DE102020101923A1 - Charging system for an at least partially electrically powered vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ladesystem zum elektrischen Laden eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (4), mit einer fahrzeugseitigen Anschlussstelle (9) und zumindest einem infrastrukturseitigen Ladestecker (5), wobei das Ladesystem eine infrastrukturseitige Steuereinheit (31) aufweist, mittels der der Ladestecker (5) von seiner Ausgangsposition (A(xist, yist, zist)) über einen Stellweg (s(Δx,Δy,Δz)) in eine Zielposition (Z(xsoll,ysoll, zsoll)) verstellbar ist, in der der Ladestecker (5) in elektrischem Kontakt mit der fahrzeugseitigen Ladebuchse (9) ist, um einen elektrischen Ladevorgang zu starten. Erfindungsgemäß ist der Steuereinheit (31) eine fahrzeugseitige Sensoreinheit (27) zugeordnet. Die fahrzeugseitige Sensoreinheit (27) erfasst mittels Koordinatenmesstechnik die Ist-Koordinaten (xist, yist, zist) des in der Ausgangsposition (A) befindlichen Ladesteckers (5) in einem Koordinatensystem (K). Auf der Grundlage der Ist-Koordinaten (xist, yist, zist) und der Zielkoordinaten (xsoll,ysoll,zsoll) des Ladesteckers (5) ermittelt die Steuereinrichtung (31) den Stellweg (s(Δx,Δy,Δz)).The invention relates to a charging system for electrically charging an at least partially electrically operated vehicle (4), with a vehicle-side connection point (9) and at least one infrastructure-side charging connector (5), the charging system having an infrastructure-side control unit (31) by means of which the charging connector ( 5) from its starting position (A (xist, yist, zist)) via an adjustment path (s (Δx, Δy, Δz)) to a target position (Z (xsoll, ysoll, zsoll)), in which the charging plug (5 ) is in electrical contact with the vehicle's charging socket (9) in order to start an electrical charging process. According to the invention, the control unit (31) is assigned a sensor unit (27) on the vehicle. The vehicle-side sensor unit (27) uses coordinate measuring technology to record the actual coordinates (xist, yist, zist) of the charging plug (5) in the starting position (A) in a coordinate system (K). On the basis of the actual coordinates (xist, yist, zist) and the target coordinates (xsoll, ysoll, zsoll) of the charging plug (5), the control device (31) determines the travel (s (Δx, Δy, Δz)).
Description
Die Erfindung betrifft ein Ladesystem zum elektrischen Laden eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a charging system for electrically charging an at least partially electrically operated vehicle according to the preamble of
Bei Hybrid- oder rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen besteht der Bedarf, die Fahrzeug-Standzeiten in der eigenen Garage oder auf einer öffentlichen Park-Stellfläche für einen elektrischen Ladevorgang zu nutzen.In the case of hybrid or purely electrically powered vehicles, there is a need to use the vehicle idle times in your own garage or on a public parking space for an electric charging process.
