DE102018119198A1 - Device and method for the detection of foreign objects and charging station - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Fremdobjekten für eine Ladestation (1) für Elektrofahrzeuge mit einer Wärmebildkamera (11) in einem ersten MIR-Spektralbereich, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera zumindest einen Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt. Wesentlich ist, dass die Vorrichtung eine Präzisierungskamera (12) in einem zweiten Spektralbereich aufweist, wobei das Sichtfeld der Präzisierungskamera (12) zumindest den Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt, und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera (11) und der Präzisierungskamera (12) ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion von Fremdobjekten bei einer Ladestation (1) für Elektrofahrzeuge sowie eine Ladestation (1) für Elektrofahrzeuge und eine Verwendung einer Vorrichtung zur Detektion von Fremdobjekten für die Positionierung eines Elektrofahrzeuges relativ zu einer Ladestation.The invention relates to a device for detecting foreign objects for a charging station (1) for electric vehicles with a thermal imaging camera (11) in a first MIR spectral range, the field of view of the thermal imaging camera covering at least one hazardous area (13) of the charging station (1). It is essential that the device has a precision camera (12) in a second spectral range, the field of view of the precision camera (12) covering at least the hazardous area (13) of the charging station (1), and an evaluation unit is provided which is used to evaluate the data of the Thermal imaging camera (11) and the precision camera (12) is formed. The invention further relates to a method for the detection of foreign objects at a charging station (1) for electric vehicles and a charging station (1) for electric vehicles and a use of a device for the detection of foreign objects for the positioning of an electric vehicle relative to a charging station.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Fremdobjekten bei einer Ladestation für Elektrofahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Detektion von Fremdobjekten bei einer Ladestation für Elektrofahrzeuge dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Weiter betrifft die Erfindung eine Ladestation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.The invention relates to a device for the detection of foreign objects in a charging station for electric vehicles according to the preamble of claim 1 and a method for the detection of foreign objects in a charging station for electric vehicles. The invention further relates to a charging station according to the preamble of claim 17 ,

Bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, das Elektrofahrzeug aufzuladen. Neben der weit verbreiteten konduktiven Ladestation für Elektrofahrzeuge, die üblicherweise mittels einer Stecker- oder Kabelverbindung eine Stromverbindung zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug herstellt, sind induktive Ladestationen bekannt. Bei einem induktiven Ladevorgang wird die elektrische Energie ohne eine Kabel- oder Steckverbindung über elektrische Wechselfelder induktiv übertragen. Üblicherweise wird primärseitig eine Erregerspule der Ladestation von Wechselstrom aus dem Stromnetz durchflossen. Dadurch wird in der sekundärseitigen Induktionsspule im Fahrzeug ein Wechselstrom erzeugt, der im Fahrzeug in Gleichstrom zur Ladung der Batterie umgewandelt wird.In charging stations for electric vehicles, various options are known for charging the electric vehicle. In addition to the widespread conductive charging station for electric vehicles, which usually establishes a power connection between the charging station and the electric vehicle by means of a plug or cable connection, inductive charging stations are known. With an inductive charging process, the electrical energy is transmitted inductively via alternating electrical fields without a cable or plug connection. Usually, an excitation coil of the charging station is flowed through by alternating current from the power grid on the primary side. As a result, an alternating current is generated in the secondary-side induction coil in the vehicle and is converted into direct current in the vehicle for charging the battery.

Im Umfeld einer solchen Ladestation für Elektrofahrzeuge wird ein starkes Magnetfeld (bis zu 15 mT) durch das Spulensystem zur Energieübertragung erzeugt. Dadurch ergeben sich zwei Arten von Gefährdungen für die unmittelbare Umgebung: Die erste Gefährdung betrifft den Personenschutz. Die Exposition von Personen mit zu hohen magnetischen und elektrischen Feldern muss aus Gründen des Personenschutzes vermieden werden. Die Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz) nennen folgende Grenzwerte für eine Frequenz von 85 Hz: für das E-Feld 87 V/m bzw. 83 V/M, für das H-Feld: 5 A/m bzw. 21 A/m und für das B-Feld: 6,25 µT bzw. 27 µT (jeweils nach ICNIRP98 bzw. nach ICNIRP2010 für eine Frequenz von 85 kHz).In the vicinity of such a charging station for electric vehicles, a strong magnetic field (up to 15 mT) is generated by the coil system for energy transmission. This creates two types of hazards for the immediate area: The first threat concerns personal protection. The exposure of people with excessive magnetic and electrical fields must be avoided for reasons of personal protection. The Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz) state the following limit values for a frequency of 85 Hz: for the E field 87 V / m or 83 V / M, for which H field: 5 A / m or 21 A / m and for the B field: 6.25 µT or 27 µT (according to ICNIRP98 or ICNIRP2010 for a frequency of 85 kHz).

Gleichzeitig ist es von Interesse, die Erhitzung von Fremdobjekten durch die starken Magnetfelder (Objekterhitzung) zu vermeiden. Zur Vermeidung der beiden genannten Gefährdungen ist eine Detektion aller betroffenen Fremdobjekte, im Wesentlichen lebende Objekte und/oder Objekte, die sich im Magnetfeld des induktiven Ladesystems erwärmen, in einem Gefährdungsbereich der Ladestation notwendig.At the same time, it is of interest to avoid the heating of foreign objects by the strong magnetic fields (object heating). To avoid the two hazards mentioned, a detection of all affected foreign objects, essentially living objects and / or objects that heat up in the magnetic field of the inductive charging system, is necessary in a hazardous area of the charging station.

Objekte, die sich im Magnetfeld des induktiven Ladesystems erwärmen sind üblicherweise metallische Objekte. Es stellen jedoch nicht alle metallischen Objekte eine Gefahr dar. Gleichzeitig können auch Objekte aus anderen Materialien durch das Magnetfeld erwärmt werden und stellen somit eine potentielle Gefahrenquelle dar. Die Begriffe „Objekte, die sich im Magnetfeld des induktiven Ladesystems erwärmen“ und „metallische Objekte“ werden im Folgenden als Synonyme verwendet. Der Begriff „metallische Objekte“ umfasst im Rahmen dieser Beschreibung also auch Objekte, die sich im Magnetfeld des induktiven Ladesystems erwärmen, jedoch nicht aus Metall sind.Objects that heat up in the magnetic field of the inductive charging system are usually metallic objects. However, not all metallic objects pose a danger. At the same time, objects made of other materials can be heated by the magnetic field and thus represent a potential source of danger. The terms "objects that heat up in the magnetic field of the inductive charging system" and "metallic objects" are used as synonyms below. In the context of this description, the term “metallic objects” therefore also includes objects that heat up in the magnetic field of the inductive charging system, but are not made of metal.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Fremdobjekte durch die Überwachung des Ladestroms zu detektieren. Beispielsweise ist in der Druckschrift DE 10 2012 218 194 A1 beschrieben, wie ein Objekt zwischen der primärseitigen Erregerspule und der sekundärseitigen Induktionsspule auf der Grundlage des Abklingverhaltens der elektrischen Größen erkannt werden kann.It is known from the prior art to detect foreign objects by monitoring the charging current. For example, in the publication DE 10 2012 218 194 A1 described how an object between the primary-side excitation coil and the secondary-side induction coil can be recognized on the basis of the decay behavior of the electrical quantities.

