu positionieren.
-
Die Ladeeinrichtung umfasst eine Ansteuerung, die der Lichtquelle vorgeschaltet ist. Die Ansteuerung umfasst einen Eingang. Dieser ist eingerichtet zum Empfang eines Distanzsignals, das eine Distanz zwischen dem Ladestromabgabeelement und dem Ladestromaufnahmeelement wiedergibt. Die Ansteuerung ist eingerichtet bei unterschiedlichen Distanzen die Lichtquelle zur Abgabe unterschiedlicher Farben anzusteuern. Das Distanzsignal kann hierbei von einer Bilderfassungsvorrichtung erzeugt werden, die die Relativposition und insbesondere in Abstand zwischen einer Markierung, die den Ort des Ladestromabgabeelements wiedergibt, gegenüber einer Markierung, die den Ort des Ladestromaufnahmeelements wiedergibt (von der Lichtquelle erzeugt) zu ermitteln.
-
Anhand der Distanz wird zumindest eine Lichteigenschaft der Lichtquelle, etwa die Farbgebung, gesteuert. So kann die Lichtquelle beispielsweise einen roten Farbton abgeben, wenn die Distanz größer als ein vorgegebener Wert ist und kann einen gelben Farbton abgeben, wenn eine Distanz kleiner als dieser Wert ermittelt wird. Zudem kann ein grüner Farbton abgegeben werden, wenn die Distanz kleiner ist als bei einem gelben Farbton, insbesondere wenn die Distanz kleiner ist als ein vorgegebener Wert, der die maximale Entfernung zwischen Ladestromabgabeelement und Ladestromaufnahmeelement ist (d. h. die Fehlpositionierung) wiedergibt. Die Ansteuerung kann hierbei beispielsweise einen Farbfilter mit mehreren Farben betätigen, oder kann eine Lichtquelle eingerichtet zur Abgabe unterschiedlicher Farbtöne ansteuern, beispielsweise eine Lichtquelle mit mehrfarbigen Leuchtdioden, deren einzelne Farbkomponenten einzeln angesteuert werden können. Der Farbton kann über den gesamten Lichtkegel, der die Lichtquelle abgibt, konstant sein, oder kann mit dem Raumwinkel des Lichtkegels veränderlich sein. Durch die Verwendung von Licht zur Singalisierung kann der Fahrer intuitiv die Relativposition bestimmen. Die Distanz kann optisch anhand des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts ermittelt werden oder auch mittels Sensoren, etwa Magnetsensoren, oder auch anhand der Signalstärke des Signals, das das Ladestromabgabeelement in dem Ladestromaufnahmeelement induziert.
-
Die Ansteuerung ist eingerichtet, die Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtkegels mit unterschiedlichen Farben an unterschiedlichen Orten des Lichtkegels oder unterschiedlichen Helligkeiten an unterschiedlichen Orten des Lichtkegels oder unterschiedlichen Mustern an unterschiedlichen Orten des Lichtkegels anzusteuern. Der Lichtkegel bzw. dessen Erscheinungsbild oder Lichteigenschaft kann wie vorangehend bemerkt über den Raumwinkel homogen sein (hinsichtlich Farbe, Helligkeit oder Muster), kann jedoch auch gemäß der hier genannten Ausführungsform unterschiedliche Farben, Helligkeiten und/oder Muster an unterschiedlichen Raumwinkeln bzw. Orten aufweisen. Hierzu umfasst die Lichtquelle beispielsweise mehrere unterschiedlich anzusteuernde Lichtquelleneinheiten (beispielsweise mehrere Leuchtdioden), eine veränderliche Blende, einen Farbfilter mit Farbverlauf und/oder eine Ablenkvorrichtung, die einstellbar ist, und über die der Lichtkegel erzeugt wird.
