DE102018006746A1 - System with a motor vehicle for charging a rechargeable energy storage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System mit einem Kraftfahrzeug (15) zum Aufladen eines aufladbaren Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug (15) eine erste Steckverbindungseinheit (11) mit einer ersten Spule (13) zum Erzeugen oder Empfangen eines magnetischen Signals (23) aufweist. Das System verfügt ferner über eine zweite Steckverbindungseinheit (12), die eine zweite Spule (14) zum Erzeugen oder Empfangen des magnetischen Signals (23) aufweist. Zudem verfügt das System (30) über eine Steuereinheit (21), welche ausgestaltet ist, anhand einer Stärke des empfangenen magnetischen Signals (23) an der jeweiligen Spule eine Position der zweiten Steckverbindungseinheit (12) in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit (11) zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Position wird ein Kontaktierungssignal (25) zum automatischen Verbinden der ersten Steckverbindungseinheit (11) mit der zweiten Steckverbindungseinheit (12) erzeugt. Dabei ist die erste Steckverbindungseinheit (11) an einer Unterseite (24) des Kraftfahrzeugs (15) angeordnet.

Figure DE102018006746A1_0000
The invention relates to a system having a motor vehicle (15) for charging a rechargeable energy store, wherein the motor vehicle (15) has a first plug connection unit (11) with a first coil (13) for generating or receiving a magnetic signal (23). The system further includes a second connector unit (12) having a second coil (14) for generating or receiving the magnetic signal (23). In addition, the system (30) via a control unit (21), which is configured, based on a strength of the received magnetic signal (23) to the respective coil to a position of the second connector unit (12) in relation to the first connector unit (11) determine. Depending on the position, a contacting signal (25) for automatically connecting the first plug connection unit (11) to the second plug connection unit (12) is generated. In this case, the first plug-in connection unit (11) is arranged on a lower side (24) of the motor vehicle (15).
Figure DE102018006746A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein System mit einem Kraftfahrzeug zum Aufladen eines aufladbaren Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug eine erste Steckverbindungseinheit mit einer ersten Spule zum Erzeugen oder Empfangen eines magnetischen Signals aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum automatisierten Herstellen einer Steckverbindung zwischen einer ersten Steckverbindungseinheit eines Kraftfahrzeugs, welche eine erste Spule aufweist, und einer zweiten Steckverbindungseinheit, mit einer zweiten Spule, welche an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.The invention relates to a system with a motor vehicle for charging a rechargeable energy store, wherein the motor vehicle has a first connector unit with a first coil for generating or receiving a magnetic signal. The invention further relates to a method for the automated production of a plug connection between a first plug connection unit of a motor vehicle, which has a first coil, and a second plug connection unit, with a second coil, which is connected to a voltage source.

