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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Energiespeicher und eine diesem zugeordnete induktive Sekundärladeeinrichtung relativ zu einer bodenseitig positionsfest angeordneten induktiven Primärladeeinrichtung zur Durchführung eines induktiven Ladevorgangs des Energiespeichers, wobei mittels einer oder mehrerer fahrzeugseitig verbauter Erfassungseinrichtungen bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an die Primärladeeinrichtung die Position der Primärladeeinrichtung relativ zum Kraftfahrzeug erfasst und das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit der erfassten Positionsdaten automatisch längs eines anhand der Positionsdaten seitens einer Steuerungseinrichtung ermittelten Fahrwegs in eine Ladeposition relativ zu der Primärladeeinrichtung geführt wird.
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Zunehmend werden in Kraftfahrzeugen elektrische Energiespeicher verbaut, die es ermöglichen, das Fahrzeug teilweise oder vollständig elektrisch zu betreiben, wozu fahrzeugseitig ein oder mehrere entsprechende Elektromaschinen vorgesehen sind. Ein solcher Energiespeicher bedarf, neben der Möglichkeit, ihn durch Rekuperation während des laufenden Fahrbetriebs immer wieder zumindest teilzuladen, üblicherweise bei hinreichend niedrigem Ladezustand einer Neuladung. Dies kann, wie bereits schon üblich, über ein Ladekabel erfolgen, das an einer Ladestation und einer entsprechenden Ladeeinrichtung am Fahrzeug angeschlossen wird. Eine demgegenüber deutlich komfortablere Lademöglichkeit sieht ein induktives Laden des Kraftfahrzeugs vor. Hierzu ist als Primärladeeinrichtung üblicherweise bodenseitig fest verbaut eine entsprechende Ladespulenanordnung vorgesehen. Am Fahrzeug ist eine Sekundärladeeinrichtung vorgesehen, ebenfalls umfassend eine entsprechende Spulenanordnung. Zum Laden ist es erforderlich, die Sekundärladeeinrichtung, die üblicherweise im Unterboden des Fahrzeugs verbaut ist, in eine entsprechende Ladeposition relativ zur Primärladeeinrichtung zu bringen, üblicherweise ist sie oberhalb derselben zu positionieren. Ein Stromfluss durch die Primärladeeinrichtung erzeugt ein Magnetfeld, in dem sich dann die Sekundärladeeinrichtung befindet, wobei das Magnetfeld in der Sekundärladeeinrichtung wiederum einen Ladestrom induziert, der dem Laden des Energiespeichers dient. Die grundsätzliche Funktionsweise einer solchen induktiven Ladeeinrichtung bei einem Kraftfahrzeug ist bekannt.
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Ein Verfahren zur Positionierung eines eine Sekundärladeeinrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs relativ zu einer Primärladeeinrichtung, wie eingangs beschrieben, ist aus
DE 10 2013 207 907 A1 bekannt. Dort erfolgt über entsprechende fahrzeugseitig vorgesehene Erfassungseinrichtungen wie beispielsweise eine oder mehrere das Fahrzeugumfeld erfassende Kameras oder einen oder mehrere fahrzeugseitig verbaute Ultraschallsensoren eine Erfassung der Primärladeeinrichtung sowie eine Ermittlung des Abstands des Fahrzeugs hierzu. Eine Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs ist in der Lage, gestützt auf Informationen von entsprechend fahrzeugseitig verbauten Radsensoren oder Informationen über den Lenkwinkel eine Soll-Trajektorie zu ermitteln, längs welcher das Fahrzeug automatisch, also ohne Fahrereingriff, in die Ladeposition geführt werden kann. Der Fahrweg wird rechnerisch ermittelt, wozu die entsprechenden Eingangsparameter wie die Positionsinformationen zur Primärladeeinrichtung sowie die Informationen der Rad- und Lenkwinkelsensoren verarbeitet werden. Mit Erreichen der Ladeposition, in welcher die Sekundärladeeinrichtung relativ zur Primärladeeinrichtung positioniert ist, dass diese magnetisch koppeln können, kann der Ladevorgang beginnen. Die Dauer des Ladevorgangs hängt dabei davon ab, wie exakt eine ideale Ladeposition eingenommen werden kann. Das Erreichen der idealen Ladeposition ist jedoch nicht immer sichergestellt, da die Positionierungsgenauigkeit nur so gut ist, wie die Erfassung der Positionsdaten und die rechnerische Verarbeitung derselben ist.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach Einnahme der Ladeposition eine Überprüfung der Positionierungsgenauigkeit erfolgt, wobei bei Erfassung einer hinreichenden Ungenauigkeit ein der Fahrwegermittlung dienender Rechenalgorithmus adaptiert wird.
