-
GEBIET DER TECHNIK
-
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Elektrofahrzeugen und insbesondere das Laden von Elektrofahrzeugen.
-
STAND DER TECHNIK
-
Einige Elektrofahrzeuge können Technik zum drahtlosen Laden aufweisen. Zum Beispiel können Fahrzeugeigentümer dazu in der Lage sein, ihr Fahrzeug in der eigenen Garage drahtlos zu laden. Der Aufbau kann ein Senderpad, das auf einem Boden in der Garage angeordnet ist, und ein oder mehrere visuelle Zeichen umfassen. Die visuellen Zeichen können Markierungen auf dem Boden, Markierungen an den Wänden, von der Decke hängende Markierungen usw. beinhalten. Ferner können die visuellen Zeichen der Stelle des Blockladegeräts und einer Stelle eines Empfängers zum drahtlosen Laden an einer Unterseite des Fahrzeugs entsprechen. Somit kann der Benutzer, wenn er das Fahrzeug in die Garage fährt, ein Merkmal an dem Fahrzeug seitlich und längs an den visuellen Zeichen ausrichten und dadurch zudem den Empfänger an dem Sender ausrichten.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Es wird ein System zum drahtlosen Laden für ein Fahrzeug beschrieben. Gemäß einem veranschaulichenden Verfahrensbeispiel unter Verwendung des Systems beinhaltet das Verfahren Folgendes: Bestimmen, wenn sich ein Fahrzeug innerhalb einer Geofence-Region befindet, die eine Ladespule beinhaltet, die in eine Fahrbahn eingebettet ist; und Ausrichten einer Empfangsspule an dem Fahrzeug an der sendenden Ladespule unter Verwendung von Bodenradardaten.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Empfangen einer Angabe von einem Benutzer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle-Vorrichtung (human machine interface device - HMI-Vorrichtung) vor dem Bestimmen und Ausrichten.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel beruht die Angabe auf F ahrb ahndrucksensordaten.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel beruht die Angabe auf Drahtlossignalstärkedaten, Einfallswinkeldaten oder Laufzeitdaten.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Bestimmen ferner Anzeigen eines Bilds des Fahrzeugs und einer Ladestation auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Anzeigen ferner Übergehen von einem Teilbildmodus zu einem Vollbildmodus, wenn sich das Fahrzeug in die Region bewegt.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel befindet sich die Ladespule während des Ausrichtens in einem inaktiven Zustand.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst das Verfahren ferner Laden einer Batterie des Fahrzeugs über die Empfangsspule.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst das Verfahren ferner, wenn ein Schwellenladepegel empfangen ist, Übertragen einer Nachricht an eine Steuerung der Ladespule zum Beenden des Ladens.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner autonomes Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung von Koppelnavigation.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner Bestimmen, ob eine Achse einer Empfangsspule an dem Fahrzeug innerhalb eines Schwellenabstands von einem Schwerpunkt der Ladespule liegt.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner Erhöhen einer Radarsignalfrequenz, wenn sich das Fahrzeug der Ladespule nähert.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel befindet sich das Fahrzeug während des Ausrichtens in einem vollautonomen Modus.
-
Gemäß einem anderen veranschaulichenden Verfahrensbeispiel beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Ausrichten einer Empfangsspule an einem Fahrzeug an einer Ladespule unter Verwendung von Bodenradardaten; und dann Empfangen von Induktionsladung an der Empfangsspule.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel befindet sich die Ladespule während des Ausrichtens in einem inaktiven Zustand.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner autonomes Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung von Koppelnavigation.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner Bestimmen, ob eine Achse der Empfangsspule innerhalb eines Schwellenabstands von einem Schwerpunkt der Ladespule liegt.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst Ausrichten ferner Erhöhen einer Radarsignalfrequenz, wenn sich das Fahrzeug der Ladespule nähert.
-
Gemäß einem anderen veranschaulichenden Beispiel beinhaltet ein System Folgendes: einen Prozessor; und Speicher, auf dem durch den Prozessor ausführbare Anweisungen gespeichert sind, wobei die Anweisungen Folgendes umfassen: Ausrichten einer Empfangsspule an einem Fahrzeug an einer Ladespule in oder auf dem Boden unter Verwendung von Bodenradardaten; und dann Empfangen von Induktionsladung an der Empfangsspule.
-
Gemäß dem mindestens einen vorstehend dargelegten Beispiel umfasst das System ferner Folgendes: eine Antennenschaltung, die mindestens eine Antenne umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Ultrabreitband-Funkwellenfrequenz zu senden und zu empfangen.
-
Gemäß dem mindestens einen Beispiel wird ein Computer offenbart, der dazu programmiert ist, eine beliebige Kombination der Beispiele für das bzw. die vorstehend dargelegte(n) Verfahren auszuführen.
-
Gemäß dem mindestens einen Beispiel wird ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium beinhaltet, auf dem durch einen Computerprozessor ausführbare Anweisungen gespeichert sind, wobei die Anweisungen eine beliebige Kombination der Beispiele für das bzw. die vorstehend dargelegte(n) Verfahren beinhalten.
-
Figurenliste
-
- 1 ist ein schematisches Diagramm einer Geofence-Region innerhalb eines Fahrbahnabschnitts, wobei die Region eine Drahtlosladestation beinhaltet.
- 2 veranschaulicht ein Fahrzeug, das innerhalb der Geofence-Region aus 1 positioniert ist.
- 3 ist eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs in der Geofence-Region, das an einer Ladespule der Ladestation ausgerichtet ist.
- 4 veranschaulicht elektrische schematische Ansichten des Fahrzeugs und der Ladestation.
- 5-6 sind veranschaulichende Ansichten eines Bildschirms einer Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung, die das Fahrzeug in Bezug auf die Ladestation veranschaulichen.
- 7-8 sind schematische Ansichten von beispielhaften Antennenschaltungen in dem Fahrzeug.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zum Empfangen einer drahtlosen Ladung von der Ladestation unter Verwendung von Bodenradar veranschaulicht.
- 10 ist eine schematische Ansicht einer Ausrichtung zwischen der Ladespule der Ladestation und einer Empfangsspule eines Empfängers in dem Fahrzeug.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Es wird nun auf die Figuren Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche oder identische Merkmale oder Elemente darstellen und ein Drahtlosladesystem 10 zum Laden eines Fahrzeugs 12 gezeigt ist. Das System 10 beinhaltet eine Ladestation 14 (die z. B. in einem Abschnitt einer Fahrbahn 16 angeordnet ist) und ein Ausrichtungssystem 20 an Bord des Fahrzeugs 12 (siehe 1-4). Unter anderem verwendet das System 20 Bodenradar, um bei der präzisen Ausrichtung eines Empfängers 22 an Bord des Fahrzeugs 12 an einem Sender 24 der Ladestation 14 zu helfen. Auf diese Art und Weise erfordert das System 20 keine visuelle Kennzeichnung von oberirdischen Objekten und/oder Fahrbahnmarkierungen, um eine Empfangsspule 25 des Empfängers 22 an einer Ladespule 26 des Senders 24 auszurichten. Ferner muss die Ladestation keine Leistung verschwenden, indem sie eine Ortungsbake aussendet. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist das System 20 somit unter vielen Außenumgebungsbedingungen geeignet - z. B. einschließlich Szenarien, in denen die oberirdischen Objekte und/oder Fahrbahnmarkierungen nicht vorhanden sind, die Fahrbahnmarkierungen abgenutzt oder verwittert sind und/oder die Markierungen mit Laub, Schnee, Schmutz oder anderen Ablagerungen usw. bedeckt sind.
-
1-4 veranschaulichen das Fahrzeug 12, das das Ausrichtungssystem 20 umfasst. Das Fahrzeug 12 ist als Personenkraftwagen gezeigt; bei dem Fahrzeug 12 kann es sich jedoch auch um einen Lastkraftwagen, eine Geländelimousine (sports utility vehicle - SUV), ein Wohnmobil, einen Bus oder dergleichen handeln, der/das/die das Ausrichtungssystem 20 beinhaltet. Das Fahrzeug 12 kann ein Elektrofahrzeug sein. Im hier verwendeten Sinne ist ein Elektrofahrzeug ein beliebiges Fahrzeug, das sich zum Antrieb und Betrieb hauptsächlich auf elektrische Energie stützt; zu nicht einschränkenden Beispielen gehören Batterieelektrofahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge und andere Varianten von Elektrofahrzeugen.