Um ein automatisiertes konduktives Laden von Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen, zu ermöglichen, ist es äußerst vorteilhaft, den dazugehörigen Steckvorgang zu automatisieren. Dazu muss ein Stecker beziehungsweise ein Steckkopf in die Steckdose am Kraftfahrzeug eingeführt werden. Dies geschieht häufig mithilfe eines Roboterarms. Um den Bewegungsweg beziehungsweise Verfahrweg für den Roboterarm in Richtung der Steckdose des Kraftfahrzeugs bestimmen zu können, muss zuerst die Position des entsprechenden Steckers beziehungsweise Steckkopfes relativ zur Steckdose am Kraftfahrzeug ermittelt werden.In order to enable an automated conductive charging of motor vehicles, in particular electric vehicles, it is extremely advantageous to automate the associated plug-in procedure. For this purpose, a plug or a plug head must be inserted into the socket on the motor vehicle. This often happens with the help of a robotic arm. In order to determine the path of movement or travel for the robot arm in the direction of the socket of the motor vehicle, first the position of the corresponding plug or plug head relative to the socket on the motor vehicle must be determined.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2015 225 988 A1 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung wenigstens eines Energieversorgungsvorgangs zwischen einer Energieversorgungseinheit und wenigstens einem mit Energie zu versorgenden Kraftfahrzeug. Dabei wird eine Position einer fahrzeugseitigen Energieversorgungsschnittstelle ermittelt und eine automatisierte Kopplung zwischen der fahrzeugseitigen Energieversorgungsschnittstelle und einer Energieversorgungsschnittstelle der Energieversorgungseinheit durchgeführt. Die automatisierte Kopplung erfolgt dadurch, dass die Energieversorgungsschnittstelle der Energieversorgungseinheit durch einen Roboter zur fahrzeugseitigen Energieversorgungsschnittstelle bewegt und mit dieser gekoppelt wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Position der fahrzeugseitigen Energieversorgungsschnittstelle relativ zu der Energieversorgungseinheit vor Durchführung des Energieversorgungsvorgangs durch das Kraftfahrzeug selbst ermittelt wird. Diese Position kann im Anschluss vom Kraftfahrzeug an die Energieversorgungseinheit übermittelt werden.The publication DE 10 2015 225 988 A1 describes a method for carrying out at least one energy supply operation between a power supply unit and at least one motor vehicle to be supplied with energy. In this case, a position of a vehicle-side power supply interface is determined and carried out an automated coupling between the vehicle-side power supply interface and a power supply interface of the power supply unit. The automated coupling is carried out by moving the energy supply interface of the power supply unit by a robot to the vehicle-side power supply interface and is coupled thereto. It is proposed that the position of the vehicle-side power supply interface is determined relative to the power supply unit before carrying out the power supply operation by the motor vehicle itself. This position can be transmitted subsequently from the motor vehicle to the power supply unit.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2017 121 854 A1 beschreibt ein Positionierungsverfahren für eine Fahrzeugladevorrichtung und eine Ladevorrichtungsbaugruppe. Das Positionierungsverfahren für die Ladevorrichtung umfasst dabei ein Positionieren eines Ladesteckers einer konduktiven Ladevorrichtung relativ zu einem Ladeport eines Fahrzeugs auf Grundlage einer drahtlosen Übertragung zwischen der konduktiven Ladevorrichtung und dem Fahrzeug. Diese Druckschrift beschreibt einen Stellantrieb, der einen Ladestecker der konduktiven Ladevorrichtung in Reaktion auf eine Übertragung eines Sendersystems in eine Ladeposition bewegt.The publication DE 10 2017 121 854 A1 describes a positioning method for a vehicle loader and a charger assembly. The positioning method for the charging device comprises positioning a charging plug of a conductive charging device relative to a charging port of a vehicle based on a wireless transmission between the conductive charging device and the vehicle. This document describes an actuator which moves a charging plug of the conductive charging device in response to a transmission of a transmitter system to a loading position.

Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, das konduktive Aufladen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen, zu erleichtern.The object of this invention is to facilitate the conductive charging of motor vehicles, especially electric vehicles.

Diese Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen und alternative Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren.This object is achieved according to the independent claims. Meaningful developments and alternative embodiments will become apparent from the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung sieht ein System mit einem Kraftfahrzeug zum Aufladen eines aufladbaren Energiespeichers vor. Dabei weist das Kraftfahrzeug eine erste Steckverbindungseinheit mit einer ersten Spule zum Erzeugen oder zum Empfangen eines magnetischen Signals auf. Der aufladbare Energiespeicher ist in aller Regel eine Hochvoltbatterie. Theoretisch kann der aufladbare Energiespeicher auch eine Brennstoffzelle sein. Das System weist eine zweite Steckverbindungseinheit auf, welche wiederum eine zweite Spule zum Erzeugen oder zum Empfangen des magnetischen Signals aufweist. Das System verfügt zudem über eine Steuereinheit, welche ausgestaltet ist, anhand einer Stärke des empfangenen magnetischen Signals an der jeweiligen Spule eine Position der zweiten Steckverbindungseinheit in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit zu ermitteln und in Abhängigkeit von der Position ein Kontaktierungssignal zum automatischen Verbinden der ersten Steckverbindungseinheit mit der zweiten Steckverbindungseinheit zu erzeugen. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Steckverbindungseinheit an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.The invention provides a system with a motor vehicle for charging a rechargeable energy storage device. In this case, the motor vehicle has a first connector unit with a first coil for generating or receiving a magnetic signal. The rechargeable energy storage is usually a high-voltage battery. Theoretically, the rechargeable energy storage can also be a fuel cell. The system has a second connector unit, which in turn has a second coil for generating or receiving the magnetic signal. The system also has a control unit, which is configured to determine a position of the second plug connection unit in relation to the first plug connection unit based on a strength of the received magnetic signal at the respective coil and, depending on the position, a contacting signal for automatically connecting the first plug connection unit to produce with the second connector unit. The system is characterized in that the first connector unit is arranged on an underside of the motor vehicle.

