DE102018210757A1

DE102018210757A1 - Fahrzeugpositionierung für konduktive Energieübertragung oder für einen automatischen Tankvorgang

Info

Publication number: DE102018210757A1
Application number: DE102018210757.2A
Authority: DE
Inventors: Torsten Herzog; Armin Wagner; Franz Schwinghammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Verfahren zum Annähern eines Fahrzeugs (6) an eine fahrzeugexterne Primäreinheit (2) zum konduktiven Laden oder zum Tanken des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Sekundäreinheit, ein Kamerasystem und eine Anzeigevorrichtung umfasst, mit den Schritten:a) Aufnahme eines Echtzeitbildes (1) des Fahrzeugumfelds mit dem Kamerasystem, wobei die Primäreinheit von dem Echtzeitbild erfasst ist,b) Anzeigen des Echtzeitbildes in der Anzeigevorrichtung,c) Einblenden von zumindest einer Führungslinie (3a, 3b) in das Echtzeitbild, wobei- die Richtung und/oder Krümmung der Führungslinie mit einem Lenkwinkeleinschlag des Fahrzeugs derart zusammenfällt, dass die Führungslinie der Trajektorie des Fahrzeugs bei dem Lenkwinkeleinschlag entspricht, und wobei- die Position der Überblendung der Führungslinie in dem Echtzeitbild des Fahrzeugumfelds so gewählt ist, dass die Führungslinie die Bewegungskurve Tz der Sekundäreinheit des Fahrzeugs anzeigt,d) Wiederholen der Schritte a) bis c), um in Abhängigkeit von einer Bewegung des Fahrzeugs die Bewegungskurve Tz relativ zur Primäreinheit anzuzeigen, sowie Fahrzeug, eingerichtet zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Annähern eines Fahrzeugs an eine fahrzeugexterne Primäreinheit geeignet zum konduktiven Laden des Fahrzeugs oder zur Durchführung eines automatischen Tankvorgangs des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Sekundäreinheit, ein Kamerasystem und eine Anzeigevorrichtung umfasst, weiterhin ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs in einer Ladeposition zum konduktiven Laden oder in einer Tankposition zum automatischen Tank sowie ein Fahrzeug, das zur Ausführung des Verfahrens zum Annähern oder zur Ausführung des Verfahrens zum Annähern und zum Positionieren eingerichtet ist.
Fahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, umfassen aufladbare Batterien zur Speicherung elektrischer Energie. Die aufladbare Batterie eines Fahrzeugs kann z.B. durch Anschluss an eine fahrzeugexterne Stromquelle (z.B. durch Anschluss an ein öffentliches Stromnetz) aufgeladen werden. Ein Ansatz zum automatischen konduktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs mittels eines Laderoboters eine elektrisch leitende Verbindung aufgebaut wird.
Hierzu umfasst das Fahrzeug eine Sekundäreinheit, die meist im Unterbodenbereich des Fahrzeugs integriert ist. Die Sekundäreinheit kann direkt oder indirekt mit der Batterie des Fahrzeugs verbunden sein. Die Sekundäreinheit kann über einer Primäreinheit positioniert werden, wobei die Primäreinheit z.B. auf dem Boden einer Garage oder eines öffentlichen Parkplatzes angebracht ist. Die Primäreinheit ist üblicherweise mit einer Stromversorgung verbunden. Die Primäreinheit kann ein elektrisch leitendes Kontaktteil aufweisen. Ferner kann die Primäreinheit einen Aktuator, z.B. einen elektrischen Motor, aufweisen, der eingerichtet ist, das Kontaktteil von Boden her zu dem Unterbodenbereich des Fahrzeugs zu bewegen. Dabei kann das Kontaktteil derart bewegt werden, dass das Kontaktteil mit einem korrespondierenden Kontaktteil der Sekundäreinheit eine elektrisch leitende Verbindung bildet. Insbesondere können in dieser Weise mindestens zwei elektrisch leitende Verbindungen zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit gebildet werden, über die elektrische Energie von der Stromversorgung bis zu dem Energiespeicher des Fahrzeugs übertragen werden kann. Somit kann in automatischer Weise elektrische Energie von der Stromversorgung zum Energiespeicher des Fahrzeugs übertragen werden.
Um ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit bilden zu können, sollten die ein oder mehreren Kontaktteile der Sekundäreinheit des Fahrzeugs mit einer gewissen Toleranz (typischerweise ±10cm) über der Primäreinheit positioniert werden. Die Position des Fahrzeugs innerhalb dieses Toleranzbereichs wird auch als Lade- oder Tankposition bezeichnet. Die Lade- oder Tankposition zu erreichen, ist aufgrund des im Vergleich zu den Abmessungen eines Fahrzeugs verhältnismäßig engen Toleranzbereichs eine besondere Herausforderung für den Fahrzeuglenker bzw. für das Fahrzeug bei automatisiert unterstütztem Positionieren in der Lade- oder Tankposition. Insbesondere ist die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf den engen Toleranzbereich von wenigen Zentimetern verhältnismäßig eingeschränkt. Dies bedeutet, dass bereits die Annäherung des Fahrzeugs an die Primäreinheit aus einer Entfernung in der Größenordnung von mehreren Metern von der Primäreinheit möglichst genau erfolgen sollte, um zielgenau die Lade- oder Tankposition erreichen zu können.
In entsprechender Weise kann auch für einen automatischen Tankvorgang eine präzise Positionierung eines Fahrzeugs an einer Tankposition erforderlich sein. Dabei kann für einen automatischen Tankvorgang durch eine Primäreinheit automatisch eine Brennstoff-leitende Verbindung zu einer Sekundäreinheit aufgebaut werden (insbesondere ohne, dass ein Nutzer manuell eine Brennstoffleitung in einen Brennstofftank stecken muss). Nach Aufbau der Brennstoff-leitenden Verbindung kann dann ein flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff (z.B. Benzin, Diesel, Erdgas oder Wasserstoff) von der Primäreinheit zu der Sekundäreinheit und in einen Brennstofftank des Fahrzeugs geleitet werden.
Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte sind somit insbesondere auf ein Ladesystem anwendbar, das einen Laderoboter als Primäreinheit umfasst, der eingerichtet ist, vom Unterboden eines Fahrzeugs her, automatisch eine konduktive Verbindung mit einer Sekundäreinheit des Fahrzeugs herzustellen, um den Energiespeicher des Fahrzeugs zu laden. Ferner sind die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte auf ein Tanksystem anwendbar, das eine Primäreinheit umfasst, die eingerichtet ist, automatisch eine Fluidleitung mit einer Sekundäreinheit zu verbinden, um einen Brennstoff zu übertragen, der in einem Brennstofftank eines Fahrzeugs gespeichert werden kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Annähern eines Fahrzeugs an eine fahrzeugexterne Primäreinheit zum konduktiven Laden oder zum Tanken des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Sekundäreinheit, ein Kamerasystem und eine Anzeigevorrichtung umfasst, ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs in einer Ladeposition zum konduktiven Laden oder in einer Tankposition für einen automatischen Tankvorgang sowie ein Fahrzeug, das zur Ausführung des Verfahrens zum Annähern oder zur Ausführung des Verfahrens zum Annähern und zum Positionieren eingerichtet ist, anzugeben. Ein zielgenaues Annähern bzw. Positionieren soll intuitiv und zügig für den Fahrzeuglenker realisierbar sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 5 sowie durch Fahrzeuge gemäß der Ansprüche 14 und 15. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindung liegen ein Verfahren und ein entsprechendes Fahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers des Fahrzeugs beim Annähern des Fahrzeugs (und damit der Sekundäreinheit) an die Primäreinheit in einem Fernbereich zugrunde. Nur wenn die Annäherung aus diesem Fernbereich möglichst genau erfolgt, kann letztlich die Lade- oder Tankposition durch genaue Positionierung des Fahrzeugs in einem Nahbereich des Fahrzeugs zur Primäreinheit überhaupt zügig erreicht werden. Im Fernbereich ist das Fahrzeug in der Größenordnung von mehreren Metern (mindestens etwa eine halbe Fahrzeuglänge) von der Primäreinheit entfernt. Im Nahbereich ist die Sekundäreinheit in einer Größenordnung von wenigen Metern bis Zentimetern (höchstens etwa eine halbe Fahrzeuglänge) von der Primäreinheit entfernt. Bezugspunkte sind dabei das Zentrum von ein oder mehreren Kontaktteilen der Primäreinheit und von ein oder mehreren Kontaktteilen der Sekundäreinheit, wobei die ein oder mehreren Kontaktteile der Primäreinheit und der Sekundäreinheit paarweise ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit bilden können. Es können sich der Fernbereich und der Nahbereich auch überschneiden.
Besonders wichtig ist die Unterstützung für den Fahrzeuglenker im Fernbereich, um das Fahrzeug möglichst genau an die Primäreinheit anzunähern. Eine gute Näherungsposition ist die Grundvoraussetzung, um die Lade- oder Tankposition überhaupt zügig erreichen zu können. Mit anderen Worten: Die Lade- oder Tankposition kann nur dann erreicht werden, wenn das Fahrzeug überhaupt aus dem Fernbereich in den Nahbereich eindringt. Deshalb ist bereits hierfür eine Unterstützung des Fahrzeuglenkers besonders wünschenswert.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die Schritte:

Aufnahme eines Echtzeitbildes des Fahrzeugumfelds mit dem Kamerasystem, wobei die Primäreinheit von dem Echtzeitbild erfasst ist,
Anzeigen des Echtzeitbildes in der Anzeigevorrichtung,
Einblenden von zumindest einer Führungslinie in das Echtzeitbild, wobei die Richtung und/oder Krümmung der Führungslinie mit einem Lenkwinkeleinschlag des Fahrzeugs derart zusammenfällt, dass die Führungslinie der Trajektorie des Fahrzeugs bei dem Lenkwinkeleinschlag entspricht, und wobei die Position der Überblendung der Führungslinie in dem Echtzeitbild des Fahrzeugumfelds so gewählt ist, dass die Führungslinie die Bewegungskurve der Sekundäreinheit des Fahrzeugs anzeigt, sowie
Wiederholen dieser Schritte, um in Abhängigkeit von einer Bewegung des Fahrzeugs eine der Bewegungskurve der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit anzuzeigen.

Es werden bei diesem Verfahren Elemente in ein wiedergegebenes Kamerabild eingeblendet, die einen Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen, das Fahrzeug relativ zur Primäreinheit dieses möglichst genau aus dem Fernbereich anzunähern. Nur so besteht die Möglichkeit, dass das Fahrzeug überhaupt die Lade- oder Tankposition einnehmen kann, um eine effektive Energieübertragung beim konduktiven, d.h. beim leitungsgebundenen, Laden oder beim automatischen Tanken von Brennstoff zu erreichen.
Das Verfahren unterstützt den Fahrzeuglenker beim Bewegen des Fahrzeugs entlang einer ausschließlich vom Fahrer wählbaren Trajektorie visuell, um das Fahrzeug möglichst zielgenau an die Primäreinheit anzunähern. Das Fahrzeug selbst greift in die Trajektorienwahl des Fahrers weder bezüglich der Fahrzeuglängsachse (x-Achse im dem Fachmann bekannten Fahrzeugbezugssystem) noch bezüglich der Fahrzeugquerachse (y-Achse im dem Fachmann bekannten Fahrzeugbezugssystem) ein.
Die zumindest eine Führungslinie gibt dem Fahrzeuglenker eine Orientierung, das Fahrzeug möglichst exakt in Richtung der Primäreinheit zu bewegen, d.h. das Fahrzeug an diese anzunähern. Eine exakte Annäherung dürfte im Regelfall bedeuten, dass wenn das Fahrzeug an den Rand des Fernbereichs kommt und in den Nahbereich überzugehen beginnt, sich das Fahrzeug mit dem Unterboden oberhalb der Primäreinheit befindet, da die Sekundäreinheit in den Unterboden des Fahrzeugs integriert ist. Denn es muss die Sekundäreinheit in x- und y-Richtung des fahrzeug üblichen Koordinatensystems in der Lade- oder Tankposition einen möglichst geringen Versatz von wenigen Zentimetern aufweisen.
Da die Führungslinie über die Abhängigkeit deren Richtung und Krümmung vom Lenkwinkel dem Fahrzeuglenker die Trajektorie nicht nur des Fahrzeugs, sondern insbesondere der Sekundäreinheit des Fahrzeugs angibt, ist die Führungslinie dazu geeignet, dass der Fahrzeuglenker durch Richten der eingeblendeten Führungslinie auf die vom Kamerasystem erfasste Echtzeitabbildung der Primäreinheit mittels Lenkbewegung die Primäreinheit aus dem Fernbereich „anvisieren“ und somit zielgenau die an das Fahrzeug gebundene Sekundäreinheit direkt auf die Primäreinheit zubewegen kann. Voraussetzung hierfür ist, dass relative Position der Sekundäreinheit zu vom Kamerasystem aufgenommenen Bildausschnitt bekannt sein muss und die Trajektorie des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Lenkwinkel berechenbar sein muss, um die Führungslinie in dem Echtzeitbild anzuzeigen. Außerdem muss die Wiedergabe des von der Kamera erfassten Fahrzeugumfelds in der Anzeigevorrichtung und die Einblendung der zumindest einen Führungslinie fortwährend in Echtzeit aktualisiert werden. Echtzeit bedeutet im Kontext dieses Dokuments, dass die fortwährende Aktualisierung mit einer Wiederholrate von weniger als 1000 ms erfolgt.