-
Das Fahrzeug 12 kann in einem beliebigen von einer Reihe von autonomen Modi betrieben werden. In mindestens einem Beispiel kann das Fahrzeug 12 als autonomes Taxi, autonomer Schulbus oder dergleichen betrieben werden - z. B. in einem vollautonomen Modus (z. B. Stufe 5) betrieben, wie durch die Society of Automotive Engineers (SAE) (die den Betrieb mit den Stufen 0-5 definiert hat) definiert. Zum Beispiel überwacht oder steuert ein menschlicher Fahrer bei Stufe 0-2 den Großteil der Fahraufgaben, oftmals ohne Hilfe von dem Fahrzeug 12. Zum Beispiel ist ein menschlicher Fahrer bei Stufe 0 („keine Automatisierung“) für alle Fahrzeugvorgänge verantwortlich. Bei Stufe 1 („Fahrerassistenz“) unterstützt das Fahrzeug 12 manchmal beim Lenken, Beschleunigen oder Bremsen, aber der Fahrer ist noch immer für die große Mehrheit der Fahrzeugsteuerung verantwortlich. Bei Stufe 2 („Teilautomatisierung“) kann das Fahrzeug 12 das Lenken, Beschleunigen und Bremsen unter bestimmten Umständen ohne menschliche Interaktion steuern. Bei Stufe 3-5 übernimmt das Fahrzeug 12 mehr fahrbezogene Aufgaben. Bei Stufe 3 („bedingte Automatisierung“) kann das Fahrzeug 12 das Lenken, Beschleunigen und Bremsen unter gewissen Bedingungen sowie das Überwachen der Fahrumgebung bewältigen. Bei Stufe 3 kann es jedoch erforderlich sein, dass der Fahrer gelegentlich eingreift. Bei Stufe 4 („hohe Automatisierung“) kann das Fahrzeug 12 die gleichen Aufgaben wie bei Stufe 3 bewältigen, ist jedoch nicht darauf angewiesen, dass der Fahrer in bestimmten Fahrmodi eingreift. Bei Stufe 5 („Vollautomatisierung“) kann das Fahrzeug 12 alle Aufgaben ohne Eingreifen des Fahrers bewältigen. In mindestens einem Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 12 mindestens durch einen Computer ausgeführte Anweisungen, die ein sogenanntes Einparkhilfeprogramm erleichtern, wobei das Fahrzeug 12 unter Verwendung von programmierten Anweisungen, die durch einen oder mehrere bordeigene Computer ausgeführt werden, sich selbst ohne menschliche Interaktion genau einparken kann - z. B. unter Verwendung von Koppelnavigationstechnik.
-
Wie in 3-4 gezeigt, kann das Ausrichtungssystem 20 des Fahrzeugs 12 eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationsnetzverbindung 28 umfassen, die zwischen unter anderem den Folgenden eine Verbindung herstellt und Kommunikation erleichtert: einem Computer 30, der dazu konfiguriert ist, den Empfänger 22 zu steuern und die Fahrzeugpositionierung in Bezug auf die Ladespule 26 zu steuern; einer Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung 32, die für Benutzer innerhalb einer Fahrzeugkabine 33 geeignet ist und Benutzereingabedaten empfängt und/oder Ausgabedaten bereitstellt (die mit dem Laden des Fahrzeugs in Zusammenhang stehen); einem Navigationssystem 34, das bordeigene Trägheitsdaten empfängt und/oder verarbeitet, die zur Koppelnavigation verwendet werden; einem Radio-Detection-and-Ranging-(Radar-)System 36, das dazu verwendet werden kann, den Boden zu durchdringen und die Ladespule 26 darin zu identifizieren; einer Telematikvorrichtung 38, die dazu verwendet wird, unter anderem mit der Ladestation 14 zu kommunizieren; und dem Empfänger 22, der dazu verwendet wird, eine drahtlose Ladung von der Ladestation 14 zu empfangen.
-
Die Kommunikationsnetzverbindung 28 kann eines oder mehrere von einem Controller-Area-Network-(CAN-)Bus, Ethernet, Local Interconnect Network (LIN), einer Glasfaserverbindung oder dergleichen umfassen, die mit einem beliebigen geeigneten Kommunikationsprotokoll verwendet werden kann. Die Netzverbindung 28 ist nicht auf Datenbusumsetzungen beschränkt; z. B. kann die Verbindung 28 alternativ oder in Kombination damit eine oder mehrere diskrete drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen umfassen.
-
Der Computer 30 kann mindestens einen Prozessor 42 und Speicher 44 umfassen. Der Prozessor 42 kann dazu programmiert sein, digitale Anweisungen zu verarbeiten und/oder auszuführen, um mindestens einige der hier beschriebenen Aufgaben auszuführen. Nicht einschränkende Beispiele für den Prozessor 42 beinhalten einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder eine Steuerung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit - ASIC) usw. - um nur einige zu nennen. Zudem beinhalten einige nicht einschränkende Beispiele für digital gespeicherte Anweisungen - die in dem Speicher 44 gespeichert und durch den Prozessor 42 ausgeführt werden können - Folgendes: Bestimmen eines Auslösers hinsichtlich einer Geofence-Region zum drahtlosen Laden; Empfangen von Positionsbestimmungsdaten von einer oder mehreren Kameras, Drahtlosknoten oder dergleichen; Lokalisieren der Ladespule 26 in dem Boden; Identifizieren einer Form der Ladespule 26; Bestimmen eines Schwerpunkts der identifizierten Form; Verwenden von Bodenradardaten zum vertikalen Ausrichten einer Achse der Empfangsspule 25 an dem Schwerpunkt der Ladespule 26; Verwenden von Koppelnavigationsanweisungen während der Ausrichtung; Bestimmen, ob das drahtlose Laden abgeschlossen ist; und Speichern eines Geotags der Stelle für künftige Ladeereignisse. Zusätzliche Beispiele für Anweisungen, die statt und/oder zusätzlich zu diesen Beispielen verwendet werden können, sowie Abfolgen von Anweisungen, sind in dem einen oder den mehreren nachstehenden Prozessen beschrieben.
-
Der Speicher 44 kann ein beliebiges nichttransitorisches computernutzbares oder -lesbares Medium beinhalten, das eine(n) oder mehrere Speichervorrichtungen oder -artikel beinhalten kann. Beispielhafte nichttransitorische computernutzbare Speichervorrichtungen beinhalten herkömmlichen Festplatten, Festkörperspeicher, Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), Festwertspeicher (read-only memory - ROM), löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (erasable programmable read-only memory - EPROM), elektrisch löschbaren und programmierbaren Festwertspeicher (electrically erasable programmable read-only memory - EEPROM) sowie beliebige andere flüchtige oder nichtflüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien beinhalten zum Beispiel optische Platten oder Magnetplatten und andere dauerhafte Speicher und flüchtige Medien können zum Beispiel zudem dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM) beinhalten. Diese Speichervorrichtungen sind nicht einschränkende Beispiele; z. B. existieren andere Formen von computerlesbaren Medien und diese beinhalten magnetische Medien, Compact Disc ROM (CD-ROM), Digital Video Disc (DVD), andere optische Medien, einen beliebigen geeigneten Speicherchip oder eine beliebige geeignete Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer auslesen kann. Wie vorstehend erörtert, können auf dem Speicher 44 ein oder mehrere Computerprogrammprodukte gespeichert sein, die als Software, Firmware oder andere Programmieranweisungen ausgeführt sein können, die durch den Prozessor 42 ausführbar sind.
