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Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zum Unterstützen eines berührungslosen Aufladens einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, ein entsprechendes Verfahren zum Unterstützen des berührungslosen Aufladens und ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Assistenzsystem.
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Grundsätzlich sind Möglichkeiten und Ladeeinrichtungen zum berührungslosen, insbesondere induktiven, Aufladen von Batterien - unter anderem auch für Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen - bekannt. Dabei wirken eine fahrzeugexterne Ladeeinrichtung und eine fahrzeugseitige Ladeeinrichtung zum Energieaustausch beziehungsweise zur Energieübertragung zusammen. Mit derartigen Einrichtungen oder Systemen zum berührungslosen Aufladen ist eine sichere, zuverlässige und effiziente Energieübertragung jedoch nur dann möglich, wenn die entsprechenden Ladeeinrichtungen, insbesondere die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung sauber und frei von Fremdobjekten ist. Die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung kann dabei insbesondere eine in einen Boden eingelassene oder auf einem Boden angeordnete Induktionsspule umfassen. Befindet sich ein Fremdobjekt auf oder oberhalb dieser Induktionsspule, so können hierdurch elektrische Eigenschaften der Induktionsspule beziehungsweise der Ladeeinrichtung oder der Energieübertragung beeinflusst werden. Ebenso können beispielsweise die Fremdobjekte selbst beeinflusst oder beschädigt werden, beispielsweise durch eine Erwärmung aufgrund eines einwirkenden elektromagnetischen Feldes. Es gibt daher messtechnisch aufwendige und komplexe Systeme oder Einrichtungen, die durch Überprüfung oder Messung entsprechender elektrischer Parameter versuchen, auf der Induktionsspule befindliche Fremdobjekte zu erkennen. Damit sind eine hohe Komplexität und entsprechend hohe Kosten verbunden.
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Aus der
DE 10 2013 217 713 A1 sind eine Sendespule zur induktiven Energieübertragung von der Sendespule zu einer Empfangsspule und ein Verfahren zum Detektieren eines Fremdobjekt zwischen der Sendespule und der Empfangsspule bekannt. Dabei ist eine Musterplatte vorgesehen, welche in einer Ebene über der Sendespule angeordnet ist und auf welcher ein optisches Kontrastmuster aufgebracht ist. Das optische Kontrastmuster wird mittels einer optischen Erfassungseinrichtung erfasst, um festzustellen, ob sich ein Fremdobjekt zwischen der Sendespulen und der Empfangsspule befindet.
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Die
DE 10 2014 222 486 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung einer induktiven Übertragungsstrecke auf lebende Objekte. Bei eingeschalteter induktiver Übertragungsstrecke wird dabei ein Sicherheitsbereich auf eindringende Objekte hin überwacht und bei entsprechender Detektion die induktive Übertragungsstrecke abgeschaltet. Bei ausgeschalteter induktiver Übertragungsstrecke wird der Sicherheitsbereich auf den Aufenthalt eines lebenden Objektes hin überwacht und bei einer entsprechenden Detektion die induktive Übertragungsstrecke gesperrt.
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Die
DE 10 2014 015 577 A1 offenbart eine fahrzeugseitige Vorrichtung zum Detektieren und Entfernen eines Fremdobjekts aus einem Bereich zwischen einer fahrzeugseitigen Sekundärspule und einer infrastrukturseitigen Primärspule zum induktiven Laden einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist dabei eine Einrichtung zum Entfernen eines in dem Bereich zwischen der Sekundärspule und der Primärspule detektierten Fremdobjekts auf. Dazu kann ein Schall, ein Lichtsignal oder ein Luftstrom erzeugt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit besonders geringem Aufwand zuverlässig ein sicheres berührungsloses Aufladen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem dient - ist also ausgebildet - zum Unterstützen eines berührungslosen Aufladens einer Batterie eines Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem weist dabei eine Kamera auf und ist dazu eingerichtet mittels der Kamera ein jeweils aktuelles Bild einer Bodenplatte einer fahrzeugexternen Einrichtung aufzunehmen, welche elektrische Energie für das Aufladen bereitstellt. Die Bodenplatte ist dabei insbesondere auf einem Boden oder in einen Boden eingelassen angeordnet, wobei der Boden ein von dem Kraftfahrzeug befahrener Untergrund ist. Die Bodenplatte kann bevorzugt eine Sendespule enthalten oder umfassen, mittels welcher elektrische Energie für das Aufladen der Batterie des Kraftfahrzeugs an das Kraftfahrzeug, insbesondere an eine fahrzeugseitige Empfangsspule, gesendet oder übertragen werden kann. Die fahrzeugexterne Einrichtung, welche die Bodenplatte umfasst, bildet also zumindest einen Teil einer fahrzeugexternen Ladeinfrastruktur oder Ladestation. Die Batterie kann insbesondere eine Traktionsbatterie sein, wobei das Kraftfahrzeug dann insbesondere ein Elektrofahrzeug sein kann.
