DE102014220261A1

DE102014220261A1 - Steuervorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs, Fahrzeug, Ladestation und Verfahren

Info

Publication number: DE102014220261A1
Application number: DE102014220261.2A
Authority: DE
Inventors: Ahmet Kilic; Steffen Eppler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-04-07
Also published as: WO2016055245A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Steuervorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs mit einer Sekundärladespule in einer Ladestation mit einer Primärladespule und mit einer Referenzmarkierung, mit einer Positionserfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, die Position der Referenzmarkierung zu erfassen, mit einer Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, eine relative Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule basierend auf der erfassten Position der Referenzmarkierung zu berechnen, und mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung, welche ausgebildet ist, das Fahrzeug basierend auf der berechneten relativen Position derart zu steuern, dass der Abstand zwischen der Primärladespule und der Sekundärladespule minimiert wird. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, eine Ladestation und ein Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Fahrzeug, eine entsprechende Ladestation und ein Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
In modernen Fahrzeugen werden immer häufiger Elektromotoren als Antriebsmotoren entweder alleine oder als Unterstützung eines Verbrennungsmotors eingesetzt. Um ausreichend elektrische Energie zum Antrieb dieser Elektromotoren mitführen zu können, weisen solche Fahrzeuge einen Energiespeicher auf, der z.B. an einer Ladestation geladen wird, bevor eine Fahrt mit dem Fahrzeug beginnt.
Dabei kann eine kabelbasierte Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation hergestellt werden, um elektrische Energie von der Ladestation in den Energiespeicher zu übertragen.
Alternativ kann auch ein induktives Ladeverfahren durchgeführt werden. Bei einem induktiven Ladevorgang ist kein Eingreifen eines Fahrzeugnutzers nötig, um den Ladevorgang durchzuführen, da z.B. keine Kabel gesteckt werden müssen. Ferner bietet das induktive Laden Schutz vor Witterungseinflüssen und Vandalismus.
Das induktive Laden basiert auf dem Transformatorprinzip, wobei typischerweise die Primärspule des Transformators entweder im Straßenboden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladeplatte ausgeformt ist und mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden ist. Die Sekundärspule des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs integriert und ihrerseits mittels geeigneter Elektronik mit dem Energiespeicher in dem Fahrzeug verbunden.
Zur Energieübertragung erzeugt die Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das die Sekundärspule durchdringt und dort einen entsprechenden Strom induziert. Da einerseits die übertragbare Leistung linear mit der Schaltfrequenz skaliert, andererseits die Schaltfrequenz durch die Ansteuerungselektronik und Verluste im Übertragungspfad begrenzt ist, ergibt sich ein typischer Frequenzbereich von 20–150 kHz, siehe auch VDE 2122.
Da die Energieübertragung induktiv über den Luftspalt zwischen den zwei Spulen erfolgt, muss eine möglichst hohe Kopplung zwischen den beiden Spulen erreicht werden, um eine möglichst hoch effiziente Energieübertragung zu realisieren. Dies kommt einer Minimierung des Streufelds gleich. Mit zunehmendem Versatz zwischen den Spulen steigen allerdings die Verluste und der Wirkungsgrad wird reduziert.
Beim induktiven Laden ist folglich die exakte Positionierung der Spule wichtig, um die Verluste bei der Energieübertragung zu minimieren.
Die WO 2014029439 A1 zeigt eine Ladeeinrichtung zum induktiven Laden einer Fahrzeugbatterie, bei welcher die fahrzeugseitige Spule beweglich aufgehängt ist, um diese optimal positionieren zu können.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, eine Ladestation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Steuervorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs mit einer Sekundärladespule in einer Ladestation mit einer Primärladespule und mit einer Referenzmarkierung, mit einer Positionserfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, die Position der Referenzmarkierung zu erfassen, mit einer Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, eine relative Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule basierend auf der erfassten Position der Referenzmarkierung zu berechnen, und mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung, welche ausgebildet ist, das Fahrzeug basierend auf der berechneten relativen Position derart zu steuern, dass der Abstand zwischen der Primärladespule und der Sekundärladespule minimiert wird.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und mit einem elektronischen Fahrzeugsystem, welches mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist und welches ausgebildet ist, das Fahrzeug basierend auf von der Steuervorrichtung ausgegebenen Steuersignalen zu steuern.