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Die Erfindung sieht vor, nach jedem Positionierungsvorgang respektive jedem Ladevorgang eine Überprüfung vorzunehmen, wie genau die Positionierung erfolgt ist, ob also die Verarbeitung der Eingangsdaten seitens der Steuerungseinrichtung auf Basis des für die Fahrwegermittlung vorgesehenen Rechenalgorithmus dazu geführt hat, dass eine ideale Ladeposition, die eine schnellstmögliche Ladung respektive eine maximale Energieübertragung ermöglicht, eingenommen wurde oder nicht. Ergibt die Überprüfung, dass die Positionierung zu ungenau war, so erfolgt erfindungsgemäß eine Adaption des Rechenalgorithmus, also eine Anpassung der rechnerischen Ermittlungsstrategie des Fahrwegs, um für einen nachfolgenden Positionierungsvorgang bei einem erneuten Laden des Energiespeichers eine bessere Positionierungsgenauigkeit zu erreichen. Dies ist dahingehend zweckmäßig und wichtig, um aufgrund einer möglichst idealen induktiven Kopplung von Primär- und Sekundärladeeinrichtung einen möglichst maximalen Energieübertrag zu erreichen und die Ladezeit möglichst kurz zu halten. Denn eine ungenaue Positionierung der Ladeeinrichtung relativ zueinander resultiert in einer unzureichenden elektromagnetischen Kopplung der Ladeeinrichtungen und damit zu einem reduzierten Energieübertrag, was sich in einer längeren Ladezeit auswirkt.
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Zur Überprüfung, ob eine Positionierungsungenauigkeit vorliegt, kann erfindungsgemäß ein Kopplungsfaktor, der die Qualität der elektromagnetischen Kopplung der Primär- und der Sekundärladeeinrichtung beschreibt, ermittelt und ausgewertet werden. Je exakter die Positionierung ist, desto besser ist die elektromagnetische Kopplung, und desto höher ist ein entsprechender, die Kopplungsqualität beschreibender Kopplungsfaktor, der letztlich die Menge an elektrischer Energie, die von der Primär- zu der Sekundärladeeinrichtung induktiv pro Zeiteinheit übertragen wurde, beschreibt. Eine entsprechende Ermittlung eines Kupplungsfaktors ist ohne weiteres möglich, da die Konfigurations- und Leistungsdaten der Primär- und der Sekundärladeeinrichtung bekannt ist, wie auch beispielsweise der Bodenabstand der Sekundärladeeinrichtung und damit auch ihr Abstand zur Primärladeeinrichtung bei optimaler Positionierung. Aus diesen Daten kann folglich ermittelt werden, wie idealerweise der induktive Energieübertrag vonstattengehen sollte. Wird nun im Rahmen der Überprüfung ein Kopplungsfaktor ermittelt, der kleiner als ein entsprechender Vergleichsfaktor ist oder der außerhalb eines entsprechenden Faktorintervalls, das eine qualitativ hinreichende Kopplung beschreibt, liegt, so kann hierüber eine entsprechende Positionierungsungenauigkeit erfasst werden. Da die Positionsdaten der Primärladeeinrichtung für die Ermittlung des Fahrwegs bekannt sind, ebenso die anderen Eingangsparameter, die in die Fahrwegsermittlung eingehen, ist demzufolge auch die Ist-Position des Fahrzeugs und damit der Sekundärladeeinrichtung exakt bekannt. Gestützt auf diese Information kann nun der Rechenalgorithmus automatisch adaptiert werden.