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Erfindungsgemäß ist das Assistenzsystem dazu eingerichtet, das jeweils aktuell aufgenommene Bild der Bodenplatte mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung mit einem vorgegebenen Referenzbild zu vergleichen. Das vorgegebene Referenzbild zeigt dabei die Bodenplatte in einem für das Aufladen geeigneten Zustand, insbesondere also ohne auf der Bodenplatte befindliche Fremdobjekten. Das jeweils aktuell aufgenommene Bild meint im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei ein Bild, welches vor, insbesondere unmittelbar vor, einem Positionieren des Kraftfahrzeugs über der Bodenplatte zum Aufladen der Batterie aufgenommen wird. Besonders bevorzugt kann dabei ein maximaler zeitlicher Abstand zwischen einem Aufnahmezeitpunkt, zu dem das jeweils aktuell aufgenommene Bild aufgenommen wurde, und einem vorgesehenen Beginn des Aufladens vorgegeben sein. Entsprechend kann ebenso beispielsweise ein maximales Alter des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes vorgegeben sein. Ist der maximale zeitliche Abstand und/oder das maximale Alter überschritten, so kann vorgesehen sein, dass zunächst ein neues dann aktuelles Bild der Bodenplatte aufgenommen wird beziehungsweise aufzunehmen ist. Das Assistenzsystem ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, durch das Vergleichen des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes mit dem vorgegebenen Referenzbild eine Differenz zwischen dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild festzustellen oder zu erkennen. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Assistenzsystem dazu eingerichtet, falls eine derartige Differenz erkannt wird, eine Aufforderung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs auszugeben. Mit dieser Aufforderung wird der Fahrer dazu aufgefordert, die Bodenplatte in Augenschein zu nehmen und ein Freisein der Bodenplatte von das Aufladen behindernden Fremdobjekten zu bestätigen. Ebenso kann eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, mit der er davor gewarnt wird, dass ein sicheres Aufladen eventuell nicht möglich ist.
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Mit anderen Worten ist also eine Quittierung durch den Fahrer vorgesehen, um besonders zuverlässig und sicher zu bestimmen, dass die Bodenplatte von Fremdobjekten frei und damit in einem für das Aufladen geeigneten und sicheren Zustand ist, sodass dann die Batterie des Kraftfahrzeugs aufgeladen werden kann. Der Fahrer kann also auf die Aufforderung hin ein gegebenenfalls auf der Bodenplatte befindlichen Fremdobjekt manuell entfernen und dann die Bestätigung geben, dass nunmehr die Bodenplatte frei von Fremdobjekten ist.
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Dieses Vorgehen ist besonders sicher, zuverlässig und vorteilhaft, da trotz aller technischen Fortschritte im Bereich der automatischen Bildverarbeitung und Objekterkennung, das Aufladen tatsächlich oder potentiell behindernde Fremdobjekte durch das menschliche Auge nach wie vor zuverlässiger erkannt werden können als durch maschinelle Verfahren. Zudem kann so auch ein gegebenenfalls notwendiges Entfernen des gegebenenfalls auf der Bodenplatte befindlichen Fremdobjekts durch den derart aufgeforderten Fahrer motiviert werden. Dadurch, dass die Bestätigung des Fahrers eingeholt wird, kann also besonders sicher und zuverlässig davon ausgegangen werden, dass die Bodenplatte tatsächlich frei von störenden Fremdobjekten ist. Damit kann das Aufladen beispielsweise auch dann durchgeführt, wenn ein automatischer Algorithmus zur Erkennung von Fremdobjekten, beispielsweise aufgrund bestimmter Lichtverhältnisse, aufgrund eines Schattenwurfes, aufgrund einer variablen oder nicht optimalen Perspektive der Kamera, einer Verschmutzung der Kamera oder dergleichen mehr nicht selbstständig automatisch mit ausreichender Konfidenz bestimmen oder erkennen kann, ob die Bodenplatte frei von Fremdobjekten ist. Mit anderen Worten kann also die von dem jeweiligen Fahrer gegebene Bestätigung über das Freisein der Bodenplatte von Fremdobjekten eine automatische Einschätzung der Datenverarbeitungseinrichtung über das Freisein überstimmen oder überschreiben, also eine höherer Priorität aufweisen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, das jeweils aktuell aufgenommene Bild mittels eines Objekterkennungsalgorithmus zu verarbeiten und die Aufforderung nur dann an den Fahrer auszugeben, falls als die Differenz ein in dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild abgebildetes Fremdobjekt, das nicht in dem Referenzbild abgebildet ist, erkannt worden ist. Mit