Es kann das von der Kamera erfasste Echtzeitbild auch modifiziert in der Anzeigevorrichtung angezeigt werden, wobei die Modifikation in der Umrechnung des von der Kamera erfassten Bildes in verschiedene Blickwinkelperspektiven bestehen kann. Dies kann eine Umrechnung in eine Draufsicht (Top-View) sein. Bevorzugt ist jedoch eine Sicht aus der Fahrerperspektive, wobei die Aufnahme des Bildes mit dem Kamerasystem auch möglichst aus der Fahrgastzelle mit Einnahme der Fahrerperspektive erfolgen sollte.
Nach einer Variante des Verfahrens werden zwei parallele oder zwei aufeinander zulaufende Führungslinien in das Echtzeitbild eingeblendet. Bei zwei aufeinander zulaufenden Linien werden Lage, Neigung und/oder Krümmung der beiden Führungslinien zueinander so gewählt, dass in dem Echtzeitbild die Größe der Primäreinheit in einer bestimmten Entfernung vom Fahrzeug dem in diese Entfernung projizierten Abstand der beiden eingeblendeten Führungslinien voneinander entspricht.
Zwei Führungslinien haben die Wirkung, dass der Fahrzeuglenker mit den Führungslinien die Primäreinheit noch besser anpeilen kann, indem das Fahrzeug so bewegt wird, dass die Primäreinheit zwischen den beiden Führungslinien befindlich ist. Bei perspektivisch aufeinander zulaufenden Führungslinien ist dies noch präziser möglich als bei parallelen Linien.
Die Bestimmung des Abstands der in das Echtzeitbild eingeblendeten zwei aufeinander zulaufenden Führungslinien erfolgt durch einmaligen optischen Abgleich des Abstandes der beiden Führungslinien mit der Breite der Primäreinheit.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn Orientierungslinien in das Echtzeitbild in der Anzeigevorrichtung eingeblendet werden, die die Breite des Fahrzeugs entlang der Trajektorie anzeigen.
Diese Orientierungslinien geben die Möglichkeit, die Abmessungen des Fahrzeugs entlang der eingeblendeten Führungslinie abzuschätzen. Dies unterstützt den Fahrzeuglenker zusätzlich bei der Positionierung des Fahrzeugs beispielsweise in einer beengten Umgebung oder bei Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeugs bzw. der Primäreinheit.
Gemäß einer Variante des Verfahrens kann bei einem Fahrzeug, das auch ein Mittel zur Positionsbestimmung relativ zur Primäreinheit umfasst, die Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch das Positionsbestimmungsmittel ermittelt und erfasst werden, dass das Fahrzeug in einem vorgebbaren Fernbereich zu der Primäreinheit befindlich ist, um das Verfahren zur Annäherung an die Primäreinheit im Fernbereich zu starten.
Nach dieser Variante wird das Verfahren zur Positionierung des Fahrzeugs dann initialisiert, wenn das Fahrzeug in einen Fernbereich des Fahrzeugs von der Primäreinheit eintritt. Dazu werden Positionsbestimmungsmittel des Fahrzeugs eingesetzt. Ein solches kann mittels des Kamerasystems des Fahrzeugs realisiert sein, wenn es etwa über eine Recheneinheit, auf der ein Bilderkennungsverfahren durchführbar ist, verfügt oder mit einer solchen verbunden ist. Mit dem Bilderkennungsverfahren kann die Primäreinheit als Objekt erkannt und als solche klassifiziert sowie deren Position bestimmt werden. Dann kann das Verfahren zur Annäherung des Fahrzeugs initialisiert werden.
Es sind auch alternative Positionsbestimmungsmittel möglich, wie etwa eine funktechnische Mittel zwischen Fahrzeug oder der Sekundäreinheit und der Primäreinheit, d.h. die Primäreinheit und die Sekundäreinheit sind für den Aufbau einer Funkverbindung eingerichtet.
Der Eintritt des Fahrzeugs in den Fernbereich kann dadurch erkannt werden, dass die Funkverbindung zwischen den beiden Einheiten dann aufgebaut werden kann, wenn das Fahrzeug im Bereich der Funkreichweite befindlich ist. Es ist also auch eine recht grobe Positionsbestimmung mit einer Auflösungsgenauigkeit in der Größenordnung von bis zu mehreren Metern ausreichend, wenn lediglich der Eintritt in den Fernbereich zur Primäreinheit feststellt werden soll. Die Funkverbindung kann auch zur Datenübermittlung zwischen der Primäreinheit und dem Fahrzeug oder der Sekundäreinheit eingerichtet sein, so dass etwa die Primäreinheit dem Fahrzeug Positionsdaten übermitteln kann.
Der Eintritt des Fahrzeugs in den Fernbereich kann auch mittels GPS erkannt werden, sofern das Fahrzeug über ein GPS-fähiges Positionierungssystem verfügt, die genaue Position der Primäreinheit diesem Positionierungssystem des Fahrzeugs bekannt ist und ein Fernbereich um die Primäreinheit definiert ist. Bevorzugt werden, sobald das Fahrzeug in den Fernbereich um die Primäreinheit eintritt, auf der Anzeigevorrichtung das Echtzeitbild des Kamerasystems sowie die Einblendung automatisch angezeigt und das Verfahren zur Positionierung initialisiert.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer fahrzeugintegrierten Sekundäreinheit zum konduktiven, d.h. zum leitungsgebundenen, Laden oder zum Tanken von Brennstoff an einer fahrzeugexternen Primäreinheit, mit einem Kamerasystem und mit einer Anzeigevorrichtung ist dazu eingerichtet, das Verfahren zum Positionieren in der Lade- oder Tankposition auszuführen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zum Annähern eines Fahrzeugs an die fahrzeugexterne Primäreinheit, wobei das Fahrzeug ein Positionsbestimmungsmittel umfasst, erweitert wird um ein Verfahren im Nahbereich zur Feinpositionierung des Fahrzeugs in die Lade- oder Tankposition, gemäß folgenden Schritten,

- Ermittlung der Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch die Positionsbestimmungsmittel,
- Erfassen, dass das Fahrzeug im Nahbereich zu der Primäreinheit befindlich ist,
- Beenden des Verfahrens zum Annähern des Fahrzeugs an die fahrzeugexterne Primäreinheit,
1. a) Anzeigen eines Zielbildes auf der Anzeigevorrichtung,
2. b) Ermittlung der Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch die Positionsbestimmungsmittel,
3. c) Einblenden eines Führungselements in das Zielbild und Einblenden eines Positionselements in das Zielbild, wobei die Lage des Führungselements und die Lage des Positionselements auf dem Zielbild die ermittelte Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit anzeigen und
- Wiederholen der Schritte a) bis c), um in Abhängigkeit von einer Bewegung des Fahrzeugs eine Positionsänderung der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit in dem Zielbild anzuzeigen.