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Das heißt, dass letztlich ein lernendes, selbstadaptierendes System realisiert wird, das in der Lage ist, Positionierungsungenauigkeiten zu erfassen und hieraus selbst adaptierend den Rechenalgorithmus entsprechend anzupassen, damit nachfolgende Positionierungsvorgänge exakter erfolgen können. Da eine solche Positionierungsgenauigkeitsüberprüfung mit jedem Positionierungs- und damit Ladevorgang erfolgt, kann folglich nach jeder Adaption der Adaptionserfolg überprüft werden, einfach anhand der Positionierungsgenauigkeit im Rahmen eines nachfolgenden Positionierungsvorgangs. Sollte sich auch in diesem herausstellen, dass zwar eine verbesserte Positionierungsgenauigkeit gegeben ist, diese jedoch immer noch nicht ausreichend genau ist, kann eine erneute Adaption stattfinden. Es ist folglich ein intelligentes, selbstlernendes System mit einem intelligenten Rechen- oder Adaptionsalgorithmus vorgesehen.
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Bezüglich der Adaption respektive der Einrichtung, seitens welcher die Adaption vorgenommen wird, sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Gemäß einer ersten Alternative kann die Adaption des Rechenalgorithmus seitens der Steuerungseinrichtung erfolgen. Das heißt, dass die Adaption fahrzeugintern erfolgt. Die Steuerungseinrichtung verfügt über einen entsprechenden Adaptionsalgorithmus, der die entsprechende Adaption des Rechenalgorithmus vornehmen kann.
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Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass die Information über die Ungenauigkeit an eine externe Recheneinrichtung übertragen wird, seitens welcher die Adaption des Rechenalgorithmus erfolgt, wobei der adaptierte Rechenalgorithmus an die Steuerungseinrichtung zurückübertragen wird. Es ist also quasi ein externer Backend-Server vorgesehen, also eine zentrale Recheneinrichtung, an der die eigentliche Adaption erfolgt. Fahrzeugseitig werden die entsprechenden Informationen, anhand welcher die Ungenauigkeit der vorgenommenen Positionierung ermittelt wurde respektive die Basis für das Erkennen der Ungenauigkeit sind, über eine entsprechende Sendeeinrichtung an die externe Recheneinrichtung übertragen, gegebenenfalls zusätzlich mit dem aktuellen, die letzte Positionierung respektive Fahrwegermittlung vornehmenden Rechenalgorithmus. Seitens der externen Recheneinrichtung wird sodann unter Analyse der übersandten Informationen respektive Daten die Adaption des Rechenalgorithmus vorgenommen. Der dann adaptierte Rechenalgorithmus wird sodann von der externen Recheneinrichtung an eine Empfangseinrichtung des Fahrzeugs übertragen und steuerungseinrichtungsseitig wieder implementiert.
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Während also bei der ersten Alternative das Lernen und Adaptieren fahrzeugseitig erfolgt, erfolgt gemäß der zweiten Alternative das Lernen und Adaptieren an einer externen Recheneinrichtung.
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Dabei können im Rahmen der externen Adaption seitens der Recheneinrichtung Informationen von durchgeführten Positionierungsvorgängen anderer Kraftfahrzeuge berücksichtigt werden. Das heißt, dass seitens der externen Recheneinrichtung beziehungsweise dem Backend-Server eine Vielzahl an Informationen von Positionierungsvorgängen respektive ungenau durchgeführten Positionierungsvorgängen und gegebenenfalls auch adaptierter Rechenalgorithmen anderer Kraftfahrzeuge vorliegen. Diese werden also von den anderen Kraftfahrzeugen in entsprechender Weise übertragen. Die Recheneinrichtung kann nun diese Zusatzinformationen respektive Daten für die Adaption des dem Bezugsfahrzeug zuzuordnenden Rechenalgorithmus berücksichtigen beziehungsweise kann, wenn sämtliche in das System eingebundenen Fahrzeuge mit demselben Rechenalgorithmus arbeiten, den zuletzt adaptierten, quasi aktuellen Rechenalgorithmus als adaptierten Rechenalgorithmus an das Bezugsfahrzeug zurücksenden. Selbstverständlich kann dieser aktuelle Rechenalgorithmus gegebenenfalls erneut anhand der aktuellst vom Bezugsfahrzeug übertragenen Daten adaptiert werden.