Hierzu ist aus der
Durch die Bereitstellung der Detektoreinheit auf der Infrastrukturseite sowie des RFID-Chips auf der Fahrzeugseite ergibt sich sowohl am Fahrzeug als auch an der Robotereinheit ein vergleichsweise großer mess- und regelungstechnischer Bauteilaufwand.The provision of the detector unit on the infrastructure side and the RFID chip on the vehicle side results in a comparatively large amount of measurement and control components on both the vehicle and the robot unit.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ladesystem bereitzustellen, das im Vergleich zum Stand der Technik mit einem reduzierten mess-/regelungstechnischen Bauteilaufwand realisierbar ist.The object of the invention is to provide a charging system which, compared to the prior art, can be implemented with a reduced measurement / control component outlay.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of
Das erfindungsgemäße Ladesystem besteht im Wesentlichen aus einer fahrzeugseitigen Vorrichtung auf Basis einer elektrisch schwenkbaren Ladebuchse sowie aus einem infrastrukturseitigen Schienensystem mit einem Ladeschlitten. Die Infrastrukturseite kann dabei zwischen dem privaten Bereich und dem öffentlichen Bereich unterteilt werden. Im privaten Bereich unterscheidet sich das Schienensystem zwischen einer Boden- und Tor-Montage. Für den öffentlichen Bereich kann das Ladesystem ebenerdig im Boden einer Fahrzeug-Stellfläche eingelassen sein oder als ein Aufbau auf dem Boden der Fahrzeug-Stellfläche realisiert sein. Das System für den öffentlichen Bereich ist dahingehend optimiert, dass es sehr einfach aufgebaut und skaliert werden kann. Durch das Schienensystem können unterschiedliche Parkplatz Geometrien und Formen einfach aufgebaut und ergänzt werden. Gleichzeitig dient das Schienensystem auch als optische Abgrenzung und Schutzfunktion der automatischen Ladebereiche. Der Ladeschlitten kann mittels des Schienensystems zweidimensional bewegt werden, während der Ladestecker mittels eines Hubmechanismus in die Ladebuchse gesteckt werden kann. Somit ist eine dreidimensionale Positionierung des Ladeschlittens bzw. des Steckers relativ zum Fahrzeug möglich. Die Grob- und Feinpositionierung erfolgt dabei durch eine Steuereinheit im Schienensystem mit Unterstützung von fahrzeugseitigen Daten (Positionsdaten aus den Ultraschallsensoren des Parksystems sowie Bildinformationen aus der Rückfahrkamera).The charging system according to the invention essentially consists of a device on the vehicle side based on an electrically pivotable charging socket and an infrastructure-side rail system with a charging carriage. The infrastructure side can be divided between the private area and the public area. In the private sector, the rail system differs between floor and gate installation. For the public area, the charging system can be embedded at ground level in the floor of a vehicle parking area or it can be implemented as a structure on the floor of the vehicle parking area. The system for the public sector is optimized so that it can be set up and scaled very easily. Thanks to the rail system, different parking lot geometries and shapes can be easily set up and supplemented. At the same time, the rail system also serves as a visual delimitation and protective function for the automatic loading areas. The charging carriage can be moved two-dimensionally by means of the rail system, while the charging plug can be inserted into the charging socket by means of a lifting mechanism. Thus, a three-dimensional positioning of the loading carriage or the connector relative to the vehicle is possible. The coarse and fine positioning is done by a control unit in the rail system with the support of vehicle data (position data from the ultrasonic sensors of the parking system and image information from the reversing camera).
Die einzelnen Komponenten des Ladesystems lassen sich wie folgt untergliedern: eine fahrzeugseitige elektrisch schwenkbare Ladebuchse sowie ein Ladeschlitten für heimische Garage (Tor-Montage), ein Ladeschlitten für die heimische Garage (Boden-Montage) oder ein Ladeschlitten für öffentlichen Bereich.The individual components of the charging system can be subdivided as follows: a vehicle-side electrically swiveling charging socket as well as a charging slide for a garage at home (gate assembly), a charging slide for the home garage (floor assembly) or a charging slide for public areas.
Die fahrzeugseitige Ladebuchse kann im Fahrzeugunterboden schwenkbar eingebaut sein. Dabei wird die Funktionsweise der schwenkbaren Anhängekupplung verwendet. Per Tastendruck oder automatisch schwenkt die Ladebuchse mittels einer Drehbewegung aus der Heck- oder Front-Stoßstange aus und stellt einen Ladepunkt (d.h. eine Anschlussstelle) für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug zur Verfügung. Durch die Übernahme des Anhängerkupplung-Schwenkablaufes benötigt die Ladebuchse nur einen geringen Bauraum und ist im eingefahrenen Zustand nicht sichtbar. Dieser Mechanismus wird im weiteren Verlauf für ein automatisches Ladesystem verwendet. Die Ladebuchse kann beliebig ausgeführt werden. Entweder durch die Verwendung einer vorhandenen standardisierten Buchse oder mittels einer proprietären Lösung. Zur Sicherstellung des Crashverhaltens ist die Buchse im eingeschwenkten Zustand stromlos zu schalten. Das Laden mit Wechselspannung sowie Gleichspannung ist in Abhängigkeit der gewählten Buchse (z.B. Combo) gleichermaßen möglich.The vehicle-side charging socket can be installed pivotably in the vehicle underbody. The function of the swiveling trailer coupling is used. At the push of a button or automatically, the charging socket swivels out of the rear or front bumper by means of a rotary movement and provides a charging point (i.e. a connection point) for a hybrid or electric vehicle. By taking over the trailer coupling swivel sequence, the charging socket requires only a small amount of space and is not visible in the retracted state. This mechanism will later be used for an automatic loading system. The charging socket can be designed in any way. Either by using an existing standardized socket or by means of a proprietary solution. To ensure crash behavior, the socket must be de-energized in the swiveled-in state. Charging with alternating voltage and direct voltage is equally possible depending on the selected socket (e.g. combo).