-
Ein Ort des Lichtkegels, der näher an dem Ladestromabgabeelement liegt, weist eine andere Farbe beziehungsweise Helligkeit oder ein anderes Muster auf als ein Ort des Lichtkegels, der weniger nahe an dem Ladestromabgabeelement liegt. Beispielsweise kann ein näher an den Ladestromabgabeelement liegender Ort mit einem grünen Farbton vorgesehen sein, während ein weniger nahe an dem Ladestromabgabeelement liegender Ort mit einem gelben Farbton vorgesehen ist, wobei ein noch weiter entfernter Ort beispielsweise mit einem roten Farbton gekennzeichnet sein kann. Die Farbe, Helligkeit oder auch das Muster kann sich gemäß einem stetigen oder vorzugsweise konstanten Gradienten über den Raumwinkel des Lichtkegels ändern, wobei der Gradient jedoch auch eine stufenförmige Veränderung (der Lichteigenschaft oder des Erscheinungsbilds) aufweisen kann. Das Muster kann Striche aufweisen, die sich in einer Richtung verjüngen, in der das Ladestromabgabeelement liegt, so dass das Muster auch die Richtung zum Ladestromabgabeelement wiedergeben kann. Das Muster kann an Orten, die näher am Ladestromabgabeelement sind, eine höhere mittlere Leuchtdichte aufweisen, als an einem Ort, der weniger nahe an dem Ladestromabgabeelement liegt.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Ladestromaufnahmeelement und das Ladestromabgabeelement Spulen sind, die zur induktiven Übertragung von Energie eingerichtet sind. Insbesondere sind hierbei Spulen zur induktiven Übertragung ein gerichtet, wenn diese eine entsprechende Ansteuerung bzw. eine entsprechende Empfangseinheit (beispielsweise mit einem Gleichrichter) aufweisen. Insbesondere sind die Spulen jeweils in einem Schwingkreis vorgesehen, wobei die Schwingkreise der Spulen vorzugsweise eine im Wesentlichen identische Resonanzfrequenz aufweisen. Alternativ zur induktiven Übertragung können das Ladestromaufnahmeelement und das Ladestromabgabeelement Kontakte sein, die zur leiterbasierten Übertragung von Energie eingerichtet sind. Hierbei weisen beide Elemente eine Kontaktfläche auf, die zur Übertragung von Energie in körperlichen Kontakt gebracht werden, beispielsweise durch Einstecken oder ähnliches, um eine energieübertragende Leitung vorzusehen.
-
Die Lichtquelle kann Leuchtdioden, eine Laserlichtquelle, eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe umfassen. Insbesondere kann die Lichtquelle mit einem Reflektor vorgesehen sein, um in Richtung des Fahrzeugs emittiertes Licht in den betreffenden Raumabschnitt zu richten.
-
Hierbei sind die Leuchtdioden vorzugsweise farbige Leuchtdioden, deren Gesamtspektrum (d. h. deren Farbe) durch Steuersignale oder entsprechende Aufteilung eines Ansteuerstroms auf verschiedene Anschlüsse eingestellt werden kann. Alternativ sind die Leuchtdioden gruppierte einfarbige Leuchtdioden. Die einfarbigen Leuchtdioden sind in Gruppen angeordnet, wobei in jeder Gruppe mehrere verschiedenfarbige Leuchtdioden angeordnet sind, die in im Wesentlichen gleiche Richtung ausgerichtet sind, um so ein farbiges Gesamtbild zu erhalten. Das Gesamtspektrum der Leuchtdioden lässt sich durch Ansteuerung verändern. Wenn als Lichtquelle eine Laserlichtquelle verwendet wird, so ist diese vorzugsweise mit einer steuerbaren Umlenkeinrichtung ausgerüstet. Die Umlenkeinrichtung ist zur Erzeugung unterschiedlicher Muster eingerichtet. In einem besonders einfachen Fall ist die Umlenkeinrichtung eingerichtet, ein bestimmtes, vorgegebenes Muster zu erzeugen, beispielsweise einen Kreis oder eine Ellipse (deren Hauptachse zum Ladestromabgabeelement hin gerichtet sein kann) oder auch ein Pfeil. Es sei bemerkt, dass auch die Leuchtdioden als beispielhafte Form in einem Kreis, als Pfeil oder als Ellipse angeordnet sein können, um dadurch ein Kreis, eine Ellipse oder einen Pfeil als Bild zu erzeugen.