anderen Worten wird also nicht jegliche Differenz dahingehend interpretiert, dass sich die Bodenplatte nicht in dem für das Aufladen geeigneten Zustand befindet. Durch den Einsatz des Objekterkennungsalgorithmus können vorteilhaft beispielsweise auf einer unterschiedlichen Be- oder Ausleuchtung oder einer unterschiedlichen Perspektive zwischen dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild für eine Bewertung oder Entscheidung, ob sich die Bodenplatte in dem für das Aufladen geeigneten Zustand befindet, vernachlässigt werden oder unberücksichtigt bleiben. Der Objekterkennungsalgorithmus kann insbesondere eine Kanten- oder Konturerkennung umfassen. Dadurch kann vorteilhaft eine Fehlerkennungsrate reduziert werden, sodass weniger häufig die Aufforderung an den Fahrer ausgegeben wird, wenn die Bodenplatte tatsächlich frei von Fremdobjekten, also in dem zum Aufladen geeigneten Zustand ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Assistenzsystem dazu eingerichtet, eine Annäherung des Kraftfahrzeugs an die Bodenplatte bis auf eine vorgegebene Entfernung zu detektieren. Das Assistenzsystem ist dann weiterhin dazu eingerichtet, bei erfolgter entsprechender Detektion der Annäherung automatisch das dann jeweils aktuelle Bild der Bodenplatte aufzunehmen bevor das Kraftfahrzeug die Bodenplatte erreicht hat. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, das Aufnehmen oder Abbilden der Bodenplatte zum Erzeugen des dann jeweils aktuellen aufgenommenen Bildes, automatisch zu veranlassen und durchzuführen, während sich die Bodenplatte in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor diesem befindet, sich das Kraftfahrzeug also noch nicht auf der oder oberhalb der Bodenplatte befindet. Entsprechend ist das Assistenzsystem dann dazu eingerichtet, das aufgenommene aktuelle Bild mit dem Referenzbild zu vergleichen und gegebenenfalls die Aufforderung an den Fahrer auszugeben ebenfalls bevor das Kraftfahrzeug die Bodenplatte erreicht hat. Das bedeutet also, dass die Aufforderung bei erkannter Differenz oder bei erkanntem Fremdobjekt auf der Bodenplatte an den Fahrer ausgegeben wird, bevor die Bodenplatte durch das Kraftfahrzeug verdeckt ist. Hierdurch kann also die Bodenplatte für das Inaugenscheinnehmen der Bodenplatte durch den Fahrer freigehalten werden. Dadurch wird vorteilhaft ein besonders komfortables und zuverlässiges Inaugenscheinnehmen der Bodenplatte durch den Fahrer ermöglicht. Zudem wird es dem Fahrer erleichtert, ein gegebenenfalls auf der Bodenplatte befindliches Fremdobjekt zu entfernen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Assistenzsystem eine Schnittstelle zum Verbinden mit einer Ladesteuerung des Kraftfahrzeugs auf. Weiterhin ist dann das Assistenzsystem dazu eingerichtet, auf ein Empfangen der Bestätigung der Aufforderung hin ein Steuersignal zum Freigeben des Aufladens zu erzeugen und über die Schnittstelle an die Ladesteuerung auszugeben. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass das berührungslosen Aufladen erst dann freigegeben oder ermöglicht wird, wenn der Fahrer aktiv bestätigt hat, dass die Bodenplatte frei von Fremdobjekten ist. Dies gilt zumindest dann, falls die Datenverarbeitungseinrichtung die beziehungsweise eine Differenz zwischen dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild erkannt hat. Hierdurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass das Aufladen beispielsweise von Seiten der fahrzeugexternen Einrichtung automatisch gestartet wird, sobald das Kraftfahrzeug in Reichweite ist, also sich in einer für das Aufladen vorgesehenen Position befindet. Ebenso kann vorteilhaft von der Datenverarbeitungseinrichtung bei Erkennen der beziehungsweise einer Differenz ein Sperrsignal erzeugt und an die Ladesteuerung und/oder an die fahrzeugexterne Einrichtung übermittelt werden. Insgesamt kann so die Sicherheit beim Betrieb der Einrichtungen zum berührungslosen Aufladen weiter verbessert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Datenverarbeitungseinrichtung einen lernenden Algorithmus zum Erkennen der Differenz auf. Das Assistenzsystem ist dann dazu eingerichtet, eine Abfrage an den Fahrer auszugeben zum Abfragen, ob sich auf der Bodenplatte tatsächlich ein Fremdobjekt befunden hat. Weiterhin ist das Assistenzsystem dann dazu eingerichtet, den lernenden Algorithmus anhand einer jeweils empfangenen Antwort auf die Abfrage zu trainieren. Mit anderen Worten wird also eine Methode des maschinellen Lernens, beispielsweise ein neuronales Netz, eingesetzt, um die automatische Erkennung, ob sich die Bodenplatte in dem für das Aufladen geeigneten Zustand befindet, zu verbessern.