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Im Rahmen der Kommunikation des Kraftfahrzeugs mit der externen Recheneinrichtung ist es auch denkbar, dass die fahrzeugseitige Steuerungseinrichtung unmittelbar nach Erfassen der Positionsdaten der Primärladeeinrichtung diese Positionsdaten und damit die Existenz dieser Primärladeeinrichtung an die externe Recheneinrichtung überträgt, so dass diese dort abgespeichert werden können. Alternativ oder zusätzlich können selbstverständlich auch die Positionsdaten über die Lage der Primärladeeinrichtung seitens der fahrzeugseitigen Steuerungseinrichtung selbst abgespeichert werden, insbesondere für den Fall, dass diese Daten bereits vorliegen, wenn die Primärladeeinrichtung erneut angefahren werden soll. Eine Erfassung von Ist-Positionsdaten ist dann nicht mehr erforderlich, lediglich noch die Erfassung der Relativposition des Fahrzeugs zu der Primärladeeinrichtung.
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Im Rahmen des Positionierungsvorgangs nimmt die Steuerungseinrichtung kontinuierlich einen Abgleich des vorausberechneten Fahrwegs mit der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise über ein Navigationssystem hochgenau bestimmt werden kann, oder die durch Erfassen von entsprechenden Referenzmarkierungen in der Umgebung des Fahrzeugs, die beispielsweise über eine Kamera oder dergleichen und entsprechende Bildanalyse erfasst werden kann, vor, so dass ein dauernder Vergleich zwischen Ist- und Soll-Position respektive Ist- und Soll-Trajektorie erfolgen kann, bis die Ladeposition erreicht ist, in welcher sodann der Ladevorgang erfolgt, in Verbindung mit dem Überprüfen der Positionierungsgenauigkeit.
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Im Rahmen der Bewegung in die Ladeposition und dem Erfassen der Positionierungsgenauigkeit ist es denkbar, dass, wenn die Ladeposition eingenommen ist, zunächst eine Überprüfung der Ladeposition vorgenommen wird, wozu eine elektromagnetische Kopplung zwischen Primär- und Sekundärladeeinrichtung aufgebaut wird. Stellt sich heraus, dass diese nicht optimal ist, so ist es denkbar, neben der grundsätzlich vorzunehmenden Adaption, durch einen automatischen Rangiervorgang zu versuchen, die Positionierung zu verbessern. Aufgrund der Erfassung der jeweiligen Positionsdaten ist eine genaue Ermittlung der Relativposition von Primär- und Sekundärspule zueinander möglich. Das Fahrzeug kann nun automatisch beispielsweise ein kurzes Stück zurückfahren und durch Variation des Fahrwegs eine geringfügig andere Position anfahren, mithin also ein Rangiervorgang durchgeführt werden, um die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern. Mit einer erneuten Einnahme einer Ladeposition kann erneut eine Überprüfung stattfinden, ob eine Verbesserung erfolgt ist, oder nicht, so dass sich durch gegebenenfalls mehrere Rangiervorgänge eine optimale Position ermitteln lässt. Diese Rangiervorgänge respektive diese Positionsänderungen können sodann auch in die Adaption des Rechenalgorithmus, sei es, dass diese fahrzeugseitig vorgenommen wird, sei es, dass sie extern erfolgt, einfließen.