-
Ferner kann bei einer Verwendung einer Glühlampe oder Gasentladungslampe als Lichtquelle die Ladeeinrichtung (insbesondere die Positionierungshilfe) ferner einen beweglichen Filter und/oder eine bewegliche Blende aufweisen. Der Filter bzw. die Blende kann auch als Teil der Lichtquelle betrachtet werden. Mittels des Filters bzw. der Blende ist die Lichtquelle eingerichtet, unterschiedliche Farben, Farbverläufe, Helligkeiten oder Muster zu erzeugen, wobei durch Bewegen des Filters bzw. der Blende gegenüber einem betreffenden Leuchtmittel in der Lichtquelle die Farbe, die Farbverläufe, die Helligkeiten und/oder den Muster geändert werden können.
-
Weiterhin kann die Ladeeinrichtung eine Kamera oder ein Spiegelsystem aufweisen, welches auf einen Raumabschnitt gerichtet ist, in den hinein die Lichtquelle Licht abgibt. Mit anderen Worten ist die Kamera oder das Spiegelsystem auf einen Raumabschnitt gerichtet, der zumindest teilweise mit demjenigen Raumabschnitt überlappt, auf den auch die Lichtquelle gerichtet ist. Dadurch wird das von der Lichtquelle abgegebene Licht, welches von einer Fahrbahn innerhalb des letztgenannten Raumabschnitts (der Raumabschnitt, auf den die Lichtquelle gerichtet ist) reflektiert (bzw. rückgestreut) wird, abgebildet. Dadurch wird eine Markierung abgebildet, die die Lichtquelle auf der Oberfläche erzeugt, auf der bzw. in der die Ladestromabgabevorrichtung angeordnet ist bzw. in der sich oder auf der sich eine Markierung befindet, die die Position des Ladestromabgabeelements wiedergibt. Die Ladeeinrichtung kann hierbei eine abbildende optische Schnittstelle für das Spiegelsystem oder eine elektrische Schnittstelle für Bildsignale aufweisen, so dass das Bild der Kamera bzw. des Spiegelsystems einen Fahrer des Fahrzeugs dargestellt werden kann oder so dass eine elektronische Anzeigenvorrichtung an die Schnittstelle angeschlossen werden kann, um das Kamerabild darzustellen. Die Markierung, die den Ort des Ladestromabgabeelements wiedergibt, kann direkt an diesem Element vorgesehen sein, insbesondere in dessen Mitte, oder kann versetzt hierzu um eine vorbestimmte Relativposition vorgesehen sein. In gleicher Weise kann der Raumabschnitt, in den die Lichtquelle Licht abgibt, versetzt sein, so dass bei gleicher Versetzung übereinstimmende Markierungen (des Ladestromabgabeelements und des Ladestromaufnahmeelements) eine korrekte Positionierung darstellt wird.
-
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle an dem Befestigungsort schwenkbar und außerhalb des Zentrums des Ladestromaufnahmeelements befestigt ist. Die Befestigung der Lichtquelle (d.h. dessen Leuchtmittel und ggf. auch von Filtern oder Blenden) außerhalb des Zentrums des Ladestromaufnahmeelements kann aus Sicherheitsgründen erforderlich sein oder aufgrund von mangelndem Bauraum am Ladestromaufnahmeelement. Da dann die Lichtquelle schräg zur Ausrichtung des Ladestromaufnahmeelements Licht abgibt, ergibt sich ein Parallaxenfehler, welcher insbesondere bei unterschiedlichen Abständen zwischen Lichtquelle und Fahrbahn zu Tage tritt. Eine schwenkbare Befestigung ermöglicht es, dass diese Parallaxenfehler bei der Abbildung des Lichts der Lichtquelle auf die Fahrbahn korrigiert werden kann. Insbesondere ist die Lichtquelle mittels einer ansteuerbaren Schwenkvorrichtung schwenkbar, die bei unterschiedlichen Abständen zwischen Lichtquelle und Fahrbahn die Lichtquelle unterschiedlich ausrichtet, um dadurch den Parallaxenfehler zumindest teilweise zu kompensieren.
