DE102021100548A1

DE102021100548A1 - Intelligente fahrzeuge, steuerungslogik und fortschrittliche parkassistenzsysteme mit kamerabasierter automatischer fahrzeugausrichtung

Info

Publication number: DE102021100548A1
Application number: DE102021100548.5A
Authority: DE
Inventors: Rashmi Prasad; Sai Vishnu Aluru; Chandra S. Namuduri; Christopher A. Stanek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2021-08-05
Also published as: CN113200033A; US20210237716A1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines fortschrittlichen Einparkhilfesystems eines Fahrzeugs umfasst eine Fahrzeugsteuerung, die von Front- und Seitenkameras, die in der Nähe von Front- und Seitenteilen des Fahrzeugs angebracht sind, Echtzeitbilder der nach vorne gerichteten und der zur Seite gerichteten Ansichten des Fahrzeugs empfängt. Diese Bilder werden analysiert, um Zielelemente zu erkennen, die in den nach vorne und/oder zur Seite gerichteten Ansichten des Fahrzeugs vorhanden sind. Als Reaktion auf die Erkennung eines Zielelements werden Kurssteuersignale an das Lenksystem des Fahrzeugs übertragen, um das Fahrzeug neu zu positionieren und dadurch das Zielelement in der Mitte der nach vorne gerichteten Ansicht und am oberen Rand der zur Seite gerichteten Ansicht zu lokalisieren. Die Geschwindigkeitskontrollsignale werden an das Antriebssystem des Fahrzeugs übertragen, um das Fahrzeug so anzutreiben, dass das Zielelement aus der zur Seite gerichteten Ansicht verschwindet und sich in einen kalibrierten Abstand zum vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie bewegt. Die Steuersignale werden moduliert, um das Fahrzeug auf eine Zielmarkierung des Zielelements auszurichten.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf automatisierte Steuerungssysteme von Kraftfahrzeugen. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf intelligente Einparkhilfesysteme mit Steuerlogik zur Automatisierung der Fahrzeugausrichtung für das Laden von Fahrzeugen mit Elektroantrieb.
Aktuelle Serienfahrzeuge, wie z. B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs versorgt. Bei Automobilen beispielsweise besteht der Antriebsstrang in der Regel aus einer Antriebsmaschine, die die Antriebskraft über ein automatisches oder manuell geschaltetes Getriebe an den Achsantrieb des Fahrzeugs (z. B. Differential, Achswellen, Räder usw.) überträgt. Kraftfahrzeuge wurden in der Vergangenheit durch einen Hubkolben-Verbrennungsmotor (ICE) angetrieben, da dieser leicht verfügbar und relativ kostengünstig ist, ein geringes Gewicht hat und eine hohe Effizienz aufweist. Zu solchen Motoren gehören Dieselmotoren mit Selbstzündung (CI), Ottomotoren mit Fremdzündung (SI), Zwei-, Vier- und Sechstakt-Architekturen und Rotationsmotoren, um nur einige Beispiele zu nennen. Hybridelektrische und vollelektrische („elektrisch angetriebene“) Fahrzeuge hingegen nutzen alternative Energiequellen für den Antrieb des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren so die Abhängigkeit von einem auf fossilen Brennstoffen basierenden Motor für die Zugkraft.
Ein vollelektrisches Fahrzeug (FEV) - umgangssprachlich auch als „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Fahrzeugkonfiguration mit Elektroantrieb, bei der der Verbrennungsmotor und die zugehörigen Peripheriekomponenten vollständig aus dem Antriebsstrang entfernt werden und ausschließlich elektrische Fahrmotoren für den Antrieb und die Unterstützung von Nebenverbrauchern verwendet werden. Die Motorbaugruppe, das Kraftstoffversorgungssystem und das Abgassystem eines verbrennungsmotorbasierten Fahrzeugs werden in einem FEV durch einen oder mehrere Fahrmotoren, eine Traktionsbatterie und die Kühl- und Ladehardware der Batterie ersetzt. Hybrid-Elektrofahrzeug-Antriebsstränge (HEV) hingegen nutzen mehrere Zugkraftquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei in der Regel ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen Fahrmotor betrieben wird. Da Hybridfahrzeuge mit Elektroantrieb ihre Leistung aus anderen Quellen als dem Motor beziehen können, können die Motoren von Hybrid-Elektrofahrzeugen ganz oder teilweise abgeschaltet werden, während das Fahrzeug durch den/die Elektromotor(en) angetrieben wird.
Elektrische Hochspannungssysteme regeln die Stromübertragung zwischen dem/den Fahrmotor(en) und einem wiederaufladbaren Traktionsbatterie-Paket (auch als „Elektrofahrzeugbatterie“ bezeichnet), das die erforderliche Energie für den Betrieb eines elektrisch angetriebenen Antriebsstrangs speichert und liefert. Ein Traktionsbatterie-Paket enthält mehrere Stapel von Batteriezellen, die in einzelne Batteriemodule verpackt sind und in einem Batterie-Pack-Gehäuse untergebracht sind. Einige Fahrzeugbatteriesysteme verwenden mehrere unabhängig voneinander arbeitende Hochspannungsbatteriepakete, um eine höhere Spannung und eine größere Systemkapazität durch mehr Amperestunden bereitzustellen. Das elektrische System des Fahrzeugs kann einen Front-End-Gleichstromwandler verwenden, der elektrisch mit dem/den Traktionsbatterie-Paket(s) des Fahrzeugs verbunden ist, um die Spannungsversorgung zu einem Hochspannungs-Haupt-Gleichstrombus (DC) und einem elektronischen Wechselrichtermodul (pim) zu erhöhen. Der Betrieb und die Steuerung eines mehrphasigen Elektromotors, wie z. B. Permanentmagnet-Synchron-Fahrmotoren, kann durch den Einsatz des PIM zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom (AC) unter Verwendung von pulsbreitenmodulierten Steuersignalen erfolgen, die von einem Battery Pack Control Module (BPCM) ausgegeben werden.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen wird die Infrastruktur entwickelt und eingesetzt, um die tägliche Nutzung solcher Fahrzeuge zu ermöglichen und zu erleichtern. Elektrische Fahrzeugversorgungseinrichtungen (EVSE) zum Aufladen von Fahrzeugen mit Elektroantrieb gibt es in vielen Formen, einschließlich privater Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EVCS), die vom Fahrzeugbesitzer gekauft und betrieben werden (z. B. in der Garage des Besitzers), öffentlich zugängliche EVCS, die von öffentlichen Versorgungsunternehmen oder privaten Einzelhändlern zur Verfügung gestellt werden (z. B. an Tankstellen oder kommunalen Ladeeinrichtungen), und hochentwickelte Hochspannungs- und Hochstrom-Ladestationen, die von Automobilherstellern, Händlern und Tankstellen genutzt werden. Plug-in-Hybrid- und Elektrofahrzeuge, die ursprünglich mit einer Onboard-Traktionsbatterie ausgestattet waren, können z. B. durch den physischen Anschluss eines Ladekabels des EVCS an einen komplementären Ladeanschluss des Fahrzeugs aufgeladen werden. Im Vergleich dazu nutzen drahtlose elektrische Fahrzeugladesysteme (WEVCS) die Induktion elektromagnetischer Felder (EMF) oder andere geeignete drahtlose Energieübertragungstechniken (WPT), um Fahrzeuglademöglichkeiten ohne Ladekabel und Kabelanschlüsse bereitzustellen. Es ist unbestreitbar, dass die großflächige Elektrifizierung von Fahrzeugen den gleichzeitigen Aufbau einer leicht zugänglichen Ladeinfrastruktur erfordert, um die tägliche Fahrzeugnutzung sowohl in städtischen als auch in ländlichen Szenarien zu unterstützen, sowohl für Kurz- als auch für Langstreckenfahrzeuge.