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Denkbar ist es des Weiteren, dass bereits während des ersten Annäherungsvorgangs die Primärspule bestromt wird, so dass sich mit zunehmender Annäherung respektive Nähern der Ladeposition eine magnetische Kopplung einstellt. Durch eine langsame Bewegung kann das Fahrzeug nun so gesteuert werden, dass die magnetische Kopplung immer stärker wird und das Fahrzeug so geführt wird, dass, gegebenenfalls unter Korrektur des Fahrwegs, die Position der wenn möglich maximalen Kopplung angefahren wird. Das heißt, dass folglich das Fahrzeug in situ seinen vorausberechneten Fahrweg geringfügig anpasst, wobei als Regelgröße die Kopplungsqualität respektive der Kopplungsgrad verwendet wird. Hierzu wird selbstverständlich permanent die Qualität der elektromagnetischen Kopplung der Ladeeinrichtungen überwacht.
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Zur Erfassung der Primärladeeinrichtung als solche kann beispielsweise eine Kamera verwendet werden, wobei die Erkennung der Primärladeeinrichtung durch Auswerten eines oder mehrerer Kamerabilder erfolgt. Eine solche Kamera ist üblicherweise frontseitig im Fahrzeug verbaut, gegebenenfalls auch heckseitig. Unabhängig davon, aus welcher Richtung nun die Annäherung an die Primärladeeinrichtung erfolgt, kann über die Kamera die Primärladeeinrichtung bildlich aufgenommen und durch Auswertung erfasst werden.
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Denkbar ist es dabei, die Positionsdaten der Primärladeeinrichtung durch Auswerten eines oder mehrerer Kamerabilder zusätzlich zu erfassen. Das heißt, dass die Kamera nicht nur der grundsätzlichen Erfassung, dass eine Primärladeeinrichtung vorhanden ist, dient, sondern auch dazu, aus den Kamera-bildern die Positionsdaten zu erfassen, was durch eine entsprechende Bildauswertung in Verbindung mit der Kenntnis der Ist-Position des Fahrzeugs möglich ist.
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Alternativ kann zur Erfassung der Positionsdaten auch ein oder können mehrere fahrzeugseitig verbaute, der Umfelderfassung dienende Sensoren, die die Primärladeeinrichtung oder der Primärladeeinrichtung zugeordnete Referenzmarkierungen erfassen, verwendet werden, anhand deren Erfassungssignale die Positionsdaten ermittelt werden. Als solche Sensoren können beispielsweise Ultraschall- oder Radarsensoren verwendet werden, die, wie die der Ultraschallsensoren, beispielsweise für automatisierte Einparkvorgänge verwendet werden, oder für die Erfassung anderer Gegenstände in der Umgebung wie beispielsweise im Falle von Radarsensoren. Diese zumeist von Haus aus bereits verbauten Sensoren können nun die Primärladeeinrichtung als solche erfassen, wenn diese geeignet ist, die Sensorsignale entsprechend zu reflektieren. Alternativ können auch positionsfeste Referenzmarkierungen, die in einem festen Positionsverhältnis zur Primärladeeinrichtung stehen, erfasst werden, wobei diese Referenzmarkierungen in den Kamerabildern ebenfalls zu sehen sind, so dass ein entsprechender exakter Positionsabgleich erfolgen kann.
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Anhand dieser Daten besteht sodann exakte Kenntnis darüber, wo sich die Primärladeeinrichtung befindet, und wie die Relativposition des Kraftfahrzeugs dazu ist.
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Sodann wird der Fahrweg ermittelt, wozu neben den Positionsdaten natürlich auch entsprechende Informationen, die die Fahrzeugbewegung beschreiben, berücksichtigt werden. Dies sind Informationen, die beispielsweise von einem oder mehreren einem Rad zugeordnete Radsensoren und/oder von einem Lenkwinkelsensor bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Information von einem Drehzahl- und/oder einem Rotorlagesensor einer den Antrieb des Kraftfahrzeugs bildenden Elektromaschine verwendet werden. Es sind also unterschiedlichste Informationen, die in die Fahrwegermittlung und die permanente Kontrolle des Ist-Fahrwegs unter Vergleich zum Soll-Fahrweg eingehen.