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Es kann Beispielsweise der Fall auftreten, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eine Differenz zwischen dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild erkennt und entsprechend die Aufforderung an den Fahrer ausgibt, der Fahrer durch Inaugenscheinnahme oder Inspektion der Bodenplatte jedoch feststellt, dass sich tatsächlich kein störendes Fremdobjekt auf der Bodenplatte befindet. Der Fahrer kann dann nicht nur das Freisein der Bodenplatte von Fremdobjekten bestätigen, sondern auch explizit angeben, dass sich kein oder zumindest kein das Aufladen behinderndes Fremdobjekt auf der Bodenplatte befunden hat. Auf dieser Basis oder Grundlage lernt der lernende Algorithmus für die Verarbeitung des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes dann, dass eine jeweilige Bildeigenschaft, die zum Erkennen der Differenz geführt hat, nicht als Differenz oder als Hinderungsgrund für das Aufladen zu erkennen oder zu interpretieren ist. Der Algorithmus lernt also dann, dass ein entsprechendes Bildmuster nicht mit dem Vorhandensein eines störenden Fremdobjekts korreliert ist. Durch einen derartigen lernenden Algorithmus kann vorteilhaft das Assistenzsystem im Laufe der Zeit verbessert werden, insbesondere sicherer und zuverlässiger das berührungslosen Aufladen unterstützen und insbesondere in unterschiedlichen Situationen und Umgebungen flexibel eingesetzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da entsprechende Einrichtungen zum berührungslosen Aufladen von Fahrzeugen beziehungsweise Fahrzeugbatterien in einer unüberschaubar großen Anzahl und Vielfalt unterschiedlicher Situationen, Gegebenheiten und Bedingungen betrieben werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Assistenzsystem dazu eingerichtet, das jeweils aktuell aufgenommene Bild als Teil der Aufforderung oder zusätzlich zu der Aufforderung an den Fahrer auszugeben. Mit anderen Worten wird also dem Fahrer mit der Aufforderung, das Freisein der Bodenplatte von Fremdobjekten sicherzustellen und zu bestätigen, in Form des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes eine Datengrundlage präsentiert, die zu der Aufforderung geführt hat. Hierdurch kann besonders vorteilhaft ein Nutzungs- oder Bedienkomfort für den Fahrer erhöht werden, da dieser gegebenenfalls das Kraftfahrzeug nicht verlassen muss, um die Bodenplatte in Augenschein zu nehmen.
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Beispielsweise kann das jeweils aktuell aufgenommene Bild zum Ausgeben an den Fahrer auf einer Anzeigeeinrichtung oder einem Bildschirm des Kraftfahrzeugs angezeigt werden. Besonders vorteilhaft kann dabei ein Bereich des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes, in dem die Differenz erkannt worden ist, - beispielsweise farblich oder graphisch - hervorgehoben oder markiert sein, um dem Fahrer eine Bewertung oder Beurteilung zu erleichtern. Zusätzlich kann vorteilhaft das vorgegebene Referenzbild ebenfalls als Teil der Aufforderung oder mit der Aufforderung an den Fahrer ausgegeben, beispielsweise neben dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild angezeigt werden. Hierdurch kann das Bewerten oder Einschätzen der jeweiligen Situation für den Fahrer nochmals erleichtert werden.
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Besonders bevorzugt kann eine von dem Fahrer vorgenommene Eingabe, welche die Differenz genauer eingegrenzt oder markiert und/oder zusätzliche Differenzen angibt, von der Datenverarbeitungseinrichtung empfangen und bevorzugt beispielsweise für das Verarbeiten zukünftig aufgenommener Bildern berücksichtigt werden. Beispielsweise können derartige Eingaben oder Markierungen des Fahrers vorteilhaft zum Trainieren des genannten lernenden Algorithmus verwendet werden. Derartige Eingaben oder Markierungen kann der Fahrer beispielsweise durch entsprechende Berührungen der Anzeigeeinrichtung vornehmen, wenn diese als berührungssensitiver oder berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) ausgebildet ist. Ebenso können derartige Eingaben oder Markierungen von dem Fahrer beispielsweise über ein mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbundenes Bedienfeld, insbesondere ein Touchpad, eingegeben oder vorgenommen werden. Die Anzeigeeinrichtung und/oder das Bedienfeld oder ein entsprechendes Bedienelement können Teil des Assistenzsystems oder als Teil des Kraftfahrzeugs mit dem Assistenzsystem verbunden sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kamera dazu eingerichtet, das jeweils aktuell aufgenommene Bild an die Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dabei eine, insbesondere fahrzeugexterne, Servereinrichtung umfassen oder als solche ausgebildet sein und ist dann dazu eingerichtet, eine Vielzahl von mittels einer Vielzahl verschiedener Kameras, insbesondere Kameras einer Vielzahl verschiedener Kraftfahrzeuge, aufgenommenen Bildern anderer Bodenplatten zu empfangen, zu verarbeiten und zum Verbessern einer Erkennungsgenauigkeit der Differenz zu berücksichtigen. Mit anderen Worten kann also die Datenverarbeitungseinrichtung beispielsweise als Cloud- oder Backend-Server ausgebildet sein, welcher dann eine verbesserte Erkennung der Differenz leisten kann auf Basis der Vielzahl von übermittelten Bildern, welche also von einem Schwarm oder einer Flotte einer Vielzahl von Kameras beziehungsweise Kraftfahrzeugen aufgenommen und übermittelt werden.