Für die Positionierung des Ladeschlittens sollen die Ultraschallsensoren für die Grobausrichtung sowie die Rückfahrkamera für die Feinpositionierung verwendet werden.For the positioning of the loading carriage, the ultrasonic sensors should be used for the rough alignment and the rear view camera for the fine positioning.
In einer ersten Ausführungsvariante kann der Ladeschlitten in einer heimischen Garage (Tor-Montage) verbaut sein. In diesem Fall kann das Schienensystem auf eine vorhandene Infrastruktur eines Garagentores (z.B. Sequentialtor) installiert werden, welches einen Ladepunkt für ein Hybrid. oder Elektrofahrzeug zur Verfügung stellt. Über zwei horizontale Schienen kann ein Schlitten bewegt werden, welcher eine Horizontal-Bewegung ausführen kann. Auf dem Schlitten befindet sich ein weiteres Schienensystem in vertikaler Ausführung, welches eine Vertikal-Bewegung ausführen kann. Durch eine Trennung der vertikalen Schienen soll zusätzlich eine Tiefen-Bewegung (z.B. in der Fahrzeuglängsrichtung) ausgeführt werden (z.B. durch Scherenhub). Auf dem Schlitten und dem Ladepunkt können sich noch Referenzmarken (z.B. optisch) befinden, welche für ein Positionierungssystem verwendet werden können. Das Ladekabel wird dabei zwischen den horizontalen Schienen geführt und kann aufgewickelt/gefaltet werden. Alternativ kann die elektrische Kontaktierung auch für ein Schleifleitungssystem erfolgen. Die relative Kabelführung für die gesamte „Schiene-Tor“-Einheit erfolgt ebenfalls über ein gefaltetes Kabel bzw. eine zusätzlich notwendige Auftrolltrommel für Kabel. Gegebenenfalls kann auch hier das Prinzip der Schleifleitung angewendet werden. Die gesamte Einheit des Schienensystems kann mit der Mechanik des vorhandenen Tores bewegt werden und ist somit bei geöffnetem Tor nicht im Fahrbereich der Garage. Mittels Notentriegelung kann der Schlitten auch manuell bewegt werden. Der Ladestecker ist stromlos immer in einer Nulllage, d.h. eine Vorspannung im aktiven Betrieb ist notwendig.In a first variant, the loading carriage can be installed in a garage at home (door assembly). In this case, the rail system can be installed on the existing infrastructure of a garage door (e.g. sequential door), which is a charging point for a hybrid. or provides an electric vehicle. A slide can be moved over two horizontal rails, which can perform a horizontal movement. On the slide there is another rail system in a vertical design, which can perform a vertical movement. By separating the vertical rails, a deep movement (e.g. in the longitudinal direction of the vehicle) should also be carried out (e.g. by means of a scissor lift). There may still be reference marks (e.g. optical) on the carriage and the loading point, which can be used for a positioning system. The charging cable is routed between the horizontal rails and can be rolled up / folded. Alternatively, the electrical contact can also be made for a conductor rail system. The relative cable routing for the entire "rail-gate" unit is also carried out via a folded cable or an additional cable reel. If necessary, the principle of the conductor rail can also be used here. The entire unit of the rail system can be moved with the mechanics of the existing door and is therefore not in the driving area of the garage when the door is open. The slide can also be moved manually using the emergency release. The charging plug is always in a zero position when de-energized, i.e. preloading is necessary in active operation.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Ladeschlitten in einer Boden-Montage in der Garage verbaut sein: In diesem Fall kann der Ladeschlitten auf einer am oder im Boden montierbaren, überfahrbaren Laufschiene installiert werden. Durch die Bodenschiene kann eine Horizontal-Bewegung des Ladeschlittens ausgeführt werden. Mittels des oben beschriebenen Schienensystems auf dem Ladeschlitten kann eine Vertikal-Bewegung und/oder eine Tiefen-Bewegung (z.B. in der Fahrzeuglängsrichtung) ausgeführt werden. Die Referenzmarken auf dem Ladeschlitten werden für die Positionierung des Ladesteckers benötigt. Wird der Ladeschlitten nicht benötigt, so kann dieser in eine Ausgangsposition, d.h. eine Parkposition, gefahren werden. Das Ladekabel wird gefaltet innerhalb der Bodenschiene