BESCHREIBUNG
Vorgestellt werden intelligente Fahrzeugsysteme mit zugehöriger Steuerlogik für die kamerabasierte automatische Fahrzeugausrichtung, Verfahren zur Herstellung und Methoden zur Verwendung solcher Systeme sowie Fahrzeuge mit Elektroantrieb, die mit fortschrittlichen Parkassistenzsystemen (APA) ausgestattet sind, die eine kamerabasierte Ausrichtung für eine optimierte drahtlose Fahrzeugaufladung verwenden. Beispielhaft umfassen offenbarte APA-Systemarchitekturen fahrzeugmontierte, hochauflösende (HD) Kameras, die unabhängig oder, falls gewünscht, in Verbindung mit einer Teilmenge oder Kombination anderer Fahrzeugsensoren und infrastrukturbasierten Kameras zur Erfassung von perspektivischen Echtzeit-Sichtdaten der Fahrzeugumgebung und der Fahrfläche arbeiten. Ein fahrzeuginterner GPS-Transceiver (Global Positioning System) kann GPS-Koordinatendaten von Echtzeit-Standorten für das Fahrzeug und ein Zielelement, wie z. B. ein drahtloses EMF-Ladepad, abrufen. Zusätzlich stellt eine residente Kurzstreckenkommunikationskomponente eine Verbindung mit einem WEVCS her, um die Verfügbarkeit und Kompatibilität von Ladestationen zu ermitteln, Lade- und Kommunikationsprotokolle zu übernehmen und Service-, Ausrichtungs- und Kopplungseinstellungen auszuwählen. Eine dedizierte oder gemeinsam genutzte Fahrzeugsteuerung leitet Pfadplandaten für das Manövrieren des Fahrzeugs zu und die gleichzeitige Ausrichtung von vorbestimmten Fahrzeugsegmenten auf die Zielmarkierung(en) des Zielelements ab. Unter Verwendung der vorgenannten Informationen regelt die Fahrzeugsteuerung oder ein verteiltes Netzwerk von Steuermodulen oder Subsystemsteuerungen die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Kurs und die Fahrstrecke über das Antriebssystem, die Lenkung und das Bremssystem des Fahrzeugs in einem geschlossenen Regelkreis, um eine gewünschte Ausrichtung mit einer vorgegebenen Genauigkeit zu erreichen.
Zu den Vorteilen zumindest einiger der offenbarten Konzepte gehören neuartige APA-Systemarchitekturen, die eine genaue Ausrichtung eines vorbestimmten Punktes, einer Kante und/oder eines Abschnitts eines Fahrzeugs mit einem Zielelement außerhalb des Fahrzeugs ermöglichen. Abhängig von der Verfügbarkeit der Hardware und der Verarbeitungskapazität kann das APA-System eine kamerabasierte Zielpositionierungsgenauigkeit von etwa ±3 mm bis etwa ±8 mm in der Vorwärts-Rückwärts- (longitudinal) und Backbord-Steuerbord- (lateral) Ausrichtung erreichen. Das kamerabasierte APA-System ist in der Lage, die genaue Position, Form und Größe der einzelnen Zielelemente zu überwachen, zu identifizieren und zu bestimmen. Bei drahtlosen Ladeanwendungen helfen die beschriebenen Systeme, Methoden und Geräte, die Ladeeffizienz zu optimieren und gleichzeitig ein hohes Maß an Robustheit des Gesamtsystems beizubehalten. Offenbarte APA-Systeme machen dedizierte Sensoren, Kameras und Hardware-Beschleuniger für eine genaue Fahrzeugausrichtung während automatisierter Einparkhilfevorgänge überflüssig.
Aspekte dieser Offenbarung sind auf intelligente Parkassistenzsysteme (iPAS) mit zugehöriger Steuerlogik für kamerabasierte automatische Fahrzeugausrichtung gerichtet, z. B. für optimiertes drahtloses Laden von Fahrzeugen. In einem Beispiel wird ein Fahrzeug-APA-System vorgestellt, das eine Frontkamera, die an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe eines vorderen Endes davon angebracht ist, eine oder mehrere Seitenkameras, die jeweils in der Nähe einer entsprechenden lateralen Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht sind, und eine optionale Unterbodenkamera, die in der Nähe des Fahrgestells der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, umfasst. Die Frontkamera kann in Echtzeit nach vorne gerichtete (vordere) Ansichten des Fahrzeugs aufnehmen, während jede Seitenkamera in Echtzeit seitlich gerichtete (linke/rechte) Ansichten des Fahrzeugs aufnehmen kann, und die Unterbodenkamera kann in Echtzeit nach unten gerichtete (Unterseite) Ansichten aufnehmen. Das APA-System verwendet eine stationäre oder ferngesteuerte Fahrzeugsteuerung, das kommunikativ mit den Kameras verbunden ist, um von den Kameras erzeugte Signale zu empfangen, die Echtzeitbilder der nach vorne gerichteten, der zur Seite gerichteten und (optional) der nach unten gerichteten Ansichten des Fahrzeugs anzeigen. Die Steuerung analysiert die Echtzeitbilder, um Zielelemente zu erkennen, die in einer oder allen dieser Fahrzeugansichten vorhanden sind. Als Reaktion auf die Erkennung eines Zielelements sendet die Fahrzeugsteuerung Kurssteuersignale an das Lenksystem des Fahrzeugs, um das Kraftfahrzeug neu zu positionieren und dadurch das Zielelement an einer mittleren Position in der nach vorne gerichteten Ansicht, an einer entsprechenden oberen Position in jeder zur Seite gerichteten Ansicht und (optional) an einer mittleren Position in der nach unten gerichteten Ansicht zu lokalisieren. Geschwindigkeitssteuersignale werden an das Antriebssystem übertragen, um das Kraftfahrzeug so vorwärts zu bewegen, dass das Zielelement aus der/den zur Seite gerichteten Ansicht(en) verschwindet und sich in einem kalibrierten Abstand zum vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie neu positioniert. Richtungs-, Brems- und Geschwindigkeitssteuersignale werden systematisch moduliert, um ein bestimmtes Segment des Kraftfahrzeugs auf eine Zielmarkierung des Zielelements auszurichten.