Die zweite Steckverbindungseinheit ist vorzugsweise nicht am Kraftfahrzeug angeordnet. Sowohl die erste als auch die zweite Spule können jeweils das magnetische Signal empfangen beziehungsweise erzeugen. Das magnetische Signal kann insbesondere ein Magnetfeld oder eine magnetische Flussdichte sein. Mittels entsprechender Magnetfeldsensoren kann eine Magnetfeldstärke detektiert werden. Das Detektieren beziehungsweise Erfassen einer Magnetfeldstärke entspricht dabei dem Empfangen des magnetischen Signals. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nicht nur das Magnetfeld oder eine Magnetfeldstärke erfasst wird, sondern ein Verlauf des Magnetfelds beziehungsweise der magnetischen Flussdichte. Damit ist es möglich, einen Gradienten der magnetischen Flussdichte zu verfolgen. Somit wird vorzugsweise nicht ein einzelner Messwert, betreffend das magnetische Signal, sondern eine Vielzahl von Messungen, betreffend das magnetische Signal, durchgeführt. Damit ergeben sich viele Messungen beziehungsweise Messpunkte zum magnetischen Signal. Dadurch kann ein Verlauf des magnetischen Feldes beziehungsweise des magnetischen Signals gewonnen werden. Aus diesem Verlauf kann der Gradient des Magnetfelds ermittelt werden. Je nachdem wie sich das Magnetfeld beziehungsweise der Gradient des Magnetfelds entwickelt kann in Abhängigkeit von dieser Entwicklung die Position der zweiten Steckverbindungseinheit relativ zur ersten Steckverbindungseinheit ermittelt werden.The second connector unit is preferably not arranged on the motor vehicle. Both the first and second coils can each receive or generate the magnetic signal. The magnetic signal may in particular be a magnetic field or a magnetic flux density. By means of appropriate magnetic field sensors, a magnetic field strength can be detected. The detection or detection of a magnetic field strength corresponds to receiving the magnetic signal. In particular, it can be provided that not only the magnetic field or a magnetic field strength is detected, but a course of the magnetic field or the magnetic flux density. This makes it possible to follow a gradient of the magnetic flux density. Thus, preferably not a single measured value, concerning the magnetic signal, but a variety of measurements, concerning the magnetic signal performed. This results in many measurements or measuring points to the magnetic signal. As a result, a profile of the magnetic field or of the magnetic signal can be obtained. From this course, the gradient of the magnetic field can be determined. Depending on how the magnetic field or the gradient of the magnetic field develops, the position of the second plug connection unit relative to the first plug connection unit can be determined as a function of this development.

Die erste Steckverbindungseinheit kann mehrere Spulen aufweisen. Dies bedeutet, dass die erste Steckverbindungseinheit mehrere erste Spulen aufweisen kann. Entsprechend analog kann die zweite Steckverbindungseinheit mehrere zweite Spulen aufweisen. Je nach Typ von Steckverbindungseinheit können alternativ zu einer einzigen Spule auch mehrere Spulen für die Positionsbestimmung verwendet werden. Damit können pro Steckverbindungseinheit mehr als zwei Spulen zur Positionsbestimmung der zweiten Steckverbindungseinheit in Relation zur ersten Steckverbindungseinheit eingesetzt werden. Je nach Steckverbindungseinheit können somit alternativ zu einer einzigen Spule auch mehrere Spulen für die Positionsbestimmung verwendet werden.The first connector unit may have a plurality of coils. This means that the first connector unit can have a plurality of first coils. Analogously, the second plug connection unit can have a plurality of second coils. Depending on the type of plug connection unit, several coils can be used for position determination as an alternative to a single coil. This can be used per connector unit more than two coils for determining the position of the second connector unit in relation to the first connector unit. Depending on the connector unit, a plurality of coils can thus also be used for position determination as an alternative to a single coil.

