DE102017121854A1

DE102017121854A1 - Positionierungsverfahren für eine Fahrzeugladevorrichtung und Ladevorrichtungsbaugruppe

Info

Publication number: DE102017121854A1
Application number: DE102017121854.8A
Authority: DE
Inventors: Hadi Malek; Daniel BOSTON; Jacob Mathews
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-03-29
Also published as: CN107867196A; US20180086219A1; US10576833B2

Abstract

Ein beispielhaftes Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung schließt unter anderem das Positionieren eines Ladesteckers einer konduktiven Ladevorrichtung relativ zu einem Ladeport eines Fahrzeugs auf Grundlage einer drahtlosen Übertragung zwischen der konduktiven Ladevorrichtung und dem Fahrzeug ein. Eine beispielhafte Ladevorrichtungsbaugruppe schließt ein Sendersystem, das einem/einer aus einem Fahrzeug oder einer konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist, ein Empfängersystem, das dem/der anderen aus dem Fahrzeug oder der konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist, sowie einen Stellantrieb ein, der einen Ladestecker der konduktiven Ladevorrichtung in Reaktion auf eine Übertragung des Sendersystems in eine Ladeposition bewegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Positionieren eines Ladesteckers in einer Ladeposition zur Kopplung einer konduktiven Ladevorrichtung mit einem Ladeport eines elektrifizierten Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich von konventionellen Kraftfahrzeugen, weil elektrifizierte Fahrzeuge unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen, die von einem Batteriepack angetrieben werden, selektiv angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor antreiben. Beispielhafte elektrifizierte Fahrzeuge schließen Hybridelektrofahrzeuge (HEV), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) ein.
Ein Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs ist typischerweise mit einem Batteriepack ausgestattet, das Batteriezellen aufweist, die elektrische Leistung zum Antreiben der elektrischen Maschinen speichern. Die Batteriezellen können während einer Fahrt über regeneratives Bremsen oder über den Verbrennungsmotor wieder aufgeladen werden. Einige elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa PHEV, verwenden eine Ladevorrichtung, um elektrische Leistung aus einer Netzquelle an die Batteriezellen zu übertragen.
KURZDARSTELLUNG
Ein beispielhaftes Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung schließt unter anderem das Positionieren eines Ladesteckers einer konduktiven Ladevorrichtung relativ zu einem Ladeport eines Fahrzeugs auf Grundlage einer drahtlosen Übertragung zwischen der konduktiven Ladevorrichtung und dem Fahrzeug ein.
In einem anderen Beispiel des vorhergehenden Verfahrens geht die drahtlose Übertragung von dem Fahrzeug aus und wird von der konduktiven Ladevorrichtung empfangen.
In einem anderen Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren wird die drahtlose Übertragung von einer Spule erzeugt und das Verfahren umfasst das Aufladen des Fahrzeugs nach dem Positionieren ohne Verwendung der Spule.
Ein anderes Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren schließt das Positionieren als ein automatisches Positionieren ein.
Ein anderes Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren schließt ein Positionieren ferner auf der Grundlage von Infraroterkennung ein.
Ein anderes Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren schließt ein Positionieren ferner auf der Grundlage von Ultraschallerkennung ein.
Ein anderes Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren schließt ein Positionieren ferner auf der Grundlage von optischer Erkennung ein.
Ein anderes Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren schließt das Aufnehmen eines Abschnitts des Ladesteckers oder des Ladeports in den anderen aus dem Ladestecker oder dem Ladeport während des Positionierens sowie das konduktive Aufladen des Fahrzeugs durch den Ladeport ein.
In einem anderen Beispiel eines der vorhergehenden Verfahren ist die drahtlose Übertragung ein Magnetfeld.
Eine Ladevorrichtungsbaugruppe nach einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt unter anderem ein Sendersystem, das einem/einer aus einem Fahrzeug oder einer konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist, ein Empfängersystem, das dem/der anderen aus dem Fahrzeug oder der konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist, sowie einen Stellantrieb ein, der einen Ladestecker der konduktiven Ladevorrichtung in Reaktion auf eine Übertragung des Sendersystems in eine Ladeposition bewegt.