Ferner ist vorgesehen:
Eine Ladestation mit einer Primärladespule, welche mit einer Energiequelle gekoppelt ist, und mit einer Referenzmarkierung, die in einer vorgegebenen relativen Position zu der Primärladespule angeordnet ist.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs mit einer Sekundärladespule in einer Ladestation mit einer Primärladespule und mit einer Referenzmarkierung, aufweisend Erfassen der Position der Referenzmarkierung, Berechnen einer relativen Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule basierend auf der erfassten Position der Referenzmarkierung, und Steuern des Fahrzeugs basierend auf der berechneten relativen Position derart, dass der Abstand zwischen der Primärladespule und der Sekundärladespule minimiert wird.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass ein exaktes Positionieren des Fahrzeugs in einer Ladestation für ein induktives Laden des Fahrzeugs durch einen Fahrer ohne Unterstützung nur schwer durchführbar ist.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, einen Fahrer bei der Positionierung des Fahrzeugs zu unterstützen oder ihm die Positionierung des Fahrzeugs abzunehmen.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung zur Positionierung des Fahrzeugs vor.
Eine Positionserfassungseinrichtung der Steuervorrichtung erfasst dabei die Position einer in der Ladestation angebrachten Referenzmarkierung. Basierend auf dieser erfassten Position wird eine relative Position einer in dem Fahrzeug angebrachten Sekundärladespule gegenüber einer in der Ladestation befindlichen Primärladespule berechnet und an eine Fahrzeugsteuereinrichtung weitergeleitet. Die Fahrzeugsteuereinrichtung steuert daraufhin das Fahrzeug basierend auf der berechneten relativen Position derart, dass der Abstand zwischen der Primärladespule und der Sekundärladespule minimiert wird.
Erfindungsgemäß muss in der Ladestation also lediglich eine von der Positionserfassungseinrichtung erfassbare Referenzmarkierung angebracht werden. Diese Referenzmarkierung kann z.B. ein optisches Symbol oder dergleichen sein.
Es sind also keine baulichen Veränderungen an der Ladestation notwendig.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht folglich eine sehr einfache und exakte Positionierung des Fahrzeugs in einer Ladestation.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform ist die Positionserfassungseinrichtung als eine drahtlose Positionserfassungseinrichtung, insbesondere eine RFID-basierte und/oder NFC-basierte und/oder WLAN-basierte und/oder Bluetooth-basierte Positionserfassungseinrichtung, ausgebildet. Dies ermöglicht es bekannte Verfahren zur Datenübertragung mit der Positionserfassung zu kombinieren und eventuell im Fahrzeug bereits vorhandene Kommunikationsschnittstellen wiederzuverwenden.
In einer Ausführungsform weist die Positionserfassungseinrichtung mindestens eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera und/oder Near Real Kamera, auf. Dies ermöglicht eine Verwendung einfacher optischer Referenzmarkierungen. Ferner können bereits in dem Fahrzeug vorhandene Kameras, z.B. eines Spurhalteassistenten, zur Erfassung der Referenzmarkierung verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, die relative Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule ferner basierend vorgegebenen ersten Geometriedaten, welche die Position der Referenzmarkierung zu der Primärladespule kennzeichnen, und vorgegebenen zweiten Geometriedaten, welche die Position der Sekundärladespule in dem Fahrzeug kennzeichnen, zu berechnen. Dies ermöglicht eine sehr einfache, z.B. vektorbasierte, Berechnung der relativen Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule.