Damit kann die Steuereinheit die zweite Steckverbindungseinheit entsprechend ansteuern, damit die zweite Steckverbindungseinheit zu der ersten Steckverbindungseinheit herangeführt wird. Zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung zwischen diesen beiden Steckverbindungseinheiten wird die zweite Steckverbindungseinheit in die erste Steckverbindungseinheit eingesteckt. Somit werden diese beiden Steckverbindungseinheiten mechanisch miteinander verbunden.Thus, the control unit can control the second connector unit accordingly, so that the second connector unit is brought to the first connector unit. To produce an electrical plug connection between these two plug connection units, the second plug connection unit is inserted into the first plug connection unit. Thus, these two connector units are mechanically interconnected.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein System vor, welches an einer der beiden Spulen Ferritelemente aufweist, um das magnetische Signal zu verstärken. Dies bedeutet, dass an einer oder beiden Spulen Ferritelemente angeordnet sind. Als Ferritelemente kommen beispielsweise Stoffe wie Eisen oder andere geeignete Stoffe in Frage. Solche Ferrite sollen das magnetische Signal verstärken. Damit kann ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugt werden, ohne dabei die Spulen mit einem allzu großen Anregestrom zu beaufschlagen.Another embodiment of this invention provides a system having ferrite elements on one of the two coils to amplify the magnetic signal. This means that ferrite elements are arranged on one or both coils. Examples of suitable ferrite elements are materials such as iron or other suitable substances. Such ferrites are said to amplify the magnetic signal. Thus, a sufficiently strong magnetic field can be generated without impinging on the coils with an excessively large excitation current.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein System mit einem Roboter vor, wobei der Roboter ausgestaltet ist, die zweite Steckverbindungseinheit mit Hilfe eines Roboterarms in Abhängigkeit von dem Kontaktierungssignal zu bewegen, um eine Steckverbindung zwischen der ersten und der zweiten Steckverbindungseinheit herzustellen. Dies bedeutet, dass der Roboter die zweite Steckverbindungseinheit derart bewegt beziehungsweise manövriert, so dass eine vorzugsweise elektrische Steckverbindung zwischen den beiden Steckverbindungseinheiten hergestellt wird. Somit muss das Kraftfahrzeug keinerlei mechanische Vorrichtungen aufweisen oder beinhalten, um diese Steckverbindung herzustellen.Another embodiment of this invention provides a system with a robot, wherein the robot is configured to move the second connector unit by means of a robot arm in response to the contacting signal to establish a connection between the first and the second connector unit. This means that the robot moves or maneuvers the second plug connection unit such that a preferably electrical plug connection is produced between the two plug connection units. Thus, the motor vehicle need not include or include any mechanical devices to make this connector.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein System mit einer Kamera vor, die an der ersten Steckverbindungseinheit angeordnet ist. In diesem Fall ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, anhand eines durch die Kamera erfassten Bildes von der zweiten Steckverbindungseinheit die Position der zweiten Steckverbindungseinheit in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit zu ermitteln. Die genannten Beispiele und Vorteile gelten sinngemäß auch für diese Ausführungsform.Another embodiment of this invention provides a system with a camera disposed on the first connector assembly. In this case, the control unit is configured to determine the position of the second plug connection unit in relation to the first plug connection unit on the basis of an image captured by the camera from the second plug connection unit. The examples and advantages mentioned apply mutatis mutandis to this embodiment.

Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum automatisierten Herstellen einer Steckverbindung zwischen einer ersten Steckverbindungseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer zweiten Steckverbindungseinheit mit einer zweiten Spule vor. Die erste Steckverbindungseinheit weist eine erste Spule auf. Die zweite Steckverbindungseinheit weist eine zweite Spule auf. Die zweite Steckverbindungseinheit ist an eine Spannungsquelle angeschlossen. Das Verfahren wird wie folgt ausgeführt. Zunächst wird ein magnetisches Signal durch ein elektrisches Anregen der ersten oder zweiten Spule erzeugt. Dazu wird in aller Regel ein Stromfluss mit einer Stromstärke durch die jeweilige Spule geschickt. Durch diesen Stromfluss wird die Spule angeregt. Dies bedeutet, dass die Spule ein Magnetfeld erzeugt. Somit kann durch das elektrische Anregen ein magnetisches Signal erzeugt werden. In einem weiteren Schritt wird das magnetische Signal an der entsprechenden anderen Spule empfangen. Die andere Spule wird durch das von der entsprechend anderen Spule erzeugte Magnetfeld beeinflusst und angeregt. Diese Anregung wird an der entsprechenden anderen Spule registriert. Eine Position der zweiten Steckverbindungseinheit wird in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit in Abhängigkeit von dem magnetischen Signal ermittelt. Dazu wird vorzugsweise ein Verlauf des magnetischen Signals beziehungsweise ein Gradient des magnetischen Signals ausgewertet. Beispielsweise spricht ein schwächer werdendes Magnetfeld für eine größere Distanz beziehungsweise ein stärker werdendes Magnetfeld spricht für eine Annäherung der beiden Steckverbindungseinheiten. Die zweite Steckverbindungseinheit wird derart manövriert, so dass eine Steckverbindung zwischen der ersten und zweiten Steckverbindungseinheit hergestellt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Steckverbindungseinheit in die erste Steckverbindungseinheit hineingesteckt wird. Somit wird vorzugsweise eine mechanische elektrische Verbindung der beiden Steckverbindungseinheiten erzeugt. Die genannten Vorteile und Beispiele zu den vorangegangenen Ausführungsformen gelten sinngemäß für das erfindungsgemäße Verfahren.The invention also provides a method for the automated production of a plug connection between a first plug connection unit of a motor vehicle with a second plug connection unit with a second coil. The first connector unit has a first coil. The second connector unit has a second coil. The second connector unit is connected to a voltage source. The procedure is carried out as follows. First, a magnetic signal is generated by electrically exciting the first or second coil. For this purpose, a current flow is usually sent with a current through the respective coil. Due to this current flow, the coil is excited. This means that the coil generates a magnetic field. Thus, a magnetic signal can be generated by the electrical stimulation. In a further step, the magnetic signal is received at the corresponding other coil. The other coil is influenced and excited by the magnetic field generated by the corresponding other coil. This excitation is registered at the corresponding other coil. A position of the second connector unit is determined in relation to the first connector unit in response to the magnetic signal. For this purpose, a course of the magnetic signal or a gradient of the magnetic signal is preferably evaluated. For example, a weakening magnetic field for a greater distance or a stronger magnetic field speaks for an approximation of the two connector units. The second plug connection unit is maneuvered in such a way that a plug connection between the first and second plug connection unit is produced. This means, in particular, that the plug connection unit is inserted into the first plug connection unit. Thus, preferably, a mechanical electrical connection of the two connector units is generated. The stated advantages and examples for the preceding embodiments apply mutatis mutandis to the inventive method.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Systems, welches ein Kraftfahrzeug und einen Roboter aufweist;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf das System von 1;
  • 3 eine schematische Seitenansicht des Systems, bei dem die beiden Steckverbindungseinheiten sowie der Roboter an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
The invention will now be described by way of example with reference to the following figures. Showing:
  • 1 a schematic side view of a system comprising a motor vehicle and a robot;
  • 2 a schematic plan view of the system of 1 ;
  • 3 a schematic side view of the system, in which the two connector units and the robot are arranged on an underside of the motor vehicle.

1 zeigt beispielhaft ein System, das ein Kraftfahrzeug 15 sowie einen Roboter 16 beinhaltet. Der Roboter 16 verfügt über einen Elektromotor 22, der einen Roboterarm 17 ansteuern kann. Der Roboterarm 17 ist in Beispiel von 1 mit einer zweiten Steckverbindungseinheit 12 verbunden. Die zweite Steckverbindungseinheit 12 beinhaltet eine zweite Spule 14. Die zweite Spule 14 kann beispielsweise durch einen entsprechenden Stromfluss angeregt werden, so dass ein magnetisches Signal 23 erzeugt wird. Das Kraftfahrzeug 15 weist eine erste Steckverbindungseinheit 11 auf. Diese erste Steckverbindungseinheit 11 weist wiederum eine erste Spule 13 auf. Das magnetische Signal 23 kann alternativ durch die erste Spule 13 erzeugt werden. Ist die erste Steckverbindungseinheit 11 mit der zweiten Steckverbindungseinheit 12 verbunden, so ist vorgesehen, dass ein Stromfluss einen Energiespeicher 20 des Kraftfahrzeugs 15 elektrisch auflädt. Eine Steuereinheit 21 kann das magnetische Signal 23 empfangen und es dahingehend auswerten, wo sich die zweite Steckverbindungseinheit 12 befindet. Somit kann die Steuereinheit 21 die relative Position der zweiten Steckverbindungseinheit 12 in Bezug auf die erste Steckverbindungseinheit 11 ermitteln. Darauf basierend kann die Steuereinheit 21 ein Kontaktierungssignal 25 erzeugen, welches den Elektromotor 22 des Roboters 16 entsprechend ansteuert. 1 shows by way of example a system that is a motor vehicle 15 as well as a robot 16 includes. The robot 16 has an electric motor 22 who has a robotic arm 17 can drive. The robot arm 17 is in example of 1 with a second connector unit 12 connected. The second connector unit 12 includes a second coil 14 , The second coil 14 can be excited for example by a corresponding current flow, so that a magnetic signal 23 is produced. The car 15 has a first connector unit 11 on. This first connector unit 11 in turn has a first coil 13 on. The magnetic signal 23 may alternatively by the first coil 13 be generated. Is the first connector unit 11 with the second connector unit 12 connected, it is provided that a current flow an energy storage 20 of the motor vehicle 15 electrically charged. A control unit 21 can the magnetic signal 23 receive and evaluate it to see where the second connector unit 12 located. Thus, the control unit 21 the relative position of the second connector unit 12 with respect to the first connector unit 11 determine. Based on this, the control unit 21 a contacting signal 25 generate, which is the electric motor 22 of the robot 16 controls accordingly.