geführt, alternativ kann die elektrische Kontaktierung auch für ein Schleifleitungssystem erfolgen. Mittels Notentriegelung kann der Schlitten auch manuell bewegt werden. Der Ladestecker ist stromlos immer in einer Nulllage, d.h. eine Vorspannung im aktiven Betrieb ist notwendig.In a further embodiment variant, the loading carriage can be installed in a floor mounting in the garage: In this case, the loading carriage can be installed on a traversable running rail that can be mounted on or in the floor. The loading carriage can be moved horizontally through the bottom rail. By means of the rail system described above on the loading carriage, a vertical movement and / or a depth movement (e.g. in the longitudinal direction of the vehicle) can be carried out. The reference marks on the charging carriage are required to position the charging connector. If the loading carriage is not required, it can be moved to a starting position, i.e. a parking position. The charging cable is folded and guided inside the bottom rail; alternatively, the electrical contact can also be made for a conductor rail system. The slide can also be moved manually using the emergency release. The charging plug is always in a zero position when de-energized, i.e. preloading is necessary in active operation.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Ladeschlitten im öffentlichen Bereich verbaut werden. In diesem Fall kann für den Ladeschlitten ein Schienensystem aufgebaut sein, auf welchen der Schlitten verfahrbar ist. Das Schienensystem dient dabei auch als Eingrenzung des Parkbereichs bei offenen Parkplätzen, bei Parkhäusern auch als Geländersystem. Es soll möglich sein, dass mehrere Schlitten auf dem Schienensystem verfahren können. Das Schienensystem kann mit insgesamt drei Schienen ausgeführt sein. In diesem Fall können zwei Schienen zur Positionierung dienen, während die dritte Schiene stromführend ist. Die Schlitten sind mit Stromabnehmern ausgestattet und sind in Streichkontakt mit der dritten Schiene.In a further variant, the loading carriage can be installed in the public area. In this case, a rail system can be built up for the loading carriage, on which the carriage can be moved. The rail system also serves as a delimitation of the parking area in open parking spaces, and also as a railing system in parking garages. It should be possible for several carriages to move on the rail system. The rail system can be designed with a total of three rails. In this case, two rails can be used for positioning, while the third rail is live. The sleds are equipped with pantographs and are in contact with the third rail.
Die Zuordnung der Ladeschlitten erfolgt dann nach Reihenfolge der Parkplätze. Der Ladevorgang kann gestartet werden, wenn ein Fahrzeug auf dem jeweiligen Parkplatz stehend erkannt wird (z.B. durch vorhandene optische oder induktive Parkplatzbelegungssysteme). Sollte keine Kommunikation mit einem parkenden Fahrzeug hergestellt werden können, wird kein Ladevorgang gestartet. Der zugeordnete Schlitten wird dann nicht aktiviert, bleibt aber in der Kette vorhanden. Die Schlitten bleiben während der Öffnungszeiten des Parkbereichs an den jeweiligen Parkpositionen. Ist der Parkplatz geschlossen, können die Schlitten an entsprechenden Sammelgaragen gebracht werden. Mittels Notentriegelung können die Schlitten auch manuell bewegt werden. Der Ladestecker ist stromlos immer in der Nulllage, d.h. eine Vorspannung im aktiven Betrieb ist notwendig.The loading sled is then assigned according to the order of the parking spaces. The charging process can be started when a vehicle is detected standing in the respective parking space (e.g. by existing optical or inductive parking space occupancy systems). If communication with a parked vehicle cannot be established, the charging process will not start. The assigned slide is then not activated, but remains in the chain. The sledges remain in their respective parking positions during the opening hours of the parking area. If the parking lot is closed, the sledges can be brought to the appropriate collective garages. The slides can also be moved manually using the emergency release. The charging plug is always in the zero position when de-energized, i.e. preloading is necessary in active operation.