In einem anderen Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe ist der Ladestecker in der Ladeposition physikalisch mit einem Ladeport des Fahrzeugs gekoppelt.
In einem anderen Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe umfasst das Sendersystem eine erste Spule und das Empfängersystem umfasst eine zweite Spule.
In einem anderen Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe ist die Übertragung ein Magnetfeld.
In einem anderen Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe ist das Sendersystem am Fahrzeug montiert und das Empfängersystem ist an der konduktiven Ladevorrichtung montiert.
In einem anderen Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe ist das Empfängersystem am Ladestecker montiert.
Ein anderes Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe schließt einen Infrarotsender und einen Infrarotdetektor ein. Der Stellantrieb bewegt den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein Infrarotsignal in die Ladeposition.
Ein anderes Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe schließt einen Ultraschallsender und einen Ultraschalldetektor ein. Der Stellantrieb bewegt den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein Ultraschallsignal in die Ladeposition.
Ein anderes Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe schließt einen optischen Sender und einen optischen Detektor ein. Der Stellantrieb bewegt den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein optisches Signal in die Ladeposition.
Ein anderes Beispiel der vorhergehenden Ladevorrichtungsbaugruppe schließt das Sendersystem ein, das mindestens drei einzelne Sender umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele gehen für den Fachmann aus der detaillierten Beschreibung hervor. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Figuren können kurz wie folgt beschrieben werden:
1 veranschaulicht eine Vorderansicht eines elektrifizierten Fahrzeugs und einer beispielhaften Ladevorrichtungsbaugruppe in einer Ladeposition.
2 veranschaulicht eine teilweise schematische Ansicht des elektrifizierten Fahrzeugs und der konduktiven Ladevorrichtungsbaugruppe aus 1 in einer Nicht-Ladeposition.
3 veranschaulicht eine perspektivische und teilweise schematische Ansicht in Nahaufnahme der Ladevorrichtungsbaugruppe und eines Ladeports des elektrifizierten Fahrzeugs in der Nicht-Ladeposition aus 2.
4 veranschaulicht eine stark schematische Ansicht ausgewählter Abschnitte des Ladeports und ausgewählter Abschnitte der Ladevorrichtungsbaugruppe in der Nicht-Ladeposition aus 2.
5 veranschaulicht die Abschnitte des Ladeports und die Abschnitte der Ladevorrichtungsbaugruppe aus 4 in einer Ladeposition.
6 veranschaulicht einen Ablauf eines beispielhaften Verfahrens zum Aufladen des elektrifizierten Fahrzeugs aus 1 unter Verwendung der Ladevorrichtungsbaugruppe.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft eine Ladevorrichtungsbaugruppe, die zum Aufladen eines elektrifizierten Fahrzeugs verwendet wird. Die Ladevorrichtungsbaugruppe kann sich automatisch in eine Ladeposition bewegen, in der ein Ladestecker in einer Ladeposition in einen Ladeport des elektrifizierten Fahrzeugs eingreift. Die Ladevorrichtungsbaugruppe kann das Fahrzeug konduktiv aufladen, wenn sich der Ladestecker in der Ladeposition befindet.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 5 schließt ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug 10 eine Antriebsbatterie 14, eine elektrische Maschine 18, ein Steuermodul 22, mindestens zwei Antriebsräder 26, einen Ladeport 30 und einen Ladeportdeckel 32 ein. Die elektrische Maschine 18 kann elektrische Leistung aus der Antriebsbatterie 14 empfangen. Die elektrische Maschine 18 wandelt die elektrische Leistung in Drehmoment zum Antreiben der Räder 26 um. Die Antriebsbatterie 14 ist eine Antriebsbatterie mit relativ hoher Spannung.
Das Fahrzeug 10 ist ein Elektrofahrzeug. In anderen Beispielen ist das elektrifizierte Fahrzeug ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug, das Räder selektiv mit Drehmoment antreibt, das von einem Verbrennungsmotor anstelle von oder zusätzlich zu der elektrischen Maschine 18 bereitgestellt wird.
