-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Positionierung eines Fahrzeugs in einer Ladeposition relativ zu einer elektrischen Ladevorrichtung, eine elektrische Ladevorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie eine Positioniervorrichtung für ein Fahrzeug für eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Es ist bekannt, dass Fahrzeuge für eine Durchführung eines elektrischen Ladevorgangs eine mehr oder weniger genaue Ladeposition relativ zu einer elektrischen Ladevorrichtung einnehmen müssen. Bei induktiven elektrischen Ladevorrichtungen ist dabei eine Positionierung des Fahrzeugs relativ genau in einem entsprechend korrelierenden induktiven Ladefeld notwendig. Bei konduktiven Ladevorgängen sind Robotervorrichtungen bekannt, welche ein automatisches Einstecken eines konduktiven Ladesteckers in einen entsprechenden Ladeanschluss des Fahrzeugs erlauben. Auch in diesen Fällen muss zum einen ein sehr großer Bewegungsumfang für den Laderoboter gegeben sein, und zum anderen eine relativ genaue Ladeposition eingenommen sein.
-
Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass bei einem manuellen Einnehmen der Ladeposition der Komfort für den Fahrer eingeschränkt ist, da sein Fahrkönnen ausreichen muss, um das Fahrzeug in die Ladeposition zu bewegen. Entsprechende Fehlpositionierungen müssen entweder durch einen erhöhten Bewegungsumfang eines Laderoboters ausgeglichen werden, oder führen, zum Beispiel bei induktiven Ladesituationen, zu einer verschlechterten elektrischen Kontaktierung und damit zu einer verschlechterten elektrischen Ladesituation.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die relative Positionierung des Fahrzeugs in der Ladeposition zu verbessern.
-
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine elektrische Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie eine Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Ladevorrichtung sowie der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren für eine Positionierung eines Fahrzeugs in einer Ladeposition relativ zu einer elektrischen Ladevorrichtung zum elektrischen Laden des Fahrzeugs mittels der elektrischen Ladevorrichtung ausgelegt. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Überwachen wenigstens eines Markierungsabschnitts auf einer Oberfläche in der Umgebung des Fahrzeugs mittels einer Kameravorrichtung des Fahrzeugs,
- - Erzeugen einer temporären optischen Markierung in dem wenigstens einen Markierungsabschnitt der Oberfläche,
- - Erkennen der Markierung mittels der Kameravorrichtung des Fahrzeugs,
- - Vergleich der erkannten optischen Markierung mit wenigstens einem mit der Ladeposition korrelierten Vorgabewert,
- - automatische Bewegung des Fahrzeugs in die Ladeposition auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zielt also darauf ab, eine automatische Positionierung des Fahrzeugs durch eine automatische oder teilautomatische Bewegung des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Die Ladeposition ist dabei, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung und/oder einer elektrischen Korrelation mit einem Laderoboter ausgelegt. Um diese Ladeposition zu erreichen, wird nun erfindungsgemäß zumindest während des Positioniervorgangs kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich eine Oberfläche in der Umgebung des Fahrzeugs zumindest in wenigstens einem Markierungsabschnitt überwacht. Diese Überwachung erfolgt mit einer Kameravorrichtung des Fahrzeugs, welche insbesondere auch für weitere Navigationsaufgaben des Fahrzeugs bzw. weitere Erkennungsaufgaben des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Die Kameravorrichtung kann zum Beispiel in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sein und damit Markierungsabschnitte auf der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug bzw. auf Wandoberflächen vor dem Fahrzeug überwachen.