Nachfolgend wird ein Positionierungs-Ablauf des Ladeschlittens zur Vorbereitung eines Ladevorgangs beschrieben: Das Ladesystem erkennt, dass ein Fahrzeug auf der Ladeposition (z.B. private Garage) steht und beginnt einen Kommunikationsaufbau mit dem Fahrzeug. Wenn das automatische Laden im Fahrzeug aktiviert ist, senden die Ultraschallsensoren die aktuellen Positionsdaten an das Ladesystem. Die Positionsdaten und der Positionieralgorithmus laufen auf der Steuereinrichtung bzw. über eine statische Internetverbindung auf einem Backend. Dabei sollen selbstlernende Mechanismen (z.B. neuronale Netze) Verwendung finden und auch die Daten andere Positionierungsvorgänge und Daten verwendet und ausgewertet werden. Die Fahrzeugschnittstelle stellt lediglich die Rohdaten der Sensoren zu Verfügung und koordiniert in einfacher Weise den Ladevorgang (Start/ Stopp/ Not-Stopp). Der Schlitten setzt sich in Bewegung und fährt Richtung Fahrzeugladestelle. Sofern von den Ultraschallsensoren der Ladeschlitten erkannt wird, schaltet sich die Rückfahrkamera zu und sendet die Bildinformationen an das Ladesystem. Dieses übernimmt mittels der Daten aus dem Fahrzeug die Feinpositionierung und steckt den Ladestecker. Das Laden beginnt.A positioning sequence for the loading carriage to prepare for a loading process is described below: The loading system recognizes that a vehicle is in the loading position (e.g. private garage) and starts establishing communication with the vehicle. If automatic charging is activated in the vehicle, the ultrasonic sensors send the current position data to the charging system. The position data and the positioning algorithm run on the control device or via a static Internet connection on a backend. Self-learning mechanisms (eg neural networks) are to be used and the data, other positioning processes and data, are to be used and evaluated. The vehicle interface only provides the raw data from the sensors and coordinates the charging process in a simple manner (start / stop / emergency stop). The sledge starts moving and drives towards the vehicle loading point. If the loading carriage is detected by the ultrasonic sensors, the reversing camera switches on and sends the image information to the loading system. This takes over by means of the data the fine positioning from the vehicle and insert the charging plug. Loading begins.
Nachfolgend werden Einzelaspekte der Erfindung detailliert hervorgehoben:
- So ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 - im Gegensatz zum Stand der Technik - auf eine infrastrukturseitige Detektoreinheit verzichtet. Anstelle dessen ist der infrastrukturseitigen Ladesystem-Steuereinrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 eine fahrzeugseitige Sensoreinheit zugeordnet. Die fahrzeugseitige Sensoreinheit kann mittels Koordinatenmesstechnik die Ist-Koordinaten des in der Ausgangsposition befindlichen Ladesteckers in einem Koordinatensystem messtechnisch erfassen. Auf der Grundlage der messtechnisch erfassten Ist-Koordinaten sowie der Ziel-Koordinaten des Ladesteckers kann die Steuereinrichtung den Stellweg ermitteln, über den der Ladestecker vollautomatisch bis in seine Zielposition verstellt wird, in der der elektrische Ladevorgang starten kann. Die Ziel-Koordinaten des Ladesteckers sind lageidentisch mit der fahrzeugseitigen Anschlussstelle. Deren Koordinaten sind fahrzeugseitig hinterlegt.