Somit zeigt 1, dass das System 30 ein Spulenpaar aufweist. Die erste Spule 13 wird um die erste Steckverbindungseinheit des Kraftfahrzeugs 15 angeordnet. Wie später 3 zeigen wird, kann dies auch an einer Unterseite 24 des Kraftfahrzeugs 15 der Fall sein. Die zweite elektrische Spule 14 wird entsprechend um die zweite Steckverbindungseinheit 12 angebracht. Eine dieser beiden Spulen wird als Sender betrieben, während die entsprechend andere Spule als Empfänger eingesetzt wird. Zum Erzeugen des magnetischen Signals 23 wird die Sender-Spule angeregt. Anschließend kann das magnetische Signal an der Empfängerspule registriert werden. In Abhängigkeit von einer Stärke, einem Verlauf und/oder einem Gradienten des Magnetfelds kann auf einen Versatz zwischen den beiden Steckverbindungseinheiten geschlossen werden. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 21 in Abhängigkeit von dem Verlauf oder dem Gradienten des magnetischen Signals 23 die relative Position der zweiten Steckverbindungseinheit 12 ermitteln kann.Thus shows 1 that the system 30 has a coil pair. The first coil 13 becomes the first connector unit of the motor vehicle 15 arranged. How later 3 can show this, too, at a bottom 24 of the motor vehicle 15 be the case. The second electrical coil 14 will be corresponding to the second connector unit 12 appropriate. One of these two coils is operated as a transmitter, while the other coil is used as a receiver. For generating the magnetic signal 23 the transmitter coil is excited. Subsequently, the magnetic signal can be registered at the receiver coil. Depending on a strength, a course and / or a gradient of the magnetic field, an offset between the two plug connection units can be concluded. This means that the control unit 21 depending on the course or gradient of the magnetic signal 23 the relative position of the second connector unit 12 can determine.

Die so ermittelten Positionsdaten können im Roboter 16 ermittelt werden beziehungsweise zum Roboter 16 übertragen werden. Mit Hilfe dieser Positionsinformation wird der Steckvorgang durchgeführt. Dabei wird in aller Regel ein Regelalgorithmus benutzt, bei dem die Entfernung zwischen beiden Spulen minimiert wird, bis der Steckvorgang abgeschlossen wird. Um das magnetische Feld beziehungsweise das magnetische Signal 23 besser zu bündeln, werden an beiden Spulen Ferritelemente angeordnet.The position data determined in this way can be found in the robot 16 be determined or the robot 16 be transmitted. With the help of this position information, the plug-in process is performed. In this case, a control algorithm is usually used in which the distance between the two coils is minimized until the plug-in process is completed. Around the magnetic field or the magnetic signal 23 To bundle better, ferrite elements are arranged on both coils.

2 zeigt eine entsprechende Draufsicht von 1. Bei der ersten Steckverbindungseinheit 11 ist zu erkennen, dass die erste Spule 13 kreisförmig um eine Steckdose 18 angeordnet ist. Betreffend die zweite Steckverbindungseinheit 12 ist ebenfalls zu erkennen, dass die zweite Spule 14 kreisförmig um einen Stecker 19 herum angeordnet ist. Der Roboter 16 kann mit Hilfe seines Elektromotors 22 den Stecker 19 so bewegen beziehungsweise manövrieren, dass dieser Stecker 19 in die Steckdose 18 gelangt. Der Roboter 16 kann ebenfalls eine entsprechende Steckkraft bereitstellen, so dass der Steckvorgang tatsächlich realisiert wird. 2 shows a corresponding plan view of 1 , At the first connector unit 11 it can be seen that the first coil 13 circular around a power outlet 18 is arranged. Regarding the second connector unit 12 it can also be seen that the second coil 14 circular around a plug 19 is arranged around. The robot 16 can with the help of his electric motor 22 the plug 19 so move or maneuver that this plug 19 into the socket 18 arrives. The robot 16 can also provide a corresponding insertion force, so that the mating process is actually realized.