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Hierdurch kann vorteilhaft eine Erkennungsleistung, insbesondere eine Genauigkeit oder Zuverlässigkeit beim Erkennen der Differenz beziehungsweise beim Erkennen, ob sich die jeweilige Bodenplatte in dem beziehungsweise einem für das Aufladen geeigneten Zustand befindet, erzielt werden. Besonders bevorzugt kann ein dazu eingesetzter lernender Algorithmus, beispielsweise ein neuronales Netz, dabei besonders effektiv trainiert werden.
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Ebenso kann es aber möglich sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung diese Funktionalität aufweisen kann und dabei dennoch als bestimmungsgemäß fahrzeugseitiger Teil des Assistenzsystems ausgebildet ist. Dazu können dann andere Kameras oder Fahrzeuge ihre jeweiligen aufgenommenen Bilder beispielsweise mittels einer Car-2-Car-Kommunikation oder unter Vermittlung durch einen Server, an das Kraftfahrzeug übermitteln. Mit anderen Worten können dann also die Kameras beziehungsweise Kraftfahrzeuge des Schwarms oder der Flotte aufgenommene Bilder untereinander austauschen, um jeweils eine verbesserte Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Verarbeitung jeweiliger Bilder, also bei dem Erkennen von Differenzen zu einem jeweiligen Referenzbild zu erreichen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Assistenzsystem. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann dann insbesondere also eine wiederaufladbarer Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, eine Ladeeinrichtung zum berührungslosen Aufladen der Batterie und die Datenverarbeitungseinrichtung oder eine Kommunikationseinrichtung zum Datenaustausch mit der fahrzeugexternen Datenverarbeitungseinrichtung aufweisen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine mit dem Assistenzsystem beziehungsweise mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelte Ladesteuerung aufweisen, welche den Betrieb der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung, also eine Energieübertragung zwischen der fahrzeugexternen Einrichtung beziehungsweise der Bodenplatte und der Batterie des Kraftfahrzeugs steuert, regelt oder beeinflusst. Ebenso kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine entsprechend verbundene Kommunikationseinrichtung zum Senden und/oder zum Empfangen von Bildern oder Bilddaten, also zum Datenaustausch mit einem oder mehreren anderen Kraftfahrzeugen, mit einer oder mehreren fahrzeugexternen Kameras und/oder wenigstens einer fahrzeugexternen Servereinrichtung aufweisen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann das erfindungsgemäße Assistenzsystem insbesondere in einer Ausführungsform umfassen oder aufweisen, die keine fahrzeugexternen Einrichtungen, insbesondere nicht die genannte Servereinrichtung umfasst.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kamera als Teil des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgerichtet zum Erfassen eines jeweils in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Bodenbereiches angeordnet. Damit kann also die genannte Bodenplatte mittels der Kamera erfasst und abgebildet werden, bevor das Kraftfahrzeug die Bodenplatte überfahren hat, sich also auf oder oberhalb der Bodenplatte befindet. Dies kann insbesondere unabhängig davon der Fall sein, ob sich das Kraftfahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt. Dazu können mehrere Kameras vorgesehen sein, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind. Beispielsweise können wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne ausgerichtete und eine in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten ausgerichtete Kamera vorgesehen, also an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Unterstützen eines berührungslosen Aufladens einer Batterie eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird mittels einer Kamera ein jeweils aktuelles Bild einer Bodenplatte einer fahrzeugexternen Einrichtung, welche elektrische Energie für das Aufladen der Batterie bereitstellt, aufgenommen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das jeweils aktuell aufgenommene Bild mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung mit einem vorgegebenen Referenzbild, das die Bodenplatte in einem für das Aufladen geeigneten Zustand zeigt, verglichen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird, falls bei dem Vergleichen eine Differenz zwischen dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild erkannt wird oder erkannt worden ist, eine Aufforderung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben. Mit dieser Aufforderung wird der Fahrer dazu aufgefordert, die Bodenplatte in Augenschein zu nehmen und ein Freisein der Bodenplatte von das Aufladen behindernden Fremdobjekten zu bestätigen.