-
Die Lichtquelle kann von einem Bordnetz versorgt werden, alternativ von einer Spule, die eingerichtet ist, induktiv mit einem Ladestromabgabeelement, dass auch mit dem Ladestromaufnahmeelement koppelt, induktiv zu koppeln. Die Lichtquelle bzw. die Ladeeinrichtung wird somit elektrisch über eine eigene Versorgungsspule von einem elektromagnetischen Wechselfeld versorgt, das auch Energie an das Ladestromaufnahmeelement liefert. Alternativ wird die Lichtquelle von dem Ladestromaufnahmeelement versorgt, so dass insbesondere nur dann eine optische Markierung von der Lichtquelle erzeugt wird, wenn sich das Ladestromaufnahmeelement in der Nähe des Ladestromabgabeelements befindet. Ferner wird die Lichtquelle von dem Bordnetz versorgt, wobei ein Schalter die Lichtquelle erst dann mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbindet, wenn eine Induktionsspannung in dem Ladestromaufnahmeelement eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
- Die 1 zeigt ein Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung ausgestattet ist;
- die 2a und 2b zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen der Lichtquelle; und
- die 3a und 3b dienen zur Erläuterung der Funktion einer Ansteuerung der Lichtquelle zur Erzeugung unterschiedlicher Farben.
-
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
Die 1 zeigt eine Fahrbahn 2, auf der sich ein Fahrzeug 10 befindet, an dessen Fahrzeugunterseite 12 sich ein Ladestromaufnahmeelement 20 befindet. Das Ladestromaufnahmeelement ist in einen Raumabschnitt 22 hinein ausgerichtet, in dem sich zur korrekten Positionierung ein Ladestromabgabeelement 30 befinden sollte. Befindet sich das Ladestromabgabeelement 30 außerhalb des Raumabschnitts 22, so kann das Ladestromabgabeelement 30 nicht energieübertragend mit ausreichendem Wirkungsgrad mit dem Ladestromaufnahmeelement 20 koppeln. Der Ort des Ladestromabgabeelements 30 ist gekennzeichnet durch Markierungen 32, die auf der Fahrbahn 2 am Außenrand des Ladestromabgabeelements 30 angeordnet sind. Alternativ kann eine Markierung auf der Fahrbahn 2 in der Mitte des Ladestromabgabeelements 30 vorgesehen sein. Die Markierungen 32' und 32 können auf andere Weise ausgebildet sein und insbesondere miteinander kombiniert werden. Die Markierungen sind beispielsweise Farbmarkierungen, können jedoch auch eigene Lichtquellen umfassen.
-
Die Positionierungshilfe umfasst eine an dem Fahrzeug 10 befestigte Lichtquelle 40, die über eine steuerbare Schwenkvorrichtung 42 (optional) an der Fahrzeugunterseite 12 befestigt ist. Die Lichtquelle 40 weist ferner einen optionalen Filter oder eine optionale Blende 43 auf, um den von der Lichtquelle 40 abgegebenen Lichtkegel zu modifizieren. Die Lichtquelle 40 ist fluchtend mit der (Mittenachse des) Ladestromaufnahmeelements 20 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform, die der Klarheit wegen in 1 nicht dargestellt ist, umfasst die Lichtquelle einzelnen Lichtquellenelemente, die an der Fahrzeugaußenseite (in 1: die Fahrzeugunterseite 12) am Umriss bzw. am Umfang der Ladestromaufnahmequelle 20 angeordnet sind.
-
In 1 ist dargestellt, dass das Ladestromaufnahmeelement 20 in die Fahrzeugseite 12 eingelassen ist, während sich die Lichtquelle 40 auf der Fahrzeugunterseite 12 befindet. Jedoch kann auch die Lichtquelle 40, vorzugsweise mit den Komponenten 42 und 43, in der Fahrzeugunterseite 12 eingelassen sein. Alternativ können sowohl die Lichtquelle 40 (zusammen mit den Komponenten 42 und/oder 43) als auch das Ladestromaufnahmeelement 20 an der Fahrzeugaußenseite 12 befestigt sein, außerhalb des Fahrzeugs.