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Neben dem Verfahren selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens der beschriebenen Art. Es sind an dem Kraftfahrzeug neben den erforderlichen Erfassungseinrichtungen und der Steuerungseinrichtung gegebenenfalls auch weitere Einrichtungen vorgesehen, die entsprechende Informationen, die zur Durchführung des Verfahrens relevant sein können, liefern. Die Steuerungseinrichtung ist insbesondere zur Durchführung der entsprechenden Tätigkeiten, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, ausgebildet. Sämtliche Ausführungen zum Verfahren gelten, soweit sie das Kraftfahrzeug oder kraftfahrzeugseitige Komponenten betreffen, in gleicher Weise für das Kraftfahrzeug.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines anstehenden Positionierungsvorgangs,
- 2 eine Darstellung der Ladeposition des Fahrzeugs bei idealer Positionierung,
- 3 eine Darstellung der Ladeposition des Fahrzeugs bei nicht idealer Positionierung, und
- 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugs 1, umfassend einen elektrischen Energiespeicher 2 sowie eine diesem zugeordnete Sekundärladeeinrichtung 3, über die der Energiespeicher 2 induktiv geladen werden kann. Vorgesehen ist des Weiteren eine Steuerungseinrichtung 4, die einerseits einen automatischen Positionierungsbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 relativ zu einer Primärladeeinrichtung steuert, und die andererseits gegebenenfalls auch den Ladevorgang steuert. Wenngleich vorliegend nur eine Steuerungseinrichtung 4 gezeigt ist, ist es selbstverständlich denkbar, in das System mehrere Steuerungseinrichtungen, die miteinander kommunizieren und gegebenenfalls entsprechende Teilaufgaben bearbeiten, einzubinden.
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Vorgesehen sind des Weiteren eine Reihe von Erfassungseinrichtungen 5, beispielsweise in Form einer Kamera 6 sowie mehrerer Sensoren 7, bei denen es sich beispielsweise um Ultraschallsensoren handelt, die frontseitig verbaut sind. Diese Erfassungseinrichtungen 5 dienen dazu, eine Primärladeeinrichtung zu erfassen und entsprechende Positionsdaten zu ermitteln, wozu natürlich auch die Steuerungseinrichtung 5 dient.
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Des Weiteren sind mehrere Radsensoren 8, die jeweils einem Rad zugeordnet sind, gezeigt, sowie weitere Sensoren 9, beispielsweise umfassend einen Lenkwinkelsensor oder einen Drehzahlsensor einer hier nicht näher gezeigten Elektromaschine, die für den Fahrzeugantrieb dient, oder einen Rotorlagensensor der Elektromaschine etc. Die Sensoren 8, 9 dienen dazu, entsprechende Informationen über den Fahrbetrieb zu ermitteln, anhand welcher die Steuerungseinrichtung 4 einerseits einen Fahrweg ermitteln kann, andererseits aber auch eine permanente Kontrolle respektive einen Vergleich zwischen dem ermittelten Soll-Fahrweg und dem Ist-Fahrweg vornehmen kann.
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Gezeigt ist des Weiteren eine Primärladeeinrichtung 10, die positionsfest verbaut ist. Das Kraftfahrzeug 1 soll nun automatisch zu dieser Primärladeeinrichtung 10 geführt werden, nachdem diese ermittelt ist. Dies soll so erfolgen, dass eine möglichst optimale Positionierung der im Bereich des Unterboden des Kraftfahrzeugs 1 verbauten Sekundärladeeinrichtung 3 relativ zur Primärladeeinrichtung 10 erfolgt.