-
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung 32 kann beliebige geeignete Eingabe- und/oder Ausgabevorrichtungen wie etwa Schalter, Knöpfe, Bedienelemente, Anzeigen, Audioquellen usw. beinhalten - z. B. an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, an einem Lenkrad, an anderer Stelle in dem Fahrzeug 12 oder einer Kombination daraus. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die HMI-Vorrichtung 32 einen Bildschirm 48 umfassen, um Navigations- und Positionsbestimmungsinformationen anzuzeigen, die zum Laden des Fahrzeugs 12 sachdienlich sind. In einigen Beispielen handelt es sich bei dem Bildschirm 48 um einen interaktiven Touchscreen; dies ist jedoch nicht erforderlich.
-
Der Bildschirm 48 kann unter Verwendung von Hardware und/oder Software segmentiert sein. Gemäß mindestens einem Beispiel ist der Bildschirm 48 unter Verwendung von Software in zwei Abschnitte 50, 52 (z. B. einen Teilbildmodus) segmentierbar - siehe z. B. das in 5 gezeigte beispielhafte Bildschirmfoto. In diesem Beispiel kann der erste Abschnitt 50 des Bildschirms 48 eine Vorder- oder Rückansicht des Fahrzeugs 12 anzeigen (was z. B. durch die HMI-Vorrichtung 32 und/oder den Computer 30 auf Grundlage einer empfangenen Eingabe umgeschaltet werden kann, die angibt, dass ein Getriebezustand des Fahrzeugs FAHREN (Vorwärtsmodus) bzw. RÜCKWÄRTSGANG lautet) - in diesem Fall wird ein Bildschirmfoto der Rückansicht gezeigt. Der zweite Abschnitt 52 des Bildschirms 48 kann - aus einer Draufsicht (oder sogenannten Vogelperspektive) auf das Fahrzeug 12 - eine Darstellung des Senders 24, der innerhalb einer repräsentativen Fahrbahn verlegt ist, in Bezug auf eine repräsentative Position des Fahrzeugs 12 anzeigen. Der Bildschirm 48 kann zudem andere Merkmale, Bilder, Symbole, Text usw. veranschaulichen. Zum Beispiel zeigt der Abschnitt 50 in 5 Zeichen 54 für einen projizierten Weg, die dabei nützlich sind, einen Benutzer (oder Computer 30) beim Ausrichten des Fahrzeugs 12 an dem Sender 24 zu unterstützen.
-
6 ist ein beispielhaftes Bildschirmfoto, das eine Umsetzung eines Voll- oder Nicht-Teilbildmodus zeigt. In diesem Beispiel kann der Abschnitt 52 (durch die HMI-Vorrichtung 32 und/oder den Computer 30) so erweitert werden, dass er auf eine Gesamtheit (oder beinahe eine Gesamtheit) des Bildschirms 48 passt. Die Draufsicht könnte eine Einblendung der detektierten Spule beinhalten. Selbstverständlich sind die Veranschaulichungen der Bildschirmfotos aus 5-6 lediglich Beispiele und es können andere geeignete Daten zusätzlich dazu oder stattdessen angezeigt werden.
-
Gemäß einem Beispiel ist die HMI-Vorrichtung 32 (und/oder der Computer 30), wenn sich das Fahrzeug 12 einem Schwellenabstand von dem Sender 24 nähert, mit Anweisungen zum Umschalten oder Übergehen des Bilds von einem Teilbild (z. B. 5) zu einem Vollbild (z. B. 6) programmiert. Gemäß einem Beispiel entspricht der Schwellenabstand einer Länge eines Fahrzeugs (wie z. B. des Fahrzeugs 12). Gemäß einem anderen Beispiel ist der Schwellenabstand geringer als eine Fahrzeuglänge und entspricht einem Abstand zwischen einem Schwerpunkt 56 der Ladespule 26 (des Senders 24) und einem vorderen Ende 58 des Fahrzeugs 12 (1). Gemäß einem Beispiel entspricht der Schwellenabstand einer Grenze 60 einer Geofence-Region 62; somit kann in diesem Beispiel die HMI-Vorrichtung 32 (und/oder der Computer 30) mit Anweisungen zum Umschalten des Bilds von einem Teilbild (z. B. 5) zu einem Vollbild (z. B. 6) programmiert sein, wenn das Fahrzeug 12 eine Grenze in die Geofence-Region 62 überquert. Im hier verwendeten Sinne ist eine Geofence-Region ein Bereich der Fahrbahn 16, der die eingebettete Ladespule 26 beinhaltet. In mindestens einigen Beispielen können von der Ladestation 14 empfangene Daten den Computer 30 bei der seitlichen Ausrichtung und Längsausrichtung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Geofence-Region 62 unterstützen und somit bei der Ausrichtung der Empfangsspule 25 (des Empfängers 22) an der Ladespule 26 (dem Sender 24).
-
Die Geofence-Region 62 beinhaltet eine oder mehrere Grenzen, die einen eingeschlossenen Bereich definieren (z. B. kann sie elliptisch sein, rechteckig sein oder eine beliebige andere geeignete Form aufweisen). In einigen Beispielen kann die Geofence-Region 62 weniger als oder gleich 1200 Quadratfuß (z. B. 240 Zoll mal 720 Zoll) groß sein. Zudem bezeichnet im hier verwendeten Sinne der Ausdruck Fahrbahn eine Bodenfläche unter dem Fahrzeug 12 oder eine Fläche einer Struktur zwischen dem Fahrzeug 12 und Boden unter dem Fahrzeug 12. Somit kann Fahrbahn Schmutz, Gras, Asphalt, Beton, Kies, Holzbretter, Ziegelsteine usw. umfassen. Zusätzliche Aspekte der Geofence-Region 62 und Verwendungen davon werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
-
Unter Rückkehr zu 4 kann das Navigationssystem 34 einen oder mehrere Sensoren wie etwa ein Positionsbestimmungssystem mittels Satelliten (wie z. B. eine Einheit für das globale Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System - GPS) und ein globales Navigationssatellitensystem (Global Navigation Satellite System - GLONASS)), Bewegungssensoren (wie z. B. Beschleunigungsmesser), Drehsensoren (z. B. Kreiselinstrumente), Fahrzeugraddrehgeber und dergleichen und/oder andere Vorrichtungen als inertiale Messeinheit (inertial measurement unit - IMU) umfassen. Das Navigationssystem 34 kann mit Anweisungen zum Bestimmen von Koppelnavigation des Fahrzeugs 12 und/oder Bereitstellen von Koppelnavigationsdaten an den Computer 30 konfiguriert und/oder programmiert sein, wodurch z. B. ermöglicht wird, dass der Computer 30 Koppelnavigation des Fahrzeugs bestimmt. Wie nachstehend beschrieben, können Koppelnavigation und andere gleichwertige Systeme dazu verwendet werden, eine sich vertikal nach unten erstreckende Achse 63 der Empfangsspule 25 in Bezug auf einen Schwerpunkt 56 der Ladespule 26 (wie in 3 am besten gezeigt) genau zu positionieren. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel ist über Computersteuerung und Koppelnavigationstechniken eine Bewegung des Fahrzeugs 12 (über den Computer 30) möglich, sodass sich die Achse 63 innerhalb eines Abstands von 0-5 Zentimetern (cm) von dem Schwerpunkt 56 befindet. Auf diese Art und Weise kann der Wirkungsgrad des drahtlosen Ladens erhöht werden, wobei der Wirkungsgrad z. B. als elektrische Energie, die pro Zeiteinheit von der Ladespule 26 an die Empfangsspule 25 übertragen wird (Kilojoule/Sekunde), definiert ist.
-
Unter Rückkehr zu 4 kann das Radarsystem 36 eine Antennenschaltung 64 umfassen, die mindestens eine Antenne 66 umfasst, die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung einer Ultrabreitband-(ultra-wide band - UWB-)Funkwellenfrequenz Signale zu übertragen und Signalrückläufe zu empfangen. Insbesondere kann das Radarsystem 36 über die mindestens eine Antenne 66 dazu verwendet werden, Bodenradar (ground penetrating radar - GPR) (z. B. auch als bodendurchdringendes Georadar (ground-probing surface penetrating radar - SPR) bezeichnet) zu ermöglichen. Unter Verwendung des Radarsystems 36 als GPR-Vorrichtung kann der Computer 30 unter anderem die Ladespule 26 lokalisieren, eine zwei- oder dreidimensionale Form davon bestimmen und den entsprechenden Schwerpunkt 56 bestimmen.