Das Verfahren zum Annähern wird also um Schritte zum Feinpositionieren des Fahrzeugs im Nahbereich erweitert. Eine Unterstützung bei der Positionierung des Fahrzeugs ist für den Fahrzeuglenker also auch in der Phase gewährleistet, wenn die Primäreinheit - da im Nahbereich befindlich - für den Fahrzeuglenker vom Unterboden des Fahrzeugs verdeckt ist. Dieses Verfahren unterstützt den Fahrzeuglenker also nicht nur im Fernbereich zum Annähern, sondern auch im Nahbereich zum Positionieren des Fahrzeugs in der Lade- oder Tankposition. Auf diese Weise kann der Fahrzeuglenker das Fahrzeug möglichst in einem Zug zielgenau zum konduktiven Laden oder für einen automatischen Tankvorgang positionieren. Das Verfahren hat den Vorteil, dass eine einfache, vom Fahrzeuglenker selbst ausführbare Positionierbarkeit des Fahrzeugs relativ zur Sekundäreinheit schon ab dem Fernbereich bis zur Feinpositionierung im Nahbereich ermöglicht wird.
Bevorzugt ist es, wenn das eingesetzte Positionsbestimmungsmittel bei diesem erweiterten Verfahren eine Ortsauflösung von wenigen Zentimetern ermöglicht, da die Feinpositionierbarkeit gewährleistet sein muss. Dies kann ein Kamerasystem mit Bilderkennungsverfahren sein. Die Position des Fahrzeugs relativ zur Primäreinheit ist dann immer eindeutig bestimmbar, wenn das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt die Position der Primäreinheit bestimmen kann und dazu eingerichtet ist, ab diesem Zeitpunkt die Trajektorie des Fahrzeugs bestehend aus Richtung und Geschwindigkeit zu erfassen. Das Bilderkennungsverfahren ist hierzu um eine Funktion erweitert, die neben der Objekterkennung der Primäreinheit als solche auch eine Positionsbestimmung des erkannten Objekts (Entfernung vom Fahrzeug in bestimmter Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) ermöglicht.
Weitere alternative Positionsbestimmungsmittel sind z.B. Funkempfänger- und sender, Infrarot- oder Ultraschallsender- und sensoren, die als Sender bzw. Empfänger in das Fahrzeug oder die Sekundäreinheit bzw. die Primäreinheit integriert sind (oder umgekehrt). Über die gesendete relativ zur empfangenen Signalintensität ist die genaue Position der Primäreinheit relativ zum x-y-Achsensystem des Fahrzeugs ermittelbar. Für die Berechnung der Position kann eine Auswertungseinheit eingesetzt werden, die in der Primäreinheit oder im Fahrzeug integriert sein kann. Auch eine Positionsermittlung durch ein hochauflösendes GPS ist möglich. So ist es beispielsweise ausreichend, wenn die Position der Primäreinheit bekannt ist und das Fahrzeug GPS-fähig ist.
Bevorzugt ist jedoch eine Funkverbindung zwischen den beiden Einheiten auf einer Frequenz von 125kHz. Das Fahrzeug ist der Sender und die Primäreinheit der Empfänger. Die spezifische Sendeeinrichtung kann in der Sekundäreinheit oder separat im Fahrzeug verbaut sein. Der Empfänger misst die Amplitude und die Frequenz des Funksignals und schickt die Daten über einen Kommunikationskanal oder über eine separate Kommunikationsverbindung (z.B. WLAN) wieder zurück an das Fahrzeug. Dort erfolgt die Berechnung der Positionsdaten mit einer Recheneinheit. Diese werden dann über CAN an die Anzeige übermittelt und dort dargestellt.
Bei dem Zielbild handelt es sich um eine optische Anzeige auf der Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs. Gemäß dem Verfahren werden Elemente in das Zielbild eingeblendet, die dem Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen, um die Lade- oder Tankposition des Fahrzeugs relativ zur Primäreinheit im Nahbereich zu erreichen.
Das Zielbild wird automatisch eingeblendet, wenn das Fahrzeug in den Nahbereich eintritt. Damit wird dem Fahrzeuglenker angezeigt, dass das Fahrzeug erfolgreich in den Nahbereich angenähert ist und die Feinpositionierung des Fahrzeugs beginnen kann.
Durch die wiederholte Positionsbestimmung der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit im Nahbereich und der Einblendung von Führungselement und Positionselement - bevorzugt in Echtzeit -, wird die aktuelle Lage der beiden Einheiten zueinander visualisiert. Dadurch unterstützt das Verfahren den Fahrzeuglenker dabei, die Lade- oder Tankposition zu erreichen, indem das Führungselement und das Positionselement in der Anzeigevorrichtung „in Deckung“ zu bringen sind. Nur dann ist - wie zum konduktiven Laden oder zum automatischen Tanken erforderlich - die Lade- oder Tankposition erreicht. Dies erfolgt durch die Bewegung des Fahrzeugs, die der Fahrzeuglenker selbst veranlasst, wobei er die Bewegung des Fahrzeugs in x-y-Richtung an der Lage von Führungselement und Positionselement in der Anzeigevorrichtung orientiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Führungselement und das Positionselement eine gleiche geometrische Grundform aufweisen, wobei das Führungselement einen größeren Umfang aufweist wie das Positionselement.
Es können beispielsweise beide Elemente eine ringförmige, kreisförmige, mehreckige oder ellipsenförmige zweidimensionale Ausgestaltung aufweisen. Das Positionselement ist kleiner als das Führungselement ausgeführt, so dass das Positionselement vollständig von dem Führungselement aufgenommen werden kann. Dem Fahrzeuglenker wird dadurch der Eindruck einer Zielvorrichtung vermittelt, wobei das Positionselement in das Führungselement - gleichsam in das „Ziel“ - zu bringen ist. Dadurch ist die „Positionierungsaufgabe“ im Nahbereich besonders intuitiv.
Nach einer Variante des Verfahrens ist das Verhältnis des Umfangs des Führungselements zu dem Umfang des Positionselements so gewählt, dass, wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist, wobei in der Lade- oder Tankposition die Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit einen Versatz von Sekundäreinheit zu Primäreinheit in x-Richtung und y-Richtung des Fahrzeugs aufweist, welcher nicht größer als ein vorgebbarer oder vorgegebener Maximalversatz ist.
Die Lade- oder Tankposition ist dadurch festgelegt, dass der Versatz von Sekundäreinheit und Primäreinheit im x-y-Achsensystem des Fahrzeugs einen maximalen Wert, den Maximalversatz, nicht überschreitet.