-
Um die relative Positionierung durchführen zu können, wird eine optische Markierung in temporärer Weise in diesem wenigstens einen überwachten Markierungsabschnitt der Oberfläche erzeugt. Unter einer temporären optischen Markierung ist dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Markierung zu verstehen, welche aktiv erzeugt und nur über den Erzeugungszeitraum auch sichtbar ist. Sie unterscheidet sich demnach von einer festen optischen Markierung, zum Beispiel in Form von gemalten und farbigen Markierungen auf Oberflächen. Die Erzeugung der optischen Markierung erfolgt mit Erzeugungsmodulen mit entsprechenden optischen Mitteln. So können beispielsweise Lichtemissionsvorrichtungen, zum Beispiel Laservorrichtungen, im Erzeugungsmodul eingesetzt werden, um in temporärer Weise optische Markierungen zu erzeugen. Diese optische Markierung kann zum Beispiel hinsichtlich Farbe, Größe, Form, Frequenz, Stärke, aber auch hinsichtlich seiner seitlichen Veränderung spezifisch ausgebildet sein und insbesondere auch variiert werden.
-
Durch den Überwachungsschritt mittels der Kameravorrichtung des Verfahrens kann das Fahrzeug also die auf diese Weise erzeugte optische Markierung erkennen. Auf Basis dieser Erkennung kann zum Beispiel in bildhafter Weise ein Vergleich der erkannten optischen Markierung mit wenigstens einem Vorgabewert erfolgen, wobei dieser Vorgabewert mit der Ladeposition korreliert.
-
Besteht also ein Unterschied zwischen der erkannten optischen Markierung und dem korrelierten Vorgabewert, so kann ein Rückschluss gezogen werden, dass die Ladeposition noch nicht erreicht ist. Durch insbesondere eine qualitative und/oder quantitative Bewertung dieses Vergleichsergebnisses zum Vorgabewert kann auch eine kontrollierte automatische Bewegung und insbesondere eine definiert ausgerichtete automatische Bewegung des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt sein. Selbstverständlich ist es möglich, dass die erfindungsgemäßen Schritte des Überwachens, des Erzeugens, des Erkennens und/oder des Vergleichs während der automatischen Bewegung des Fahrzeugs wiederholt, insbesondere in kontinuierlicher Weise durchgeführt werden.
-
Mit anderen Worten erfolgt also nun eine automatische Bewegung des Fahrzeugs so lange, bis die optische Markierung in der erkannten Weise mit dem korrelierten Vorgabewert übereinstimmt und auf diese Weise das Fahrzeug die gewünschte relative Ladeposition zur elektrischen Ladevorrichtung erreicht hat.
-
Der Schritt des Vergleichs kann zum Beispiel ein optischer Vergleich sein, bei welchem Verzerrungswinkel oder weitere optische Verzerrungen wahrgenommen werden können. Auch diese optische Auswertung kann sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht umgesetzt werden. Selbstverständlich kann je nach technischer Ausgestaltung der Kameravorrichtung auch eine zweidimensionale und/oder eine dreidimensionale Auswertung der erkannten Markierung zur Verfügung gestellt werden. Auch die Kombination von zwei oder mehr optischen Markierungen in zwei oder mehr Markierungsabschnitten ist im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, dass die optische Markierung zumindest für die Kameravorrichtung des Fahrzeugs sichtbar ist. Dies kann zum Beispiel auch in einem Wellenlängenbereich liegen, welcher nicht sichtbar für das menschliche Auge ist. So sind selbstverständlich auch optischen Markierungen im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar, welche sich im Ultraviolettbereich oder im Infrarotbereich befinden, sofern die Kameravorrichtung des Fahrzeugs in der Lage ist, diese Markierung wahrzunehmen. Als Teil eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich auch ein Kalibrierschritt denkbar, bei welcher zumindest einmalig die Ladeposition vom Fahrzeug manuell eingenommen wird, um anschließend eine Kalibrierung, insbesondere des Vergleichsschrittes, zwischen der erkannten Markierung und dem korrelierten Vorgabewert durchzuführen. Dies kann zum einen im Vergleichsalgorithmus hinterlegt werden, aber auch den entsprechend korrelierten Vorgabewert in kalibrierender Weise anpassen.
-
Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die optische Markierung durch Lichtstrahlen auf den wenigstens einen Markierungsabschnitt projiziert wird. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Lösung für die Erzeugung des Markierungsabschnitts. Solche Lichtstrahlen können zum Beispiel von Laserdioden erzeugt werden, und damit kostengünstig, einfach, kompakt und trotzdem lichtstark im Markierungsabschnitt die Markierung erzeugen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Emissionsdioden denkbar, welche alleine oder in kombinierter Weise die Markierung erzeugen.