-
Die Lichtquelle 40 ist in einem Raumabschnitt 44 hinein gerichtet, wobei der Raumabschnitt 44 die Umrisse des Lichtkegels wiedergibt, der von der Lichtquelle 40 ausgeht. Auf der Fahrbahn 2 ergeben sich Markierungen 46 durch das von der Lichtquelle abgegebene Licht, welches auf der Fahrbahn auftrifft. Somit befinden sich sowohl die Markierungen, die durch die Lichtquelle erzeugt werden als auch die Markierungen 32 des Ladestromabgabeelements 30 auf der gleichen Oberfläche, nämlich auf der Fahrbahn 2. Es ist zu erkennen, dass der Raumabschnitt 44 (betreffend die Lichtquelle 40) innerhalb des Raumabschnitts 22 (betreffend das Ladestromaufnahmeelement 20) befindet, so dass der Raumabschnitt 44 gleichzeitig auch die Schnittmenge zwischen den Raumabschnitten bildet. Die Markierungen 46, die sich durch die Lichtquelle 40 ergeben (und welche den betreffenden Raumabschnitt 44 kennzeichnen) fallen in der 1 stark auseinander von dem Raumabschnitt 22, welcher das Ladestromaufnahmeelement 20 betrifft. Dies dient lediglich zur besseren Darstellung, wobei vorzugsweise die Raumabschnitte der Lichtquelle und des Ladestromaufnahmeelements im Wesentlichen übereinstimmen, insbesondere deren Projektion auf die Fahrbahn 2. Als wesentliche Übereinstimmung wird hierbei eine Übereinstimmung mit einer Abweichung von weniger als 30, 20 oder 5 Prozent der Flächen bezeichnet, die sich durch Projektion der Raumabschnitte auf eine gemeinsame Ebene ergibt.
-
Ferner ist eine Ansteuerung 50 vorgesehen, die die Lichtquelle 40 ansteuert, insbesondere die lichterzeugenden Elemente darin (LEDs, Laser, Glühlampen oder Gasentladungslampen), wobei auch eine optionale steuerbare Schwenkvorrichtung 42 von der Ansteuerung angesteuert wird. Die Ansteuerung 50 ist über einen Eingang 52 mit einer Bildverarbeitungseinheit 60 verbunden, die entweder das Bild einer Kamera 80 an eine Anzeige 70 weitergibt, oder die eine Distanz zwischen den Markierungen 32 und 46 berechnet, um ggf. das Muster, die Helligkeit, die Farbe oder den Verlauf dieser Größen der Lichtquelle 40 entsprechend zu steuern. Die Distanz, welche von der Bildverarbeitungseinheit berechnet wird, wird an den Eingang 52 der Ansteuerung 50 gelegt. Mit abnehmender Distanz kann so die Lichtquelle zunächst einen roten Farbton (große Distanz), dann einen gelben Farbton (kleinere Distanz) und schließlich einen grünen Farbton (weiterhin verringerte Distanz) abgeben.
-
Die optionale Schwenkvorrichtung 42 wird dann verwendet, wenn diese Lichtquelle 40 nicht fluchtend mit dem Ladestromaufnahmeelement 20 angeordnet ist, oder auch wenn der Raumabschnitt 44 der Lichtquelle 40 schräg zu einer Ausrichtungsachse des Ladestromaufnahmeelements 20 ausgerichtet ist, beispielsweise wenn sich die Lichtquelle 40 außerhalb des Umrisses des Ladestromabgabeelements befindet und nicht symmetrisch zu diesem angeordnet ist. In diesem Fall kann die Ansteuerung 50 die Schwenkeinrichtung 42 ansteuern, um einen Parallaxenfehler bei veränderlichem Abstand zwischen Fahrzeugunterseite 12 und Fahrbahn 2 zumindest teilweise zu kompensieren.