Das elektrifizierte Fahrzeug 10 ist in der Nähe einer Ladevorrichtungsbaugruppe 34 geparkt dargestellt, die dazu verwendet werden kann, die Antriebsbatterie 14 mit Leistung aus einer Leistungsquelle 38 aufzuladen, die in diesem Beispiel eine Netzleistungsquelle ist. In einem anderen Beispiel lädt die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 die Antriebsbatterie mit Leistung auf, die von einer Batteriebank bereitgestellt wird. Diese Offenbarung ist nicht auf das elektrifizierte Fahrzeug 10 beschränkt. Das heißt, die Lehren dieser Offenbarung könnten unter anderem auf alle Fahrzeuge angewendet werden, die sich zum Aufladen einer Batterie mit einer Ladevorrichtungsbaugruppe verbinden.
In einer beispielhaften Ausführungsform schließt die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 eine Basis 40, einen Stellantrieb 44 und einen Ladestecker 48 ein. In diesem Beispiel ist die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 eine konduktive Ladevorrichtung. Konduktive Ladevorrichtungen können eine physikalische Verbindung, wie etwa einen Leiter, der Vorrichtungen miteinander koppelt, erfordern. Konduktives Aufladen wird aufgrund des Konduktors nicht als drahtlose Leistungsübertragung betrachtet.
Eine induktive Ladevorrichtung erfordert im Gegensatz zu konduktiven Ladevorrichtungen keine direkte physikalische Kopplung zwischen einem Ladestecker und einem Ladeport, um Energie zu übertragen. Stattdessen wird ein elektromagnetisches Feld verwendet, um Energie von/an dem/das elektrifizierte/n Fahrzeug zu übertragen. Induktive Ladevorrichtungen werden häufig als drahtlose Ladevorrichtungen betrachtet. Induktives Aufladen wird als drahtlose Leistungsübertragung betrachtet.
Während des Aufladens wird der Ladestecker 48 automatisch aus einer Nicht-Ladeposition in die Ladeposition aus 1 und 5 bewegt. In der Ladeposition ist der Ladestecker 48 direkt mit dem Ladeport 30 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 gekoppelt. Der Ladeportdeckel 32 ist geöffnet, sodass der Ladestecker 48 in der Ladeposition in den Ladeport 30 eingreifen kann.
Wenn sich der Ladestecker 48 der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 in der Ladeposition befindet, kann sich elektrische Energie aus der Leistungsquelle 38 durch die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 zu dem elektrifizierten Fahrzeug 10 bewegen. Das Aufladen erfolgt in diesem Beispiel mit Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle. In einem anderen Beispiel erfolgt das Aufladen mit Gleichstrom, wobei sich eine Ladevorrichtung mit einer Gleichstromschnittstelle 50 des Ladeports 30 koppelt.
In 1 ist die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 mit dem Ladestecker in der Ladeposition dargestellt, in der der Ladestecker 48 direkt mit dem Ladeport 30 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 gekoppelt ist. Es ist anzumerken, dass die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 den Ladestecker 48 aus der Nicht-Ladeposition aus 2 automatisch in die Ladeposition aus 1 bewegen kann. Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 wird daher als handfreie Ladevorrichtungsbaugruppe betrachtet.
Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 schließt ein Ladeportlokalisierungssystem ein, das bestimmt, welche Bewegungen notwendig sind, um den Ladestecker 48 in die Ladeposition zu bewegen. Das Ladeportlokalisierungssystem schließt unter anderem ein Sendersystem 60, das dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zugeordnet ist, und ein Empfängersystem 64, das dem Ladestecker 48 zugeordnet ist, ein.
Das Sendersystem 60 umfasst eine Spule, die ein Magnetfeld 68 erzeugt. Das Empfängersystem 64 detektiert das von dem Sendersystem 60 ausgehende Magnetfeld. Das von dem Empfängersystem 64 detektierte Magnetfeld wird an eine Signalverarbeitungseinheit 72 der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 kommuniziert.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform befindet sich das Sendersystem 60 an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 und das Empfängersystem 64 befindet sich an dem Ladestecker 48. Das beispielhafte Sendersystem 60 schließt drei einzelne Sender 62a, 62b, 62c ein, die in dem Ladeport 30 verteilt sind. Das Verwenden der drei Sender 62a, 62b, 62c erleichtert es dem Ladeportlokalisierungssystem, die Lage des Ladeports 30 zu triangulieren, wenn der Ladestecker 48 in die Ladeposition bewegt wird.