Der Maximalversatz ist durch die mechanische Toleranz des Systems aus Sekundäreinheit und Primäreinheit bzw. der jeweiligen Kontaktteile bedingt. Beim Maximalversatz kann gerade noch gewährleistet werden, dass die ein oder mehreren Kontaktteile der Primäreinheit elektrisch leitende Verbindungen mit den entsprechenden ein oder mehreren Kontaktteilen der Sekundäreinheit bilden. Alternativ kann beim Maximalversatz gerade noch gewährleistet werden, dass zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit eine Brennstoff-leitende Verbindung aufgebaut werden kann. Durch den Maximalversatz wird ein Toleranzbereich festgelegt, innerhalb dessen sich die Sekundäreinheit relativ zu Primäreinheit befindet, um die Lade- oder Tankposition einzunehmen. Wenn das Positionselement in dem Führungselement befindlich ist, befindet sich die Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit jedenfalls im Toleranzbereich, d.h. die Lade- oder Tankposition ist erreicht. In der Lade- oder Tankposition ist eine zuverlässige konduktive Energieübertragung oder ein zuverlässiger Tankvorgang jedenfalls gewährleistet. Falls das Positionselement und das Führungselement so im Zielbild eingeblendet sind, dass das Positionselement gerade nicht über den vom Führungselement abgedeckten Bereich herausragt, bedeutet dies, dass die Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit zwar am Rand des Toleranzbereichs des Versatzes in x-y-Richtung, jedoch in der Lade- oder Tankposition, liegt. Dieser Zusammenhang ist das „Eichmaß“ für Lage und eingenommene bzw. umrandete Fläche von Positionselement und Führungselement bei der Einblendung in das Echtzeitbild.
Bevorzugt sind das Führungselement und das Positionselement ring- oder kreisförmig ausgeführt, wobei die Differenz des Durchmessers des Führungselements und des Durchmessers des Positionselements ein Toleranzmaß R_Tol darstellt, und das Toleranzmaß R_Tol mit dem Maximalversatz korreliert.
Gemäß dieser Ausführungsform des Verfahrens sind das Führungselement und das Positionselement ring- oder kreisförmig ausgeführt, d.h. zum Erreichen der Lade- oder Tankposition ist der Ring des Positionselements in den Ring des Führungselements zu bringen. Die Differenz des Durchmessers der beiden Ringe ist maßstäblich für den maximal zulässigen Versatz von Sekundäreinheit und Primäreinheit in der Lade- oder Tankposition, d.h. für den Maximalversatz. Das eingeblendete Positionselement und das eingeblendete Führungselement dienen dem Fahrzeuglenker als „Zielsystem“. Der Mittelpunkt der Ringe visualisiert z.B. den mechanischen Mittelpunkt der Kontaktelemente von Primäreinheit und Sekundäreinheit, d.h. etwa bei zirkular ausgeführten Kontaktelementen die zentrale Achse durch die Kontaktelemente.
Die Toleranz kann auch derart variabel eingestellt werden, dass sie in Richtung eines Versatzes, der kleiner als der Maximalversatz ist, verringert werden kann. Es ist dann eine noch exaktere Lade- oder Tankposition der Sekundäreinheit zur Primäreinheit anfahrbar. Dies stellt sicher, dass das die Zuverlässigkeit des Aufbaus einer elektrisch leitenden bzw. Brennstoff-leitenden Verbindung erhöht ist. Es kann etwa der Fahrzeuglenker den Toleranzbereich selbst wählen. Bei geringerem Toleranzmaß R_Tol ändert sich das Verhältnis des Umfangs und damit der Fläche des Führungselements zu dem Umfang bzw. der Fläche des Positionselements dem Wert 1. Beim Wert 1 sind das Positionselement und das Führungselement im Zielbild exakt in Deckung zu bringen, um die Lade- oder Tankposition zu erreichen. Dann ist konduktives Laden bzw. Tanken ohne Versatz und bei maximaler Zuverlässigkeit möglich. Die Positionierungsaufgabe ist hierfür am anspruchsvollsten, was auch der Anzeige im Zielbild entspricht, da das Positionselement vollständig vom Führungselement umfasst sein muss. Da beide die gleiche Fläche aufweisen, ist dies gleichbedeutend damit, dass beide deckungsgleich im Zielbild liegen müssen. Bei einem Wert kleiner 1 ist hingegen eine lediglich kleinere Fläche des Positionselements innerhalb einer größeren Fläche zu platzieren, gleichbedeutend mit einer Lade- oder Tankposition im x-y-Koordinatensystem mit Versatz. Die Funktion der Flächenverhältnisse ist besonders intuitiv mit Ringen bzw. Kreisen umsetzbar. Jedoch auch andere geometrische Formen sind geeignet.
Vorteilhaft ist es, wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, die Erscheinungsform des Zielbildes und/oder die Erscheinungsform des Führungselements und/oder die Erscheinungsform des Positionselements andersartig ist, als wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild nur teilweise oder nicht umfasst ist, um anzuzeigen, ob das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist oder nicht.
Auf diese Weise wird es dem Fahrzeuglenker durch eine visuelle Änderung in der Anzeigevorrichtung angezeigt, sobald das Fahrzeug die Lade- oder Tankposition erreicht hat. Er wird dabei unterstützt, zu erkennen, dass das Positionselement von dem Führungselement vollständig umgeben ist. So kann der Fahrzeuglenker das Fahrzeug zielgenau zum konduktiven Laden oder für einen automatischen Tankvorgang positionieren und erkennt durch die Einblendung der Position von Sekundäreinheit zu Primäreinheit in Echtzeit auf einen Blick, ob die Lade- oder Tankposition erreicht ist oder nicht. Beispielsweise beim Rangieren ist dies sehr nützlich, da die Anzeigevorrichtung nur wenig Aufmerksamkeit vom Fahrer erfordert, um das Erreichen der Lade- oder Tankposition zu erkennen.
Alternativ oder zusätzlich kann, wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, ein akustisches Signal wiedergegeben werden, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist. Somit wird dem Fahrzeuglenker akustisch bestätigt, dass die Lade- oder Tankposition erreicht ist.
Weiterhin kann das Verfahren so variiert werden, dass das Zielbild als Top-View-Bild ausgestaltet ist und in das Zielbild ein Fahrzeugelement eingeblendet wird, wobei die Lage des Fahrzeugelements in dem Zielbild die Position der Sekundäreinheit relativ zum Fahrzeug anzeigt.
Das Fahrzeugelement kann dabei als Silhouette des Fahrzeugs in Draufsicht (Top-View im üblichen Fahrzeugkoordinatensystem) dargestellt sein. Auf diese Weise kann die Position von Sekundäreinheit zur Primäreinheit in Abhängigkeit von der Fahrzeugbewegung, die der Fahrzeuglenker veranlasst, noch deutlicher veranschaulicht werden. Für den Fahrzeuglenker ist die Orientierung erleichtert, da die zu wählenden Trajektorie relativ zu den vertrauten Fahrzeugabmessungen und nicht nur relativ zur Sekundäreinheit abgeschätzt werden kann. Es ist das Zielbild mit eingeblendetem Fahrzeugelement bevorzugt in der Perspektive des Fahrzeuglenkers ausgerichtet.