In einer Ausführungsform weist die Steuervorrichtung eine Kommunikationsschnittstelle auf, welche mit der Recheneinrichtung gekoppelt ist und ausgebildet ist, Positionsdaten mit der Ladestation auszutauschen.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, über die Kommunikationsschnittstelle die Position der Referenzmarkierung gegenüber der Primärladespule abzufragen, wobei die Recheneinrichtung einen Geometriespeicher aufweist, welcher ausgebildet ist, die Position der Referenzmarkierung zu der Primärladespule als erste Geometriedaten zu speichern, und wobei die Recheneinrichtung ausgebildet ist, die relative Position der Sekundärladespule gegenüber der Primärladespule basierend auf der erfassten Position der Referenzmarkierung und den gespeicherten ersten Geometriedaten zu berechnen. Dadurch wird es möglich, die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit unterschiedlichen Ladestationen zu verwenden, bei welchen die Position der Referenzmarkierung gegenüber der Primärladespule unterschiedlich ist.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, Informationen über die Art und Form der Referenzmarkierung von der Ladestation abzurufen und der Recheneinrichtung weiterzuleiten. Dadurch kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung in unterschiedlichen Ladestationen eingesetzt werden, die unterschiedliche Referenzmarkierungen aufweisen können.
In einer Ausführungsform weist Steuervorrichtung eine Identifikationsschnittstelle auf, welche ausgebildet ist, das Fahrzeug gegenüber der Ladestation zu identifizieren. Dadurch kann z.B. auf Parkplätzen mit einer Vielzahl von Ladestationen an einer Anzeigetafel eine Fahrzeugposition eines gesuchten Fahrzeugs angezeigt werden oder eine automatische Abrechnung des Ladevorgangs durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform ist die Fahrzeugsteuereinrichtung als Anzeigevorrichtung ausgebildet, welche ausgebildet ist, basierend auf der berechneten relativen Position anzuzeigen, in welcher Richtung die Primärspule gegenüber dem Fahrzeug positioniert ist. Dadurch kann ein Fahrer bei der Positionierung des Fahrzeugs unterstützt werden, wenn er das Fahrzeug selbst steuern will.
In einer Ausführungsform ist die Fahrzeugsteuereinrichtung ausgebildet, Steuersignale an ein elektronisches Fahrzeugsystem des Fahrzeugs weiterzuleiten, welches ausgebildet ist, die Bewegung des Fahrzeugs zu steuern.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs und einer erfindungsgemäßen Ladestation;
5 eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs und einer erfindungsgemäßen Ladestation; und
6 eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs und einer erfindungsgemäßen Ladestation.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 mit einer Sekundärladespule 3 zur Positionierung des Fahrzeugs 2 in einer Ladestation 4 mit einer Primärladespule 5 und einer Referenzmarkierung 6.
Die Steuervorrichtung 1 weist eine Positionserfassungseinrichtung 7 auf, welche eine Position 8 einer (in 1 nicht dargestellten) Referenzmarkierung 6 erfasst und einer Recheneinrichtung 9 bereitstellt. Die Recheneinrichtung 9 berechnet aus dieser erfassten Position 8 eine relative Position 10 der Sekundärladespule 3 zu der Primärladespule 5. Schließlich steuert eine Fahrzeugsteuereinrichtung 11 das Fahrzeug basierend auf der berechneten relativen Position 10 derart, dass der Abstand der Primärladespule 5 zu der Sekundärladespule 3 miniert wird.
Die Positionserfassungseinrichtung 7 kann in einer Ausführungsform z.B. als ein Logikbaustein, ein Prozessor, Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet sein, der z.B. ein Kamerasignal verarbeiten kann und aus dem Kamerasignal die Position 8 der Referenzmarkierung 6 basierend z.B. auf Bildverarbeitungs- und Objekterkennungsalgorithmen bestimmen kann.
Die Positionserfassungseinrichtung 7 kann aber anstelle einer optischen Positionserfassung auch eine andere Art der Positionserfassung durchführen. Beispielsweise kann die Positionserfassungseinrichtung 7 eine drahtlose elektronische Positionserfassung durchführen. Dazu kann die Positionserfassungseinrichtung 7 z.B. RFID oder NFC Tags bzw. Signale nutzen. Alternativ kann die Positionserfassungseinrichtung 7 auch WLAN, Bluetooth-Signale oder dergleichen nutzen.
Auch die Recheneinrichtung 9 kann in einer Ausführungsform als ein geeigneter Logikbaustein, Prozessor, Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet sein, der die notwendigen Berechnungen durchführen kann.
Beispielsweise können die Positionserfassungseinrichtung 7 und die Sekundärladespule 3 die Berechnungen in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem durchführen, welches seinen Ursprung an einem festen Punkt des Fahrzeugs 2, z.B. der Position der Sekundärladespule 3, hat. Dies ermöglicht eine sehr einfache vektorbasierte Berechnung der relativen Position 10 durch die Recheneinrichtung 9.