Weitere Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Fahrzeuge, die mit intelligenten Fahrzeugsystemen ausgestattet sind, die eine kamerabasierte automatische Fahrzeugausrichtung ermöglichen. Für die Zwecke dieser Offenbarung können die Begriffe „Fahrzeug“ und „Kraftfahrzeug“ synonym und austauschbar verwendet werden, um jede relevante Fahrzeugplattform einzuschließen, wie z. B. Personenkraftwagen (ICE, HEV, FEV, Brennstoffzelle, voll- und teilautonome Fahrzeuge usw.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Gelände- und All-Terrain-Fahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge usw. Für die Zwecke dieser Offenlegung können die Begriffe „automatisiert“ und „autonom“ synonym und austauschbar verwendet werden, um Fahrzeuge mit unterstützten und/oder vollständig autonomen Fahrfähigkeiten zu bezeichnen, einschließlich Fahrzeugplattformen, die als ein Fahrzeug der Society of Automotive Engineers (SAE) Level 2, 3, 4 oder 5 klassifiziert werden können.
In einem Beispiel umfasst ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren Laufrädern und anderer serienmäßiger Erstausrüstung. Ein Fahrzeugantriebs- und Antriebsstrangsystem (z. B. Verbrennungsmotor und/oder Motor, Getriebe, Endantrieb, Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) usw.), ein Fahrzeugbremssystem (z. B. Scheiben- /Trommelbremsen, Hydraulik, Bremssystem-Steuermodul (BSCM) usw.), ein Lenksystem (z. B., Drive-by-Wire-Rahmen) und ein Netzwerk von Sensoreinrichtungen (z. B. Radar, LIDAR, Infrarot, Kamera, GPS, Automated System Control Module (ASCM), etc.), sind ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie montiert. Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb arbeiten ein oder mehrere elektrische Fahrmotoren allein (z. B. bei FEV-Antriebssträngen) oder in Verbindung mit einer Verbrennungsmotorbaugruppe (z. B. bei HEV-Antriebssträngen), um selektiv eines oder mehrere der Räder anzutreiben und so das Fahrzeug anzutreiben. Ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie montiert sind ein oder mehrere wiederaufladbare Traktionsbatterie-Pakete, die selektiv elektrischen Strom speichern und übertragen, um den/die Traktionsmotor(en) anzutreiben. Eine drahtlose Ladekomponente, die ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie montiert und elektrisch mit dem BatteriePaket verbunden ist, koppelt sich funktionsfähig mit einem drahtlosen Ladepad eines drahtlosen elektrischen Fahrzeugversorgungssystems (WEVSE), um dadurch elektrischen Strom zu erzeugen.
Um mit der Diskussion des obigen Beispiels fortzufahren, umfasst das Fahrzeug auch eine Frontkamera, die in der Nähe eines vorderen Endes der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, eine Seitenkamera, die in der Nähe einer seitlichen Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, und eine Fahrzeugsteuerung, die operativ mit der Front- und Seitenkamera und der drahtlosen Ladekomponente verbunden ist. Die Fahrzeugsteuerung ist so programmiert, dass sie von den fahrzeugseitigen Kameras Kamerasignale empfängt, die Echtzeitbilder von nach vorne gerichteten und zur Seite gerichteten Ansichten des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anzeigen, und die Echtzeitbilder analysiert, um zu erkennen, ob das drahtlose Ladepad in einer der aufgezeichneten Fahrzeugansichten vorhanden ist. Als Reaktion auf die Erkennung des drahtlosen Ladepads sendet die Steuerung Kurssteuersignale an ein Fahrzeuglenkungsmodul, um das Fahrzeug neu zu positionieren und dadurch das drahtlose Ladepad an einer mittleren Position in der nach vorne gerichteten Ansicht des Fahrzeugs und an einer oberen Position in der zur Seite gerichteten Ansicht zu platzieren. Die Steuerung sendet außerdem Geschwindigkeitssteuersignale an ein Fahrzeugantriebssystemmodul, um das Kraftfahrzeug so anzutreiben, dass das drahtlose Ladepad aus der zur Seite gerichteten Ansicht verschwindet und sich in einen kalibrierten Abstand vom vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie bewegt (z. B. Ziel 0" von der Fahrzeugstoßstange entfernt). Die Steuersignale für Kurs und Geschwindigkeit sind so angepasst, dass der vordere Stoßfänger des Kraftfahrzeugs auf eine Zielmarkierung des WEVSE-Systems ausgerichtet wird.