Alternativ ist es aus der US20150260835A1 sowie der US20170085120A1 bekannt, Radarsensoren zur Fremdobjektdetektion einzusetzen.Alternatively, it is from the US20150260835A1 as well as the US20170085120A1 known to use radar sensors for foreign object detection.

Nachteilig an diesen aus dem Stand der Technik vorbekannten Lösungen ist, dass entweder nur lebende oder nur metallische Fremdobjekte detektiert werden können, starke Störungen durch Umwelteinflüsse auftreten oder die Auflösung nicht hinreichend groß ist, um eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten.A disadvantage of these solutions known from the prior art is that either only living or only metallic foreign objects can be detected, strong disturbances due to environmental influences occur or the resolution is not sufficiently large to ensure adequate security.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren vorzuschlagen, welches die Detektion von Fremdobjekten bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge in einem Gefährdungsbereich der Ladestation sowohl im Hinblick auf den Personenschutz als auch die Objekterhitzung mit ausreichender Auflösung und damit Sicherheit ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of proposing a device and a method which enables the detection of foreign objects at charging stations for electric vehicles in a hazardous area of the charging station, with regard to both personal protection and object heating, with sufficient resolution and thus security.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 sowie weiter durch eine Ladestation gemäß Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 10 bis 15. Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Verwendung findet sich in den Anspruch 19. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen.This object is achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 9 and further by a charging station according to claim 17. Advantageous developments of the device according to the invention are found in claims 2 to 8. Advantageous developments of the method according to the invention are found in the claims 10 to 15. An advantageous use according to the invention is found in claim 19. The wording of all claims is hereby explicitly included in the description by reference.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von Fremdobjekten für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge umfasst, wie an sich bekannt, eine Wärmebildkamera in einem ersten MIR-Spektralbereich, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera zumindest einen Gefährdungsbereich der Ladestation abdeckt.The device according to the invention for the detection of foreign objects for a charging station for electric vehicles comprises, as is known per se, a thermal imaging camera in a first MIR spectral range, the field of view of the thermal imaging camera covers at least one hazardous area of the charging station.

Wesentlich ist, dass die Vorrichtung eine Präzisierungskamera in einem zweiten Spektralbereich aufweist, wobei das Sichtfeld der Präzisierungskamera zumindest den Gefährdungsbereich der Ladestation abdeckt, und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche zu der Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera ausgebildet ist.It is essential that the device has a precision camera in a second spectral range, the field of view of the precision camera covering at least the hazardous area of the charging station, and an evaluation unit is provided which is designed to evaluate the data of the thermal imaging camera and the precision camera.

Die Kombination aus der niedrigauflösenden, kostengünstigen Wärmebildkamera und der hochauflösenden Präzisierungskamera ermöglicht der Auswerteeinheit eine hochauflösende Auswertung der Daten bei gleichzeitig kostengünstigem Sensoreinsatz. Durch die Redundanz der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera, die beide den Gefährdungsbereich der Ladestation abdecken, wird die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Vorrichtung weiter erhöht.The combination of the low-resolution, low-cost thermal imaging camera and the high-resolution precision camera enables the evaluation unit to evaluate the data in high resolution while at the same time cost-effectively using the sensor. The reliability and safety of the device is further increased by the redundancy of the thermal imaging camera and the precision camera, both of which cover the hazardous area of the charging station.

Der Gefährdungsbereich der Ladestation ist der Bereich, in dem die Wechselwirkung des Magnetfelds der Ladestation mit einem Fremdobjekt zu einer Verletzung und/oder Beschädigung des Fremdobjektes und/oder der Ladestation führt.The hazardous area of the charging station is the area in which the interaction of the magnetic field of the charging station with a foreign object leads to an injury and / or damage to the foreign object and / or the charging station.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt sich der Gefährdungsbereich in der Ebene aus einem Bodenelement der Ladestation zuzüglich eines umlaufenden Abstands von 1 m in der Ebene. Die Höhe des Gefährdungsbereichs bemisst sich bis zum Fahrzeugunterboden, vorteilhafterweise anhand einer üblichen Höhe eines Fahrzeugunterbodens zuzüglich eines Sicherheitszuschlags.In a preferred embodiment of the invention, the hazardous area in the plane is determined from a base element of the charging station plus a circumferential distance of 1 m in the plane. The height of the danger zone is measured up to the vehicle underbody, advantageously based on a usual height of a vehicle underbody plus a safety surcharge.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt sich der Gefährdungsbereich in der Ebene über die gesamte Fläche des Fahrzeuges hinweg. Die Höhe des Gefährdungsbereichs bemisst sich auch hier bis zum Fahrzeugunterboden, vorteilhafterweise anhand einer üblichen Höhe eines Fahrzeugunterbodens zuzüglich eines Sicherheitszuschlags.In an alternative preferred embodiment of the invention, the hazardous area in the plane is determined over the entire area of the vehicle. The height of the danger zone is also measured here up to the vehicle underbody, advantageously based on a usual height of a vehicle underbody plus a safety surcharge.

Der erste Spektralbereich der Wärmebildkamera und der zweite Spektralbereich der Präzisierungskamera unterscheiden sich. Dabei liegt es jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, dass die beiden Spektralbereiche überlappen. Vorzugsweise umfasst der erste Spektralbereich Wellenlängen von 1 µm bis 15 µm, vorzugsweise 4 µm bis 10 µm, und der zweite Spektralbereich Wellenlängen von 0,4 µm bis 2 µm, vorzugsweise 0,4 µm bis 1,1 µm.The first spectral range of the thermal imaging camera and the second spectral range of the precision camera differ. However, it is also within the scope of the invention that the two spectral ranges overlap. The first spectral range preferably comprises wavelengths from 1 μm to 15 μm, preferably 4 μm to 10 μm, and the second spectral range wavelengths from 0.4 μm to 2 μm, preferably 0.4 μm to 1.1 μm.

Die Auswerteeinheit ist zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera ausgebildet, indem beispielsweise die Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera überlagert werden. Dabei erfolgt bevorzugt ein Bildvergleich von Wärmebild und Bild der Präzisierungskamera. Eine solche Überlagerung der beiden Bilder erlaubt es, mit dem Einsatz entsprechender Filter, wie beispielsweise von Filtern zur Kantendetektion, die Auflösung des Wärmebilds zu erhöhen.The evaluation unit is designed to evaluate the data of the thermal imaging camera and the precision camera, for example by overlaying the data of the thermal imaging camera and the precision camera. An image comparison of the thermal image and the image of the precision camera is preferably carried out. Such a superimposition of the two images allows the resolution of the thermal image to be increased by using appropriate filters, such as filters for edge detection.