-
Das Radarsystem 36 kann beliebige geeignete zerstörungsfreie GPR-Techniken verwenden, zu denen unter anderem Polarisation, Doppelpolarisation, Bildfusion, Rauschminderung, Störunterdrückung, statistische Analyse, Techniken mit synthetischer Apertur, Techniken mit Optimalfilter und dergleichen gehören. Gemäß einem Beispiel verwendet die Antennenschaltung 64 UWB-Frequenzen in einem Bereich von 210 Megahertz (MHz) - 2,5 Gigahertz (GHz). Gemäß mindestens einem Beispiel kann die Betriebsfrequenz der Antennenschaltung 64 auf innerhalb von 210-800 MHz beschränkt sein. Gemäß mindestens einem Beispiel kann die Betriebsfrequenz der Antennenschaltung 64 500 MHz betragen. Wie nachstehend erläutert, kann die Betriebsfrequenz der Antennenschaltung 64 in mindestens einem Beispiel abstimmbar sein, sodass die Frequenz infolgedessen, dass sich das Fahrzeug 12 näher zu der Ladespule 26 bewegt, erhöht werden kann.
-
4 veranschaulicht die Antennenschaltung 64, die eine einzelne Antenne (Antenne 66) aufweist. Diese Schaltung 64 kann andere Schaltungskomponenten (nicht gezeigt) umfassen, zu denen z. B. andere diskrete Komponenten (z. B. Kondensatoren, Widerstände, Schalter usw.), Filterschaltungen, Mischerschaltungen und dergleichen gehören. Gemäß einem Beispiel kann die Antenne 66 an einer beliebigen geeigneten Stelle des Fahrzeugs angeordnet sein, einschließlich nahe der Empfangsspule 25 (dem Empfänger 22 - z. B. innerhalb von zwei Fuß davon).
-
Andere Beispiele für Antennenschaltungen existieren ebenfalls. Zum Beispiel kann, wie in 7 gezeigt, eine Antennenschaltung 64' mehrere Antennen 66, 68, 70 umfassen. In diesem Beispiel kann die Antenne 66 nahe der Spule 25 des Empfängers 22 (z. B. innerhalb von zwei Fuß) angeordnet sein, die Antenne 68 näher an dem vorderen Ende 58 angeordnet sein und die Antenne 70 näher an einem hinteren Ende 72 des Fahrzeugs 12 angeordnet sein.
-
Gemäß einer anderen Antennenanordnung (siehe 8) und lediglich beispielhaft kann eine Antennenschaltung 64" umfassen, dass die Antenne 66 an einer ähnlichen Stelle in Bezug auf das Fahrzeug 12 angeordnet ist. Die Antennen 68, 74 können in Richtung des vorderen Endes 58 des Fahrzeugs angeordnet sein und die Antennen 70, 76 können näher an dem hinteren Ende 72 des Fahrzeugs angeordnet sein. Wenngleich eine Antenne 66 näher an der Empfangsspule 25 gezeigt ist, ist dies nicht erforderlich. Die veranschaulichenden Anordnungen aus 7-8 können dazu verwendet werden, die Auflösung, GPR-Qualität zu verbessern, eine dreidimensionale Hüllkurve der verlegten Ladespule 26 besser zu rekonstruieren und dergleichen - z. B., indem der Computer 30 Signaldaten in einer erhöhten Menge empfängt und verarbeitet.
-
Unter Rückkehr zu 4 kann die Telematikvorrichtung 38 eine beliebige geeignete Telematikrechenvorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, drahtlos mit anderen elektronischen Vorrichtungen zu kommunizieren, zu denen z. B. eine Ladestation 14, mobile Vorrichtungen und andere Fahrzeuge gehören. Eine derartige drahtlose Kommunikation über die Telematikvorrichtung 38 kann die Verwendung von Folgendem beinhalten: Mobilfunktechnik (z. B. LTE, GSM, CDMA und/oder anderen Mobilfunkkommunikationsprotokollen), Nahbereichsdrahtloskommunikationstechnik (z. B. unter Verwendung von Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), dedizierter Nahbereichskommunikation (dedicated short range communication - DSRC) und/oder anderen Nahbereichsdrahtloskommunikationsprotokollen) oder einer Kombination daraus. Zu einer derartigen Kommunikation gehören außerdem sogenannte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2V-) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(V2I-)Kommunikation - die alle für den Fachmann nachvollziehbar sind. Gemäß mindestens einem Beispiel beinhaltet Nahbereichsdrahtloskommunikation zwischen dem Fahrzeug 12 und der Ladestation 14 über die Telematikvorrichtung 38 eines von den Folgenden: DSRC, einem Wi-Fi-Protokoll, einem Wi-Fi-Direct-Protokoll, Bluetooth oder BLE.
-
Der Empfänger 22 kann die Empfangsspule 25 und ein Leistungsverwaltungssystem 82, das die Zufuhr von Energie zu dem Fahrzeug 12 erleichtert, umfassen. Die Spule 25 kann eine beliebige geeignete Anordnung von leitfähigem Draht umfassen (z. B. einen Draht mit einer beliebigen geeigneten Stärke, eine beliebige geeignete Anzahl von Windungen, eine beliebige geeignete Form oder Anordnung usw.). Wie die Ladespule 26 kann die Empfangsspule 25 einen Schwerpunkt 84 und eine entsprechende Achse 63 aufweisen (wie vorstehend erörtert; siehe z. B. 3). Gemäß einer beispielhaften Anordnung ist die Spule 25 an einem Rahmen 85 des Fahrzeugs 12 montiert und wird an einer Unterseite 86 davon getragen. Auf diese Art und Weise kann das Fahrzeug 12 über die Ladespule 26 fahren und auf Grundlage von Steuerung durch den Computer 30 seine Spule 25 in Bezug darauf anordnen.
-
Unter Rückkehr zu 4 kann das Leistungsverwaltungssystem 82 beliebige geeignete Elektronik umfassen, um induzierten Strom durch die Spule 25 in speicherbare Energie umzuwandeln. Gemäß dem veranschaulichten Beispiel umfasst das System 82 einen AC/DC-Wechselrichter 88 und eine Batterie 90. Unter Verwendung von fachbekannten Techniken empfängt der Wechselrichter 88 Wechselstrom aus der Spule 25 (der z. B. durch Wechselstrom durch die Spule 26 induziert wird) und wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um - wodurch ermöglicht wird, dass er in der Batterie 90 gespeichert wird.
-
Wie in 4 gezeigt, kann das Fahrzeug 12 zudem ein Sensorpaket 92 umfassen, das z. B. an den Computer 30 gekoppelt gezeigt ist. Das Sensorpaket 92 kann eine oder mehrere Abbildungsvorrichtungen (wie z. B. Kameras, Laser-Ranging-and-Detection-Vorrichtungen usw.), einen oder mehrere Nahbereichsdrahtloskommunikationsknoten (z. B. mit Fähigkeit zum Empfangen (RX) und dergleichen RX/Senden (TX)) und dergleichen umfassen. Diese und andere Sensorvorrichtungen können dazu ausgelegt sein, computergestütztes Fahren in einem voll- oder teilautonomen Modus zu ermöglichen. Vorrichtungen des Sensorpakets 92 können, wie nachstehend erläutert, Markierungen auf der Fahrbahn 16 (wenn diese vorhanden sind oder nicht abgenutzt sind) identifizieren, Beschilderung 100 (siehe 1-3) identifizieren, die angibt, dass eine Ladestation 14 vorhanden ist, oder einen oder mehrere Kommunikationsknoten 102, 104, 106 der Ladestation 14 empfangen und/oder damit kommunizieren (wodurch z. B. die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Geofence-Region 62 erleichtert wird).