Außerdem werden hier Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb eines der offenbarten elektrisch angetriebenen Fahrzeuge, intelligenten Fahrzeugsysteme und/oder intelligenten Parkassistenzarchitekturen vorgestellt. In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Betreiben eines APA-Systems eines Kraftfahrzeugs vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst, in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit beliebigen der oben und unten offenbarten Optionen und Merkmale Empfangen, über eine Fahrzeugsteuerung des APA-Systems von einer oder mehreren Frontkameras, die an einer Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs in der Nähe eines vorderen Endes davon angebracht sind, von Kamerasignalen, die Echtzeitbilder einer nach vorne gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs anzeigen; Empfangen, über die Fahrzeugsteuerung, von einer oder mehreren Seitenkameras, die an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe einer oder mehrerer seitlicher Seiten davon angebracht sind, von Kamerasignalen, die Echtzeitbilder einer zur Seite gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs anzeigen; Analysieren, über die Fahrzeugsteuerung, der Echtzeitbilder, um zu erkennen, ob ein Zielelement in der nach vorne gerichteten und/oder der zur Seite gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs vorhanden ist; als Reaktion auf das Erfassen des Zielelements, Übertragen von Kurssteuersignalen an ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs, um das Kraftfahrzeug neu zu positionieren und dadurch das Zielelement an einer mittleren Position innerhalb der nach vorne gerichteten Ansicht und an einer oberen Position innerhalb der zur Seite gerichteten Ansicht zu lokalisieren; Übertragen von Geschwindigkeitssteuersignalen an ein Antriebssystem des Kraftfahrzeugs, um das Kraftfahrzeug so anzutreiben, dass das Zielelement aus der nach vorne gerichteten Ansicht verschwindet und in einen kalibrierten Abstand vom vorderen Ende des Fahrzeugkörpers neu positioniert wird; und Modulieren der Kurs- und Geschwindigkeitssteuersignale, um ein bestimmtes Segment des Kraftfahrzeugs auf eine Zielmarkierung des Zielelements auszurichten.
Die obige Zusammenfassung stellt nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt dieser Offenbarung dar. Vielmehr bietet die vorstehende Zusammenfassung lediglich Beispiele für einige der hierin dargelegten neuartigen Konzepte und Merkmale. Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von anschaulichen Beispielen und Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden. Darüber hinaus umfasst diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale.
Figurenliste

1 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines repräsentativen Kraftfahrzeugs, das sowohl mit kabelgebundenen als auch mit drahtlosen Lademöglichkeiten ausgestattet ist und mit einer repräsentativen Ladestation für Elektrofahrzeuge in Übereinstimmung mit den Aspekten der vorliegenden Offenbarung betriebsfähig gekoppelt ist.
2 ist eine schematische Darstellung einer repräsentativen Advanced Park Assist (APA)-Systemarchitektur zur Bereitstellung einer bildverarbeitungsbasierten automatischen Fahrzeugausrichtung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt nach vorne gerichtete, seitlich gerichtete und nach unten gerichtete perspektivische Ansichten eines Kraftfahrzeugs, die von hochauflösenden, an der Karosserie angebrachten Front-, Links-, Rechts- und Unterbodenkameras in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenlegung aufgenommen wurden.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein repräsentatives bildverarbeitungsbasiertes Fahrzeugausrichtungsprotokoll für das drahtlose Laden eines Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb veranschaulicht, das speichergespeicherten Anweisungen entsprechen kann, die von einer bordeigenen oder ferngesteuerten Steuerung, einer Steuerlogikschaltung, einer programmierbaren elektronischen Steuereinheit oder einer anderen IC-Vorrichtung oder einem Netzwerk von IC-Vorrichtungen in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden.

Die vorliegende Offenbarung ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen zugänglich, und einige repräsentative Ausführungsformen sind beispielhaft in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuartigen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgezählten Zeichnungen dargestellt sind. Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie zum Beispiel von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden hier im Detail beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, dass diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien und nicht als Einschränkungen der allgemeinen Aspekte der Offenbarung dienen. Insofern sollten Elemente und Beschränkungen, die z. B. in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einleitung“, „Zusammenfassung“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht explizit in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht in die Ansprüche aufgenommen werden, weder einzeln noch gemeinsam, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung oder auf andere Weise.
Für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv; die Wörter „jeder“ und „alle“ bedeuten beide „jeder und alle“; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „mit“ und dergleichen bedeuten jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung, wie z. B. „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ und dergleichen hier jeweils im Sinne von „bei, in der Nähe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen“ oder einer beliebigen logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können richtungsbezogene Adjektive und Adverbien, wie z. B. vorwärts, achtern, innenbords, außenbords, steuerbords, backbords, vertikal, horizontal, aufwärts, abwärts, vorne, hinten, links, rechts usw., in Bezug auf ein Kraftfahrzeug verwendet werden, wie z. B. eine Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug operativ auf einer horizontalen Fahrfläche ausgerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 eine schematische Darstellung eines repräsentativen Automobils gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet und hier zu Diskussionszwecken als ein elektrisch angetriebenes (Hybrid- oder Elektro-) Kraftfahrzeug im Limousinenstil dargestellt ist. In einer Fahrzeugkarosserie 12 des Automobils 10, z.B. in einem Fahrgastraum, einem Kofferraum oder einem speziellen Batteriefach, ist ein Traktionsbatterie-Paket 14 untergebracht, das elektrisch mit einem oder mehreren elektrischen Fahrmotoren 16 gekoppelt ist und diese antreibt. Der/die Motor(en) 16 wiederum drehen eines oder mehrere der Räder 18 des Fahrzeugs und treiben dadurch das Fahrzeug 10 an. Das dargestellte Kraftfahrzeug 10 - hier auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neuartige Aspekte dieser Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Umsetzung der vorliegenden Konzepte für die spezifische elektrische Fahrzeugversorgungseinrichtung (EVSE), die in 1 dargestellt ist, ebenfalls als eine beispielhafte Anwendung der offenbarten Konzepte verstanden werden. Als solche wird es verstanden werden, dass Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung auf alternative Arten von EVSE angewendet werden können, für jede logisch relevante Art von Fahrzeug und Fahrzeug-Antriebsstrang implementiert, und für andere erweiterte Fahrerassistenzsystem (ADAS) Operationen verwendet werden. Darüber hinaus wurden nur ausgewählte Komponenten des Fahrzeugs, der EVSE und der APA-Systeme gezeigt und werden hier im Detail beschrieben. Nichtsdestotrotz können die im Folgenden beschriebenen Systeme, Methoden und Geräte zahlreiche zusätzliche und alternative Funktionen und andere handelsübliche periphere Komponenten enthalten, um beispielsweise die verschiedenen Protokolle und Algorithmen dieser Offenlegung auszuführen.