Durch den Einsatz von aus dem Stand der Technik bekannten Bildauswertealgorithmen ist die Detektion eines lebenden Objekts, insbesondere zum Personenschutz, anhand der Daten der Wärmebildkamera zum Temperaturanstieg sowie der Bewegungsmuster in dem Überlagerungsbild möglich. Die Detektion von sich erhitzenden Fremdobjekten ist ebenfalls anhand des Temperaturanstiegs möglich. Im Ergebnis können also lebende Objekte und sich erhitzende Fremdobjekte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem einzigen System detektiert werden. Dadurch wird die bei Wärmebildkameras üblicherweise schlechte Auflösung (aktuell bei kostengünstigen Sensoren 1 x 1 m große Fläche mit 32 x 32 Pixeln) verbessert.Through the use of image evaluation algorithms known from the prior art, the detection of a living object, in particular for personal protection, is possible on the basis of the data of the thermal imaging camera for the temperature rise and the movement patterns in the overlay image. The detection of heating foreign objects is also possible based on the temperature rise. As a result, living objects and heating foreign objects can be detected with the device according to the invention with a single system. This improves the usually poor resolution in thermal imaging cameras (currently 1 x 1 m area with 32 x 32 pixels for inexpensive sensors).

Die Auswertung des Wärmebildes kann über verschiedene Ansätze realisiert werden: Beispielsweise kann die Absoluttemperatur jedes einzelnen Pixels im Wärmebild überwacht werden. Ab einem Schwellwert der Absoluttemperatur wird eine Warnmeldung ausgelöst. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizrate pro Pixel im Wärmebild beobachtet werden. Auch hier wird bei einer Schwellwertüberschreitung für die Heizrate eine Warnmeldung ausgelöst.The evaluation of the thermal image can be implemented using different approaches: For example, the absolute temperature of each individual pixel in the thermal image can be monitored. A warning message is triggered from a threshold value of the absolute temperature. Alternatively or additionally, the heating rate per pixel can be observed in the thermal image. Here too, a warning message is triggered if the heating rate is exceeded.

Anhand der beschriebenen Auswertung des Wärmebildes können metallische Fremdobjekte detektiert werden.Metallic foreign objects can be detected on the basis of the evaluation of the thermal image described.

Auch die Personenerkennung läuft vorzugsweise über die Absoluttemperaturerkennung und/oder die Heizratenerkennung im Wärmebild.The person detection also preferably runs via the absolute temperature detection and / or the heating rate detection in the thermal image.

Alternativ oder zusätzlich erfolgt zur Personenerkennung ein Vergleich der Änderung der Helligkeit von Pixelverbänden im Wärmebild und/oder dem Bild der Präzisierungskamera. Vorteilhafterweise erfolgt die Personenerkennung redundant sowohl im Wärmebild als auch im Bild der Präzisierungskamera. Dies erhöht die Sicherheit.As an alternative or in addition to person recognition, the change in the brightness of pixel groups in the thermal image and / or the image of the precision camera is compared. The person recognition is advantageously carried out redundantly both in the thermal image and in the image of the precision camera. This increases security.

Bei diesem Verfahren wird das Bild pixelweise in Graustufen, bspw. 255 Graustufen, umgewandelt und bei einer signifikanten Änderung der Graustufen bei einer gewissen Anzahl von Pixeln, vorzugsweise bei einer simultanen Änderung sowohl im Bild der Wärmekamera als auch im Bild der Präzisierungskamera, wird eine Warnmeldung ausgelöst. Ein Beispiel für eine signifikante Änderung ist eine Änderung um 50 Graustufen, bei 1000 Pixeln im Bild der Präzisierungskamera.In this method, the image is converted pixel-by-pixel into gray levels, for example 255 gray levels, and if there is a significant change in the gray levels for a certain number of pixels, preferably with a simultaneous change both in the image of the thermal camera and in the image of the precision camera, a warning message is issued triggered. An example of a significant change is one Change by 50 shades of gray, at 1000 pixels in the image of the precision camera.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine aktive Beleuchtungseinrichtung, welche Beleuchtungseinrichtung zumindest den Gefährdungsbereich der Ladestation ausleuchtet. Vorzugsweise erfolgt die Beleuchtung in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2000 nm, vorzugsweise zwischen 750 nm und 1000 nm, insbesondere bevorzugt ungefähr im Bereich 850 nm. Durch die aktive Beleuchtung ist auch ohne Tageslicht eine Überwachung des Gefährdungsbereichs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. In dem angegebenen bevorzugten Wellenlängenbereich ist das Licht der aktiven Beleuchtungseinrichtung nicht sichtbar und somit vorteilhafterweise nicht störend für den Benutzer. Weiter treten in diesem Wellenlängenbereich wenig Störeffekte durch das Sonnenlicht auf.In an advantageous embodiment of the invention, the device comprises an active lighting device, which illuminates at least the hazardous area of the charging station. The illumination is preferably carried out in a wavelength range between 300 nm and 2000 nm, preferably between 750 nm and 1000 nm, particularly preferably approximately in the range of 850 nm. The active illumination makes it possible to monitor the hazardous area with the device according to the invention even without daylight. In the specified preferred wavelength range, the light of the active lighting device is not visible and therefore advantageously not disturbing for the user. Furthermore, there are few interference effects from sunlight in this wavelength range.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein mobiles, vorzugsweise tragbares Display. Dies kann beispielsweise als ein tragbares Mobilteil, wie beispielsweise ein Steuergerät mit Display und/oder ein Smartphone ausgeführt sein. Mit der vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann also ein vom Benutzer/Menschen einfach interpretierbares Echtzeit-Bild an den Benutzer gesendet werden, sodass dieser aktiv in den Prozess eingreifen kann.An advantageous development of the device according to the invention comprises a mobile, preferably portable display. This can be implemented, for example, as a portable handset, such as a control unit with a display and / or a smartphone. With the advantageous embodiment of the invention, a real-time image that can be easily interpreted by the user / human can be sent to the user, so that the user can actively intervene in the process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein selbstlernendes System auf. Das selbstlernende System ist insbesondere bevorzugt als eine Datenverarbeitungseinheit mit einem künstlichen neuronalen Netz und/oder als künstliche Intelligenz (Kl-System) ausgebildet.In an advantageous embodiment of the invention, the device has a self-learning system. The self-learning system is particularly preferably designed as a data processing unit with an artificial neural network and / or as an artificial intelligence (CI system).