In einem anderen Beispiel schließt das Empfängersystem 64 drei oder mehr separate Empfänger, die in dem Ladestecker 48 verteilt sind, um das Triangulieren zu erleichtern, sowie weniger als drei Sender innerhalb des Sendersystems 60 an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 ein. Das Empfängersystem 64 könnte ein ringartiger Sensor, der in dem Ladestecker 48 angeordnet ist, ein Ladekabel, das dem Ladestecker 48 zugeordnet ist, oder beides sein.
In noch einem anderen Beispiel befindet sich ein Empfängersystem an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 und ein Sendersystem befindet sich an dem Ladestecker 48. Das Empfängersystem an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 könnte drei oder mehr separate Empfänger einschließen, um das Triangulieren zu erleichtern, und das Sendersystem an dem Ladestecker 48 könnte weniger als drei einzelne Sender einschließen. Alternativ könnte das Sendersystem an dem Ladestecker 48 drei oder mehr separate Sender einschließen, um das Triangulieren zu erleichtern, und das Empfängersystem an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 könnte weniger als drei Empfänger einschließen.
Der Stellantrieb 44, die Basis 40 oder beide bewegen das Empfängersystem 64 und den Ladestecker 48 relativ zu dem Sendersystem 60. Das Bewegen des Empfängersystems 64 relativ zu dem Sendersystem 60 verändert die Stärke des an die Signalverarbeitungseinheit 72 kommunizierten Magnetfelds. Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 positioniert den Ladestecker 48 relativ zu dem Ladeport 30 auf der Grundlage der Magnetfeldstärke. Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 kann beispielsweise den Ladestecker 48 relativ zu dem Ladeport 30 positionieren, indem sie den Ladestecker 48 in eine Position bewegt, die bei einer vorgegebenen Frequenz dem maximal detektierten Magnetfeld entspricht.
Die Signalverarbeitungseinheit 72 empfängt eine Eingabe des Empfängersystems 64, die dem vom Empfängersystem 64 detektierten Magnetfeld an einer Position des Empfängersystems 64 entspricht. Die Eingabe kann eine Strommessung auf Grundlage des vom Empfängersystem 64 detektierten Magnetfelds sein. Die Signalverarbeitungseinheit 72 legt Anstiege eines beobachteten Stroms aus, während das Empfängersystem 64 sich näher zum Sendersystem 60 hinbewegt.
Die Signalverarbeitungseinheit 72 kann einen Steueralgorithmus verwenden, um das maximal detektierte Magnetfeld und somit die Position des Sendersystems 60 im Ladeport 50 zu finden. Beispielhafte Steueralgorithmen, die für das Lokalisieren eines Maximums des detektierten Magnetfelds geeignet sind, schließen unter anderem die Lastsprungmethode (Perturb and Observe – P & O) und die Extremwertsuchsteuerung (Extremum Seeking Control – ESC) ein. Es ist anzumerken, dass die ESC nicht bei lokalen Maximalwerten hängenbleibt, sondern nach dem globalen Maximalleistungspunkt sucht.
In einer beispielhaften nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Sender 62a, 62b, 62c jeweils relativ flache, dünne Spulen, die Magnetfelder mit relativ niedriger Leistung erzeugen und übertragen. Die von den Sendern 62a, 62b, 62c erzeugten und übertragenen Magnetfelder sind eine strahlungsfreie Energieübertragung und können weit unter 100 kHz liegen.
In einer beispielhaften nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Sender 62a, 62b, 62c so konfiguriert, dass die Sender 62a, 62b, 62c jeweils einen Qualitätsfaktor „Q“ aufweisen, der größer oder gleich zehn ist. Für Zwecke dieser Ausführungsform kann Q mithilfe der nachstehenden Gleichung 1 berechnet werden: Q = 2 × π × F × L / R Gleichung 1
In Gleichung 1 stellt L die Induktivität dar, R stellt den Widerstand dar und F stellt eine Betriebsfrequenz der Spule innerhalb des entsprechenden der Sender 62a, 62b, 62c dar. Das Auswählen und Konfigurieren der Sender 62a, 62b, 62c, sodass sie ein Q von mehr als oder gleich zehn aufweisen, kann ein Magnetfeld bereitstellen, das für die Detektion durch das Empfängersystem 64 geeignet ist. Das Erhöhen von Q kann einen Bereich, in dem das Empfängersystem 64 das Magnetfeld aus dem Sendersystem 60 detektieren kann, erweitern.