-
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die optische Markierung spezifisch für wenigstens einen der folgenden Parameter erzeugt wird:
- - Fahrzeugtyp
- - Fahrzeugmarke
- - Verbindungsart
- - Position des Ladeanschlusses
- - Funktionalität der Kameravorrichtung
-
Dies erlaubt es, die optische Markierung zum einen an die Erkennungsfunktionalität des Fahrzeugs bzw. der Kameravorrichtung anzupassen. So kann beispielsweise je nach Kameravorrichtung das zugehörige Erzeugungsmodul die optische Markierung mit einem Wellenlängenbereich erzeugen, welcher auch mit hoher Sicherheit von der Kameravorrichtung tatsächlich erkannt werden kann. Bei unterschiedlichen Fahrzeugen können dabei unterschiedliche Kameravorrichtungen vorgesehen sein, sodass hier die Flexibilität durch die Variationsfähigkeit in der Erzeugung der optischen Markierung verbessert wird. Auch bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen oder Fahrzeugmarken ist es denkbar, dass sich nicht nur die Kameravorrichtung unterscheidet, sondern auch eine unterschiedliche Ladeposition eingenommen werden muss. Auch hier kann diese unterschiedliche Ladeposition durch eine veränderte Positionierung oder Ausgestaltung, insbesondere Formgebung der optischen Markierung berücksichtigt werden. Dies kann auch für die Position des Ladeanschlusses am Fahrzeug selbst gelten. Nicht zuletzt ist es auch möglich, dass die Verbindungsart, insbesondere eine Unterscheidung zwischen induktivem Laden und konstruktivem Laden durch unterschiedliche und spezifisch erzeugte optische Markierungen berücksichtigt wird. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, dass es sich bei der voranstehenden Aufzählung um eine nicht abschließende Liste handelt.
-
Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die optische Markierung hinsichtlich wenigstens einem der folgenden Merkmale ausgebildet ist:
- - Muster der Markierung
- - Frequenz der Markierung
- - Stärke der Markierung
- - Farbe der Markierung
-
Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich ebenfalls um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können die einzelnen Merkmale auch in kombinierter Weise spezifisch variiert werden. Die Variation von einem oder mehreren dieser Markierungsmerkmale wird insbesondere mit Bezug auf die im voranstehenden Absatz genannten spezifischen Anpassungen an unterschiedliche Ladepositionen bzw. Erkennungsmöglichkeiten der Kameravorrichtungen angepasst.
-
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte des Überwachens und/oder des Erzeugens automatisch bei Annäherung des Fahrzeugs an die elektrische Ladevorrichtung gestartet werden. Mit anderen Worten ist bei einer unbesetzten Ladevorrichtung keine optische Markierung im Markierungsabschnitt erzeugt. Erst wenn ein Fahrzeug sich nähert und insbesondere sich bereits in einem Rangierbereich der elektrischen Ladevorrichtung befindet, wird eine Erzeugung der optischen Markierung gestartet. Gleiches gilt vorzugsweise auch für die Durchführung des Überwachens, da die Kameravorrichtung für den normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs insbesondere für andere Aufgaben eingesetzt wird. Neben einer Verbesserung der Energieeffizienz kann auf diese Weise auch ein unerwünschtes Stören von Funktionen des Fahrzeugs bzw. von Funktionen der Ladevorrichtung unterbunden werden. Die Erkennung der Annäherung kann zum Beispiel durch eine optische Wahrnehmung, aber auch durch eine GPS-Erkennung zur Verfügung gestellt sein.