Dieses Kl-System kann von dem Benutzer trainiert werden. Bevorzugt sendet die Vorrichtung bei der Detektion eines Fremdobjekts eine Warnmeldung an den Benutzer. Vorzugsweise kommt diese Warnmeldung auf dem mobilen, tragbaren Display an. Der Benutzer kann dann entscheiden, ob die Ladestation freigegeben und der Ladevorgang gestartet werden soll oder ob hier ein Sicherheitsrisiko vorliegt. Bei einem Fehlalarm kann der Benutzer die Ladestation somit aktiv freigeben.This Kl system can be trained by the user. The device preferably sends a warning message to the user when a foreign object is detected. This warning message preferably arrives on the mobile, portable display. The user can then decide whether the charging station should be released and the charging process started or whether there is a security risk here. In the event of a false alarm, the user can thus actively release the charging station.

Anhand dieser Entscheidungsdaten verbessert sich der entsprechende Algorithmus. Vorteilhafterweise werden die Entscheidungsdaten benutzerübergreifend zum Training des Kl-Systems eingesetzt. Das Kl-System erhält also nicht nur Informationen des eigenen Benutzers, welche Konstellationen ein Fehlalarm und welche Konstellationen ein gefährliches Fremdobjekt sind. Vielmehr werden bevorzugt die Daten einer Vielzahl an Benutzern in einer Datenbank erfasst, auf die jedes teilnehmende Kl-System zugreifen kann.The corresponding algorithm is improved on the basis of this decision data. Advantageously, the decision data is used for training the KL system across users. The Kl system therefore not only receives information from its own user, which constellations are a false alarm and which constellations are a dangerous foreign object. Rather, the data of a large number of users are preferably recorded in a database, which can be accessed by any participating KL system.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Wärmebildkamera und/oder die Präzisierungskamera am Objektiv eine Schließvorrichtung auf, bevorzugt eine Irisblende. Die Schließvorrichtung ist vorzugsweise standardmäßig geschlossen und nur in einem Überwachungszustand geöffnet. Dadurch wird die Wärmebildkamera und/oder die Präzisierungskamera vorteilhafterweise von Verschmutzung geschützt und ist nur während der benötigten Überwachungszeit der Verschmutzung ausgesetzt.In an advantageous embodiment of the invention, the thermal imaging camera and / or the precision camera has a closing device on the lens, preferably an iris diaphragm. The locking device is preferably closed by default and only opened in a monitoring state. As a result, the thermal imaging camera and / or the precision camera is advantageously protected from contamination and is only exposed to the contamination during the required monitoring time.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmebildkamera und/oder die Präzisierungskamera an dem Elektrofahrzeug angebracht. Vorzugsweise im Boden des Elektrofahrzeugs. Insbesondere bevorzugt sind Wärmebildkamera und Präzisierungskamera im Boden des Elektrofahrzeugs angebracht.In a preferred embodiment of the invention, the thermal imaging camera and / or the precision camera are attached to the electric vehicle. Preferably in the floor of the electric vehicle. The thermal imaging camera and the precision camera are particularly preferably mounted in the floor of the electric vehicle.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine von der Infrastruktur der Ladestation unabhängige Überwachung möglich ist. Darüber hinaus ist der Winkel durch die Beobachtung von oben steil, was eine vorteilhafte, verzerrungsfreie Abbildung des beobachteten Bereichs auf die Kameras zulässt. Bei einer Integration der Wärmebildkamera und/oder der Präzisierungskamera beispielsweise in ein Wandmodul ist der Winkel sehr flach und der Gefährdungsbereich, insbesondere das Ladepad selbst, wird nur auf wenige Pixel der Kameras abgebildet.This has the advantage that monitoring that is independent of the infrastructure of the charging station is possible. In addition, the angle is steep due to the observation from above, which allows advantageous, distortion-free imaging of the observed area on the cameras. When the thermal imaging camera and / or the precision camera is integrated into a wall module, for example, the angle is very flat and the hazard area, in particular the charging pad itself, is only imaged on a few pixels of the cameras.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmebildkamera und/oder die Präzisierungskamera an der Ladestation angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch eine feste Anordnung an der Ladestation sichergestellt werden kann, dass das Sichtfeld der Präzisierungskamera und das Sichtfeld der Wärmebildkamera den Gefährdungsbereich der Ladestation abdecken.In an alternative embodiment of the invention, the thermal imaging camera and / or the precision camera are arranged at the charging station. This has the advantage that a fixed arrangement on the charging station ensures that the field of view of the precision camera and the field of view of the thermal imager cover the hazardous area of the charging station.

Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9.The object described above is further achieved by a method according to claim 9.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ausgebildet.The method according to the invention is preferably designed to be carried out by means of the device according to the invention and / or an advantageous embodiment of the device. The device according to the invention is preferably designed to carry out the method according to the invention and / or an advantageous embodiment of the method.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion von Fremdobjekten bei einer Ladestation für Elektrofahrzeuge erfordert eine Wärmebildkamera in einem ersten MIR-Spektralbereich. Das Sichtfeld der Wärmebildkamera deckt zumindest einen Gefährdungsbereich der Ladestation ab.The method according to the invention for the detection of foreign objects in a charging station for electric vehicles requires a thermal imaging camera in a first MIR spectral range. The field of vision of the Thermal imaging camera covers at least one hazardous area of the charging station.

Wesentlich ist, dass zumindest der Gefährdungsbereich der Ladestation mit einer Präzisierungskamera in einem zweiten Spektralbereich redundant aufgenommen wird. Mittels einer Auswerteeinheit werden die Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera ausgewertet.It is essential that at least the hazard area of the charging station is recorded redundantly with a precision camera in a second spectral area. The data of the thermal imaging camera and the precision camera are evaluated by means of an evaluation unit.

Dabei weist das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls die oben genannten Variationsmöglichkeiten und entsprechenden Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung auf.The method according to the invention also has the abovementioned variation options and corresponding advantages of the device according to the invention and of the preferred embodiments of the device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anhand der Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Daten der Präzisierungskamera eine Erkennung von Fremdobjekten wie lebenden Objekten und/oder metallischen Objekten. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung derart, dass die Erkennung lebender Objekte anhand des Temperaturanstiegs bzw. Temperaturverlaufs des Wärmebilds und/oder des Bewegungsmusters in der Präzisierungskamera erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Erkennung metallischer Objekte anhand des Temperaturverlaufs des Wärmebilds.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, foreign objects such as living objects and / or metallic objects are recognized on the basis of the evaluation of the data from the thermal imaging camera and the data from the precision camera. The evaluation is preferably carried out in such a way that the detection of living objects takes place on the basis of the temperature rise or temperature profile of the thermal image and / or the movement pattern in the precision camera. Metallic objects are preferably identified on the basis of the temperature profile of the thermal image.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt mittels der Auswerteeinheit eine kombinierte Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera. Insbesondere bevorzugt erfolgt die Auswertung durch die Überlagerung der Daten der Wärmebildkamera und der Daten der Präzisierungskamera. Dadurch kann die Auflösung des Wärmebilds erhöht werden und bestimmte Muster bestimmten Fremdobjekten zugeordnet werden. Insbesondere bevorzugt wird beispielsweise mittels Kantendetektion die Auflösung des Wärmebilds verbessert, indem Kanten bzw. Übergänge in dem Bild der Präzisierungskamera auf das Wärmebild übertragen werden und so die hohe Auflösung des Bilds der Präzisierungskamera mit den zusätzlichen Temperaturinformationen des Wärmebildes kombiniert ausgewertet kann.In an advantageous development of the method according to the invention, the evaluation unit uses a combined evaluation of the data from the thermal imaging camera and the precision camera. The evaluation is particularly preferably carried out by superimposing the data from the thermal imaging camera and the data from the precision camera. This can increase the resolution of the thermal image and assign certain patterns to certain foreign objects. The resolution of the thermal image is particularly preferably improved, for example, by means of edge detection, in that edges or transitions in the image of the precision camera are transferred to the thermal image and the high resolution of the image of the precision camera can thus be combined with the additional temperature information of the thermal image.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bei der Detektion eines Fremdobjekts in dem Gefährdungsbereich der Ladestation eine Warnmeldung und/oder der Ladevorgang der Ladestation wird abgeschaltet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ladevorgang nur bei einem sicheren Betrieb der Ladestation ausgeführt wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, when a foreign object is detected in the hazardous area of the charging station, a warning message is issued and / or the charging process of the charging station is switched off. This ensures that the charging process is only carried out when the charging station is operating safely.