- Thus, according to the characterizing part of claim 1 - in contrast to the prior art - an infrastructure-side detector unit is dispensed with. Instead, the infrastructure-side charging system control device according to the characterizing part of
claim 1 is assigned a vehicle-side sensor unit. The vehicle-side sensor unit can use coordinate measuring technology to measure the actual coordinates of the charging plug located in the starting position in a coordinate system. On the basis of the measured actual coordinates and the target coordinates of the charging plug, the control device can determine the travel distance over which the charging plug is automatically adjusted to its target position, in which the electrical charging process can start. The target coordinates of the charging plug are identical in position to the connection point on the vehicle. Their coordinates are stored in the vehicle.
Zur Vorbereitung des Ladevorgangs werden die Koordinaten der fahrzeugseitigen Anschlussstelle zusammen mit den Ist-Koordinaten des in der Ausgangsposition befindlichen Ladesteckers in die Steuereinrichtung ausgelesen. Die Steuereinrichtung kann auf der Grundlage der Zielposition (das heißt die Position der fahrzeugseitigen Anschlussstelle) und der Ladestecker-Ausgangsposition den erforderlichen Ladestecker-Stellweg bis zur fahrzeugseitigen Anschlussstelle ermitteln.To prepare for the charging process, the coordinates of the vehicle-side connection point are read out into the control device together with the actual coordinates of the charging plug located in the starting position. On the basis of the target position (that is to say the position of the connection point on the vehicle side) and the starting position of the charging plug, the control device can determine the required charging plug travel to the connection point on the vehicle side.
Im Hinblick auf eine Komfortsteigerung beim Fahrzeug-Rangieren kann das Fahrzeug in gängiger Praxis ein Einparkhilfe-System mit Ultraschallsensoren aufweisen, die in einer Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet im front-/ der heckseitigen Stoßfänger angeordnet sind. Zudem kann das Einparkhilfe-System zumindest eine Kamera, insbesondere Rückfahrkamera, aufweisen.With a view to increasing comfort when maneuvering the vehicle, the vehicle can in common practice have a parking aid system with ultrasonic sensors which are arranged in the front / rear bumpers at a distance from one another in a transverse direction of the vehicle. In addition, the parking aid system can have at least one camera, in particular a reversing camera.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante können die Ultraschallsensoren und die Kamera des Einparkhilfe-Systems in Doppelfunktion nicht nur als Einparkhilfe wirken, sondern zusätzlich auch Bestandteile des Ladesystems sein. In diesem Fall können die Ultraschallsensoren und/oder die Kamera die Ladestecker-Ausgangsposition erfassen. Anhand der sensorisch erfassten Ladestecker-Ausgangsposition kann ein fahrzeugseitiger Koordinatenmess-Baustein die Ist-Koordinaten im Koordinatensystem ermitteln.In a particularly preferred embodiment variant, the ultrasonic sensors and the camera of the parking aid system can act in a dual function not only as a parking aid, but also be components of the charging system. In this case, the ultrasonic sensors and / or the camera can detect the starting position of the charging plug. A vehicle-mounted coordinate measuring module can determine the actual coordinates in the coordinate system on the basis of the initial position of the charging plug detected by sensors.
Die Kamera kann beispielhaft eine Rückfahrkamera sein, die in der Fahrzeugquerrichtung in etwa mittig an der Heckklappe des Fahrzeugs positioniert ist. Die Kamera weist lediglich eine eingeschränkte Messreichweite auf, die nur einen Nahbereich der fahrzeugseitigen Anschlussstelle messtechnisch erfassen kann. Demgegenüber weisen die Ultraschallsensoren eine erweiterte Messreichweite auf, die zusätzlich auch einen Außenbereich außerhalb des Nahbereichs messtechnisch erfassen kann, der von der Kamera nicht mehr erfassbar ist.The camera can be, for example, a reversing camera that is positioned approximately in the center of the vehicle's tailgate in the transverse direction of the vehicle. The camera only has a limited measuring range, which can only measure a close range of the vehicle-side connection point. In contrast, the ultrasonic sensors have an extended measuring range, which can also measure an outside area outside the close range that can no longer be detected by the camera.