Bevorzugt ist es, wenn das Top-View-Bild ein Bild des Umfelds des Fahrzeugs ist, welches in Echtzeit mit dem Kamerasystem aufgenommen wird und in das Top-View-Bild umgerechnet wird.
Damit kann der Fahrzeuglenker in dem Zielbild das von ihm selbst wahrgenommene Umfeld des Fahrzeugs wiedererkennen und die Orientierung ist für den Fahrzeuglenker erleichtert.
Wie bereits oben dargelegt, können die Primäreinheit und die Sekundäreinheit jeweils ein oder mehrere Kontaktteile umfassen, die eingerichtet sind, paarweise elektrisch leitende Verbindungen zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs zu bilden. Dabei können die ein oder mehreren Kontaktteile der Primäreinheit ausgebildet sein, automatisch in Richtung der Sekundäreinheit bewegt werden zu können (z.B. mittels eines elektrischen Motors), um ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zum konduktiven Laden des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs zu bilden. Alternativ kann die Primäreinheit eingerichtet sein, eine Fluidleitung in Richtung der Sekundäreinheit auszufahren, um eine Brennstoff-leitende Verbindung zwischen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit aufzubauen. Es kann dann während eines Tankvorgangs Brennstoff von der Primäreinheit über die Sekundäreinheit in einen Brennstofftank des Fahrzeugs geleitet werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer fahrzeugintegrierten Sekundäreinheit zum konduktiven Laden oder zum automatischen Tanken des Fahrzeugs an einer fahrzeugexternen Primäreinheit, mit einem Kamerasystem, mit einer Anzeigevorrichtung und mit einem Positionsbestimmungsmittel relativ zur Primäreinheit, ist dazu eingerichtet, das erweiterte Verfahren zum Annähern des Fahrzeugs an die Primäreinheit im Fernbereich sowie zur Feinpositionierung des Fahrzeugs im Nahbereich in die Lade- oder Tankposition auszuführen.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:

Beim konduktiven Übertragen von Energie bzw. zum Aufbau einer Brennstoff-leitenden Verbindung müssen die fahrzeugseitige Sekundäreinheit und die fahrzeugexterne Primäreinheit in einem Toleranzbereich zueinander positioniert werden. Deshalb muss der Fahrer bei der manuellen Positionierung des Fahrzeugs relativ zur Primäreinheit unterstützt werden, um eine bestmögliche Positionierung der beiden Einheiten zueinander zu gewährleisten. Dies kann durch die Nutzung eines Kamerasystems und die Einblendung von Hilfslinien in einer Anzeigevorrichtung in einem Fernbereich des Fahrzeugs von der Primäreinheit und optional durch die Einblendung von einer Objektdarstellung der Primäreinheit und der Sekundäreinheit in einem Nahbereich des Fahrzeugs zur Primäreinheit erreicht werden. Damit ist eine möglichst einfache und intuitive, aber auch ausreichend genaue Positionierbarkeit des Fahrzeugs für einen Fahrzeuglenker gegeben.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen stehen für gleiche technische Gegenstände. Im Einzelnen zeigen

1 Schematische Darstellung des Verfahrens zum Annähern des Fahrzeugs an die Primäreinheit
2 Kamerabild mit erfasster Primäreinheit und mit Einblendung von Führungslinien in einem Fernbereich
3 Kamerabild in einem Nahbereich mit Einblendung von einem Positionselement und von einem Führungselement außerhalb der Lade- oder Tankposition
4 Kamerabild in einem Nahbereich mit Einblendung von einem Positionselement und von einem Führungselement in der Lade- oder Tankposition
5 Darstellung der Flächenverhältnisse von ringförmigem Positionselement und ringförmigem Führungselement zur Visualisierung des Toleranzmaßes R_Tol
6 schematische Darstellung der konduktiven Energieübertragung zwischen einer Primäreinheit und einer Sekundäreinheit.

Es zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug (6) aus der Sicht entlang der z-Achse des Fahrzeugs in dem dem Fachmann bekannten Fahrzeugbezugssystem. In der x-y-Ebene des Fahrzeugs befindet sich eine fahrzeugintegrierte Sekundäreinheit (4) im Unterbodenbereich des Fahrzeugs. Fahrzeugextern befindet sich bodennah eine Primäreinheit (2, 2') zum konduktiven Übertragen von Energie von der Primäreinheit zur Sekundäreinheit, um einen Energiespeicher des Fahrzeugs zu laden. Die Primäreinheit befindet sich in z-Richtung von der Sekundäreinheit versetzt (Spalt zwischen Unterboden des Fahrzeugs und Boden), wobei zum Laden nur ein maximaler Versatz der Primäreinheit zur Sekundäreinheit in x- und y-Richtung gewünscht ist. Deshalb sollte sich das Fahrzeug möglichst so der Primäreinheit annähern, dass die Sekundäreinheit einer Bewegungskurve Tz folgt, entlang derer sich die Primäreinheit auf die Sekundäreinheit in der x-y-Ebene direkt zubewegt.
6 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug (6), mit einer fahrzeugintegrierte Sekundäreinheit (4), die mit einem Energiespeicher (31) des Fahrzeugs (6) gekoppelt ist. Eine fahrzeugexterne Primäreinheit (2) umfasst ein oder mehrere ausfahrbare bzw. hochfahrbare Kontaktteile (32) (z.B. Pins), die mit ein oder mehreren entsprechenden Kontaktteilen (z.B. Buchsen) der Sekundäreinheit (4) ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen bilden können, um elektrische Energie von einer Stromversorgung (33) konduktiv an die Sekundäreinheit (4) und von dort in den Energiespeicher (31) zu übertragen. Die ein oder mehreren Kontaktteile (32) der Primäreinheit (2) und die entsprechenden ein oder mehreren Kontaktteile der Sekundäreinheit (4) können somit ein oder mehrere Steckverbindungen bilden. Diese ein oder mehreren Steckverbindungen können gewisse mechanische Toleranzen aufweisen, die durch eine präzise Positionierung eines Fahrzeugs (6) über einer Primäreinheit (2) einzuhalten sind, um einen konduktiven Ladevorgang zu ermöglichen. Sobald eine präzise Positionierung eines Fahrzeugs (6) über der Primäreinheit (2) erfolgt ist, können die ein oder mehreren Kontaktteile (32) der Primäreinheit (2) in Richtung Sekundäreinheit (4) aus- bzw. hochgefahren werden (z.B. mittels eines elektrischen Motors), um die ein oder mehrere elektrisch leitenden Verbindungen für den konduktiven Ladevorgang aufzubauen. Am Ende eines Ladevorgangs können die ein oder mehreren Kontaktteile (32) der Primäreinheit (2) wieder heruntergefahren werden, um ein sicheres Wegfahren des Fahrzeugs (6) zu ermöglichen.