Alternativ oder zusätzlich kann bei Detektion eines Fremdobjekts in dem Gefährdungsbereich der Ladestation eine Störmeldung an einen Nutzer der Ladestation erfolgen. Dies kann beispielsweise an ein tragbares Mobilteil, wie beispielsweise ein Display und/oder ein Smartphone, erfolgen. Dem Nutzer kann dann die Möglichkeit eingeräumt werden, aktiv in den Prozess einzugreifen und beispielsweise die Störmeldung zu ignorieren und/oder den Ladevorgang der Ladestation abzuschalten.Alternatively or additionally, when a foreign object is detected in the hazardous area of the charging station, a fault message can be sent to a user of the charging station. This can be done, for example, on a portable handset, such as a display and / or a smartphone. The user can then be given the opportunity to actively intervene in the process and, for example, to ignore the fault message and / or to switch off the charging process of the charging station.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Echtzeitübertragung der Daten der Wärmebildkamera und/oder der Präzisierungskamera und/oder der Auswerteeinheit, insbesondere bevorzugt in Form eines einfach zu interpretierenden Echtzeitbildes, an ein Mobilteil eines Nutzers.In a further advantageous development of the method according to the invention, the data of the thermal imaging camera and / or the precision camera and / or the evaluation unit is transmitted in real time, particularly preferably in the form of a real-time image that is easy to interpret, to a mobile part of a user.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Störmeldung an den Nutzer eine Rückmeldung seitens des Nutzers angefragt, ob es sich um ein gefährliches Fremdobjekt oder einen Fehlalarm handelt und an die Auswerteeinheit weitergeleitet, welche anhand dieser Rückmeldung selbstlernend die Kriterien zur Einordnung von Störmeldungen verbessert.In an advantageous development of the method according to the invention, in the event of a fault message to the user, feedback is requested from the user as to whether it is a dangerous foreign object or a false alarm and is forwarded to the evaluation unit, which uses this feedback to improve the criteria for classifying fault messages in a self-learning manner ,

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Kl-System der Auswerteeinheit durch wiederholten Gebrauch verbessert wird und Fehlalarme abnehmen. Die so gewonnenen Daten können auch anderen KI-Systemen in einem Netz von Detektionsvorrichtungen zur Verfügung gestellt werden, sodass alle an diesem Netz angeschlossenen Detektionsvorrichtungen von den Daten profitieren bzw. auf die Daten zugreifen können.This has the advantage that a KL system of the evaluation unit is improved by repeated use and false alarms decrease. The data obtained in this way can also be made available to other AI systems in a network of detection devices, so that all detection devices connected to this network can benefit from the data or can access the data.

Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch eine Ladestation gemäß Anspruch 16.The object described above is further achieved by a charging station according to claim 16.

Die erfindungsgemäße Ladestation ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.The charging station according to the invention is preferably designed to carry out the method according to the invention and / or an advantageous embodiment of the method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Ladestation weist ebenfalls die bereits genannten Variationsmöglichkeiten und entsprechenden Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sowie der bevorzugten Ausführungsformen und des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.The charging station according to the invention also has the variation options already mentioned and corresponding advantages of the devices according to the invention and of the preferred embodiments and the method according to the invention.

Die Ladestation für ein Elektrofahrzeug umfasst, wie an sich bekannt, eine Wärmebildkamera in einem ersten MIR-Spektralbereich zur Detektion von Fremdobjekten, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera zumindest einen Gefährdungsbereich der Ladestation abdeckt.As is known per se, the charging station for an electric vehicle comprises a thermal imaging camera in a first MIR spectral range for the detection of foreign objects, the field of view of the thermal imaging camera covering at least one hazardous area of the charging station.

Wesentlich ist, dass die Ladestation eine Präzisierungskamera zur Detektion von Fremdobjekten in einem zweiten Spektralbereich aufweist. Auch das Sichtfeld der Präzisierungskamera deckt zumindest den Gefährdungsbereich der Ladestation ab. Weiter ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera ausgebildet ist.It is essential that the charging station has a precision camera for the detection of foreign objects in a second spectral range. That too The field of view of the precision camera at least covers the hazardous area of the charging station. An evaluation unit is also provided, which is designed to evaluate the data of the thermal imaging camera and the precision camera.

Das Laden von Elektrofahrzeugen erfordert sowohl mit einer induktiven Ladestation als auch mit einer konduktiven Ladestation eine exakte Positionierung des Fahrzeugs relativ zu der Ladestation.Charging electric vehicles requires exact positioning of the vehicle relative to the charging station with both an inductive charging station and a conductive charging station.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. eine der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist geeignet für die Verwendung zur Positionierung der kontaktierenden Komponenten eines konduktiven Ladesystems für Elektrofahrzeuge. Bei einem konduktiven Ladungssystem für Elektrofahrzeuge kann die Kontaktierung über einen Stecker erfolgen. Dieser Stecker kann beispielsweise als Teil der Ladestation aus dem Boden hochgefahren werden und muss an die korrespondierende Stelle des Elektrofahrzeugs eingesteckt werden. Hier ist eine genaue Positionierung zwischen Stecker und Elektrofahrzeug notwendig. Diese Positionierung kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise anhand von zu detektierenden Markierungen oder Ähnlichem erfolgen.The device according to the invention or one of the preferred embodiments of the device according to the invention is suitable for use for positioning the contacting components of a conductive charging system for electric vehicles. In the case of a conductive charging system for electric vehicles, contact can be made via a plug. This plug can, for example, be raised from the ground as part of the charging station and must be plugged into the corresponding point on the electric vehicle. This requires precise positioning between the plug and the electric vehicle. This positioning can take place by means of the device according to the invention, for example on the basis of markings to be detected or the like.