-
Unter erneuter Rückkehr zu 3-4 ist ein Beispiel für die Ladestation 14 veranschaulicht. Die Station 14 kann einen Abschnitt der Fahrbahn 16 - der einen oder mehrere Kommunikationsknoten (z. B. 102-106) aufweist, die an die Fahrbahn 16 gekoppelt (oder in diese eingebettet) sind - und den Sender 24 umfassen. Der Abschnitt der Fahrbahn 16 kann die Geofence-Region 62 beinhalten, die vorstehend beschrieben ist. In einigen Fällen beinhaltet die Fahrbahn 16 eine Parkfläche - z. B. eine Parkbucht am Straßenrand oder einen Parkplatz. Die Knoten sind nicht erforderlich; ferner kann die Menge von einer Umsetzung zur anderen variieren. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Knoten 102-106 Nahbereichsdrahtlossender oder -empfänger, die an den Sender 24 gekoppelt sind und durch diesen gesteuert werden. Gemäß mindestens einem Beispiel sind die Knoten 102-106 dazu konfiguriert, Drahtlossignale bereitzustellen, um Sensoren an Bord des Fahrzeugs 12 zu unterstützen (die Knoten entsprechen, die dazu ausgelegt sind, Übertragungen zu empfangen und den Computer 30 beim Identifizieren eines Relativabstands auf Grundlage von Signalstärke, Einfallswinkel, Laufzeit usw. zu unterstützen). Somit können in einem Beispiel die Kommunikationsknoten des Pakets 92 dazu konfiguriert sein, gemäß einem von den Folgenden betrieben zu werden: DSRC, einem Wi-Fi-Protokoll, einem Wi-Fi-Direct-Protokoll, Bluetooth oder BLE.
-
Gemäß einem Beispiel (siehe 1-3) entspricht eine Stelle des Knotens 102 einer Eintrittsgrenze 60 (des Geofence 62), entspricht eine Stelle des Knotens 106 einer Austrittsgrenze 108 der Geofence-Region 62 und entspricht eine Stelle des Knotens 104 einer Zentralregion 110 der Geofence-Region 62. Auf diese Art und Weise kann der Computer 30 an Bord des Fahrzeugs 12 (über seine Kommunikationsknoten des Sensorpakets 92) unter Verwendung von drahtlosen Übertragungen von den Knoten 102-106 das Fahrzeug 12 grob innerhalb der Geofence-Region 62 anordnen (z. B. die Spulen 25, 26 innerhalb eines ersten Schwellenabstands voneinander anordnen). Wie nachstehend erläutert, kann der Computer 30 danach GPR und Koppelnavigationstechniken verwenden, um die Spulen 25, 26 in Bezug aufeinander innerhalb eines zweiten Schwellenabstands anzuordnen, wobei der zweite Schwellenabstand kleiner als der erste Schwellenabstand ist.
-
In mindestens einem Beispiel (3-4) - das alternativ oder in Kombination mit den Knoten 102-106 verwendet werden kann - umfasst die Fahrbahn 16 außerdem einen oder mehrere Drucksensoren 112, 114, die z. B. in eine obere Fläche 116 der Fahrbahn 16 eingebettet sind, sodass dann, wenn eine Schwellenkraft auf die Sensoren 112, 114 ausgeübt wird (die z. B. einem identifizierbaren Gewicht eines Straßenfahrzeugs entspricht), die Sensoren 112, 114 dem Sender 24 eine Angabe bereitstellen, dass sich ein Fahrzeug innerhalb der Geofence-Region 62 befindet. Es existieren noch andere Beispiele.
-
Wie am besten in 4 gezeigt, kann der Sender 24 die Spule 26, eine Leistungsquelle 120, eine Steuerung 122 und eine Telematikvorrichtung 124, die eine unabhängig Antenne aufweist und zudem an den einen oder die mehreren Kommunikationsknoten (z. B. 102-106) gekoppelt ist, umfassen. Die Ladespule 26 kann der Empfangsspule 25 ähnlich oder damit identisch sein; deshalb werden Merkmale und Eigenschaften davon hier nicht erneut beschrieben. Die Spule 26 ist in die Fahrbahn 16 eingebettet - im hier verwendeten Sinne bedeutet eingebettet vollständig unter der Fläche 116 oder mindestens teilweise unter der Fläche 116. Zum Beispiel kann die Spule 26 0,1-1,0 Meter unter der Fläche 116 angeordnet sein.
-
Die Leistungsquelle 120 kann eine beliebige elektronische Vorrichtung zum Bereitstellen von Leistung zum Antreiben der Ladespule 26 sein. Zum Beispiel kann die Quelle 120 Wechselstrom durch die Spule 26 mit einer beliebigen geeigneten Stromstärke und Spannung bereitstellen. Ferner kann die Quelle 120 selektiv durch die Steuerung 122 betätigt werden.
-
Die Steuerung 122 kann ein beliebiger geeigneter Computer oder eine beliebige geeignete Rechenvorrichtung sein, der bzw. die einen Prozessor (nicht gezeigt) und Speicher (nicht gezeigt) aufweist. Zum Beispiel kann die Steuerung 122 mit ausführbaren Anweisungen zu Folgendem programmiert sein: selektives Steuern der Betätigung der Spule 26 auf Grundlage darauf, dass bestimmt wird, dass sich ein Fahrzeug innerhalb der Geofence-Region 62 befindet - z. B. unter Verwendung von Sensordaten von den Knoten 102-106 und/oder von den Sensoren 112, 114; Steuern der Menge der von der Spule 26 übertragenen Leistung; Kommunizieren mit Fahrzeugen (wie etwa dem Fahrzeug 12) über die Telematikvorrichtung 124 (die der Vorrichtung 38 ähnlich oder damit identisch sein kann - somit wird sie hier nicht erneut beschrieben); und Ausführen von anderen geeigneten Anweisungen. Wie weiter unten erläutert, kann das Fahrzeug 12 seine Empfangsspule 25 auch dann an der Ladespule 26 ausrichten, wenn sich die Leistung zu der Spule 26 in einem inaktiven Zustand befindet - z. B. unter Verwendung von bodendurchdringenden Erfassungstechniken. Auf diese Art und Weise wird Energie gespart, da die Spule 26 nicht stromführend oder betriebsbereit sein muss, damit der Computer 30 die Spule 25 an der Spule 26 ausrichtet. Sobald der Computer 30 der Telematikvorrichtung 124 (der Ladestation 14) kommuniziert (unter Verwendung der Telematikvorrichtung 38), dass die Spulen 25, 26 angemessen ausgerichtet sind, kann die Steuerung 122 dementsprechend, und wie nachstehend erläutert, die Ladespule 26 von dem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand umschalten und die drahtlose Ladungsübertragung beginnen.
-
Es wird nun auf 9 Bezug genommen, in der ein Prozess 900 zum drahtlosen Laden des Fahrzeugs 12 über die Ladestation 14 veranschaulicht ist - d. h. ein Prozess zum Ausrichten der Spulen 25, 26 und zudem Laden der Batterie 90 über die Empfangsspule 25. Der Prozess umfasst eine Vielzahl von Anweisungen, die nachstehend als Logikblöcke beschrieben sind.
-
Der Prozess kann bei Block 905 anfangen, bei dem die Ladestation 14 identifiziert wird. Gemäß mindestens einem Beispiel wird das Fahrzeug 12 in einem vollautonomen Modus (z. B. Stufe 5) betrieben. In diesen derartigen Beispielen kann der Computer 30 die Ladestation 14 auf vielfältige Art und Weise identifizieren - wozu z. B. unter anderem Folgendes gehört: Empfangen (über das Sensorpaket 92) von Bilddaten und unter Verwendung der Daten Identifizieren von visuellen Zeichen wie etwa Beschilderung 100 oder Fahrbahnmarkierungen, Abrufen eines mit der Ladestation 14 assoziierten gespeicherten Geotags aus dem Speicher 44 und unter Verwendung des Navigationssystems 34 Bestimmen, dass sich das Fahrzeug 12 der Station 14 nähert; und/oder Empfangen einer drahtlosen Nachricht, die seine Nähe angibt - z. B. von der Station 14, von einem anderen Fahrzeug über V2V, von einem Fernserver oder dergleichen.