1 ist eine vereinfachte Darstellung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10, das an eine Fahrzeugladestation 20 angedockt und betriebsbereit mit dieser gekoppelt ist, um eine an Bord befindliche wiederaufladbare Energiequelle, wie z. B. ein Hochspannungs-Gleichstrom (DC)-Traktionsbatterie-Paket 14, aufzuladen. Das Traktionsbatterie-Paket 14 kann viele geeignete Konfigurationen annehmen, einschließlich einer Reihe von Blei-Säure-, Lithium-Ionen- oder anderen wiederaufladbaren Elektrofahrzeugbatterien (EVB). Um eine funktionsfähige Kopplung zwischen dem Traktionsbatterie-Paket 14 und der Fahrzeugladestation 20 herzustellen, kann das Fahrzeug 10 eine induktive Ladekomponente 22, z. B. mit einer integrierten Induktionsspule, enthalten, die an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht ist. Diese induktive Ladekomponente 22 fungiert als drahtlose Ladeschnittstelle, die mit einem drahtlosen Ladepad oder einer drahtlosen Ladeplattform 24, z. B. mit einer internen EMF-Spule, der Fahrzeugladestation 20 kompatibel ist.
Im dargestellten Beispiel befindet sich das drahtlose Ladepad/die drahtlose Ladeplattform 24 auf dem Boden der Fahrzeugladestation 20 und ist entsprechend einer „Zielposition“ positioniert, die als gewünschter Parkort zum Zwecke eines effizienten und effektiven drahtlosen Ladens des Fahrzeugs 10 dienen kann. Insbesondere ist in 1 das Fahrzeug 10 an einem Ort geparkt, der dazu beiträgt, dass die induktive Ladekomponente 22 sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung im Wesentlichen oder vollständig mit dem drahtlosen Ladepad 24 ausgerichtet ist. Anders ausgedrückt, wird das Fahrzeug 10 in 1 als in korrekter Längsausrichtung und in korrekter Steuerbord-Bord-Ausrichtung mit einer bestimmten Zielposition betrachtet, um ein induktives Ladeereignis für das Fahrzeug 10 abzuschließen und gleichzeitig den Prozentsatz der drahtlos zwischen den beiden Geräten übertragenen Leistung zu maximieren.
Die Fahrzeugladestation 20 kann jede bisher und in Zukunft entwickelte Art von kabelgebundener und drahtloser Ladetechnologie verwenden, einschließlich induktives Laden, Funkladen, kapazitives Laden und Resonanzladen, als einige nicht einschränkende Beispiele. In Übereinstimmung mit der elektromagnetischen Induktionsladetechnik kann das repräsentative drahtlose Ladepad 24 von 1 mit elektrischem Strom aktiviert werden, um ein elektromagnetisches Wechselfeld in der Nähe der induktiven Ladekomponente 22 zu erzeugen. Dieses Magnetfeld induziert wiederum einen elektrischen Strom in der induktiven Ladekomponente 22 des Fahrzeugs 10. Der induzierte Strom kann durch eine fahrzeuginterne elektrische Modulationsschaltung (z. B. ein Traktionsstrom-Wechselrichtermodul (TPIM)) gefiltert, abgestuft und/oder in der Phase verschoben werden, um die Traktionsbatterie 14 oder eine andere Energiequelle des Fahrzeugs 10 (z. B. eine standardmäßige 12-V-Bleibatterie für Start, Beleuchtung und Zündung (SLI), ein Hilfsstrommodul usw.) zu laden. Wie bereits erwähnt, kann eine optimale drahtlose Ladeleistung erzielt werden, wenn die induktive Ladekomponente 22 sowohl in Längsrichtung als auch in Backbord-Steuerbord-Ausrichtung mit dem drahtlosen Ladepad 24 in Übereinstimmung mit einer fahrzeugkalibrierten Genauigkeitsschwelle korrekt ausgerichtet ist.
Das Traktionsbatterie-Paket 14 speichert Energie, die für den Antrieb durch die elektrische(n) Maschine(n) 16 und für den Betrieb anderer elektrischer Fahrzeugsysteme verwendet werden kann. Das Traktionsbatterie-Paket 14 ist kommunikativ (kabelgebunden oder drahtlos) mit einer oder mehreren Fahrzeugsteuerungen verbunden, die in 1 durch die elektronische Steuereinheit (ECU) 26 dargestellt sind, die den Betrieb verschiedener fahrzeugseitiger Systeme und Komponenten regelt. Schütze, die von der ECU 26 gesteuert werden, können z. B. das Antriebsbatteriepaket 14 von anderen Komponenten trennen, wenn es geöffnet ist, und das Antriebsbatteriepaket 14 mit anderen Komponenten verbinden, wenn es geschlossen ist. Die ECU 26 ist auch kommunikativ mit dem/den elektrischen Fahrmotor(en) 16 verbunden, um z. B. die bidirektionale Energieübertragung zwischen dem Traktionsbatterie-Paket 14 und jedem Motor 16 zu steuern. Beispielsweise kann das Traktionsbatterie-Paket 14 eine Gleichspannung liefern, während der/die Motor(en) 16 mit einem dreiphasigen Wechselstrom arbeiten; in einem solchen Fall wandelt die ECU 26 die Gleichspannung in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Verwendung durch den/die Motor-Generator(en) 16 um. In einem regenerativen Modus, in dem der/die Fahrmotor(en) 16 als elektrische Generatoren fungieren, kann die ECU 26 den Drehstrom von dem/den Motor-Generator(en) 16 in eine Gleichspannung umwandeln, die mit dem Traktionsbatterie-Paket 14 kompatibel ist. Die repräsentative ECU 26 ist auch dargestellt, wie sie mit der Ladekomponente 22 kommuniziert, um z. B. die von der Fahrzeugladestation 20 an das Batteriepaket 14 gelieferte Energie zu konditionieren, um die richtigen Spannungs- und Strompegel zu gewährleisten. Die Steuerung 26 kann auch mit der Ladestation 20 kommunizieren, um z. B. die Stromzufuhr zum Fahrzeug 10 zu koordinieren.