Die Vorrichtung ist ebenfalls geeignet zur Positionierung der fahrzeugeigenen Ladekomponenten, insbesondere der primärseitigen Erregerspule, relativ zu den stromgebenden Komponenten, insbesondere der sekundärseitigen Induktionsspule, eines induktiven Ladesystems für Elektrofahrzeuge. Die exakte Positionierung ist hier ausschlaggebend für einen effizienten Ladevorgang. Bevorzugt erfolgt dies über die Positionierung der Ladekomponenten primärseitig und sekundärseitig übereinander. Vorteilhafterweise sind Kommunikationsmittel im Elektrofahrzeug sowie in der Vorrichtung im Boden vorgesehen.The device is also suitable for positioning the vehicle's own charging components, in particular the excitation coil on the primary side, relative to the current-generating components, in particular the induction coil on the secondary side, of an inductive charging system for electric vehicles. The exact positioning is crucial for an efficient loading process. This is preferably done by positioning the charging components one above the other on the primary side and on the secondary side. Communication means are advantageously provided in the electric vehicle and in the device in the floor.

Vorteilhafterweise erfolgt die Positionierung durch einen geometrischen Abgleich des Kamerabildes mit der bekannten Form der Ladeplatte. Vorteilhafterweise sind dazu Markierungen, beispielsweise in Form von LEDs im Spektralbereich der Präzisierungskamera, an der Ladeplatte angebracht, deren Position im Bild analysiert wird und zur Positionierung genutzt wird.The positioning is advantageously carried out by geometrically comparing the camera image with the known shape of the loading plate. For this purpose, markings, for example in the form of LEDs in the spectral range of the precision camera, are advantageously attached to the loading plate, whose position in the image is analyzed and used for positioning.

Alternativ oder zusätzlich sind die beiden Kameras entsprechend positioniert, um als Stereo-System die Abstandsermittlung mittels Triangulation der fahrzeugeigenen Ladekomponenten relativ zu den stromgebenden Komponenten zu realisieren.Alternatively or in addition, the two cameras are positioned accordingly in order to realize the distance determination as a stereo system by means of triangulation of the vehicle's own charging components relative to the current-generating components.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Verknüpfung der Kamerabilder, der Wärmebildkamera und/oder der Präzisierungskamera, mit der Sensorik des Fahrzeugs in Form der Positionsdaten (bspw. GPS) und/oder Bewegungsdaten (Inertialmesssystem) des Fahrzeugs. Anhand dieser Daten wird mittels Triangulation der Abstand des Fahrzeugs von der Ladeplatte bestimmt.In a further advantageous embodiment of the invention, the camera images, the thermal imaging camera and / or the precision camera are linked to the sensor system of the vehicle in the form of the position data (for example GPS) and / or movement data (inertial measuring system) of the vehicle. Based on this data, the distance of the vehicle from the loading plate is determined using triangulation.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Analyseeinheit vorgesehen. Mittels der Analyseeinheit erfolgt eine Steuerung hin zu einer hinterlegten, optimalen Sollposition des Fahrzeugs und damit mittelbar der fahrzeugeigenen Ladekomponenten relativ zu den stromgebenden Komponenten.In a further preferred development of the invention, an analysis unit is provided. The analysis unit is used to control a stored, optimal target position of the vehicle and thus indirectly the vehicle's own charging components relative to the current-generating components.

Vorzugsweise erfolgt eine Übertragung des Bilds, insbesondere der Ladeplatte, zu einem Display des Autos, beispielsweise als Teil des Navigationssystems oder auf ein mobiles Gerät. Anhand dieses Bilds kann eine Leitung des Einparkprozesses für den Fahrer erfolgen, also eine Art Einparkhilfe. Der Fahrer kann dann nach Sichtprüfung den Ladevorgang freigeben.The image, in particular the charging plate, is preferably transmitted to a display of the car, for example as part of the navigation system or to a mobile device. On the basis of this picture, the parking process can be guided for the driver, that is to say a kind of parking aid. The driver can then release the charging process after a visual inspection.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Ladestation werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert.Further preferred features and embodiments of the device according to the invention, the method according to the invention and the charging station according to the invention are explained below on the basis of exemplary embodiments and the figures.

Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladestation;
  • 2 ein beispielhaftes Ergebnisbild einer erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladestation;
It shows:
  • 1 a schematic representation of a first embodiment of a charging station according to the invention;
  • 2 an exemplary result image of a detection device according to the invention;
  • 3 a schematic representation of a second embodiment of a charging station according to the invention;

In den 1 bis 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Alle Maßangaben sind exemplarisch zu verstehen und enthalten keine über die Patentansprüche hinausgehende Beschränkung.In the 1 to 3 the same reference numerals designate the same or equivalent elements. All dimensions are to be understood as examples and contain no limitation beyond the claims.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladestation 1 für ein Elektrofahrzeug 2. 1 shows a schematic representation of a charging station 1 for an electric vehicle 2 ,

Die Ladestation 1 umfasst primärseitig eine stationäre Ladeplatte 3. Die Ladeplatte 3 enthält Erregerspulen 4, über die ein magnetisches Wechselfeld 5 aufgebaut wird. Im Elektrofahrzeug 2 befinden sich sekundärseitig eine Induktionsspule 6 und ein Gleichrichter.The charging station 1 includes a stationary loading plate on the primary side 3 , The pallet 3 contains excitation coils 4 over which an alternating magnetic field 5 is built up. In the electric vehicle 2 there is an induction coil on the secondary side 6 and a rectifier.

Die Induktionsspule 6 befindet sich an der Unterseite des Fahrzeugbodens. In der Induktionsspule 6 wird durch das Wechselfeld 5 eine elektrische Spannung induziert. Der Gleichrichter wandelt diese in den für das Laden der Hochvolt-Batterie 7 des vom Elektrofahrzeug 2 benötigten Gleichstrom um.The induction coil 6 is located on the underside of the vehicle floor. In the induction coil 6 is through the alternating field 5 an electrical Voltage induced. The rectifier converts this into that for charging the high-voltage battery 7 of the electric vehicle 2 required direct current.

Die Ladestation 1 umfasst eine Detektionsvorrichtung mit einer Wärmebildkamera 11 und eine Präzisierungskamera 12. Das Sichtfeld der Wärmebildkamera 11 deckt den Gefährdungsbereich 13 der Ladestation ab. Die Wärmebildkamera 11 arbeitet in einem ersten MIR-Spektralbereich, vorliegend mit einer Wellenlänge von 1 - 15 µm. Das Sichtfeld der Präzisierungskamera 12 deckt ebenfalls den Gefährdungsbereich 13 der Ladestation ab. Die Präzisierungskamera 12 arbeitet vorliegend in einem zweiten Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 0,4 µm bis 2 µm.The charging station 1 comprises a detection device with a thermal imaging camera 11 and a precision camera 12 , The field of view of the thermal imager 11 covers the hazardous area 13 the charging station. The thermal imaging camera 11 works in a first MIR spectral range, here with a wavelength of 1 - 15 µm. The field of view of the precision camera 12 also covers the hazardous area 13 the charging station. The precision camera 12 works in a second spectral range with a wavelength of 0.4 µm to 2 µm.