-
Wenn ein Mensch das Fahrzeug 12 mindestens teilweise betreibt (z. B. gemäß den Autonomiestufen 0-4), dann kann die HMI-Vorrichtung 32 Informationen hinsichtlich der Nähe der Ladestation 14 anzeigen. Zum Beispiel kann der Computer 30 einen Ladestand der Batterie 90 bestimmen, und wenn der Ladestand unter einem Schwellenwert liegt, kann der Computer 30 bewirken, dass die HMI-Vorrichtung 32 dem Fahrer eine Benachrichtigung bereitstellt, dass er sich der Ladestation 14 nähert.
-
Bei Block 910, der darauffolgt, kann der Computer 30 drahtlos mit der Ladestation 14 kommunizieren - z. B. von Telematikvorrichtung 38 zu Telematikvorrichtung 124. Gemäß einem Beispiel kann der Computer 30 Positionsinformationen (z. B. GPS-Koordinatendaten oder dergleichen) erlangen. In einigen Beispielen kann Block 910 übersprungen werden, da diese Informationen während Block 905 beschafft werden können (oder ein menschlicher Fahrer kann z. B. die Positionsinformationen unter Verwendung der Sichtlinie, Beschilderung usw. bestimmen).
-
Bei Block 915 wird das Fahrzeug 12 in Richtung der Ladestation 14 bewegt - und insbesondere in mindestens einem Beispiel in Richtung der Geofence-Region 62. Im vollautonomen Modus kann der Computer 30 autonom in Richtung der Geofence-Region 62 und mindestens teilweise in diese hineinfahren. Gemäß einem Beispiel kann dies unter Verwendung von GPS-Koordinatendaten erzielt werden. In einem anderen Beispiel kann das Fahrzeug 12 innerhalb von einem Schwellenabstand von oberirdischer Beschilderung 100 (z. B. innerhalb von 5-20 Fuß) fahren.
-
Andere Beispiele sind ebenfalls möglich - darunter z. B., dass ein menschlicher Fahrer das Fahrzeug in Richtung der Geofence-Region 62 fährt. In mindestens einem Beispiel kann die HMI-Vorrichtung 32 Informationen hinsichtlich der Ladestation 14 in einem Teilbildmodus anzeigen - wie vorstehend erörtert (und in 5 gezeigt). Wenn das Fahrzeug in die Grenze 60 der Geofence-Region 62 eintritt oder diese überquert, kann ferner die HMI-Vorrichtung 32 dazu konfiguriert oder programmiert sein, in einen Vollbildmodus (6) umzuschalten.
-
Der Prozess 900 kann mit oder ohne visuelle Zeichen und/oder mit oder ohne visuelle Ausrichtungszeichen ausgeführt werden. Somit wird der Prozess 900 lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung im Kontext einer Ladestation ohne jegliche Fahrbahnmarkierungen oder andere Indikatoren dafür, wo das Fahrzeug 12 geparkt oder angeordnet werden sollte, um eine drahtlose Ladung zu empfangen, beschrieben. In anderen veranschaulichenden Beispielen könnte die Fahrbahn 16 Markierungen und Zeichen aufweisen; die Zeichen könnten jedoch mit Schmutz, Ablagerungen, Schnee, Eis, Laub usw. bedeckt sein und/oder die Markierungen könnten beträchtlich verblasst oder abgenutzt sein, sodass es sein kann, dass das Sensorpaket 92 an Bord des Fahrzeugs 12 nicht dazu in der Lage ist, diese zu identifizieren.
-
Bei Block 920, der darauffolgt, kann der Computer 30 bestimmen, ob sich das Fahrzeug 12 innerhalb der Geofence-Region 62 befindet. Zum Beispiel kann die Ladestation 14 die Kommunikationsknoten 102-106 aktivieren, die eine relative Angabe der Position des Fahrzeugs 12 bereitstellen können. Zum Beispiel kann der Computer 30 (über Kommunikationsknoten des Sensorpakets 92) unter Verwendung von bekannten Positionsmesstechniken wie etwa Empfangssignalstärke (z. B. RSSI), Einfallswinkel, Laufzeit usw. bestimmen, ob das Fahrzeug 12 zwischen den Knoten 102 und 106 positioniert ist. Alternativ oder in Kombination damit kann der Computer 30 eine Angabe der Fahrzeugposition auf Grundlage dessen empfangen, dass die Steuerung 122 unter Verwendung der Sensoren 112, 114 Drucksensordaten misst. Dies sind selbstverständlich lediglich Beispiele und andere Techniken zum Positionieren des Fahrzeugs 12 innerhalb der Geofence-Region 62 sind ebenfalls möglich. Wenn der Computer 30 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 12 nicht innerhalb der Region 62 befindet, dann kann der Prozess 900 zu Block 910 zurückspringen und zudem Block 915 und 920 wiederholen. Wenn der Computer 30 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 12 innerhalb der Region 62 befindet (oder sich ein Schwellenabschnitt des Fahrzeugs 12 innerhalb der Region 62 befindet), dann kann der Prozess 900 zu Block 925 übergehen.
-
Bei Block 925 kann der Computer 30 das Radarsystem 36 betätigen. Insbesondere kann der Computer 30 die Antennenschaltung 64 steuern - z. B. einschließlich der Richtung, Verstärkung, Auflösung usw. Wie vorstehend beschrieben, kann das Radarsystem 36 dazu konfiguriert sein, Bodenradar (GPR) auszuführen; somit kann das System 36 dem Computer 30 GPR-Daten bereitstellen. Diese GPR-Daten können nachverarbeitet werden (z. B. in lokalisierungsartige Daten oder dergleichen umgewandelt) oder sie können Rohdaten sein, die ermöglichen, dass der Computer 30 Nachverarbeitung ausführt.
-
Es existieren zudem andere Beispiele für Block 925. Zum Beispiel könnte das Radarsystem 36 früher betätigt werden - z. B. beim oder kurz nach dem Identifizieren der Ladestation (z. B. bei Block 905). In einem Beispiel wird eine Frequenz der Radarsignale erhöht, wenn sich das Fahrzeug 12 der Ladespule 26 nähert oder auf Grundlage einer Schwellennähe dazu. Das Verwenden von niedrigeren Frequenzen (z. B. 210 MHz), wenn das Fahrzeug 12 weiter von der Ladespule 26 entfernt ist, kann die Bodendurchdringung und Reichweite verbessern. Zudem kann das Erhöhen der Frequenz (z. B. auf 500 MHz), wenn das Fahrzeug 12 der Ladespule 26 näherkommt, eine größere Auflösung bereitstellen - und die schnelleren Dämpfungsraten können sich z. B. nicht auf die Abstandsmessung auswirken, da das Fahrzeug 12 dem Ziel (z. B. der Spule 26) ausreichend nah ist.
-
Bei Block 930 kann der Computer 30 unter Verwendung der GPR-Daten die Form und den Schwerpunkt 56 der Ladespule 26 (des Senders 24) bestimmen. Zum Beispiel können die GPR-Daten dazu verwendet werden, ein zwei- oder dreidimensionales Modell zu formulieren, und unter Verwendung des Modells kann der Schwerpunkt durch den Computer 30 berechnet werden.
-
Es versteht sich, dass sich die Ladespule 26 in dem inaktiven Zustand befinden kann - d. h. es bewegt sich minimaler bis kein Strom durch die Spule 26, während der Computer 30 die Spule 25 an der Spule 26 ausrichtet.
-
Bei Block 935 kann der Computer 30 die relative Stelle des Schwerpunkts 56 in Bezug auf die Empfangsspule 25 (des Empfängers 22) bestimmen. Block 935 kann Bestimmen eines Kurses (oder einer Richtung) und eines Abstands zwischen der Achse 63 und dem Schwerpunkt 56 beinhalten.