Die Fahrzeugladestation 20 von 1 bietet auch eine kabelgebundene Aufladung für das Elektrofahrzeug 10 über einen „steckbaren“ elektrischen Steckverbinder 32, bei dem es sich um einen von einer Reihe verschiedener kommerziell erhältlicher elektrischer Anschlusstypen handeln kann. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der elektrische Steckverbinder 32 ein elektrischer Steckverbinder der Society of Automotive Engineers (SAE) J1772 (Typ 1) oder J1772-2009 (Typ 2) mit einphasigem oder zweiphasigem Betrieb bei 120 bis 240 Volt (V) mit Wechselstrom (AC) mit bis zu 80 Ampere (A) Spitzenstrom für das kabelgebundene Laden des Fahrzeugs sein. Darüber hinaus kann der Ladestecker 32 auch so konstruiert sein, dass er die in der International Electrotechnical Commission (IEC) 62196-2 und/oder 62196-3 Fdis festgelegten Normen sowie alle anderen derzeit verfügbaren oder später entwickelten Normen erfüllt. Ein Ladeanschluss 34, der an der Außenseite der Fahrzeugkarosserie 12 zugänglich ist, ist eine kabelgebundene Ladeschnittstelle, die als elektrischer Eingang fungiert, in den der elektrische Steckverbinder 32 eingesteckt oder auf andere Weise verbunden werden kann. Dieser Anschluss 34 ermöglicht es dem Benutzer, das Elektrofahrzeug 10 einfach an eine leicht zugängliche Wechsel- oder Gleichstromquelle, wie z. B. ein öffentliches Stromnetz, über die Ladestation 20 anzuschließen bzw. von dieser zu trennen. Der Ladeanschluss 34 von 1 ist nicht auf eine bestimmte Ausführung beschränkt und kann jede Art von Einlass, Anschluss, Verbindung, Buchse, Stecker usw. sein, die leitende oder andere Arten von elektrischen Verbindungen ermöglicht. Eine aufklappbare Ladeanschlussklappe (CPD) 36 an der Fahrzeugkarosserie 12 kann wahlweise geöffnet und geschlossen werden, um den Ladeanschluss 34 zugänglich zu machen bzw. abzudecken.
Als Teil des Fahrzeugladevorgangs können das Fahrzeug 10 und die Station 20 einzeln oder gemeinsam die Verfügbarkeit des kabelgebundenen/drahtlosen Ladens, die Qualität der drahtlosen Stromversorgung und andere damit zusammenhängende Probleme, die das Laden des Fahrzeugs beeinflussen können, überwachen. Gemäß dem dargestellten Beispiel kommuniziert die Fahrzeug-ECU 26 von 1 mit einem Überwachungssystem und empfängt Sensorsignale von diesem, das ein oder mehrere bordseitige „residente“ Sensorgeräte 28 des Fahrzeugs 10 und/oder ein oder mehrere bordferne „Remote“-Sensorgeräte 30 der Fahrzeugladestation 20 umfassen kann. In der Praxis kann dieses Überwachungssystem einen einzigen Sensor umfassen, oder es kann eine verteilte Sensorarchitektur mit einer Auswahl von Sensoren umfassen, die an ähnlichen oder alternativen Orten wie in den Zeichnungen gezeigt angeordnet sind. Ein am Ladeanschluss 34 angebrachter CPD-Sensor 38 kann einen Türstatus - geöffnet oder geschlossen - der CPD 36 erfassen und von der ECU 26 des Fahrzeugs abgefragt oder ausgelesen werden, um diesen zu bestimmen. Als weitere Option kann ein Verriegelungsknopf 40, der dazu beiträgt, den elektrischen Steckverbinder 32 physisch am Ladeanschluss 34 zu befestigen und zu sichern, einen internen Schalter (z. B. einen Schalter des Typs SAE S3) enthalten, der als Erfassungsvorrichtung fungiert, um zu erkennen, ob der elektrische Steckverbinder 32 operativ mit dem Ladeanschluss 34 verbunden ist oder nicht. Es gibt zahlreiche andere Arten von Sensorvorrichtungen, die ebenfalls verwendet werden können, einschließlich thermischer Sensorvorrichtungen, wie z. B. passive thermische Infrarotsensoren, optischer Sensorvorrichtungen, wie z. B. Licht- und Lasersensoren, akustischer Sensorvorrichtungen, wie z. B. akustische Oberflächenwellensensoren (SAW) und Ultraschallsensoren, kapazitiver Sensorvorrichtungen, wie z. B. kapazitiv basierte Näherungssensoren, usw.
Das repräsentative Fahrzeug 10 von 1 kann ursprünglich mit einer Fahrzeugtelekommunikations- und -informationseinheit 42 („Telematik“) ausgestattet sein, die drahtlos (z. B. über Mobilfunkmasten, Basisstationen, mobile Vermittlungsstellen (MSCs) usw.) mit einem entfernten oder „Off-Board“-Cloud-Computing-System 44 kommuniziert. Die Telematikeinheit 42, die sowohl als Eingabegerät für den Benutzer als auch als Ausgabegerät für das Fahrzeug fungiert, kann mit einem elektronischen Videodisplay 46 und verschiedenen Eingabesteuerungen 48 (z. B. Tasten, Knöpfe, Schalter, Trackpads, Tastaturen, Touchscreens usw.) ausgestattet sein. Diese Telematik-Hardwarekomponenten können zumindest teilweise als residentes Fahrzeugnavigationssystem fungieren, z. B. um eine assistierte und/oder automatisierte Fahrzeugnavigation zu ermöglichen. Die Telematikeinheit kann auch als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) fungieren, z. B. um einem Benutzer die Kommunikation mit der Telematikeinheit 42 und anderen Systemen und Systemkomponenten des Fahrzeugs 10 zu ermöglichen. Optionale Peripherie-Hardware kann ein Mikrofon umfassen, das einem Fahrzeuginsassen die Möglichkeit bietet, verbale oder andere akustische Befehle einzugeben; das Fahrzeug 10 kann mit einer eingebetteten Sprachverarbeitungseinheit ausgestattet sein, die mit einem Softwaremodul zur rechnerischen Spracherkennung programmiert ist. Ein Fahrzeug-Audiosystem mit einer oder mehreren Lautsprecherkomponenten kann eine akustische Ausgabe für die Fahrzeuginsassen bereitstellen und kann entweder ein eigenständiges Gerät sein, das speziell für die Verwendung mit der Telematikeinheit 42 vorgesehen ist, oder es kann Teil eines allgemeinen Audiosystems sein.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist die Telematikeinheit 42 ein fahrzeuginternes Rechengerät, das sowohl einzeln als auch durch seine Kommunikation mit anderen vernetzten Geräten eine Mischung von Diensten bereitstellt. Die Telematikeinheit 42 kann im Allgemeinen aus einem oder mehreren Prozessoren bestehen, von denen jeder als diskreter Mikroprozessor, anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), spezielles Steuermodul usw. ausgeführt sein kann. Das Fahrzeug 10 kann eine zentralisierte Fahrzeugsteuerung über die ECU 26 bieten, die operativ mit einem oder mehreren elektronischen Speichergeräten 50 gekoppelt ist, von denen jedes die Form einer CD-ROM, einer Magnetplatte, eines IC-Geräts, eines Halbleiterspeichers (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM) usw. mit einer Echtzeituhr (RTC) annehmen kann. Fahrzeugkommunikationsfähigkeiten für große Entfernungen mit entfernten, vernetzten Geräten außerhalb des Fahrzeugs können über einen oder mehrere oder alle Chipsätze/Komponenten für zellulare Kommunikation, einen Chipsatz/Komponente für Navigation und Ortung (z. B. GPS-Transceiver) oder ein drahtloses Modem bereitgestellt werden, die alle zusammen unter 52 dargestellt sind. Eine drahtlose Verbindung im Nahbereich kann über ein drahtloses Nahbereichskommunikationsgerät (z. B. eine Bluetooth^® -Einheit oder einen NFC-Sender/Empfänger), eine DSRC-Komponente (Dedicated Short-Range Communications) und/oder eine Doppelantenne bereitgestellt werden, die alle zusammen unter 54 dargestellt sind. Die verschiedenen oben beschriebenen Kommunikationsgeräte können so konfiguriert sein, dass sie Daten als Teil einer periodischen Übertragung in einem Vehicle-to-Vehicle (V2V)-Kommunikationssystem oder einem Vehicle-to-Everything (V2X)-Kommunikationssystem austauschen, z. B. Vehicle-to-Infrastructure (V21), Vehicle-to-Pedestrian (V2P), Vehicle-to-Device (V2D) usw.