Weiter umfasst die Detektionsvorrichtung eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera 11 und der Präzisierungskamera 12.The detection device further comprises an evaluation unit (not shown) for evaluating the data of the thermal imaging camera 11 and the precision camera 12 ,

2 zeigt ein beispielhaftes Ergebnisbild einer erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung. 2 shows an exemplary result image of a detection device according to the invention.

Mittels der Auswerteeinheit erfolgt eine kombinierte Auswertung der Daten der Wärmebildkamera und der Präzisierungskamera. Die Daten der Wärmebildkamera und die Daten der Präzisierungskamera werden übereinandergelegt. Dadurch kann die Auflösung des Wärmebilds erhöht werden und bestimmte Muster bestimmten Fremdobjekten zugeordnet werden.The evaluation unit performs a combined evaluation of the data from the thermal imaging camera and the precision camera. The data from the thermal imaging camera and the data from the precision camera are overlaid. This can increase the resolution of the thermal image and assign certain patterns to certain foreign objects.

Vorliegend ist links in 2a das Wärmebild der Wärmebildkamera 11 dargestellt. Rechts in 2b ist das Wärmebild nach der Überlagerung dargestellt: mittels Kantendetektion wurde die Auflösung des Wärmebilds verbessert, indem Kanten bzw. Übergänge in dem Bild der Präzisierungskamera 12 auf das Wärmebild übertragen werden und so die hohe Auflösung des Bilds der Präzisierungskamera 12 mit den zusätzlichen Temperaturinformationen des Wärmebildes kombiniert ausgewertet kann.The present is on the left in 2a the thermal image of the thermal imager 11 shown. Right in 2 B the thermal image after the overlay is shown: by means of edge detection, the resolution of the thermal image was improved by edges or transitions in the image of the precision camera 12 transferred to the thermal image and thus the high resolution of the image of the precision camera 12 combined with the additional temperature information of the thermal image.

Lebende Objekte können aufgrund des Bewegungsmusters und des Temperaturanstiegs aufgrund der Körpertemperatur detektiert werden. Gefährliche Fremdobjekte wie metallische Objekte erhitzen sich im Wechselfeld 5 und können dann anhand des Temperaturanstiegs detektiert werden.Living objects can be detected based on the movement pattern and the temperature rise due to the body temperature. Dangerous foreign objects such as metallic objects heat up in the alternating field 5 and can then be detected based on the temperature rise.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladestation zur Positionierung des Elektrofahrzeugs relativ zu den stromgebenden Komponenten der Ladestation. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a charging station according to the invention for positioning the electric vehicle relative to the current-generating components of the charging station.

Die Position der Ladeplatte 3 mit der Erregerspule 4 kann als Orientierung für die Positionierung der Induktionsspule 5 dienen. Die Detektionsvorrichtung der Ladestation 1 erlaubt die Abgabe von Energie nur, wenn das Elektrofahrzeug 6 korrekt über der Ladeplatte 3 mit der Erregerspule 4 positioniert ist.The position of the pallet 3 with the excitation coil 4 can be used as a guide for positioning the induction coil 5 serve. The detection device of the charging station 1 allows the delivery of energy only when the electric vehicle 6 correctly over the pallet 3 with the excitation coil 4 is positioned.

Dabei erfolgt die Positionierung durch einen geometrischen Abgleich des Kamerabildes mit der bekannten Form der Ladeplatte 3. Vorliegend sind Markierungen (nicht dargestellt) in Form von LEDs im Spektralbereich der Präzisierungskamera, an der Ladeplatte 3angebracht, deren Position im Bild analysiert wird und zur Positionierung genutzt wird.The positioning is carried out by geometrically comparing the camera image with the known shape of the loading plate 3 , In the present case, markings (not shown) in the form of LEDs in the spectral range of the precision camera are attached to the loading plate 3, the position of which in the image is analyzed and used for positioning.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012218194 A1 [0006]DE 102012218194 A1 [0006]
  • US 20150260835 A1 [0007]US 20150260835 A1 [0007]
  • US 20170085120 A1 [0007]US 20170085120 A1 [0007]

Claims (19)