Die beispielhaften Sender 62a, 62b, 62c könnten rechteckige oder quadratische Spulen sein, die kleiner als 12,7 Millimeter auf 12,7 Millimeter sind. Spulen, die in Verbindung mit induktiven Aufladungen verwendet werden, können im Gegensatz zu den Spulen der Sender 62a, 62b, 62c 160 Millimeter auf 160 Millimeter oder größer sein. Das vom Sendersystem 60 erzeugte und übertragene Magnetfeld weist eine Stärke auf, die wesentlich geringer ist als die der Magnetfelder, die von Spulen bei induktiven Aufladungen erzeugt werden.
Da die Stärke des vom Sendersystem 60 erzeugten und übertragenen Magnetfelds wesentlich geringer ist als die Stärke der Magnetfelder, die von bei induktiven Aufladungen verwendeten Spulen erzeugt werden, beeinträchtigt das Magnetfeld des Sendersystems 60 zum Beispiel medizinische Ausrüstung oder andere Vorrichtungen mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit als die Magnetfelder von Spulen, die in Verbindungen mit induktivem Aufladen verwendet werden.
Die Spulen der Sender 62a, 62b, 62c könnten luftgekühlt sein. In einigen Beispielen sind die Spulen jeweils mit Ferrit oder Metall verstärkt. In anderen Beispielen schließen die Spulen der Sender 62a, 62b, 62c keine Ferrit- oder Metallverstärkung ein.
Die beispielhaften Sender 62a, 62b, 62c können von einer nicht-metallischen, gegen ultraviolette Strahlung geschützten Umhüllung umgeben sein, sodass kein Wasser, kein Staub und keine anderen potentiellen Verunreinigungen die Sender 62a, 62b, 62c erreichen.
Das Sendersystem 60 kann eine Nachrüstbaugruppe sein, die mithilfe eines Klebestücks an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 befestigt ist. In einem derartigen Beispiel könnte das Sendersystem 60 batteriebetrieben sein. In anderen Beispielen zieht das Sendersystem 60 Leistung aus einer Leistungsquelle des elektrifizierten Fahrzeugs 10, wie etwa der Antriebsbatterie 14 oder einer Hilfsbatterie.
Das Magnetfeld jedes der Sender 62a, 62b, 62c könnte ein kodiertes Signal, ein verschlüsseltes Signal oder beides einschließen, das die Signalverarbeitungseinheit 72 verwendet, um ein Signal einem bestimmten der Vielzahl von einzelnen Sendern 62a, 62b, 62c zuzuordnen. Die Vielzahl von einzelnen Sendern 62a, 62b, 62c könnte in einem bestimmten Muster positioniert sein. Das Muster instruiert die Signalverarbeitungseinheit 72 und die Signalverarbeitungseinheit 72 weist den Ladestecker 48 an, sich teilweise auf Grundlage des Musters zu bewegen.
Das Magnetfeld des Sendersystems 60 könnte ein kodiertes Signal, ein verschlüsseltes Signal oder beides einschließen, das eine Fahrzeugkennung enthält. Die Signalverarbeitungseinheit 72 könnte die Fahrzeugkennung verwenden, um die Position des Ladesteckers 48 zu bestimmen. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinheit 72 den Ladestecker 48 anweisen, sich an eine Position zu bewegen, die versetzt zu einer Lage des Sendersystems 60 ist. Die Versetzung wird auf Grundlage der Fahrzeugkennung bestimmt. Wieder kann die Lage des Sendersystems 60 auf Grundlage der Spitzenstärke des Magnetfelds des Sendersystems 60 berechnet werden.
Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 könnte vernetzt sein, um Updates zu neuen Fahrzeugmodellen oder Portanordnungen zu erhalten. Die Signalverarbeitungseinheit 72 könnte diese aktualisierten Informationen, wenn nötig, abrufen, sodass die Signalverarbeitungseinheit 72 neue kodierte Signale des Sendersystems 60, neu veröffentlichter Sendersysteme 60 oder Sendersysteme 60, die Sender 62a, 62b, 62c aufweisen, die an neuen Lagen positioniert sind, verstehen kann.