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Insbesondere können also das erfindungsgemäße Assistenzsystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zum Durchführen oder Ausführen wenigstens einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein und die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Bauteile und Einrichtungen, wie beispielsweise das Kraftfahrzeug, die Kamera, die Bodenplatte, die Datenverarbeitungseinrichtung und dergleichen, können insbesondere die jeweiligen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Assistenzsystem und/oder dem erfindungsgemä-ßen Kraftfahrzeug genannten jeweiligen Bauteile und Einrichtungen sein.
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Das erfindungsgemäße Assistenzsystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug können jeweils einen Datenspeicher mit einem Programmcode, der die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens kodiert oder repräsentiert, aufweisen. Ebenso können das erfindungsgemäße Assistenzsystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine mit dem jeweiligen Datenspeicher verbundene Prozessoreinrichtung zum Ausführen dieses Programmcodes aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung gilt in gleicher Weise für bidirektionale Ladeeinrichtungen oder Ladesysteme, bei denen also eine Energieübertragung zwischen der jeweiligen fahrzeugexternen Einrichtung und dem Kraftfahrzeug in beide Richtungen möglich ist.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der für alle Aspekte der Erfindung beschriebenen Merkmale und/oder Ausführungsformen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Assistenzsystems, die Merkmale aufweisen, wie sie zur Vermeidung unnötiger Redundanz nur explizit im Zusammenhang einem Aspekt der Erfindung beschrieben sind. Aus diesem Grund sind also die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Assistenzsystems hier nicht noch einmal redundant in allen Kombinationen beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Ladesystem zum berührungslosen Aufladen einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs; und
- 2 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Unterstützen eines berührungslosen Aufladens einer Batterie eines Kraftfahrzeugs.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 1, welches vorliegend von einem Fahrer 2 geführt wird. Das Kraftfahrzeug 1 ist insbesondere ein Elektrofahrzeug und weist als solches vorliegend eine Traktionsbatterie 3 auf. Mit dieser gekoppelt ist eine Ladesteuerung 4 des Kraftfahrzeugs 1. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 eine mit der Traktionsbatterie 3 und der Ladesteuerung 4 gekoppelte Empfangsspule zum Empfangen elektromagnetischer Energie zum Aufladen der Traktionsbatterie 3 im Rahmen eines berührungslosen Aufladeverfahrens auf.
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Die Traktionsbatterie 3 kann also über die Empfangsspule 5 berührungslos aufgeladen werden mittels einer entsprechend ausgelegten fahrzeugexternen Ladeeinrichtung 6. Die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 6 ist hier vorliegend in Vorausrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 teilweise in einen von dem Kraftfahrzeug 1 befahrenen Boden oder Untergrund eingelassen dargestellt. Die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 6 umfasst eine Bodenplatte 7, in der eine vorliegend nicht im Detail dargestellte Sendespule zum Übertragen elektrischer beziehungsweise elektromagnetischer Energie an die Empfangsspule 5 angeordnet ist. Zum berührungslosen Aufladen der Traktionsbatterie 3 mittels der fahrzeugexternen Ladeeinrichtung 6 und der Empfangsspule 5 muss sich das Kraftfahrzeug 1, insbesondere die Empfangsspule 5 bezogen auf den Boden senkrecht oberhalb der Bodenplatte 7 befinden.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist weiterhin eine Kamera 8 auf, die derart angeordnet beziehungsweise ausgerichtet ist, dass ein hier schematisch angedeuteter Sichtbereich 9 der Kamera 8 die Bodenplatte 7 erfasst, während sich die Bodenplatte 7 noch vor dem Kraftfahrzeug 1 befindet. Die vorliegend gezeigte Anordnung der Kamera 8 ist dabei beispielhaft zu verstehen. Bevorzugt kann die Kamera 8 etwa ebenso an oder hinter einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 1 eine entsprechende, hier nicht dargestellte, Heck- oder Rückfahrkamera aufweisen, die so ausgerichtet ist, dass beispielsweise die Bodenplatte 7 erfasst, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 dieser rückwärtsfahrend annähert. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 eine Datenverarbeitungseinrichtung 10 und eine Bedien- und Anzeigeeinrichtung 11 auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 10 ist sowohl mit der Ladesteuerung 4 als auch mit der Kamera 8 und mit der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 11 verbunden, beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1.
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Weiterhin sind in 1 schematisch eine fahrzeugexterne Kamera 12 mit einem schematisch angedeuteten Sichtfeld 13 und eine fahrzeugexterne Servereinrichtung 14 dargestellt. Die fahrzeugexterne Kamera 12 ist dabei derart angeordnet und ausgerichtet, dass ihr Sichtfeld 13 sowohl die Bodenplatte 7 als auch einen Anfahrtsbereich vor der Bodenplatte 7 erfasst, wobei dieser Anfahrtsbereich von dem Kraftfahrzeug 1 durchfahren werden muss, um die Bodenplatte 7 zum Aufladen zu erreichen.