Bei einer solchen Anordnung der Kamera sowie der Ultraschallsensoren kann der Positioniervorgang des Ladesteckers in eine Grobpositionierung und in eine Feinpositionierung aufgeteilt sein. Bei der Grobpositionierung kann die im Außenbereich befindliche Ladestecker-Ausgangsposition mittels der Ultraschallsensoren erfasst werden. Die infrastrukturseitige Steuereinrichtung kann auf der Grundlage der von der Ultraschallsensoren erfassten Ladestecker-Ausgangsposition über einen ersten Stellweg bis in eine Zwischenposition verstellen, die innerhalb des Anschlussstellen-Nahbereichs positioniert ist.With such an arrangement of the camera and the ultrasonic sensors, the positioning process of the charging plug can be divided into rough positioning and fine positioning. During the rough positioning, the charging plug's starting position in the outside area can be detected by means of the ultrasonic sensors. The infrastructure-side control device can, on the basis of the charging plug starting position detected by the ultrasonic sensors, adjust via a first adjustment path to an intermediate position which is positioned within the connection point close-up area.
Anschließend kann eine Feinpositionierung erfolgen. In der Feinpositionierung wird die Ladestecker-Zwischenposition mittels der Rückfahrkamera erfasst und werden deren Koordinaten zur Steuereinrichtung weitergeleitet. Die Steuereinrichtung kann auf der Grundlage der kameraerfassten Ladestecker-Zwischenposition und der Ladestecker-Zielposition einen zweiten Stellweg ermitteln, über den der Ladestecker bis in die Ladestecker-Zielposition zu verstellen ist. Durch die Aufteilung in eine Grobpositionierung sowie in eine Feinpositionierung kann der Positioniervorgang insgesamt wesentlich zielgenauer durchgeführt werden, so dass ein betriebssicherer elektrischer Kontakt des Ladesteckers mit der fahrzeugseitigen Anschlussstelle gewährleistet ist.Fine positioning can then take place. In the fine positioning, the intermediate charging plug position is recorded by the reversing camera and its coordinates are forwarded to the control device. On the basis of the camera-recorded intermediate charging plug position and the target charging plug position, the control device can determine a second adjustment path via which the charging plug can be adjusted to the target charging plug position. As a result of the division into rough positioning and fine positioning, the positioning process can be carried out much more precisely overall, so that an operationally reliable electrical contact of the charging plug with the vehicle-side connection point is guaranteed.
Im Hinblick auf eine einwandfreie funktionsfähige Lage-Änderung kann der Ladestecker auf einem Schlitten angeordnet sein, der entlang von Schienen eines Schienensystems geführt wird. Beispielhaft kann der Ladestecker über den Schlitten in einer Fahrzeugquerrichtung querverstellt werden und/oder in einer Horizontalebene verstellt werden (je nach Schienen-Führung). Im Hinblick auf eine flexible Ladestecker-Positionierung ist es von Vorteil, wenn der Ladestecker unter Zwischenschaltung eines Vertikal-Hubelements am Ladeschlitten montiert ist. Mit Hilfe des Vertikal-Hubelements kann der Ladestecker in der Vertikalrichtung verstellt werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Ladestecker unter Zwischenschaltung eines Tiefen-Hubelements am Ladeschlitten montiert sein. Mit Hilfe des Tiefen-Hubelements kann der Ladestecker in einer Tiefenrichtung (z.B. in der Fahrzeuglängsrichtung) innerhalb der an den Schienen aufgespannten Horizontalebene verstellt werden.With a view to a perfectly functional change in position, the charging plug can be arranged on a slide which is guided along rails of a rail system. For example, the charging plug can be adjusted transversely via the carriage in a transverse direction of the vehicle and / or adjusted in a horizontal plane (depending on the rail guide). With regard to flexible charging plug positioning, it is advantageous if the charging plug is mounted on the charging carriage with the interposition of a vertical lifting element. With the help of the vertical lifting element, the charging plug can be adjusted in the vertical direction. Alternatively and / or additionally, the charging plug can be mounted on the charging carriage with the interposition of a depth lifting element. With the help of the depth lifting element, the charging plug can be moved in a depth direction (for example in the longitudinal direction of the vehicle) within the horizontal plane stretched on the rails can be adjusted.