Es zeigt 2 einen Ausschnitt einer Anzeigevorrichtung, die ein Echtzeitbild (1) wiedergibt, das mit einem Kamerasystem des Fahrzeugs aufgenommen und mittels der Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Von dem Echtzeitbild ist eine fahrzeugexterne Primäreinheit (2) erfasst. Das Fahrzeug befindet sich in einem Fernbereich von der Primäreinheit. Das Echtzeitbild wird mit zwei Führungslinien (3a, 3b) überblendet. Die beiden Führungslinien geben aus einer Perspektive des Fahrers die Trajektorie der Abmessungen der Sekundäreinheit (siehe die beiden Kurven T_P in 1) in die Ferne projiziert wieder. Deshalb kann der Fahrer anhand der beiden Führungslinien die Primäreinheit durch Veränderung des Lenkwinkeleinschlags „anvisieren“. Es zeigt 1 anhand der exemplarisch anders positionierten Primäreinheit (2') wie diese durch einen falschen Lenkwinkeleinschlag verfehlt wird.
Optional kann das Bild aus 2 zusätzlich mit zwei Orientierungslinien (5a, 5b) überblendet werden. Die Orientierungslinien zeigen dem Fahrzeuglenker optisch die Trajektorie des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugabmessungen bei dem gewählten Lenkwinkel an (den Linien T_F in 1 entsprechend).
Die Lenkwinkelabhängigkeit der Führungslinien und der Orientierungslinien ist durch die weiteren gestrichelt dargestellten Führungslinien (3a', 3b') und Orientierungslinien (5a', 5b') in 2 angedeutet. Die Überblendung des Echtzeitbildes wird in Abhängigkeit vom Lenkwinkel fortwährend aktualisiert. Der Abstand der beiden aufeinander zulaufenden Führungslinien entspricht einer der projizierten Größe der erfassten Primäreinheit in Abhängigkeit von der Entfernung vom Fahrzeug. Die Führungslinien unterstützen den Fahrzeuglenker dabei, das Fahrzeug zielgenau über die Primäreinheit zu bewegen, indem so zu lenken ist, dass mit den Führungslinien die mit der Kamera aufgenommene Primäreinheit während der Fahrzeugbewegung anvisiert wird. Die Orientierungslinien geben dabei die Breite des Fahrzeugs entlang der gewählten Trajektorie an, so dass ein Manövrieren bei beengten Verhältnissen oder mit Hindernissen erleichtert wird.
Die 3 und 4 zeigen einen Ausschnitt einer Anzeigevorrichtung, die ein Echtzeitbild (10) wiedergibt, das mit einem Kamerasystem des Fahrzeugs aufgenommen, von einer Recheneinheit in ein Top-View-Bild umgerechnet und in der Top-View-Ansicht mittels der Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Das Fahrzeug befindet sich in einem Nahbereich zur Primäreinheit. Der Eintritt des Fahrzeugs in den Nahbereich wird durch die Funkverbindung zwischen den beiden Einheiten ermittelt. Die Funkverbindung zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs relativ zur Primäreinheit ist eine auf einer Frequenz von 125kHz. Fahrzeugseitig ist der Sender, die Primäreinheit der Empfänger. Die spezifische Sendeeinrichtung kann in der Sekundäreinheit oder separat im Fahrzeug verbaut sein. Der Empfänger misst die Amplitude und die Frequenz des Funksignals und schickt die Daten über einen Kommunikationskanal oder über eine separate Kommunikationsverbindung (z.B. WLAN) wieder zurück an das Fahrzeug. Dort erfolgt die Berechnung der Positionsdaten mit einer Recheneinheit. Diese werden dann über CAN an die Anzeige übermittelt und dort dargestellt.
In das Top-View-Bild werden eine Silhouette des Fahrzeugs (11) und ein Führungsring (12) eingeblendet, der die räumliche Position der Sekundäreinheit relativ zur Fahrzeugsilhouette andeutet. Weiterhin wird in das Top-View-Bild ein Positionsring (13, 14) eingeblendet, der die räumliche Position der Primäreinheit angibt. Es kann der Fahrzeuglenker in dem Nahbereich, ohne dass der Fahrzeuglenker selbst oder das Kamerasystem des Fahrzeugs die Primäreinheit optisch erkennen können, das Fahrzeug zielgenau über die boden montierte Primäreinheit lenken, indem er das Fahrzeug so bewegt, dass der Positionsring vollständig in den Führungsring in der Top-View-Echtzeitdarstellung hineinbewegt wird. Dazu werden laufend die Positionen der Einheiten (d.h. der Primäreinheit und der Sekundäreinheit) über die Funkverbindung ermittelt und das Top-View-Bild sowie die Einblendungen in der Anzeigevorrichtung aktualisiert. Nach den 3 und 4 wechselt die Füllung des Positionsringes die Farbe, um dem Fahrzeuglenker anzuzeigen, dass die Lade- oder Tankposition erreicht ist. Sofern der Positionsring vollständig von dem Führungsring umschlossen ist, erscheint er dunkel ausgefüllt, ansonsten hell ausgefüllt.
5 zeigt Radien, Durchmesser, Umfang und die Fläche der von den Ringen umschlossenen Kreisfläche in Relation zueinander. R_Füh steht für den Durchmesser des Führungsringes, R_Pos für den Durchmesser des Positionsringes. Die Differenz zwischen beiden Durchmessern zeigt das Toleranzmaß R_Tol an. Die Durchmesser der Ringe sind so gewählt, dass wenn der Positionsring vollständig innerhalb des Führungsrings befindlich ist, die Lage der Primäreinheit relativ zur Sekundäreinheit in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt, der eine ausreichende Zuverlässigkeit für den Aufbau einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ein oder mehreren Kontaktteilen der Primäreinheit und der Sekundäreinheit gewährleistet.
Der Toleranzbereich korreliert mit dem Toleranzmaß R_Tol , wobei R_Tol den maximal zulässigen räumlichen Versatz von Sekundäreinheit und Primäreinheit in der x-y-Ebene des Fahrzeugs für das konduktive Laden visualisiert. Je größer der maximal zulässige Versatz des Systems aus Primäreinheit und Sekundäreinheit ist, umso kleiner kann in 5 R _Pos zugunsten von R_Tol gewählt werden. Damit wird die Fläche, die vom Positionsring abgedeckt wird, im Vergleich zur Fläche, die vom Führungsring mi Echtzeitbild abgedeckt wird, kleiner, wodurch der Positionsring „leichter“ im Führungsring platziert werden kann. Entsprechend ist der Toleranzbereich des Versatzes von Primäreinheit und Sekundäreinheit in der x-y-Ebene des Fahrzeugs größer, so dass das Fahrzeug „leichter“ in die Lade- oder Tankposition bewegt werden kann. Umgekehrt verhält es sich bei einem kleineren Toleranzbereich.