Der Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 von 1 kann eine genaue und zuverlässige Ausrichtung des Fahrzeugs auf eine bestimmte Position erfordern, nämlich eine präzise Orientierung und Position eines bestimmten Abschnitts des Fahrzeugs 10, einer bestimmten Komponente des Fahrzeugs 10 und/oder des Fahrzeugs 10 in seiner Gesamtheit mit einem Zielort, einer Orientierung, einem Objekt, einer Landmarke usw. (zusammenfassend „Zielelement“ oder „Ziel“). Wenn das Zielelement, auf das das Fahrzeug 10 ausgerichtet werden soll, während eines Teils dieses Fahrvorgangs aus der Sicht des Fahrers verdeckt ist, kann die erforderliche Fahrzeugausrichtung möglicherweise nicht erreicht werden. Um den menschlichen Fehler bei solchen Vorgängen zu verringern, automatisieren die vorgestellten intelligenten Fahrzeugsysteme und die Steuerlogik die präzise Positionierung des Fahrzeugs in Quer- und Längsrichtung unter Verwendung eines hochauflösenden (HD) Sichtsystems. Ein HD-Vision-System kann als ein Videokamerasystem mit einem Minimum von etwa 1,0 bis 2,5 Megapixel (MP) Vollbildauflösung oder, zumindest für einige Implementierungen, etwa 50-65 MP mit einer 4K-Videoauflösung bei etwa 10 bis 60 Bildern pro Sekunde (fps) oder mehr typisiert werden. Das HD-Vision-System kann ein minimales horizontales Sichtfeld von mindestens etwa 160o bis 210° und ein minimales vertikales Sichtfeld von mindestens etwa 100° bis 150° in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs 10 bieten.
Die Rückmeldesignale werden analysiert, um einen Koordinatenabstand (kartesisch in x, y, z; himmlisch in φ, θ; GPS in DMS, DMM oder DD) von einem ausgewählten Punkt, Rand und/oder Abschnitt des Fahrzeugs zu einem Zielzentrum oder einer anderen Zielmarkierung des Zielelements abzuleiten. Es kann wünschenswert sein, dass die Genauigkeit dieser Abstandsmessung besser als etwa 3,0 bis etwa 8,0 Millimeter (mm) bei einem Abstand von weniger als 1 Meter (m) zwischen Ziel und Fahrzeug ist. Mit den von der Kamera erfassten Daten ist das System in der Lage, ein Zielelement in einem Abstand von etwa 5,0 m oder weniger vom Kamerasystem zu erkennen und zu definieren. Intrinsische und extrinsische Kameraparameter (z. B. Gieren, Nicken, Rollen, x-y-z-Ortskoordinaten usw.) können verwendet werden, um das Ziel zu identifizieren, z. B. bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von weniger als etwa drei (3) Meilen pro Stunde (mph). Die vorgestellten Systeme und Verfahren zur Fahrzeugausrichtung können sich dadurch auszeichnen, dass sie keinen Hardware-Beschleuniger und/oder nur teilweise Video-Odometrie verwenden, um eine genaue Fahrzeugausrichtung zu erreichen.
In 2 ist ein eingebettetes intelligentes Fahrzeugsteuerungssystem 100 - im Folgenden als fortschrittliches Parkassistenzsystem (APA) bezeichnet - dargestellt, das eine steuerungsautomatisierte Fahrzeugausrichtung als Teil ausgewählter Fahrzeugvorgänge, wie z. B. Parken, Leerlauf, Laden usw., ermöglicht. eines Kraftfahrzeugs. Das intelligente Fahrzeugsystem 100 besteht im Allgemeinen aus einem bildverarbeitungsbasierten Kamera-Sensor-System (CSS) 102 zur Erfassung von Echtzeit-Bilddaten der Fahrzeugumgebung und der Fahrbahn, einem Bildverarbeitungssystem (VPS) 104 zur Analyse, Glättung, Verschmelzung und/oder Synthese von kamerabasierten Sensorsignalen und einem Bahnplanungssystem (PPS) 106 zur Berechnung von Fahrzeugroutendaten aus den verarbeiteten Sensorsignalen. Das CSS 102, das VPS 104 und das PPS 106 sind mit einem Automated System Control Module (ASCM) 112 verbunden, um ausgewählte Fahrvorgänge des Fahrzeugs zu automatisieren, z. B. als Teil eines drahtlosen Ladesteuerungsschemas, und mit einer Fahrzeug-HMI, um Informationen an einen Fahrzeuginsassen zu übertragen und optional Eingaben von ihm zu empfangen.