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Für ein sicheres und zuverlässiges und effizientes Aufladen der Traktionsbatterie 3 mittels der fahrzeugexternen Ladeeinrichtung 6 und der Empfangsspule 5 muss die Bodenplatte 7 sich in einem für das Aufladen geeigneten Zustand befinden, insbesondere frei von Fremdobjekten sein. Ein derartiges Fremdobjekt 15, welches das Aufladen behindern kann, ist hier schematisch auf der Bodenplatte 7 liegend dargestellt. Das Fremdobjekt 15 ist hier gestrichelt dargestellt, da es sich zu einem Zeitpunkt auf der Bodenplatte 7 befinden, anschließend jedoch von dem Fahrer 2 von der Bodenplatte 7 entfernt werden kann.
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2 zeigt einen beispielhaften schematischen Ablaufplan 16 eines Verfahrens zum Unterstützen des berührungslosen Aufladens der Traktionsbatterie 3 des Kraftfahrzeugs 1. Dieses Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
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Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt S1. Hier wird eine Annäherung des Kraftfahrzeugs 1 an die Bodenplatte detektiert. Dies kann mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 10 erfolgen, beispielsweise durch Verarbeiten kontinuierlich oder regelmäßig von der Kamera 8 aufgenommener und bereitgestellter Bilder. Ebenso kann die fahrzeugexterne Kamera 12 das Kraftfahrzeug 1 erfassen beziehungsweise erkennen, sobald es in den Anfahrtsbereich, also in das Sichtfeld 13 eintritt. Ein entsprechendes Bild oder ein entsprechendes Signal kann dann von der fahrzeugexternen Kamera 12 an das Kraftfahrzeug 1, insbesondere an die Datenverarbeitungseinrichtung 10 übermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ können andere oder weitere Einrichtungen, insbesondere Sensoren oder Sensoreinrichtungen, vorgesehen sein und zum Detektieren des Annähernd des Kraftfahrzeugs 1 an die Bodenplatte 7 verwendet werden.
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Mit der Annäherung des Kraftfahrzeugs 1 an die Bodenplatte 7 gerät diese in den Sichtbereich 9 der Kamera 8. In einem Verfahrensschritt S2 wird mittels der Kamera 8 ein aktuelles Bild der Bodenplatte 7 aufgenommen und in einem Verfahrensschritt S3 an die Datenverarbeitungseinrichtung 10 übermittelt. Zusätzlich oder alternativ wird das aktuell aufgenommene Bild im Verfahrensschritt S3 von der Kamera 8 oder von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 an die externe Servereinrichtung 14 übermittelt. Ebenso kann das aktuell aufgenommene Bild mittels der fahrzeugexternen Kamera 12 aufgenommen und an die Datenverarbeitungseinrichtung 10 und/oder an die Servereinrichtung 14 übermittelt werden. Dies kann beispielsweis vorteilhaft sein, um eine verbesserte, insbesondere konstante, Perspektive auf die Bodenplatte 7 sicherzustellen.
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In einem Verfahrensschritt S4 wird das aktuell aufgenommene Bild von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 und/oder von der Servereinrichtung 14 verarbeitet und dabei mit einem vorgegebenen Referenzbild der Bodenplatte 7 verglichen. Das Referenzbild zeigt die Bodenplatte 7 frei von das berührungslose Aufladen der Traktionsbatterie 3 behindernden Fremdobjekten 15, also in einem für das berührungslose Aufladen geeigneten Zustand. Erfolgt dieses Verarbeiten des aktuell aufgenommenen Bildes und der entsprechende Vergleich mit dem Referenzbild durch die Servereinrichtung 14, so übermittelt diese ein jeweiliges Vergleichsergebnis dieses Vergleichs an das Kraftfahrzeug 1, insbesondere an die Datenverarbeitungseinrichtung 10. Andernfalls ermittelt die Datenverarbeitungseinrichtung 10 selbst das jeweilige Vergleichsergebnis.
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Wird bei dem Vergleichen des jeweils aktuell aufgenommenen Bildes mit dem vorgegebenen Referenzbild keine Differenz zwischen diesen beiden Bildern erkannt, so folgt das Verfahren einem Pfad 17 zu einem Verfahrensschritt S5.
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Im Verfahrensschritt S5 erzeugt die Datenverarbeitungseinrichtung 10 ein Freigabesignal und übermittelt dieses an die Ladesteuerung 4 und/oder an die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 6. Durch dieses Freigabesignal wird das Aufladen der Traktionsbatterie freigegeben oder freigeschaltet. Anschließend wird das Verfahren beziehungsweise ein aktueller Durchlauf des Verfahrens beendet.