Eine betriebssichere Erfassung der Ladestecker-Position durch die fahrzeugseitige Sensoreinheit ist von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund kann am Ladestecker und/oder am Ladeschlitten zumindest eine Referenzmarke vorgesehen sein, mittels der die fahrerseitige Ladestecker-Ausgangsposition erfassbar ist und ein Stellweg des Ladesteckers bis in seine Zielposition überwacht werden kann. Bevorzugt kann eine erste Referenzmarke speziell von den Ultraschallsensoren des Fahrzeugs erfasst werden. Eine zweite Referenzmarke am Ladestecker und/oder am Ladeschlitten kann dagegen speziell von der fahrzeugseitigen Kamera erfasst werden.Reliable detection of the charging plug position by the sensor unit on the vehicle is of great importance. Against this background, at least one reference mark can be provided on the charging plug and / or on the charging carriage, by means of which the driver-side charging plug starting position can be detected and a travel of the charging plug can be monitored up to its target position. A first reference mark can preferably be detected specifically by the ultrasonic sensors of the vehicle. A second reference mark on the charging plug and / or on the charging carriage, on the other hand, can be specifically detected by the camera on the vehicle.
In einer technischen Umsetzung kann das Schienensystem unmittelbar an einer Garagentor-Innenseite montiert sein. Alternativ dazu kann das Schienensystem, zum Beispiel auf einer öffentlichen Parkstellfläche, an einem bodennahen Geländer und/oder unmittelbar im Boden montiert sein. In diesem Fall kann das Schienensystem zumindest eine Fahrzeug-Stellfläche zumindest teilweise umgrenzen.In a technical implementation, the rail system can be mounted directly on the inside of the garage door. As an alternative to this, the rail system can be mounted on a railing close to the ground and / or directly in the ground, for example on a public parking space. In this case, the rail system can at least partially delimit at least one vehicle parking area.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:
-
1 bis 3 jeweils Ansichten eines Ladesystems in unterschiedlichen Betriebszuständen; -
4 das Ladesystem in einer Ansicht von oben; -
5 bis 7 jeweils unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Ladesystems.
-
1 until3 each view of a charging system in different operating states; -
4th the charging system in a view from above; -
5 until7th each different embodiments of the charging system.
In der
Es ist hervorzuheben, dass im erfindungsgemäßen Ladesystem die Steckrichtung des Ladesteckers
Wie aus der Figuren hervorgeht, erstrecken sich die Schienen
Erfindungsgemäß ist die Einparkhilfe des Fahrzeugs Bestandteil des Ladesystems. Die Einparkhilfe weist in der
Die Ultraschallsensoren
Die von der Sensoreinheit
Die Steuereinrichtung
Wie aus den
Bei Verwendung von sowohl Ultraschallsensoren
In der Grobpositionierung kann eine noch im Außenbereich
Anschließend erfolgt eine Feinpositionierung, bei der zunächst die Zwischenposition
Damit die fahrzeugseitige Sensoreinheit
In der
In der
In der
Die Zuordnung der Ladeschlitten
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- StellflächeFootprint
- 33
- Schienenrails
- 44th
- Fahrzeugvehicle
- 55
- LadesteckerCharging plug
- 77th
- elektrische Versorgungsleitungelectrical supply line
- 99
- fahrzeugseitige Anschlussstelle oder LadebuchseVehicle connection point or charging socket
- 1111
- heckseitiger Stoßfängerrear bumper
- 1313th
- LadeschlittenLoading carriage
- 1515th
- Vertikal-HubelementVertical lifting element
- 1717th
- Tiefen-HubelementDepth lifting element
- 1919th
- UltraschallsensorenUltrasonic sensors
- 2121st
- Rückfahrkamerabackup camera
- 2525th
- KoordinatenmesseinheitCoordinate measuring unit
- 2727
- SensoreinheitSensor unit
- 2929
- drahtlose Kommunikationsverbindungwireless communication link
- 3131
- SteuereinrichtungControl device
- 3333
- Ladebuchsen-NahbereichClose range of the charging socket
- 3535
- AußenbereicheOutdoor areas
- KK
- KoordinatensystemCoordinate system
- FF.
- FahrzeugseiteVehicle side
- II.
- InfrastrukturseiteInfrastructure side
- AA.
- AusgangspositionStarting position
- ZZ
- ZielpositionTarget position
- PP.
- ZwischenpositionIntermediate position
- ss
- StellwegTravel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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