In einer Ausführungsform ist die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 der Steuervorrichtung 1 ausgebildet, mit einem elektronischen Fahrzeugsystem 19 des Fahrzeugs 2 zu kommunizieren und diesem die relative Position 10 oder Steuersignale 17 zu übermitteln, die das elektronische Fahrzeugsystem 19 veranlassen, das Fahrzeug 2 entsprechend der Steuersignale 17 zu steuern.
Die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 kann in einer Ausführungsform auch als ein eigenes Fahrzeugsteuergerät ausgebildet sein, welches Aktuatoren zum Stellen der Räder des Fahrzeugs 2 ansteuern kann und ein Beschleunigen und Bremsen des Fahrzeugs 2 steuern kann.
Dazu kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 z.B. über einen Fahrzeugbus des Fahrzeugs 2, z.B. einen CAN-Bus oder einen FlexRay-Bus, mit einem Motorsteuergerät bzw. dem Steuergerät einer elektronischen Lenkung gekoppelt sein.
In einer Ausführungsform können die Positionserfassungseinrichtung 7 und/oder die Recheneinrichtung 9 und/oder die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 als Programmmodul eines bereits in dem Fahrzeug 2 vorhandenen Fahrzeugsteuergeräts ausgebildet sein und von einem Prozessor des Fahrzeugsteuergeräts ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeugsteuergerät ein AUTOSAR basiertes Fahrzeugsteuergerät sein, welches das Programmmodul als einen von vielen Tasks ausführt.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 2 mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 (nicht separat dargestellt) und einer Sekundärspule 3.
Die Steuervorrichtung 1 in dem Fahrzeug 2 weist eine Kamera 13 auf, die mit der Positionserfassungseinrichtung 7 gekoppelt ist und dieser ein Kamerabild 20 bereitstellt. Aus dem Kamerabild 20 berechnet die Positionserfassungseinrichtung 7 die Position 8 der Referenzmarkierung 6 und leitet diese an die Recheneinrichtung 9 weiter.
Die Recheneinrichtung 9 in 2 weist einen Geometriespeicher 21 auf, in welchem die Recheneinrichtung 9 erste Geometriedaten 14 und zweite Geometriedaten 15 speichert. Die ersten Geometriedaten 14 und zweiten Geometriedaten 15 können z.B. bei der Herstellung der Steuervorrichtung 1 vorgegeben werden oder bei einem Einbau der Steuervorrichtung 1 in ein Fahrzeug 2 als Parameterdatensatz in dem Geometriespeicher 21 abgelegt werden.
Die Recheneinrichtung 9 ist ferner mit einer Kommunikationsschnittelle 16-1 der Steuervorrichtung 1 gekoppelt, über welche die Recheneinrichtung 9 die ersten Geometriedaten 14 von einem externen Datenspeicher, z.B. einem in der Ladestation 4 angeordneten Datenspeicher, abrufen kann. Diese abgerufenen ersten Geometriedaten 14 können ebenfalls in dem Geometriespeicher 21 gespeichert werden und für die Positionierung des Fahrzeugs 2 in einer entsprechenden Ladestation 4 genutzt werden.
Die Recheneinrichtung 9 berechnet basierend auf der Position 8 der Referenzmarkierung 6 und den ersten Geometriedaten 14 und zweiten Geometriedaten 15 die relative Position 10 der Sekundärspule 3 zu der Primärspule 5 der Ladestation 4 und gibt diese an die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 aus.
In 2 ist die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 beispielhaft mit den Vorderrädern des Fahrzeugs 2 gekoppelt. Diese Verbindung dient lediglich der Veranschaulichung einer Steuermöglichkeit der Fahrzeugsteuereinrichtung 11. Dies bedeutet, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 die Bewegung des Fahrzeugs 2 der Richtung nach und auch die Beschleunigung bzw. das Bremsen des Fahrzeugs 2 steuern kann. Dies kann in einer Ausführungsform direkt durch geeignete mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 11 gekoppelt Aktoren geschehen. Alternativ kann dies aber auch indirekt erfolgen. In diesem Fall übermittelt die Fahrzeugsteuereinrichtung 11 Steuersignale 17 z.B. über einen Fahrzeugbus des Fahrzeugs 2 an weitere Steuergeräte des Fahrzeugs 2, welche die eigentliche Ansteuerung der Aktoren übernehmen.