-
Bei Block 940, der darauffolgt, kann der Computer 30 die Bestimmung aus Block 935 mit einem Schwellenwert vergleichen. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Computer 30 bestimmen, ob ein bei Block 935 berechneter Abstand (zwischen der Achse 63 und dem Schwerpunkt 56) geringer als oder gleich einem Radius α (wie z. B. in 10 gezeigt) ist.
-
Zum Beispiel veranschaulicht 10 eine beispielhafte Spule 25 (des Empfängers 22), die Achsen x' und y' aufweist, die einer Längsachse x und einer Querachse y (des Fahrzeugs 12) entsprechen - d. h. die Achse x ist parallel zu der Achse x' und die Achse y ist parallel zu der Achse y'. Die Ausrichtung dient lediglich dem Zwecke der Erläuterung. Die Achsen x'-y' können ebenfalls eine entsprechende vertikale Achse aufweisen - nämlich z. B. die Achse 63, die durch den Schwerpunkt 84 der Empfangsspule 25 verlaufen kann. 10 veranschaulicht zudem den Radius a, der sich von einem Ursprung der Achsen x', y', 63 erstreckt. Gemäß einem Beispiel ist der Radius α ein maximaler Schwellenabstand zwischen der Achse 63 und dem Schwerpunkt 56 (der Ladespule 26) - z. B. zum Maximieren des Wirkungsgrads der Laderate (z. B. Erreichen eines Wirkungsgrads von 90-95 %). Wie nachstehend erläutert, können somit der Computer 30 und/oder das Navigationssystem 34 unter Verwendung von Koppelnavigationsdaten die Fahrzeugbewegung so steuern, dass die Spulen 25, 26 innerhalb des Schwellenradius α bewegt werden. Gemäß einem Beispiel kann der Radius α etwa 5 cm betragen; es können jedoch stattdessen andere Werte verwendet werden.
-
Wenn bei Block 940 der Abstand zwischen der Achse 63 und dem Schwellenwert 56 geringer als oder gleich dem Schwellenwert (z. B. Radius a) ist, dann kann somit der Prozess 900 zu Block 950 übergehen. Wenn der Abstand zwischen der Achse 63 und dem Schwellenwert 56 zudem größer als der Schwellenwert (z. B. größer als der Radius a) ist, dann kann der Prozess 900 zu Block 945 übergehen.
-
Bei Block 945 kann der Computer 30 Koppelnavigationsanweisungen verwenden, um das Fahrzeug 12 zu bewegen, sodass die Spulen 25, 26 genauer ausgerichtet werden, wenn die Spule durch Radar erkannt wird. In vollautonomen Umsetzungen kann der Computer 30 dies ohne Benutzerinteraktion ausführen. Wenn ein Fahrer Steuerung über das Fahrzeug 12 ausübt, kann die Fahrerübergabe wünschenswert sein. Dies kann dadurch erzielt werden, dass der Fahrer dem Computer 30 eine Eingabe bereitstellt (z. B. über die HMI-Vorrichtung 32 oder einige andere Bedienelemente) - die z. B. angibt, dass der Computer 30 Steuerung über die Beschleunigung, das Bremsen und Lenken des Fahrzeugs 12 ausüben kann. Ungeachtet dessen kann der Computer 30 letztlich das Fahrzeug 12 gemäß einem Koppelnavigationsmodus steuern und das Fahrzeug 12 inkrementell bewegen, sodass sich die Spulen 25, 26 der Ausrichtung nähern.
-
Im Anschluss an Block 945 kann der Prozess 900 zurückspringen und Block 940 erneut bestimmen. Das Zurückspringen zwischen Block 940 und 945 kann rekursiv sein, bis der Schwellenwert von Block 940 eingehalten wird.
-
Gemäß einem Beispiel aus Block 950 kann der Computer 30 das Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs 12 anweisen, das Getriebe in einen PARK-Modus zu versetzen. Danach kann der Computer 30 eine Bereitschaftsnachricht an die Ladestation 14 kommunizieren (z. B. über die Telematikvorrichtung 38) - die z. B. angibt, dass das drahtlose Laden fortgeführt werden kann.
-
Bei Block 955, der darauffolgt, kann eine drahtlose Ladung an der Empfangsspule 25 empfangen werden. Insbesondere kann die Steuerung 122 einen Schalter, eine Verbindung oder dergleichen zwischen der Leistungsquelle 120 und Spule 26 betätigen - wodurch z. B. Fluss erzeugt und Strom in der Spule 25 induziert wird. Auf Grundlage der Nähe der Spule 26 zu der Spule 25 kann drahtlose elektrische Ladung übertragen werden. Zudem kann auf Grundlage der Nähe innerhalb eines Schwellenwerts (Block 940) die Ladung beschleunigt ausgeführt werden.
-
Bei Block 960 kann der Computer 30 die Ladung der Batterie 90 überwachen. Wenn die Batterie 90 einen Schwellenladepegel erreicht, kann der Computer 30 bestimmen, das drahtlose Laden zu beenden (und zu Block 965 übergehen). In anderen Beispielen kann zusätzliches Laden erforderlich sein, bevor der Schwellenladepegel erreicht ist, und der Prozess 900 kann zu Block 955 zurückspringen und diesen wiederholen. Der Schwellenladepegel kann 100 % oder weniger betragen. In einigen Beispielen kann er Laden der Batterie 90 auf einen vorbestimmten Spannungspegel oder dergleichen beinhalten.
-
Bei Block 965 kann der Computer 30 eine drahtlose Nachricht zum Beenden der Ladungsübertragung an den Sender 24 übertragen. Auf diese Art und Weise kann Energie an der Ladestation 14 gespart werden. Als Reaktion darauf kann die Steuerung 122 die Übertragung der drahtlosen Ladung beenden. Selbstverständlich könnte bei Block 965 der Computer 30 (oder ein menschlicher Fahrer) einfach von der Ladestation 14 wegfahren und die Steuerung 122 könnte unter Verwendung von Daten von den Knoten 102-106 und/oder Sensoren 112, 114 die Wegfahrt des Fahrzeugs 12 bestimmen und die drahtlose Ladungsübertragung beenden. Im Anschluss an Block 965 kann der Prozess enden.
-
Der Prozess 900 könnte außerdem andere Anweisungen beinhalten. Zum Beispiel könnte der Computer 30 nach dem Identifizieren eines Standorts der Ladestation 14 Standortdaten (z. B. ein Geotag) der Station 14 für künftiges Laden in dem Speicher 44 speichern (falls sie z. B. noch nicht gespeichert sind). Wenn sich das Fahrzeug 12 zum Beispiel der Ladestation 14 in der Zukunft nähert (und einer Ladung bedarf), kann der Computer 30 auf Grundlage einer Schwellennähe zu dem Standort auslösen, dass das Fahrzeug 12 für eine drahtlose Ladung angehalten wird. Aiterativ könnte zum Beispiel eine Benachrichtigung - wie vorstehend erörtert - einem menschlichen Fahrer auf Grundlage der Schwellennähe dargestellt werden.
-
In anderen Beispielen kann Koppelnavigation nicht verwendet werden. Zum Beispiel kann ein menschlicher Fahrer den Einzelbildmodus (wie z. B. in 6 gezeigt) verwenden, um das Fahrzeug 12 manuell an der Ladespule 26 auszurichten. Zum Beispiel kann der Benutzer Echtzeit-Positionsbestimmungsinformationen hinsichtlich seiner Spule 25 in Bezug auf den Schwerpunkt 56 der Spule 26 empfangen.
-
Gemäß mindestens einem Beispiel könnte ein autonomer Einparkhilfemodus verwendet werden, um die Parkausrichtung zu berichtigen. Zum Beispiel könnte ein Benutzer den Fahrzeugempfänger teilweise über die Spule bringen, und dann könnte das Fahrzeug die Positionierung korrigieren. In mindestens einem Beispiel kann ein menschlicher Fahrzeugführer der HMI-Vorrichtung 32 eine Eingabe bereitstellen, sobald die Spulen 25, 26 angemessen ausgerichtet sind. Der Computer 30 kann eine Angabe der Eingabe von der HMI-Vorrichtung 32 empfangen und als Reaktion darauf drahtloses Laden ermöglichen und/oder der Steuerung 122 eine Nachricht zum Betätigen der Spule 26 bereitstellen - z. B. eine Schalterbetätigung durch einen Benutzer des Fahrzeugs 12.