3 zeigt das System 30, bei dem der Roboter 16, die beiden Steckverbindungseinheiten 11 und 12 an der Unterseite 24 des Kraftfahrzeugs 15 angeordnet sind. Die Funktionsweise in 3 entspricht der von 1. Besonders vorteilhaft ist jedoch im Beispiel von 3, dass die beiden Spulen sowie die beiden Steckverbindungseinheiten für menschliche Fahrer unzugänglich sind. Da sich die erste Steckverbindungseinheit 11 an der Unterseite 24 des Kraftfahrzeugs 15 befindet und zusätzlich mittig angeordnet ist, ist die erste Steckverbindungseinheit so gut wie unzugänglich. Die Steuereinheit 21 empfängt Daten betreffend das magnetische Signal 23 und generiert auf Grundlage des magnetischen Signals beziehungsweise eines Verlaufs des magnetischen Signals oder eines Gradienten davon das Kontaktierungssignal 25. Dieses Kontaktierungssignal 25 ist dabei so ausgestaltet, dass der Elektromotor des Roboters 16 so angesteuert wird, dass der Roboterarm 17 bewegt wird. Dabei wird der Roboterarm 17 so verfahren beziehungsweise bewegt, dass die zweite Steckverbindungseinheit 12 zu der ersten Steckverbindungseinheit 11 herangeführt wird. Um die Steckverbindung herzustellen, wird der Stecker 19 in die Steckdose 18 eingeführt. 3 shows the system 30 in which the robot 16 , the two connector units 11 and 12 on the bottom 24 of the motor vehicle 15 are arranged. The functioning in 3 corresponds to that of 1 , However, particularly advantageous in the example of 3 in that the two coils and the two connector units are inaccessible to human riders. Because the first connector unit 11 on the bottom 24 of the motor vehicle 15 is located and is also centrally located, the first connector unit is as good as inaccessible. The control unit 21 receives data concerning the magnetic signal 23 and generates the contacting signal based on the magnetic signal or a gradient of the magnetic signal or a gradient thereof 25 , This contacting signal 25 is designed so that the electric motor of the robot 16 is controlled so that the robot arm 17 is moved. This is the robot arm 17 so moved or moved that the second connector unit 12 to the first connector unit 11 is introduced. To make the plug connection, the plug becomes 19 into the socket 18 introduced.

Die erste Steckverbindungseinheit 11 sowie die zweite Steckverbindungseinheit 12 können jeweils durch ein Gehäuse geschützt sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dieses Gehäuse lediglich beim Ausführen der Steckverbindung entfernt wird. Dies geschieht vorzugsweise automatisch. Im Vergleich zu anderen messtechnischen Ansätzen ist dieser Ansatz sehr robust gegenüber Verschmutzungen und Umwelteinflüssen. Diese Erfindung stelle eine robuste Alternative zu optischen oder ultraschallbasierten Ansätzen zur Realisierung der Steckverbindung dar.The first connector unit 11 as well as the second connector unit 12 can each be protected by a housing. It is preferably provided that this housing is removed only when executing the connector. This is preferably done automatically. Compared to other metrological approaches, this approach is very robust against pollution and environmental influences. This invention represents a robust alternative to optical or ultrasound-based approaches to the realization of the connector.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
erste Steckverbindungseinheitfirst connector unit
1212
zweite Steckverbindungseinheitsecond connector unit
1313
erste Spulefirst coil
1414
zweite Spulesecond coil
1515
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1616
Roboterrobot
1717
Roboterarmrobot arm
1818
Steckdosesocket
1919
Steckerplug
2020
Energiespeicherenergy storage
2121
Steuereinheitcontrol unit
2222
Elektromotorelectric motor
2323
magnetisches Signalmagnetic signal
2424
Unterseitebottom
2525
KontaktierungssignalKontaktierungssignal
3030
Systemsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015225988 A1 [0003]DE 102015225988 A1 [0003]
  • DE 102017121854 A1 [0004]DE 102017121854 A1 [0004]

Claims (4)