Das Magnetfeld des Sendersystems 60 kann Hindernisse durchwandern. Daher kann das Empfängersystem 64 die Lage des Sendersystems 60 sogar detektieren, wenn sich das Sendersystem 60 und das Empfängersystem 64 auf unterschiedlichen Seiten des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befinden.
Unter Bezugnahme auf die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 kann sich die Basis 40 in Reaktion auf Anweisungen der Signalverarbeitungseinheit 72 bewegen. In diesem Beispiel schließt die Basis 40 Räder 76 ein, die sich drehen können, um die Position der Basis 40 relativ zu dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zu verändern. In einer beispielhaften nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Basis 40 bewegt werden, um den Ladestecker 48 entlang einer in 1 dargestellten Y-Achse sowie entlang einer X-Achse, die sich in 1 aus der Seite heraus erstreckt, neu zu positionieren.
Der Stellantrieb 44 kann den Ladestecker 48 in Reaktion auf Anweisungen der Signalverarbeitungseinheit 72 bewegen. Der Stellantrieb 44 könnte in einer beispielhaften nicht einschränkenden Ausführungsform einen ersten Arm 80, der aus- und einfährt, um den Ladestecker 48 entlang einer in 1 dargestellten Z-Achse zu positionieren, sowie einen zweiten Arm 84, der aus- und einfährt, um den Ladestecker 48 entlang der Y-Achse zu positionieren, einschließen.
In einigen Beispielen wird eine Lage des Ladesteckers 48 zuerst durch das Positionieren der Basis 40 relativ zu dem Ladeport 30 eingestellt. Die Lage des Ladesteckers 48 wird dann mithilfe von genaueren Einstellungen unter Verwendung des Stellantriebs 44 mit dem ersten Arm 80 und dem zweiten Arm 84 feiner abgestimmt.
Der Stellantrieb 44 könnte mechanische Stellglieder, wie etwa Motoren, die betrieben werden, um den ersten Arm 80 und den zweiten Arm 84 aus- und einzufahren, einschließen. Der Stellantrieb 44 könnte eine Ritzel-Zahnstangen-Struktur aufweisen, die das genaue Positionieren des Ladesteckers 48 ermöglicht. Ein Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung versteht, könnte einen Stellantrieb auswählen, der für das Bewegen des Ladesteckers an eine bestimmte Lage in Reaktion auf eine oder mehrere Anweisungen der Signalverarbeitungseinheit 72 geeignet ist.
Unter konkreter Bezugnahme auf 4 kann die einzelne Verarbeitungseinheit 72 Eingaben aus anderen Quellen neben dem Empfängersystem 64 verwenden, um das Bewegen des Ladesteckers 48 in die Ladeposition zu unterstützen. In diesem Beispiel schließen die anderen Quellen eine Eingabe eines Ultraschallsensors 90, einer Kamera 94, eines Infrarotsensors 98 oder einer Kombination von diesen ein.
Der Ultraschallsensor 90 kann beispielsweise hochfrequente Schallwellen erzeugen und ein in Reaktion darauf empfangenes Echo auswerten. Das Echo könnte von der Signalverarbeitungseinheit 72 verwendet werden, um zu überprüfen, ob sich der Ladestecker 48 in der Ladeposition befindet. Das Echo könnte verwendet werden, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 zu detektieren.
Die Kamera 94 kann beispielsweise Bilder des elektrifizierten Fahrzeugs 10 aufnehmen, um zu überprüfen, ob sich die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 auf einer richtigen Seite des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befindet. Wenn die Signalverarbeitungseinheit 72 den Ladeport 30 nicht auf den Bildern erkennt, kann die Signalverarbeitungseinheit 72 die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 anweisen, sich an eine entgegengesetzte Seite des elektrifizierten Fahrzeugs 10 zu bewegen.
Der Infrarotsensor 98 kann beispielsweise einen Infrarotstrahl in Richtung des elektrifizierten Fahrzeugs 10 erzeugen. Der Infrarotsensor 98 kann eine Reflexion des Strahls empfangen oder eine Unterbrechung des Strahls erkennen. In Reaktion auf die Reflexion des Strahls oder die Unterbrechung kann die Signalverarbeitungseinheit 72 den Ladestecker 48 relativ zu dem Ladeport 30 neu positionieren oder seine Position verfeinern.