In 2 ist ferner eine Anzeigevorrichtung 18 dargestellt, die ebenfalls die relative Position 10 von der Recheneinrichtung 9 erhält. Die Anzeigevorrichtung 18 zeigt dazu lediglich beispielhaft ein Piktogramm eines Fahrzeugs 2 und einen Pfeil an, der die Richtung anzeigt, in welche das Fahrzeug 2 bewegt werden soll.
Auch, wenn die Anzeigevorrichtung 18 in 2 als separate Anzeigevorrichtung 18 dargestellt ist, kann diese in weiteren Ausführungen z.B. eine bereits in dem Fahrzeug 2 vorhandene Anzeigevorrichtung 2 sein. Beispielsweise kann die relative Position 10 an ein HMI-Steuergerät (Human Machine Interface) des Fahrzeugs 2 übermittelt werden und das HMI-Steuergerät gibt auf seinem Bildschirm eine Richtungsanzeige aus.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Positionieren eines Fahrzeugs 2 mit einer Sekundärladespule 3 in einer Ladestation 4 mit einer Primärladespule 5 und mit einer Referenzmarkierung 6.
Das Verfahren sieht das Erfassen S1 der Position 8 der Referenzmarkierung 6 vor. Aus der erfassten Position 8 wird eine relative Position 10 der Sekundärladespule 3 gegenüber der Primärladespule 5 berechnet, S2. Schließlich wird das Fahrzeug 2 basierend auf der berechneten relativen Position 10 derart gesteuert, S3, dass der Abstand 12 zwischen der Primärladespule 5 und der Sekundärladespule 3 minimiert wird.
Das Erfassen S1 der Position 8 kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise kann das Erfassen S1 drahtlos, insbesondere RFID-basiert und/oder NFC-basiert und/oder WLAN-basiert und/oder Bluetooth-basiert, durchgeführt werden. Alternativ kann das Erfassen S1 auch optisch, z.B. mittels einer Kamera (13, 13-1–13-6) und/oder einer Stereokamera und/oder einer Near Real Kamera, durchgeführt werden.
Ferner können vorgegebenen erste Geometriedaten 14, welche die Position der Referenzmarkierung 6 zu der Primärladespule 5 kennzeichnen, und vorgegebenen zweiten Geometriedaten 15, welche die Position der Sekundärladespule 3 in dem Fahrzeug 2 kennzeichnen beim Berechnen S2 der relativen Position 10 der Sekundärladespule 3 gegenüber der Primärladespule 5 genutzt werden. Dadurch kann von dem erfassten Kamerabild auf die exakte Position der Referenzmarkierung 6 und damit der Primärladespule 5 gegenüber der Sekundärspule 3 geschlossen werden.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren das Austauschen von Positionsdaten mit der Ladestation 4 aufweisen. Ferner können auch Informationen über die Art und Form der Referenzmarkierung 6 ausgetauscht werden. Beispielsweise kann von der Ladestation 4 abgefragt werden, ob es sich bei der Referenzmarkierung 6 um eine optische oder um eine elektrische Referenzmarkierung 6 handelt.
Das Verfahren kann in einer Ausführungsform auch vorsehen, dass die ersten Geometriedaten 14 nicht fest vorgegeben sind. In solch einer Ausführungsform können die ersten Geometriedaten 14 z.B. per WLAN oder Bluetooth oder dergleichen von der Ladestation 4 abgefragt werden und beim Berechnen S2 der relativen Position 10 die abgefragten ersten Geometriedaten 14 genutzt werden.
Schließlich kann das Steuern S3 des Fahrzeugs 2 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform dem Fahrer des Fahrzeugs 2 lediglich angezeigt werden, in welche Richtung er das Fahrzeug 2 steuern muss.