-
Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Schritt der automatischen Bewegung und/oder der Schritt des Vergleichs kommunikationsfrei zwischen dem Fahrzeug und der elektrischen Ladevorrichtung durchgeführt werden. Dadurch, dass der Relativpositionierungsaustausch ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich über die Erzeugung der Markierung und die Erkennung der Markierung erfolgt, ist eine darüber hinausgehende Kommunikation in signaltechnischer Weise zwischen dem Fahrzeug und der elektrischen Ladevorrichtung nicht notwendig. Dies reduziert die Komplexität im Vergleich zu bekannten Lösungen extrem, da insbesondere für unterschiedliche Fahrzeuge keine unterschiedlichen Signalisierungsmöglichkeiten vorgehalten werden müssen.
-
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für die automatische Bewegung des Fahrzeugs in die Ladeposition wenigstens eine weitere Sensorvorrichtung des Fahrzeugs genutzt wird. Dabei kann es sich zum Beispiel um einen Abstandssensor des Fahrzeugs, insbesondere in Form eines Infrarotsensors, eines Radarsensors und/oder eines Ultraschallsensors handeln. Diese weitere Sensorvorrichtung kann zum weiteren oder verbesserten Erkennen der optischen Markierung verwendet werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn diese wenigstens eine weitere Sensorvorrichtung eine zusätzliche Absicherung gegen eine Kollision zum Beispiel mit Fremdgegenständen bildet. So können die Ultraschallsensoren dafür sorgen, dass blockierende Fremdgegenstände innerhalb der Ladeposition zuverlässig erkannt werden, und damit ein Erreichen der Ladeposition unter Kollision mit solchen Fremdgegenständen vermeidbar ist.
-
Weiter vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren nach Erreichen in der Ladeposition eine automatische Ladeverbindung zwischen dem Fahrzeug und der elektrischen Ladevorrichtung ausgebildet wird. Handelt es sich um eine induktive Ladeverbindung, so kann der Start der Energieübertragung automatisch erfolgen, sobald die Ladeposition in gesicherter Weise durch ein entsprechendes Vergleichsergebnis im Vergleichsschritt erreicht worden ist. Handelt es sich zum Beispiel um eine konduktive Ladeverbindung, so kann nach Erreichen der Ladeposition zum Beispiel ein Laderoboter die entsprechende konduktive Ladeverbindung durch eine Steckverbindung herstellen.
-
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Ladevorrichtung für ein elektrisches Laden eines Fahrzeugs in einer Ladeposition. Eine solche elektrische Ladevorrichtung weist ein Erzeugungsmodul zum Erzeugen einer temporären optischen Markierung in wenigstens einem Markierungsabschnitt einer Oberfläche gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf. Damit bringt eine erfindungsgemäße elektrische Ladevorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden.
-
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Positioniervorrichtung für ein Fahrzeug zum automatischen Positionieren in einer Ladeposition gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren. Eine solche Positioniervorrichtung weist ein Überwachungsmodul für eine Überwachung wenigstens eines Markierungsabschnitts auf einer Oberfläche in der Umgebung des Fahrzeugs mittels einer Kameravorrichtung des Fahrzeugs auf. Weiter ist ein Erkennungsmodul zum Erkennen der Markierung mittels der Kameravorrichtung vorgesehen. Ein Vergleichsmodul dient dazu, einen Vergleich der erkannten optischen Markierung mit wenigstens einem mit der Ladeposition korrelierten Vorgabewert durchzuführen. Mithilfe eines Bewegungsmoduls wird ein automatisches Bewegen des Fahrzeugs in die Ladeposition auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs durchgeführt. Auch eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung bringt damit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
- 1 eine seitliche Darstellung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
- 2 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung,
- 3 eine erste Position bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 eine weitere Position bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 das Fahrzeug nach Erreichen der Ladeposition,
- 6 ein optischer Vergleich bei einer Situation gemäß der 3,
- 7 eine Möglichkeit eines optischen Vergleichs bei einer Situation gemäß der 4 und
- 8 ein optischer Vergleich beim Erreichen der Ladeposition.