Unter Bezugnahme auf 6 mit Bezugnahme weiterhin auf 1 bis 5 schließt ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Eingreifen des Ladesteckers 48 einen Schritt 110 zum Einleiten einer Ladeanfrage ein. Ein Benutzer könnte beispielsweise die Ladeanfrage am Ende eines Fahrzyklus einleiten, wenn das elektrifizierte Fahrzeug 10 in einer Garage in der Nähe der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 geparkt ist.
Das Einleiten der Anfrage könnte einschließen, dass der Benutzer eine Touchscreen-Anzeige oder einen Knopf in einer Kabine des elektrifizierten Fahrzeugs 10 bedient. Der Benutzer könnte die Anfrage außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 einleiten, etwa durch Verbinden mit einem Ladeprogramm auf einem Smartphone oder Computer.
In einigen Beispielen wird die Anfrage automatisch in Reaktion darauf eingeleitet, dass sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 an eine Position in der Nähe der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 bewegt. Die Position des elektrifizierten Fahrzeugs 10 könnte mithilfe von globalen Positionierungskoordinaten oder auf Grundlage eines Näherungssensors, der der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 oder der Garage zugeordnet ist, bestimmt werden.
Das Einleiten der Anfrage könnte über ein Wi-Fi-, ZigBee- oder Bluetooth-Signal oder über optische Erkennung (z. B. QR-Code) erfolgen. In anderen Beispielen könnte das Einleiten der Anfrage auf andere Kommunikationsverfahren, wie etwa Radiofrequenz-Identifikation, Nahfeldkommunikation oder dezidierte Nahbereichskommunikationsverfahren, angewiesen sein.
Nachdem die Ladeanfrage in Schritt 110 eingeleitet wurde, weist das Steuermodul den Ladeportdeckel 32 an, sich zu öffnen. Zum Öffnen des Ladeportdeckels 32 könnte beispielsweise ein Stellantrieb verwendet werden. Alternativ könnte der Vorgang des Öffnens des Ladevorrichtungsdeckels durch den Fahrer eine Ladeanfrage des Fahrzeugs an die Signalverarbeitungseinheit 72 auslösen, um einen Ladevorgang einzuleiten.
Das Verfahren 100 geht dann mit einem Schritt 120 weiter, bei dem das Sendersystem 60 beginnt, das Magnetfeld zu übertragen, das die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 verwendet, um den Ladeport 30 zu orten. Das Empfängersystem 64 detektiert daraufhin in einem Schritt 130 das Magnetfeld des Sendersystems 60.
Die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 bewegt sich dann in einem Schritt 140 in eine Richtung relativ zu dem elektrifizierten Fahrzeug 10. Wenn die Signalverarbeitungseinheit 72 der Ladevorrichtungsbaugruppe 34 einen Anstieg des dem detektierten Magnetfeld zugeordneten Stroms detektiert, bewegt sich die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 weiter in diese Richtung. Wenn der Strom absinkt, bewegt sich die Ladevorrichtungsbaugruppe 34 in eine andere Richtung, bis die Signalverarbeitungseinheit 72 den Ladestecker 48 in einer Position positioniert hat, in der das Magnetfeld maximiert ist.
Das Sendersystem 60 und das Empfängersystem 64 sind so konfiguriert, dass das maximale Magnetfeld detektiert wird, wenn der Ladestecker 48 in der Ladeposition in den Ladeport 30 eingreift.
In einem anderen Beispiel sind das Sendersystem 60 und das Empfängersystem 64 so konfiguriert, dass das maximale Magnetfeld in einer Position detektiert wird, die versetzt zur Ladeposition ist. In einem derartigen Beispiel kann das Magnetfeld eine Kennung einschließen, die dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zugeordnet ist. Die Signalverarbeitungseinheit 72 bewegt dann den Ladestecker 48 in die Ladeposition, die versetzt zur Position des maximalen Magnetfelds ist. Die Versetzung wird auf Grundlage der Kennung bestimmt. Die Signalverarbeitungseinheit 72 könnte Informationen aus einer Datenbank extrahieren, um zu bestimmen, welche Versetzung für ein bestimmtes Fahrzeug verwendet werden sollte. Die Datenbank könnte Informationen über verschiedene Fahrzeugmodelle einschließen, die eine Position des Sendersystems für ein bestimmtes Fahrzeugmodell in Beziehung zum Ladeport des Fahrzeugs setzt.