-
Die vorstehende Beschreibung erörtert Möglichkeiten, wie das Fahrzeug 12 autonom Ladestationen bestimmen kann, das Fahrzeug 12 autonom an den Ladespulen ausrichten kann usw. Gemäß mindestens einem Beispiel kann der Computer 30 eine Angabe empfangen, dass ein Benutzer den Ausrichtungsmodus zum drahtlosen Laden über eine physische Taste/Software-Schaltfläche manuell angeschaltet hat.
-
Somit ist ein System zum drahtlosen Laden für ein Fahrzeug beschrieben worden. Das System kann ein Fahrzeug beinhalten, das ein Ausrichtungssystem aufweist, das einen Computer und eine Radio-Detection-and-Ranging-Vorrichtung beinhaltet, um das Fahrzeug an einer unterirdischen Ladespule auszurichten. Sobald es ausgerichtet ist, kann das Fahrzeug eine drahtlose Ladung empfangen.
-
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, einschließlich unter anderem Versionen und/oder Varianten der Anwendung Ford SYNC®, der Middleware AppLink/Smart Device Link, des Betriebssystems Microsoft® Automotive, des Betriebssystems Microsoft Windows®, des Betriebssystems Unix (z. B. des Betriebssystems Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), des Betriebssystems AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, des Betriebssystems Linux, der Betriebssysteme Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, des BlackBerry OS, vertrieben durch Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und des Betriebssystems Android, entwickelt durch Google, Inc. und die Open Handset Alliance, oder der QNX® CAR Platform for Infotainment, angeboten durch QNX Software Systems. Zu Beispielen für Rechenvorrichtungen gehören unter anderem ein bordeigener Fahrzeugcomputer, ein Computerarbeitsplatz, ein Server, ein Schreibtisch-, Notebook-, Laptop- oder Handcomputer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
-
Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt worden sind, einschließlich unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine zusammengestellt und ausgeführt werden, wie etwa der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, zu denen einer oder mehrere der hier beschriebenen Prozesse gehören. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung vielfältiger computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden.
-
Ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein beliebiges nichttransitorisches (z. B. physisches) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer (z. B. durch einen Prozessor eines Computers) ausgelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtiger Medien und flüchtiger Medien. Nichtflüchtige Medien können zum Beispiel optische Platten oder Magnetplatten und andere dauerhafte Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, der typischerweise einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, die Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser beinhalten, zu denen die Drähte gehören, die einen an einen Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus umfassen. Zu gängigen Formen von computerlesbaren Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer auslesen kann.
-
Zu hier beschriebenen Datenbanken, Datenbeständen oder sonstigen Datenspeichern können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten gehören, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, einer Gruppe von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (relational database management system - RDBMS) usw. Jeder derartige Datenspeicher ist im Allgemeinen innerhalb einer Rechenvorrichtung eingeschlossen, die ein Computerbetriebssystem wie etwa eines der vorstehend erwähnten einsetzt, und es wird auf eine oder mehrere beliebige von vielfältigen Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugegriffen werden und es kann in verschiedenen Formaten gespeicherte Dateien beinhalten. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die strukturierte Abfragesprache (Structured Query Language - SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Abläufe ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
-
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, Personal Computern usw.) umgesetzt sein, die auf damit assoziierten computerlesbaren Medien (z. B. Platten, Speichern usw.) gespeichert sind. Ein Computerprogrammprodukt kann derartige Anweisungen umfassen, die zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen auf computerlesbaren Medien gespeichert sind.
-
Der Prozessor ist über Schaltungen, Chips oder andere elektronische Komponenten umgesetzt und kann einen oder mehrere Mikrocontroller, einen oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (field programmable gate arrays - FPGAs), eine oder mehrere anwendungsspezifische Schaltungen (ASICs), einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (digital signal processors - DSPs), einen oder mehrere kundenintegrierte Schaltungen usw. beinhalten. Der Prozessor kann zum Verarbeiten der Sensordaten programmiert sein. Das Verarbeiten der Daten kann Verarbeiten der Videoeingabe oder eines anderen Datenstroms beinhalten, der durch die Sensoren aufgenommen wird, um die Fahrbahnspur des Host-Fahrzeugs und das Vorhandensein von Zielfahrzeugen zu bestimmen. Wie nachstehend beschrieben, weist der Prozessor die Fahrzeugkomponenten an, gemäß den Sensordaten betätigt zu werden. Der Prozessor kann in eine Steuerung, z. B. eine Steuerung für einen autonomen Modus, integriert sein.
-
Der Speicher (oder die Datenspeichervorrichtung) ist über Schaltungen, Chips oder andere elektronische Komponenten umgesetzt und kann einen oder mehrere von einem Festwertspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Flash-Speicher, einem elektrisch programmierbaren Speicher (EPROM), einem elektrisch programmierbaren und löschbaren Speicher (EEPROM), einer eingebetteten Multimediakarte (embedded MultiMediaCard - eMMC), einer Festplatte oder beliebigen flüchtigen oder nichtflüchtigen Medien usw. beinhalten. Der Speicher kann von Sensoren erhobene Daten speichern.
-
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Bestimmen, wenn sich ein Fahrzeug innerhalb einer Geofence-Region befindet, die eine Ladespule beinhaltet, die in eine Fahrbahn eingebettet ist; und Ausrichten einer Empfangsspule an dem Fahrzeug an der Ladespule unter Verwendung von Bodenradardaten.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Empfangen einer Angabe von einem Benutzer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung vor dem Bestimmen und Ausrichten gekennzeichnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Angabe auf Fahrbahndrucksensordaten.
-
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Angabe auf Drahtlossignalstärkedaten, Einfallswinkeldaten oder Laufzeitdaten.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Bestimmen ferner Anzeigen eines Bilds des Fahrzeugs und einer Ladestation auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle-(HMI-)Vorrichtung.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Anzeigen ferner Übergehen von einem Teilbildmodus zu einem Vollbildmodus, wenn sich das Fahrzeug in die Region bewegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich die Ladespule während des Ausrichtens in einem inaktiven Zustand.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Laden einer Batterie des Fahrzeugs über die Empfangsspule gekennzeichnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Übertragen einer Nachricht an eine Steuerung der Ladespule zum Beenden des Ladens, wenn ein Schwellenladepegel empfangen ist, gekennzeichnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner autonomes Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung von Koppelnavigation.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner Bestimmen, ob eine Achse einer Empfangsspule an dem Fahrzeug innerhalb eines Schwellenabstands von einem Schwerpunkt der Ladespule liegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner Erhöhen einer Radarsignalfrequenz, wenn sich das Fahrzeug der Ladespule nähert.
-
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich das Fahrzeug während des Ausrichtens in einem vollautonomen Modus.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Ausrichten einer Empfangsspule an einem Fahrzeug an einer Ladespule unter Verwendung von Bodenradardaten; und dann Empfangen von Induktionsladung an der Empfangsspule.
-
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich die Ladespule während des Ausrichtens in einem inaktiven Zustand.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner autonomes Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung von Koppelnavigation.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner Bestimmen, ob eine Achse der Empfangsspule innerhalb eines Schwellenabstands von einem Schwerpunkt der Ladespule liegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Ausrichten ferner Erhöhen einer Radarsignalfrequenz, wenn sich das Fahrzeug der Ladespule nähert.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Prozessor und Speicher, auf dem durch den Prozessor ausführbare Anweisungen gespeichert sind, wobei die Anweisungen Folgendes umfassen: Ausrichten einer Empfangsspule an einem Fahrzeug an einer Ladespule unter Verwendung von Bodenradardaten; und dann Empfangen von Induktionsladung an der Empfangsspule.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Antennenschaltung gekennzeichnet, die mindestens eine Antenne umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Ultrabreitband-Funkwellenfrequenz zu senden und zu empfangen.