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Wird hingegen im Verfahrensschritt S4 eine Differenz zwischen dem aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild erkannt, so folgt das Verfahren einem Pfad 18. Dem Pfad 18 folgend wird in einem Verfahrensschritt S6 von der Datenverarbeitungsvorrichtung 10 ein Sperrsignal an die Ladesteuerung 4 und/oder an die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 6 übermittelt. Durch dieses Sperrsignal wird das berührungslose Aufladen der Traktionsbatterie 3 blockiert. Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug 1 um ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug, welches sich in einem autonomen Fahrbetrieb der Bodenplatte 7 angenähert hat, so kann durch das Sperrsignal zudem veranlasst werden, dass das Kraftfahrzeug 1 automatisch vor der Bodenplatte 7 zum Stillstand kommt.
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Parallel wird in einem Verfahrensschritt S7 von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 eine Aufforderung an den Fahrer 2 ausgegeben durch welche der Fahrer 2 dazu aufgefordert wird, die Bodenplatte 7 in Augenschein zu nehmen und ein Freisein der Bodenplatte 7 von das Aufladen behindernden Fremdobjekten 15 sicherzustellen und zu bestätigen. Diese Aufforderung wird vorliegend zusammen mit dem aktuell aufgenommenen Bild und dem Referenzbild zum Ausgeben an den Fahrer 2 mittels der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 11 angezeigt.
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In einem Verfahrensschritt S8 wird von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 kontinuierlich überprüft, ob der Fahrer 2 die Aufforderung bestätigt hat, also ob eine entsprechende Bestätigung von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 empfangen worden ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt das Verfahren einem Schleifenpfad 19, welcher die kontinuierliche Überprüfung auf das Empfangen der Bestätigung hin andeutet.
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Auf die Aufforderung hin ist es dann vorgesehen, dass der Fahrer 2 die Bodenplatte 7 in Augenschein nimmt - sei es durch Betrachten des mittels der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 11 angezeigten aktuell aufgenommenen Bildes und/oder durch Betrachten der Bodenplatte 7 vor dem Kraftfahrzeug 1. Im vorliegenden Fall ist es dabei vorgesehen, dass der Fahrer 2 das Fremdobjekt 15 von der Bodenplatte 7 entfernt. Anschließend ist es vorgesehen, dass der Fahrer 2 die Aufforderung bestätigt, da dann die Bodenplatte 7 tatsächlich frei ist von dem Fremdobjekt 15.
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Nachdem die Datenverarbeitungseinrichtung 10 die Bestätigung der Aufforderung empfangen hat, folgt das Verfahren einem Pfad 20 zu einem Verfahrensschritt S9. Im Verfahrensschritt S9 wird aufgrund der dann empfangenen Bestätigung davon ausgegangen, dass die Bodenplatte 7 nunmehr tatsächlich frei von Fremdobjekten 15 ist und daher das Freigabesignal an die Ladesteuerung 4 und/oder an die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 6 zum Freigeben des berührungslosen Aufladens der Traktionsbatterie 3 übermittelt. Hat sich das Kraftfahrzeug 1 in einem autonomen Fahrbetrieb der Bodenplatte 7 angenähert, so wird durch das Freigabesignal zudem veranlasst, dass das Kraftfahrzeug 1 die Bodenplatte 7 überfährt, sich also automatisch derart über die Bodenplatte 7 manövriert, dass die Empfangsspule 5 zum berührungslosen Aufladen der Traktionsbatterie 3 über die oder in Überdeckung mit der Bodenplatte 7 und der darin angeordneten Sendespule gelangt. Anschließend kann das berührungslose Aufladen der Traktionsbatterie 3 veranlasst oder gestartet werden.
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Unabhängig von dem im Verfahrensschritt S4 ermittelten Vergleichsergebnis kann nach dessen Ermittlung oder Bestimmung in einem Verfahrensschritt S10 eine Abfrage an den Fahrer 2 ausgegeben werden. Mit dieser Abfrage wird explizit abgefragt, ob die Bodenplatte 7 frei von Fremdobjekten 15 ist oder nicht. Eine auf diese Abfrage hin von den Fahrer 2, beispielsweise mittels der Bedien- und Anzeigeeinrichtung 11 eingegebene Antwort wird dann zum Trainieren eines Bildverarbeitungs- beziehungsweise Bildvergleichsalgorithmus verwendet, mittels welchem das jeweilige Vergleichsergebnisses ermittelt worden ist. Dazu kann die Antwort, die der Fahrer 2 auf die Abfrage im Verfahrensschritt S10 hin gegeben hat von der Datenverarbeitungseinrichtung 10 empfangen und verarbeitet und/oder an die Servereinrichtung 14 und/oder an andere Kraftfahrzeuge übermittelt werden, insbesondere zusammen mit dem jeweils aktuell aufgenommenen Bild als zugeordnete Datengrundlage.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie mit besonders geringem technischem Aufwand besonders zuverlässig ein sicheres berührungsloses Aufladen einer wiederaufladbaren Batterie eines Fahrzeugs ermöglicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217713 A1 [0003]
- DE 102014222486 A1 [0004]
- DE 102014015577 A1 [0005]