-
Die 1 zeigt schematisch in einer seitlichen Darstellung, wie ein Fahrzeug 200 beim Erreichen einer elektrischen Ladevorrichtung 100 positioniert werden kann. Das Fahrzeug 200 soll dabei eine definierte Ladeposition LP erreichen, wie dies später noch mit Bezug auf die 3 bis 8 erläutert wird. Um dies durchzuführen, ist hier an der elektrischen Ladevorrichtung 100 ein Erzeugungsmodul 110 vorgesehen. Dieses Erzeugungsmodul erzeugt mithilfe von zum Beispiel Laserstrahlen eine temporäre optische Markierung M in einem Markierungsabschnitt 310 auf einer Oberfläche 300 der Wand. Um eine Relativpositionierung nun durchzuführen, ist das Fahrzeug 200 mit einer Kameravorrichtung 210 ausgestattet, welche den Markierungsabschnitt 310 überwacht und dort die Markierung M erkennt. Innerhalb des Fahrzeugs 200 ist nicht nur die Kameravorrichtung 210, sondern insbesondere auch eine Positioniervorrichtung 230 vorgesehen. Diese weist ein Überwachungsmodul 240 zum Überwachen des Markierungsabschnitts 310 auf. Mithilfe des Erkennungsmoduls 250 wird die Markierung M erkannt und anschließend im Vergleichsmodul 260 mit einem Vorgabewert V verglichen. Für ein Erreichen der gewünschten relativen Ladeposition ist das Bewegungsmodul 270 vorgesehen. Hier ist zusätzlich noch eine signalkommunizierende Verbindung mit einer weiteren Sensorvorrichtung 220, zum Beispiel Parksensoren, zur Verfügung gestellt.
-
Die 2 zeigt die Sicht aus der Richtung des Fahrzeugs 200. Mit Blick auf die Wand als Oberfläche 300 ist hier eine kreisförmige Markierung M im Markierungsabschnitt 310 zu erkennen. Das Erzeugungsmodul 110 ist am Boden angeordnet und kann zum Beispiel so positioniert sein, dass das Fahrzeug 200 sich über dem Erzeugungsmodul 110 anordnen lässt.
-
Mit Bezug auf die 3 bis 5 werden nun die unterschiedlichen Relativpositionen während des automatischen Bewegens erläutert. Dazu korrelieren die möglichen Vergleichsbilder der 6 bis 8.
-
Nähert sich ein Fahrzeug 200 einer elektrischen Ladevorrichtung 100, in diesem Fall einer induktiven Ladeposition LP, so schalten sich insbesondere in automatischer Weise das Erzeugungsmodul 110 und die Positioniervorrichtung 230 ein. Das Erzeugungsmodul 110 erzeugt in diesem Fall auf der Bodenfläche vor dem Fahrzeug 200 eine optische temporäre Markierung M. Die Ladeposition LP ist hier bereits mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Kameravorrichtung 210 des Fahrzeugs erkennt nun ein verzerrtes Bild der Markierung M, und vergleicht dieses verzerrte Bild gemäß der 6 mit einem weniger bzw. anders verzerrten Vorgabewert V. Aus diesem optischen Vergleich kann in qualitativer und/oder quantitativer Weise erkannt werden, dass die Ladeposition LP noch nicht erreicht ist, sondern eine insbesondere definierte und richtungsgebende Bewegung entlang des Pfeils der 3 notwendig ist.
-
Die 4 zeigt eine Zwischenposition bei der Bewegung mit der zugehörigen Korrelation zwischen einem weiter veränderten Verzerrbild der Markierung M und einem zugehörigen Vorgabewert V gemäß der 7. Sobald das Fahrzeug 200 die Ladeposition LP gemäß der 5 erreicht hat, stimmt auch, wie dies die 8 zeigt, die Verzerrsituation der Markierung M, wie sie die Kameravorrichtung 210 des Fahrzeugs 200 wahrnimmt, mit dem Vorgabewert V überein oder im Wesentlichen überein. Dies stellt das Ende der automatischen Bewegung dar, da sich das Fahrzeug 200 nun in der gewünschten Ladeposition LP befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist es nun möglich, dass insbesondere in automatischer Weise der Ladevorgang mithilfe der elektrischen Ladevorrichtung 100 startet.
-
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