In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 2 aber auch autonom gesteuert werden. Dazu können z.B. Steuersignale 17 an ein elektronisches Fahrzeugsystem 19 des Fahrzeugs 2 weitergeleitet werden, welches ausgebildet ist, die Bewegung des Fahrzeugs 2 zu steuern. Auch ein teilautonomes Fahren, bei welchem der Fahrer z.B. selbst das Gaspedal und das Bremspedal betätigt ist möglich.
4 bis 6 zeigen Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 2 und einer erfindungsgemäßen Ladestation 4 in unterschiedlichen Positionen zueinander.
In 4 ist das Fahrzeug 2 am weitesten von der Ladestation 4 entfernt. In 5 hat sich das Fahrzeug 2 der Ladestation 4 bereits so weit genähert, dass das Fahrzeug 2 ca. zur Hälfte in der Ladestation 4 steht. In 6 hat das Fahrzeug 2 schließlich seine Ladeposition in der Ladestation 4 erreicht.
Die Ladestation 4 weist in den 4–6 eine Primärladespule 5 und eine Referenzmarkierung 6 auf, die in einem vorgegebenen Abstand in X-Richtung und Y-Richtung zu der Primärladespule 5 angeordnet ist. Lediglich beispielhaft kann die Referenzmarkierung 6 z.B. in X-Richtung 1m und in Y-Richtung ebenfalls 1m entfernt von der Primärladespule 5, z.B. dem Mittelpunkt der Primärladespule 5, angeordnet sein.
Die Ladestation 4 weit ferner eine Kommunikationsschnittstelle 16-2 auf, die mit der Kommunikationsschnittstelle 16-1 des Fahrzeugs 2 in kommunikativer Verbindung steht.
Das Fahrzeug 2 der 4 bis 6 weist sechs Kameras 13-1–13-6 auf, die jeweils an den Ecken des Fahrzeugs 2 und seitlich in der Mitte des Fahrzeugs 2 angeordnet sind. Beispielsweise können diese Kameras 13-1–13-6 die Kameras 13-1–13-6 eines Surround-View Systems sein, welches in dem Fahrzeug 2 angeordnet ist. Zur Erfassung der Position 8 der Referenzmarkierung 6 muss daher keine weitere Sensorik in dem Fahrzeug 2 angebracht werden.
Die Steuervorrichtung 1 ist in 4 bis 6 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Es versteht sich aber, dass das Fahrzeug 2 der 4–6 eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 nach einer der dargestellten Ausführungsformen aufweist.
Bevor das Fahrzeug 2 sich der Ladestation 4 nähert kann z.B. bereits die Positionserfassungseinrichtung 7 aktiviert werden und versuchen, die Referenzmarkierung 6 zu detektieren. Dies kann z.B. ab einem Abstand von 30m–40m zu der Ladestation 4 erfolgen. Der Abstand kann z.B. mit Hilfe eines Navigationssystems des Fahrzeugs 2 ermittelt werden.
In 4 ist die relative Position 10 der Sekundärladespule 3 gegenüber der Primärladespule 5 mit X = 3m und Y = –2m dargestellt. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug 2 3m vorwärts und zwei Meter nach links bewegt werden muss, um eine Überdeckung der Sekundärladespule 3 mit der Primärladespule 5 zu erreichen.
Ein positiver X-Wert bedeutet, dass das Fahrzeug 2 nach vorne bewegt werden muss. Demzufolge bedeutet ein negativer X-Wert, dass das Fahrzeug 2 nach hinten bewegt werden muss. Ebenso bedeutet ein positiver Y-Wert, dass das Fahrzeug 2 nach rechts bewegt werden muss und ein negativer Y-Wert, dass das Fahrzeug 2 nach links bewegt werden muss.
Die relative Position 10 ist folglich in einem Koordinatensystem angegeben, welches seinen Ursprung in dem Fahrzeug 2 hat und dessen X-Achse in Längsrichtung des Fahrzeugs 2 und dessen Y-Achse in Querrichtung des Fahrzeugs 2 verläuft.
Die Position 8 der Referenzmarkierung 6 kann in einer Ausführungsform standardisiert sein. In solch einer Ausführungsform ist es nicht notwendig, dass die Steuervorrichtung 1 Informationen zu der Position der Referenzmarkierung 6 in der Ladestation 4 von der Ladestation 4 abfragt, da diese standardisierte Position z.B. in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuervorrichtung 1 abgelegt sein kann.