-
Die Kamera 80 ist in einem Raumabschnitt 82 eingerichtet, der zumindest teilweise mit den Raumabschnitten 22 und 44 überlappt. Insbesondere deckt der Raumabschnitt 82 den Raumabschnitt 44 der Lichtquelle 40 ab und/oder deckt den Raumabschnitt 22 des Ladestromaufnahmeelements 20 ab. Das Bild der Kamera 80 kann mittels eines Bildsignals an die Anzeige 70 übertragen werden, vorzugsweise direkt, jedoch optional auch über die Bildverarbeitungseinheit 60. Eine Vorderseite 12' des Fahrzeugs 10 ist eine alternative Möglichkeit für einen Befestigungsort der Ladeeinrichtung sowie der Kamera.
-
Die Kamera 80 kann ferner zur Erfassung von Fremdobjekten in den Bereich des Ladestromaufnahmeelements bzw. des Ladestromabgabeelements verwendet werden. Ferner kann eine Versorgungsleitung zwischen dem Ladestromaufnahmeelement 20 und der Lichtquelle 40 bzw. der Schwenkvorrichtung 42 oder auch dem Filter bzw. der Blende 43 bestehen, um diese (bzw. deren Aktuator) mit Strom zu versorgen.
-
Schließlich sei bemerkt, dass mit den vertikalen, nach unten gerichteten, gestrichelten Pfeilen die Fluchtrichtung des Umrisses des Ladestromaufnahmeelements 20 dargestellt ist. Diese Richtungen treffen bei den Markierungen 46 auf die Fahrbahn 2, wobei die Markierungen 46 dem Umriss des Raumabschnitts 44 wiedergeben, in den die Lichtquelle hinein gerichtet ist. Die Lichtquelle 40 kann in den gesamten Raumabschnitt 44 hinein Licht abgeben, jedoch vorzugsweise nur an dessen Randbereich, beispielsweise in Form eines Kreises, der die Markierung 46 bildet. Alternativ kann in einem Kreis auch kreisförmig verteilte Punkte als Markierungen verwendet werden.
-
Die 2a und 2b zeigen Möglichkeiten zur Ausgestaltungen der Markierungen, wobei das Bezugszeichen 130 eine zum Ladestromaufnahmeelement korrekt ausgerichtetes Ladestromabgabeelement darstellt, und die Bezugszeichen 146 Lichtpunkte wiedergeben, die auf der Fahrbahn 2 auftreten, wenn die Lichtquelle Licht in den zugehörigen Raumabschnitt 44 abgibt. Die Lichtquelle kann hierbei in Form von vier Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen vorgesehen sein, die kreisförmig angeordnet sind und jeweils um 90° versetzt sind wie in 2 dargestellt ist. Es können auch mehr als vier oder weniger als vier Lichtquellen verwendet werden, die diskret und in einem Kreis angeordnet sind. Die Lichtquellen sind in gleicher Weise wie in den Markierungen 46 angeordnet.
-
Insbesondere um den Umfang des Ladestromaufnahmeelements 20 herum. Alternativ können die einzelnen Lichterzeugungselemente der Lichtquelle um einen Umfang herum angeordnet sein, der einem optimal positionierten Ladestrom um Abgabeelement entspricht.
-
In der 2b ist eine alternative Markierung 146' dargestellt, die sich kontinuierlich entlang eines Kreises erstreckt bzw. entlang eines Umfangs um das optimal positionierte Ladestromabgabeelement 130 herum. Als Lichtquelle kann hierbei ein Leuchtband verwendet werden, dass beispielsweise von einer Vielzahl von Leuchtdioden erzeugt wird oder von einem LED-Leuchtband, welches sich um einen Umriss des Ladestromaufnahmeelements oder des Ladestromabgabeelements herum erstreckt.