Claims

Verfahren zum Annähern eines Fahrzeugs (6) an eine fahrzeugexterne Primäreinheit (2) geeignet zum konduktiven Laden des Fahrzeugs oder zum Tanken eines Brennstofftanks des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Sekundäreinheit (4), ein Kamerasystem und eine Anzeigevorrichtung umfasst, mit den Schritten: a) Aufnahme eines Echtzeitbildes (1) des Fahrzeugumfelds mit dem Kamerasystem, wobei die Primäreinheit von dem Echtzeitbild erfasst ist, b) Anzeigen des Echtzeitbildes in der Anzeigevorrichtung, c) Einblenden von zumindest einer Führungslinie (3a, 3b) in das Echtzeitbild, wobei - die Richtung und/oder Krümmung der Führungslinie mit einem Lenkwinkeleinschlag des Fahrzeugs derart zusammenfällt, dass die Führungslinie der Trajektorie des Fahrzeugs bei dem Lenkwinkeleinschlag entspricht, und wobei - die Position der Überblendung der Führungslinie in dem Echtzeitbild des Fahrzeugumfelds so gewählt ist, dass die Führungslinie die Bewegungskurve Tz der Sekundäreinheit des Fahrzeugs anzeigt, d) Wiederholen der Schritte a) bis c), um in Abhängigkeit von einer Bewegung des Fahrzeugs die Bewegungskurve Tz der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwei aufeinander zulaufende Führungslinien (3a, 3b) in das Echtzeitbild eingeblendet werden, wobei die Lage der beiden Führungslinien zueinander so gewählt ist, dass in dem Echtzeitbild die Größe der Primäreinheit in einer bestimmten Entfernung vom Fahrzeug dem in diese Entfernung projizierten Abstand der beiden eingeblendeten Führungslinien voneinander entspricht.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei Orientierungslinien (5a, 5b) in das Echtzeitbild in der Anzeigevorrichtung eingeblendet werden, die die Breite T_F des Fahrzeugs entlang der Trajektorie anzeigen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Fahrzeug, das ein Positionsbestimmungsmittel zur Bestimmung der Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit umfasst, wobei - die Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch das Positionsbestimmungsmittel ermittelt wird, und - erfasst wird, dass das Fahrzeug in einem vorgebbaren Fernbereich zu der Primäreinheit befindlich ist, um die Schritte a) bis d) zu starten.
Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs in einer Ladeposition zum konduktiven Laden oder in einer Tankposition zum automatischen Tanken an einer fahrzeugexternen Primäreinheit, wobei das Fahrzeug eine fahrzeugintegrierte Sekundäreinheit, eine Anzeigevorrichtung und ein Positionsbestimmungsmittel zur Bestimmung der Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit umfasst, wobei - das Verfahren die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Annähern des Fahrzeugs an die fahrzeugexterne Primäreinheit umfasst, sowie die weiteren Schritte umfasst: 1) Ermittlung der Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch das Positionsbestimmungsmittel, 2) Erfassen, dass das Fahrzeug in einem vorgebbaren Nahbereich zu der Primäreinheit befindlich ist, 3) Beenden des Verfahrens zum Annähern des Fahrzeugs an die fahrzeugexterne Primäreinheit, 4) Anzeigen eines Zielbildes (10) auf der Anzeigevorrichtung, 5) Ermittlung der Position der Primäreinheit relativ zur Position der Sekundäreinheit durch die Positionsbestimmungsmittel, 6) Einblenden eines Führungselements (12) in das Zielbild und Einblenden eines Positionselements (13) in das Zielbild, wobei die Lage des Führungselements und die Lage des Positionselements auf dem Zielbild die ermittelte Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit anzeigen und 7) Wiederholen der Schritte 4) bis 6), um in Abhängigkeit von einer Bewegung des Fahrzeugs eine Positionsänderung der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit in dem Zielbild anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem - das Führungselement und das Positionselement eine gleiche geometrische Grundform aufweisen, wobei - das Führungselement einen größeren Umfang aufweist wie das Positionselement.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem - das Verhältnis des Umfangs des Führungselements zu dem Umfang des Positionselements so gewählt ist, dass - wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, - das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist, wobei in der Lade- oder Tankposition die Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit einen Versatz der Sekundäreinheit zur Primäreinheit in x-Richtung und y-Richtung des Fahrzeugs aufweist, welcher nicht größer als ein vorgebbarer oder vorgegebener Maximalversatz ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem - das Führungselement und das Positionselement ring- oder kreisförmig ausgeführt sind, wobei die Differenz des Durchmessers des Führungselements R_Füh und des Durchmessers des Positionselements R_Pos ein Toleranzmaß R_Tol darstellt, und - das Toleranzmaß R_Tol mit dem Maximalversatz korreliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem - wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, - die Erscheinungsform des Zielbildes und/oder die Erscheinungsform des Führungselements und/oder die Erscheinungsform des Positionselements (14) andersartig ist, als wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild nur teilweise oder nicht umfasst ist, - um anzuzeigen, ob das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem - wenn das Positionselement von dem Führungselement im Zielbild vollständig umfasst ist, - ein akustisches Signal wiedergegeben wird, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug in der Lade- oder Tankposition befindlich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem - das Zielbild als Top-View-Bild ausgestaltet ist und - in das Zielbild ein Fahrzeugelement (11) eingeblendet wird, wobei - die Lage des Fahrzeugelements in dem Zielbild die Position der Sekundäreinheit relativ zum Fahrzeug anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Top-View-Bild ein Bild des Umfelds des Fahrzeugs ist, welches in Echtzeit mit dem Kamerasystem aufgenommen wird und in das Top-View-Bild umgerechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Primäreinheit und die Sekundäreinheit jeweils ein oder mehrere Kontaktteile (32) umfassen, die eingerichtet sind, paarweise elektrisch leitende Verbindungen zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs zu bilden; und/oder - die ein oder mehreren Kontaktteile (32) der Primäreinheit automatisch in Richtung der Sekundäreinheit bewegt werden können, um ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zum konduktiven Laden des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs zu bilden; oder - die Primäreinheit eingerichtet ist, eine Brennstoff-leitende Verbindung zu der Sekundäreinheit aufzubauen, um Brennstoff für einen Brennstofftank des Fahrzeugs von der Primäreinheit zu der Sekundäreinheit leiten.
Fahrzeug mit einer fahrzeugintegrierten Sekundäreinheit zum konduktiven Laden des Fahrzeugs oder zum Tanken eines Brennstofftanks des Fahrzeugs an einer fahrzeugexternen Primäreinheit (2), mit einem Kamerasystem und mit einer Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 4, sowie 13 auszuführen.
Fahrzeug mit einer fahrzeugintegrierten Sekundäreinheit zum konduktiven Laden des Fahrzeugs oder zum Tanken eines Brennstofftanks des Fahrzeugs an einer fahrzeugexternen Primäreinheit (2), mit einem Kamerasystem, mit einer Anzeigevorrichtung und mit einem Positionsbestimmungsmittel zur Bestimmung der Position der Sekundäreinheit relativ zur Primäreinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, sowie 13 auszuführen.