Es ist aber auch möglich, dass in unterschiedlichen Ladestationen 4 die Referenzmarkierungen 6 an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. In solch einem Fall kann die Steuervorrichtung 1 über die Kommunikationsschnittstelle 16-1 von der Ladestation 4 die relative Position der Referenzmarkierung 6 zu der Primärladespule 5 abfragen und in den Berechnungen der relativen Position 10 berücksichtigen.
In 5 hat sich das Fahrzeug 2 der Ladestation 4 bereits genährt und steht zu Hälfte bereits in der Ladestation 4. Die Entfernung in X-Richtung ist mit 1m und die Entfernung in Y-Richtung mit –1m angegeben.
Schließlich ist in 6 die Primärladespule 5 direkt unter der Sekundärladespule 3 angeordnet. Folglich ist die Entfernung in X-Richtung mit 0m und die Entfernung in Y-Richtung mit 0m angegeben.
Die Referenzmarkierung 6 kann in der Ladestation 4 in jeder beliebigen Anordnung zu der Primärladespule 5 angeordnet sein. Beispielsweise kann sie in der Nähe oder gegenüber oder seitlich von der Primärladespule 5 angeordnet werden.
Nicht in den 1–6 dargestellt ist der Anschluss der Primärladespule 5 an ein Stromnetz, aus welchem die Primärladespule 5 mit elektrischer Energie versorgt wird. Es versteht sich aber von selbst, dass eine entsprechende Ansteuerelektronik vorgesehen ist, die die Versorgung der Primärladespule 5 übernimmt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014029439 A1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

VDE 2122 [0006]

Claims

Steuervorrichtung (1) zur Positionierung eines Fahrzeugs (2) mit einer Sekundärladespule (3) in einer Ladestation (4) mit einer Primärladespule (5) und mit einer Referenzmarkierung (6), mit einer Positionserfassungseinrichtung (7), welche ausgebildet ist, die Position (8) der Referenzmarkierung (6) zu erfassen; mit einer Recheneinrichtung (9), welche ausgebildet ist, eine relative Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) basierend auf der erfassten Position (8) der Referenzmarkierung (6) zu berechnen; und mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung (11), welche ausgebildet ist, das Fahrzeug (2) basierend auf der berechneten relativen Position (10) derart zu steuern, dass der Abstand (12) zwischen der Primärladespule (5) und der Sekundärladespule (3) minimiert wird.
Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionserfassungseinrichtung (7) als eine drahtlose Positionserfassungseinrichtung (7), insbesondere eine RFID-basierte und/oder NFC-basierte und/oder WLAN-basierte und/oder Bluetooth-basierte Positionserfassungseinrichtung (7) ausgebildet ist; und/oder wobei die Positionserfassungseinrichtung (7) mindestens eine Kamera (13, 13-1–13-6), insbesondere eine Stereokamera und/oder Near Real Kamera (13, 13-1–13-6), aufweist.
Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, die relative Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) ferner basierend vorgegebenen ersten Geometriedaten (14), welche die Position der Referenzmarkierung (6) zu der Primärladespule (5) kennzeichnen, und vorgegebenen zweiten Geometriedaten (15), welche die Position der Sekundärladespule (3) in dem Fahrzeug (2) kennzeichnen, zu berechnen.
Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Kommunikationsschnittstelle (16-1–16-2), welche mit der Recheneinrichtung (9) gekoppelt ist und ausgebildet ist, Positionsdaten mit der Ladestation (4) auszutauschen; wobei die Kommunikationsschnittstelle (16-1–16-2) ferner insbesondere ausgebildet ist, Informationen über die Art und Form der Referenzmarkierung (6) von der Ladestation (4) abzurufen und der Recheneinrichtung (9) weiterzuleiten.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, über die Kommunikationsschnittstelle (16-1–16-2) die Position der Referenzmarkierung (6) gegenüber der Primärladespule (5) abzufragen; wobei die Recheneinrichtung (9) einen Geometriespeicher (21) aufweist, welcher ausgebildet ist, die Position der Referenzmarkierung (6) zu der Primärladespule (5) als erste Geometriedaten (14) zu speichern; und wobei die Recheneinrichtung (9) ausgebildet ist, die relative Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) basierend auf der erfassten Position (8) der Referenzmarkierung (6) und den gespeicherten ersten Geometriedaten (14) zu berechnen.
Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Identifikationsschnittstelle, welche ausgebildet ist, das Fahrzeug (2) gegenüber der Ladestation (4) zu identifizieren.
Steuervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fahrzeugsteuereinrichtung (11) eine Anzeigevorrichtung (18) aufweist, welche ausgebildet ist, basierend auf der berechneten relativen Position (10) anzuzeigen, in welcher Richtung die Primärspule gegenüber dem Fahrzeug (2) positioniert ist; und/oder wobei die Fahrzeugsteuereinrichtung (11) ausgebildet ist, Steuersignale (17) an ein elektronisches Fahrzeugsystem (19) des Fahrzeugs (2) weiterzuleiten, welches ausgebildet ist, die Bewegung des Fahrzeugs (2) zu steuern.
Fahrzeug (2), mit einer Steuervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche; und mit einem elektronischen Fahrzeugsystem (19), welches mit der Steuervorrichtung (1) gekoppelt ist und welches ausgebildet ist, das Fahrzeug (2) basierend auf von der Steuervorrichtung (1) ausgegebenen Steuersignalen (17) zu steuern.
Ladestation (4), mit einer Primärladespule (5), welche mit einer Energiequelle gekoppelt ist; und mit einer Referenzmarkierung (6), die in einer vorgegebenen relativen Position (10) zu der Primärladespule (5) angeordnet ist.
Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeugs (2) mit einer Sekundärladespule (3) in einer Ladestation (4) mit einer Primärladespule (5) und mit einer Referenzmarkierung (6), aufweisend: Erfassen (S1) der Position (8) der Referenzmarkierung (6); Berechnen (S2) einer relativen Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) basierend auf der erfassten Position (8) der Referenzmarkierung (6); und Steuern (S3) des Fahrzeugs (2) basierend auf der berechneten relativen Position (10) derart, dass der Abstand (12) zwischen der Primärladespule (5) und der Sekundärladespule (3) minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Position (8) der Referenzmarkierung (6) drahtlos, insbesondere RFID-basiert und/oder NFC-basiert und/oder WLAN-basiert und/oder Bluetooth-basiert, und/oder optisch, insbesondere mittels einer Kamera (13, 13-1–13-6) und/oder einer Stereokamera und/oder einer Near Real Kamera (13, 13-1–13-6), erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei beim Berechnen (S2) die relative Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) ferner basierend auf vorgegebenen ersten Geometriedaten (14), welche die Position der Referenzmarkierung (6) zu der Primärladespule (5) kennzeichnen, und vorgegebenen zweiten Geometriedaten (15), welche die Position der Sekundärladespule (3) in dem Fahrzeug (2) kennzeichnen, berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend: Austauschen von Positionsdaten mit der Ladestation (4); und insbesondere Austauschen mit der Ladestation (4) von Informationen über die Art und Form der Referenzmarkierung (6).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei mit der Ladestation (4) die Position der Referenzmarkierung (6) gegenüber der Primärladespule (5) ausgetauscht wird; wobei die Position der Referenzmarkierung (6) zu der Primärladespule (5) als erste Geometriedaten (14) gespeichert wird; und wobei beim Berechnen (S2) die relative Position (10) der Sekundärladespule (3) gegenüber der Primärladespule (5) basierend auf der erfassten Position (8) der Referenzmarkierung (6) und den gespeicherten ersten Geometriedaten (14) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei beim Steuern (S3) des Fahrzeugs (2) basierend auf der berechneten relativen Position (10) angezeigt wird, in welcher Richtung die Primärspule (5) gegenüber dem Fahrzeug (2) positioniert ist; und/oder wobei beim Steuern (S3) des Fahrzeugs (2) Steuersignale (17) an ein elektronisches Fahrzeugsystem (19) des Fahrzeugs (2) weitergeleitet werden, welches ausgebildet ist, die Bewegung des Fahrzeugs (2) zu steuern.