System (30) mit - einem Kraftfahrzeug (15) zum Aufladen eines aufladbaren Energiespeichers (20), wobei das Kraftfahrzeug (15) eine erste Steckverbindungseinheit (11) mit einer ersten Spule (13) zum Erzeugen oder Empfangen eines magnetischen Signals (23) aufweist, - einer zweiten Steckverbindungseinheit (12), die eine zweite Spule (14) zum Erzeugen oder Empfangen des magnetischen Signals (23) aufweist, und - einer Steuereinheit (21), welche ausgestaltet ist, anhand einer Stärke des empfangenen magnetischen Signals (23) an der jeweiligen Spule eine Position der zweiten Steckverbindungseinheit (12) in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit (11) zu ermitteln und in Abhängigkeit von der Position ein Kontaktierungssignal (25) zum automatischen Verbinden der ersten Steckverbindungseinheit (11) mit der zweiten Steckverbindungseinheit (12) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet dass, die erste Steckverbindungseinheit (11) an einer Unterseite (24) des Kraftfahrzeugs (15) angeordnet ist.System (30) with - a motor vehicle (15) for charging a rechargeable energy store (20), wherein the motor vehicle (15) has a first connector unit (11) with a first coil (13) for generating or receiving a magnetic signal (23) - a second connector unit (12) having a second coil (14) for generating or receiving the magnetic signal (23), and - a control unit (21) which is designed based on a strength of the received magnetic signal (23) Determining a position of the second plug connection unit (12) in relation to the first plug connection unit (11) at the respective coil and, depending on the position, a contacting signal (25) for automatically connecting the first plug connection unit (11) to the second plug connection unit (12) to produce, characterized in that, the first connector unit (11) on an underside (24) of the motor vehicle (15) is arranged. System (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - an einer oder beiden Spulen Ferritelemente angeordnet sind, um das magnetische Signal (23) zu verstärken.System (30) after Claim 1 , characterized in that - on one or both coils ferrite elements are arranged to amplify the magnetic signal (23). System (30) nach einem der vorigen Ansprüche sowie mit einem Roboter (16), dadurch gekennzeichnet, dass - der Roboter (16) ausgestaltet ist, die zweite Steckverbindungseinheit (12) mithilfe eines Roboterarms (14) in Abhängigkeit von dem Kontaktierungssignal (25) zu bewegen, um eine Steckverbindung zwischen der ersten und der zweiten Steckverbindungseinheit (11, 12) herzustellen.System (30) according to one of the preceding claims and with a robot (16), characterized in that - the robot (16) is designed, the second connector unit (12) by means of a robot arm (14) in response to the contacting signal (25) to move to make a plug connection between the first and the second connector unit (11, 12). Verfahren zum automatisierten Herstellen einer Steckverbindung zwischen einer ersten Steckverbindungseinheit (11) eines Kraftfahrzeugs (15), welche eine erste Spule (13) aufweist, und einer zweiten Steckverbindungseinheit (12) mit einer zweiten Spule (14), welche an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, durch Ausführen folgender Verfahrensschritte: - Erzeugen eines magnetischen Signals (23) durch elektrisches Anregen der ersten oder zweiten Spule (13, 14), - Empfangen des magnetischen Signals (23) an der entsprechenden anderen Spule, - Ermitteln einer Position der zweiten Steckverbindungseinheit (12) in Relation zu der ersten Steckverbindungseinheit (11) in Abhängigkeit von dem magnetischen Signal (23), - Manövrieren der zweiten Steckverbindungseinheit (12), sodass eine Steckverbindung zwischen der ersten und zweiten Steckverbindungseinheit (11, 12) hergestellt wird.Method for the automated production of a plug connection between a first plug connection unit (11) of a motor vehicle (15) which has a first coil (13) and a second plug connection unit (12) with a second coil (14) which is connected to a voltage source, by carrying out the following method steps: Generating a magnetic signal (23) by electrically exciting the first or second coil (13, 14), Receiving the magnetic signal (23) at the corresponding other coil, Determining a position of the second plug connection unit (12) in relation to the first plug connection unit (11) in dependence on the magnetic signal (23), - Maneuvering the second connector unit (12), so that a plug connection between the first and second connector unit (11, 12) is made.
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Citations (2)

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DE102015225988A1 (en) 2015-12-18 2017-07-06 Kuka Roboter Gmbh Method for carrying out at least one energy supply operation between a power supply unit and at least one motor vehicle to be supplied with energy
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