Vorrichtung zur Detektion von Fremdobjekten für eine Ladestation (1) für Elektrofahrzeuge (2) mit einer Wärmebildkamera (11) in einem ersten MIR-Spektralbereich, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera (11) zumindest einen Gefährdungsbereich der Ladestation (1) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Präzisierungskamera (13) in einem zweiten Spektralbereich aufweist, wobei das Sichtfeld der Präzisierungskamera (12) zumindest den Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt, und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera (11) und der Präzisierungskamera (12) ausgebildet ist.Device for detecting foreign objects for a charging station (1) for electric vehicles (2) with a thermal imaging camera (11) in a first MIR spectral range, the field of view of the thermal imaging camera (11) covering at least one hazardous area of the charging station (1), characterized in that that the device has a precision camera (13) in a second spectral range, the field of view of the precision camera (12) covering at least the hazardous area (13) of the charging station (1), and an evaluation unit is provided which is used to evaluate the data of the thermal imaging camera (11 ) and the precision camera (12) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich unterscheiden, vorzugsweise dass der erste Spektralbereich von 1 - 10 µm Wellenlänge und der zweite Spektralbereich von 0,4 µm bis 2 µm geht.Device after Claim 1 , characterized in that the first spectral range and the second spectral range differ, preferably in that the first spectral range is from 1-10 µm wavelength and the second spectral range is from 0.4 µm to 2 µm. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine aktive Beleuchtungseinrichtung umfasst, welche zumindest den Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) ausleuchtet, vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2000 nm, vorzugsweise zwischen 750 nm und 1000 nm, insbesondere bevorzugt ungefähr im Bereich 850 nm.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises an active lighting device which illuminates at least the hazardous area (13) of the charging station (1), preferably in a wavelength range between 300 nm and 2000 nm, preferably between 750 nm and 1000 nm , particularly preferably approximately in the range of 850 nm. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein selbstlernendes System aufweist, insbesondere eine Datenverarbeitungseinheit mit einem künstlichen neuronalen Netz.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a self-learning system, in particular a data processing unit with an artificial neural network. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein mobiles, vorzugsweise tragbares Display umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a mobile, preferably portable display. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebildkamera (11) und/oder die Präzisierungskamera (12) am Objektiv eine Schließvorrichtung, bevorzugt eine Irisblende, aufweisen, die standardmäßig geschlossen ist und nur in einem Überwachungszustand geöffnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal imaging camera (11) and / or the precision camera (12) on the objective have a closing device, preferably an iris diaphragm, which is closed by default and is only open in a monitoring state. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebildkamera (11) und/oder die Präzisierungskamera (12) an dem Elektrofahrzeug angebracht sind, vorzugsweise im Boden des Elektrofahrzeugs.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal imaging camera (11) and / or the precision camera (12) are attached to the electric vehicle, preferably in the floor of the electric vehicle. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebildkamera (11) und/oder die Präzisierungskamera (12) an der Ladestation (1), vorzugsweise im Boden der Ladestation (1) und/oder als Wandelement, angebracht sind.Device according to one of the preceding Claims 1 to 6 , characterized in that the thermal imaging camera (11) and / or the precision camera (12) are attached to the charging station (1), preferably in the bottom of the charging station (1) and / or as a wall element. Verfahren zur Detektion von Fremdobjekten bei einer Ladestation (1) für Elektrofahrzeuge mit einer Wärmebildkamera (11) in einem ersten MIR-Spektralbereich, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera (11) zumindest einen Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Präzisierungskamera (12) in einem zweiten Spektralbereich zumindest der Gefährdungsbereich (13) der Ladestation redundant aufgenommen wird, und mittels einer Auswerteeinheit die Daten der Wärmebildkamera (11) und der Präzisierungskamera (12) ausgewertet werden.Method for the detection of foreign objects at a charging station (1) for electric vehicles with a thermal imaging camera (11) in a first MIR spectral range, the field of view of the thermal imaging camera (11) covering at least one hazardous area (13) of the charging station (1), characterized in that that at least the hazard area (13) of the charging station is recorded redundantly with a precision camera (12) in a second spectral range, and the data of the thermal imaging camera (11) and the precision camera (12) are evaluated by means of an evaluation unit. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit eine kombinierte Auswertung der Daten der Wärmebildkamera (11) und der Präzisierungskamera (12) erfolgt, vorzugsweise, dass die Auswertung mittels der Auswerteeinheit derart erfolgt, dass die Daten der Wärmebildkamera (11) und die Daten der Präzisierungskamera (12) übereinandergelegt werden, höchstvorzugsweise, dass mittels Kantendetektion die Auflösung des Wärmebildes verbessert wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the evaluation unit uses a combined evaluation of the data from the thermal imaging camera (11) and the precision camera (12), preferably that the evaluation by means of the evaluation unit is carried out in such a way that the data from the thermal imaging camera (11) and the data from the precision camera (12) are superimposed, most preferably that the resolution of the thermal image is improved by means of edge detection. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Auswertung der Daten der Wärmebildkamera (11) und der Daten der Präzisierungskamera (12) eine Erkennung lebender Fremdobjekte und/oder von Fremdobjekten, die sich im Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) erwärmen, insbesondere von metallischen Fremdobjekten erfolgt, vorzugsweise dass die Erkennung lebender Objekte und/oder metallischer Fremdobjekte anhand des Temperaturverlaufs und/oder des Bewegungsmusters erfolgt.Method according to one of the preceding Claims 9 or 10 , characterized in that on the basis of the evaluation of the data from the thermal imaging camera (11) and the data from the precision camera (12), detection of living foreign objects and / or foreign objects that heat up in the hazardous area (13) of the charging station (1), in particular metallic ones Foreign objects take place, preferably that the detection of living objects and / or metallic foreign objects takes place on the basis of the temperature profile and / or the movement pattern. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Detektion eines Fremdobjekts in dem Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) eine Warnmeldung erfolgt und/oder ein Ladevorgang der Ladestation (1) abgeschaltet wird.Method according to one of the preceding Claims 9 to 11 , characterized in that when a foreign object is detected in the danger area (13) of the charging station (1), a warning message is given and / or a charging process of the charging station (1) is switched off. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Detektion eines Fremdobjekts in dem Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) eine Meldung an einen Nutzer erfolgt.Method according to one of the preceding Claims 9 to 12 , characterized in that when a foreign object is detected in the danger area (13) of the charging station (1), a message is sent to a user. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Echtzeitübertragung der Daten der Wärmebildkamera (11) und/oder die Präzisierungskamera (12) und/oder der Auswerteeinheit an ein Mobilteil eines Nutzers erfolgt.Method according to one of the preceding Claims 9 to 13 , characterized in that a real time transmission of the data of the Thermal imaging camera (11) and / or the precision camera (12) and / or the evaluation unit to a handset of a user. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Meldung an den Nutzer eine Rückmeldung seitens des Nutzers angefragt wird, ob es sich um einen Fehlalarm handelt, und vorzugsweise die Auswerteeinheit anhand dieser Rückmeldung selbstlernend die Kriterien zur Einordnung von Meldungen verbessert.Method according to one of the preceding Claims 9 to 14 , characterized in that when a message is sent to the user, the user requests feedback as to whether it is a false alarm, and preferably the evaluation unit uses this feedback to improve the criteria for classifying messages in a self-learning manner. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verknüpfung der Daten der Wärmebildkamera (11) und/oder der Präzisierungskamera (12) mit Positionsdaten GPS und/oder Bewegungsdaten der Sensorik des Fahrzeugs, bevorzugt GPS und/oder Inertialmesssysteme, erfolgt.Method according to one of the preceding Claims 9 to 15 , characterized in that the data of the thermal imaging camera (11) and / or the precision camera (12) is linked to position data GPS and / or movement data of the sensor system of the vehicle, preferably GPS and / or inertial measuring systems. Ladestation (1) für ein Elektrofahrzeug mit einer Wärmebildkamera (11) in einem ersten MIR-Spektralbereich zur Detektion von Fremdobjekten, wobei das Sichtfeld der Wärmebildkamera einen Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Präzisierungskamera (12) zur Detektion von Fremdobjekten in einem zweiten Spektralbereich aufweist, wobei das Sichtfeld der Präzisierungskamera (12) den Gefährdungsbereich (13) der Ladestation (1) abdeckt, und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche zur Auswertung der Daten der Wärmebildkamera (11) und der Präzisierungskamera (12) ausgebildet ist.Charging station (1) for an electric vehicle with a thermal imaging camera (11) in a first MIR spectral range for the detection of foreign objects, the field of view of the thermal imaging camera covering a hazardous area (13) of the charging station (1), characterized in that the charging station (1) has a precision camera (12) for the detection of foreign objects in a second spectral range, the field of view of the precision camera (12) covering the hazardous area (13) of the charging station (1), and an evaluation unit is provided which is used to evaluate the data of the thermal imaging camera (11 ) and the precision camera (12) is formed. Verwendung einer Vorrichtung oder eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zur Positionierung der kontaktierenden Komponenten eines konduktiven Ladesystems für Elektrofahrzeuge.Use of a device or a method according to one of the preceding claims for positioning the contacting components of a conductive charging system for electric vehicles. Verwendung einer Vorrichtung oder eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zur Positionierung der fahrzeugeigenen LadeKomponenten relativ zu den stromgebenden Komponenten eines induktiven Ladesystems für Elektrofahrzeuge.Use of a device or a method according to one of the preceding claims for positioning the vehicle's own charging components relative to the current-producing components of an inductive charging system for electric vehicles.
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