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Hierzu wird über die Erfassungseinrichtungen 5 beziehungsweise zumindest eine der Erfassungseinrichtungen 5, beispielsweise der Kamera 6, gegebenenfalls auch allein durch die Ultraschallsensoren 7, oder über beide, die Primärladeeinrichtung 10 als solche erfasst und entsprechende Positionsdaten hierzu ermittelt, was auch seitens der Steuerungseinrichtung 4 erfolgen kann, die die entsprechenden Erfassungsinformationen respektive Kamerabilder empfängt. Die Steuerungseinrichtung 4 ist nun in der Lage, anhand dieser Informationen respektive Positionsdaten der Primärladeeinrichtung 10 und der Kenntnis über die Ist-Position des eigenen Kraftfahrzeugs 1 einen Fahrweg F zu ermitteln. Hierzu weist die Steuerungseinrichtung 4 einen entsprechenden Rechenalgorithmus auf, der anhand der ihm gegebenen Informationen (selbstverständlich können auch noch weitere Informationen in die Fahrwegermittlung eingehen, beispielsweise Informationen aus einem Navigationssystem oder ähnlichem) einen idealen Fahrweg F ermittelt, längs welchem das Kraftfahrzeug 1 automatisch zu führen ist, um eine ideale Positionierung der Sekundärladeeinrichtung 3 relativ zur Primärladeeinrichtung 10 zu erwirken.
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Nach Ermittlung des Fahrwegs F steuert sodann die Steuerungseinrichtung 4 (gegebenenfalls auch in Verbindung mit anderen Steuerungseinrichtungen) den Antrieb sowie die Lenkung des Kraftfahrzeugs 1 derart, dass sich das Kraftfahrzeug 1 längs des ermittelten Fahrwegs F, der auch als Soll-Trajektorie bezeichnet werden kann, bewegt, bis die Endposition, die Ladeposition, erreicht ist. Dabei kann die Steuerungseinrichtung 4 permanent einen Vergleich des tatsächlichen Fahrwegs mit dem ermittelten Fahrweg vornehmen, mithin also einen Vergleich der Ist-Trajektorie zur Soll-Trajektorie gemäß Fahrweg F. Gegebenenfalls kann die Steuerungseinrichtung 4, wenn eine Abweichung festgestellt wird, korrigierend eingreifen.
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2 zeigt ein Prinzipbeispiel, in dem in der Ladeposition das Kraftfahrzeug 1 ideal positioniert ist. Die Sekundärladeeinrichtung 3 ist komplett oberhalb der hier gestrichelt gezeigten Primärladeeinrichtung 10 positioniert. Die elektromagnetische Kopplung ist ideal respektive maximal, so dass ein möglichst hoher und schneller Energieübertrag zum Laden des Energiespeichers 2 über die Sekundärladeeinrichtung 3 erfolgen kann. Die Qualität der Positionierung, also die Positionierungsgenauigkeit, kann beispielsweise über eine Ermittlung eines Kopplungsfaktors, der den elektromagnetischen Kopplungsgrad zwischen Primär- und Sekundärladeeinrichtung beschreibt, erfolgen. Dies kann beispielsweise anhand der bekannten Konfigurations- und Leistungsdaten der Primär- und Sekundärladeeinrichtung erfolgen. Denn anhand dieser Daten kann erkannt werden, wie der zeitliche Ladungsverlauf sein soll, respektive welche Energiemenge pro Zeiteinheit übertragen werden kann, wenn eine ideale Positionierung gegeben ist.
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3 zeigt ein Beispiel, bei dem trotz Abfahrens des Fahrwegs F keine ideale Positionierung gegeben ist. Das Kraftfahrzeug 1 ist ersichtlich nicht ideal positioniert, nachdem die Sekundärladeeinrichtung 3 seitlich versetzt zur Primärladeeinrichtung 10, die auch hier gestrichelt gezeichnet ist, positioniert ist. Diese Positionierungsungenauigkeit kann auch hier anhand des mit Beginn des Ladevorgangs ermittelten Kopplungsfaktors erfasst werden. Dieser ist naturgemäß niedriger als bei idealer Positionierung gemäß 2.