-
Die 3a und 3b zeigen eine Möglichkeit, mittels Farbgebung der Lichtquelle eine Annäherung darzustellen. In der 3a ist ein Fahrzeug 210 mit einem Ladestromaufnahmeelement 220 ausgestattet. Das Fahrzeug 210 befindet sich auf einer Fahrbahn, in der ein Ladestromabgabeelement 230 vorgesehen ist. Zur korrekten Positionierung muss sich das Ladestromaufnahmeelement 220 über den Ladestromabgabeelement 230 befinden, wobei das gestrichelte Rechteck einen Nahbereich 231 des Ladestromabgabeelements 230 darstellt, in der sich das Ladestromaufnahmeelement 220 zur energieübertragenden Kopplung befinden kann. Der Nahbereich 231 bildet somit einen Toleranzbereich, innerhalb dem sich das Ladestromaufnahmeelement 220 befinden sollte. Die Markierung 246 ist ein Kreis konzentrisch zum konzentrischen Ladestromaufnahmeelement 220 und ist als Vollkreis ausgestaltet, der über die ganze Fläche rot gefärbt ist.
-
Die 3b zeigt eine gegenüber der 3a weitergehend angenäherte Situation, in der sich das Ladestromaufnahmeelement 220 teilweise über den Nahbereich 231 befindet. Die Markierung umfasst daher einen Abschnitt 246b, der einem Kreisabschnitt betrifft, welcher sich über den Nahbereich 231 befindet, und der als grüne Leuchtfläche von der Lichtquelle erzeugt wird. Ein Teil des Ladestromaufnahmeelements 220 befindet sich außerhalb des Nahbereichs 231 und ist daher als eine rote Fläche 246a realisiert. Zwischen den Abschnitten der von der Lichtquelle vorgesehenen Markierung innerhalb des Nahbereichs 231 und außerhalb des Nahbereichs 231 kann ein Übergangsbereich vorgesehen sein, in dem sich die Farbe graduell ändert. Anhand der Markierung 246a, b erkennt der Fahrer auch die Richtung, in der das Fahrzeug noch zu bewegen ist, um das Ladestromaufnahmeelement 220 vollständig in den Nahbereich 231 zu platzieren. Neben der Form, der Helligkeit, oder eines Musters kann auch die Größe der Markierung, die von der Lichtquelle vorgesehen wird, verändert werden abhängig von dem Abstand zwischen dem Ladestromaufnahmeelement und dem Ladestromabgabeelement. In den 3a und 3b sind Nahbereiche in Form von Rechtecken dargestellt, insbesondere um die Erfindung näher zu verdeutlichen. Die Form der Nahbereiche kann durch die Spulenform oder Kontaktelementform des Ladestromabgabeelements definiert sein und insbesondere im Wesentlichen dem Umriss der Spule bzw. dem Kontaktelement entsprechen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Fahrbahn
- 10
- Fahrzeug
- 12, 12'
- Fahrzeugunterseite bzw. Fahrzeugvorderseite als Fahrzeugaußenseite
- 20
- Ladestromaufnahmeelement
- 22
- Raumabschnitt, auf den das Ladestromaufnahmeelement gerichtet ist
- 30
- Ladestromabgabeelement
- 32, 32'
- Markierungen, die den Ort des Ladestromabgabeelements kennzeichnen
- 40
- Lichtquelle
- 42
- Schwenkvorrichtung, mittels der die Lichtquelle am Fahrzeug befestigt ist,
- 43
- Filter und/oder Blende
- 44
- Raumabschnitt, auf den die Lichtquelle gerichtet ist
- 50
- Ansteuerung
- 52
- Eingang der Ansteuerung
- 60
- Bildverarbeitungseinheit
- 70
- Anzeige
- 80
- Kamera
- 82
- Raumabschnitt, in den hinein die Kamera gerichtet ist
- 146, 246, 246a,b
- Markierungen, die von der Lichtquelle erzeugt werden
- 130
- Ladestromaufnahmeelement
- 210
- Fahrzeug
- 220
- Ladestromaufnahmeelement
- 231
- Nahbereich
- 231'
- Umriss einer Sollposition, an der sich die Mitte des Ladestromaufnahmeelements bei optimaler Ausrichtung befinden sollte