In einem Schritt 150 beginnt das Verfahren 100 mit dem Aufladen der Antriebsbatterie 14 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 unter Verwendung von elektrischer Energie, die aus der Leistungsquelle 38 bezogen wird. Die Spulen des Sendersystems 60 werden abgeschaltet, sobald sich der Ladestecker 48 in der Ladeposition befindet und das elektrifizierte Fahrzeug 10 aufgeladen wird. In einem anderen Beispiel bleiben die Spulen des Sendersystems 60 während des Aufladens eingeschaltet.
Merkmale von einigen der offenbarten Beispiele schließen eine handfreie Ladevorrichtung ein, die nicht auf Magnetfelder mit hoher Leistung angewiesen ist. Die Ladevorrichtung erfordert keine besondere Anlage, sondern kann in der gleichen Weise wie ein standardisiertes Elektrofahrzeugversorgungsgerät untergebracht werden. Die Ladevorrichtung kann mit verschiedenen Ladestandards verwendet werden und ist nicht typspezifisch.
Die vorstehende Beschreibung ist eher beispielhafter als einschränkender Natur. Für einen Fachmann können Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele ersichtlich sein, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Demnach kann der Schutzumfang dieser Offenbarung lediglich durch die Analyse der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.

Claims

Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung, die Folgendes umfasst: Positionieren eines Ladesteckers einer konduktiven Ladevorrichtung relativ zu einem Ladeport eines Fahrzeugs auf Grundlage einer drahtlosen Übertragung zwischen der konduktiven Ladevorrichtung und dem Fahrzeug.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Übertragung von dem Fahrzeug ausgeht und von der konduktiven Ladevorrichtung empfangen wird.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Übertragung von einer Spule erzeugt wird und das Verfahren das Aufladen des Fahrzeugs nach dem Positionieren ohne Verwendung der Spule umfasst.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Positionieren ein automatisches Positionieren ist.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Positionieren ferner auf Grundlage von Infraroterkennung, Ultraschallerkennung oder optischer Erkennung erfolgt.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, das ferner das Aufnehmen eines Abschnitts des Ladesteckers oder des Ladeports in den anderen aus dem Ladestecker oder dem Ladeport während des Positionierens sowie das konduktive Aufladen des Fahrzeugs durch den Ladeport umfasst.
Positionierungsverfahren für eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Übertragung ein Magnetfeld umfasst.
Ladevorrichtungsbaugruppe, die Folgendes umfasst: ein Sendersystem, das einem/einer aus einem Fahrzeug oder einer konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist; ein Empfängersystem, das dem/der anderen aus dem Fahrzeug oder der konduktiven Ladevorrichtung zugordnet ist; und einen Stellantrieb, der einen Ladestecker der konduktiven Ladevorrichtung in Reaktion auf eine Übertragung des Sendersystems in eine Ladeposition bewegt.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der Ladestecker in der Ladeposition physikalisch mit einem Ladeport des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das Sendersystem eine erste Spule umfasst und das Empfängersystem eine zweite Spule umfasst und wobei optional das Sendersystem mindestens drei einzelne Sender umfasst.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die Übertragung ein Magnetfeld ist.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das Sendersystem am Fahrzeug montiert ist und das Empfängersystem an der konduktiven Ladevorrichtung montiert ist und wobei optional das Empfängersystem am Ladestecker montiert ist.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, die ferner einen Infrarotsender und einen Infrarotdetektor umfasst, wobei der Stellantrieb den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein Infrarotsignal in die Ladeposition bewegt.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, die ferner einen Ultraschallsender und einen Ultraschalldetektor umfasst, wobei der Stellantrieb den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein Ultraschallsignal in die Ladeposition bewegt.
Ladevorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 8, die ferner einen optischen Sender und einen optischen Detektor umfasst, wobei der Stellantrieb den Ladestecker zusätzlich in Reaktion auf ein optisches Signal in die Ladeposition bewegt.