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Eine erfasste Positionierungsungenauigkeit kann, wenn sie hinreichend groß ist, ein Indiz dafür sein, dass die Fahrwegermittlung über den Rechenalgorithmus nicht ideal war, respektive die Steuerungseinrichtung 4 die Fahrzeugführung nicht ideal vorgenommen hat. Zu diesem Zweck ist der Rechenalgorithmus der Steuerungseinrichtung 4 bei erfasster Ungenauigkeit adaptierbar, kann also verändert respektive angepasst werden, und zwar in Abhängigkeit der erfassten Ungenauigkeit. Denn anhand der bekannten Positionsdaten von Primärladeeinrichtung 10 und Sekundärladeeinrichtung 3 kann ein etwaiger Versatz oder Rechenfehler, der zu diesem Versatz geführt hat, erfasst werden und der Rechenalgorithmus entsprechend adaptiert werden. Das System respektive die steuerungseinrichtungseitig arbeitende Software ist demzufolge ein selbstlernendes, selbstadaptierendes System, das in der Lage ist, quasi den eigenen Arbeitserfolg selbst zu überprüfen und gegebenenfalls bei etwaigen Fehlern anzupassen.
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4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der grundsätzlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt a erfolgt, wie bereits beschrieben, die Erfassung der Primärladeeinrichtung 10 sowie die Ermittlung der Positionsdaten hierzu. Gestützt auf die Kenntnis der eigenen Fahrzeugposition und gegebenenfalls weiterer relevanter Parameter kann im Schritt b die Ermittlung des Fahrwegs F erfolgen, woran sich im Schritt c die automatische Führung des Kraftfahrzeugs 1 in die Ladeposition anschließt. Dies geschieht durch eine vollautomatische Steuerung der entsprechenden Fahrzeugkomponenten, es findet also eine autonome Führung statt.
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Im Schritt b erfolgt sodann einerseits das Laden, andererseits aber auch die Ermittlung respektive Überprüfung der Positionierungsgenauigkeit. Hierzu kann beispielsweise ein Kopplungsfaktor, der die Qualität der elektromagnetischen Kopplung der Primär- und der Sekundärladeeinrichtung beschreibt, ermittelt und ausgewählt werden.
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Je nach Überprüfungsergebnis können sich unterschiedliche Szenarien einstellen.
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Ist die Positionierungsgenauigkeit hinreichend hoch, so erfolgt, siehe Schritt e, der Ladevorgang und die Beendigung desselben. Die qualitativ gute Positionierung ist mit dem „+“-Symbol dargestellt.
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Ergibt sich anhand der Überprüfung eine nicht hinreichend genaue Positionierung, wie durch das Symbol „-“ dargestellt, so wird der Ladevorgang bis zum Ende fortgesetzt, es findet sich jedoch, siehe Schritt f, eine entsprechende Adaption des Rechenalgorithmus statt, um diesen im Hinblick auf die erfasste Positionierungsungenauigkeit nachzuführen respektive zu verbessern.
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Gemäß Schritt f erfolgt diese Adaption ebenfalls fahrzeugintern seitens der Steuerungseinrichtung 4. Gestrichelt dargestellt besteht die Möglichkeit, bei einer erfassten Positionierungsungenauigkeit sämtliche relevanten Daten (Positionsdaten der Primärladeeinrichtung, Fahrzeugpositionsdaten, Fahrwegdaten, Sensordaten, etc.) an eine externe Recheneinrichtung zu übertragen, wie im Schritt g dargestellt. Die Übertragung erfolgt z. B. während oder nach Beendigung des Ladevorgangs. In dieser externen Recheneinrichtung erfolgt sodann die Adaption des Rechenalgorithmus, wobei hierbei entweder der soeben fahrzeugseitig verwendete Rechenalgorithmus, der gegebenenfalls ebenfalls übertragen wird, der Adaption zugrunde gelegt wird, oder ein bereits vorher adaptierter, einer Vielzahl von im System eingebundenen Kraftfahrzeugen gegebener Rechenalgorithmus. In diese Adaption können auch weitere Informationen anderer Kraftfahrzeuge, die Positionierungsungenauigkeitsinformationen an die externe Recheneinrichtung übertragen haben, mit eingehen respektive sind bereits in den entsprechend adaptierten Rechenalgorithmus eingegangen.
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Im Schritt h erfolgt sodann die entsprechende Adaption und Rückübertragung des adaptierten Rechenalgorithmus an das Kraftfahrzeug, wo der adaptierte Rechenalgorithmus wieder in der Steuerungseinrichtung 4 implementiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013207907 A1 [0003]