Das Kamera-Sensor-System 102 kann aus einer beliebigen Anzahl, einem beliebigen Typ und einer beliebigen Anordnung von Bilderfassungsgeräten bestehen, z. B. aus einer verteilten Anordnung von digitalen Videokameras, die jeweils mit einem CMOS-Sensor (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), einem CCD-Sensor (Charge-Coupled Device) oder einem anderen geeigneten APS-Sensor (Active-Pixel-Sensor) hergestellt sind. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der CCS 102 in 3 dargestellt mit: (1) einer ersten (vorderen) Längskamera 120, die an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe eines vorderen Endes derselben angebracht ist (z. B. innerhalb des Motorraums hinter dem vorderen Kühlergrill); (2) einer ersten (linken) Seitenkamera 122, die in der Nähe einer ersten seitlichen (Backbord-) Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht ist (z. B., (2) eine erste (linke) Seitenkamera 122, die in der Nähe einer ersten seitlichen (Backbord-) Seite der Fahrzeugkarosserie montiert ist (z.B. integriert in eine Rückspiegelbaugruppe auf der Fahrerseite); (3) eine zweite (rechte) Seitenkamera 124, die in der Nähe einer zweiten seitlichen (Steuerbord-) Seite der Fahrzeugkarosserie montiert ist (z.B. integriert in eine Rückspiegelbaugruppe auf der Beifahrerseite); und eine optionale zweite (Unterboden-) Längskamera 126, die in der Nähe des Fahrgestells der Fahrzeugkarosserie montiert ist (z.B. montiert an einem Seitenholm oder Querträger des Chassis). Der Typ, die Platzierung, die Anzahl und die Interoperabilität der verteilten Anordnung von Kamerasensoren im Fahrzeug können einzeln oder gemeinsam an eine bestimmte Fahrzeugplattform angepasst werden, um ein gewünschtes Maß an autonomem Fahrzeugbetrieb und Ausrichtungsgenauigkeit zu erreichen.
Die verteilte Anordnung der Kamerasensoren 120, 122, 124 und 126 (3) im CSS 102 kommuniziert die jeweiligen Sensorsignale - Front-, Links-, Rechts- und Unterbodenkamerasignale S_CF, S_CL, S_CR bzw. S_CU- über einen Controller Area Network (CAN)-Bus 108 (2) mit dem VPS 104. Nach dem Empfang kann VPS 104 jede erforderliche Klassifizierungs-, Filter-, Vorverarbeitungs-, Fusions- und Analyse-Hardware und -Software zur Verarbeitung der empfangenen Sensor-Rohdaten umfassen. VPS 104 analysiert gleichzeitig die verarbeiteten Daten, um das Vorhandensein, den Typ und die Positionsdaten (x, y, φ, θ) des Ziels zu bestimmen, die dann über den CAN-Bus 108 an PPS 106 übermittelt werden. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, verwendet das PPS 106 die empfangenen Zieldaten, um Bahnplandaten für die Ausrichtung auf ein Zielelement abzuleiten, einschließlich Steuersignalen für das Lenksystem Ssc (Gierwinkel- und Kursbefehle), Steuersignalen für das Antriebssystem Spc (Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbefehle), Steuersignalen für das Bremssystem S_BC (Bremsweg- und Bremskraftbefehle) und allen anderen erforderlichen Bewegungsbefehlen. Um eine automatische Fahrzeugausrichtung bereitzustellen, werden diese Steuersignale entweder direkt oder über ein zentrales ASCM 112 an ein Fahrzeuglenkungssystem-Steuermodul (SSCM) 114, ein Fahrzeugantriebssystem-Steuermodul (PSCM) 116 und ein Fahrzeugbremssystem-Steuermodul (BSCM) 118 geleitet.
Die über PPS 106 ausgegebenen Bewegungsbefehle - Steuersignale S_SC, S_PC, S_BC- werden über ein Summenwahlmodul 110 zusammen mit Bewegungsrückführungsdaten als Teil eines Regelungsschemas aggregiert. Mit diesem Closed-Loop-Feedback ist das intelligente Fahrzeugsystem 100 in der Lage, einen Ausrichtungsfehler zu identifizieren und zu quantifizieren, der als Ausrichtungsfehlersignal S_AE an ASCM 112 ausgegeben wird. Um diesen Ausrichtungsfehler auszugleichen, kann das ASCM 112 die Bewegungsbefehlssignale aktiv modulieren und somit modifizierte Steuersignale für das Lenksystem, das Antriebssystem und das Bremssystem S_SC', S_PC' bzw. S_BC' ausgeben. Das intelligente Fahrzeugsystem 100 von 2 überträgt die modifizierten Steuersignale S_SC', S_PC' und S_BC' über SSCM 114 an einen Lenkaktuator des Fahrzeuglenksystems, über PSCM 116 an einen Antriebsaktuator des Fahrzeugantriebssystems und über BSCM 118 an einen Bremsaktuator des Fahrzeugbremssystems. Obwohl als diskrete Steuermodule und Subsysteme dargestellt, ist es denkbar, dass jedes der schematisch dargestellten Elemente von 2 zu einem einzigen Modul/Regler/System kombiniert oder in eine beliebige Anzahl von vernetzten Modulen/Regler/Systemen aufgeteilt wird.
Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 wird nun ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Steuerstrategie zur Automatisierung der Fahrzeugausrichtung eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 von 1, unter Verwendung eines kamerabasierten Steuersystems, wie z. B. des intelligenten Fahrzeugsystems 100 von 2, im Allgemeinen bei 200 in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Einige oder alle der in 4 dargestellten und nachstehend näher beschriebenen Vorgänge können einen Algorithmus darstellen, der prozessorausführbaren Anweisungen entspricht, die beispielsweise in einem Haupt- oder Zusatz- oder Fernspeicher gespeichert sind und beispielsweise von einer bordeigenen oder entfernten Steuerung, einer Verarbeitungseinheit, einer Steuerlogikschaltung oder einem anderen Modul, einer Vorrichtung oder einem Netzwerk von Vorrichtungen ausgeführt werden, um eine oder alle der oben und unten beschriebenen Funktionen auszuführen, die mit den offenbarten Konzepten verbunden sind. Es sollte anerkannt werden, dass die Reihenfolge der Ausführung der dargestellten Vorgänge geändert werden kann, zusätzliche Vorgänge können hinzugefügt werden, und einige der beschriebenen Vorgänge können modifiziert, kombiniert oder eliminiert werden.
Das Verfahren 200 beginnt am Klemmenblock 201 mit prozessorausführbaren Anweisungen für eine programmierbare Steuerung oder Steuermodul oder einen ähnlich geeigneten Prozessor oder Server-Computer, um eine Initialisierungsprozedur für ein automatisches Fahrzeugausrichtungsprotokoll aufzurufen. Diese Routine kann in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 100 Millisekunden usw., während des laufenden Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Als weitere Option kann der Terminalblock 201 als Reaktion auf eine Benutzerbefehlsaufforderung oder ein Broadcast-Prompt-Signal initialisiert werden, das von einem Backend- oder Middleware-Rechenknoten empfangen wird, der mit der autonomen Fahrzeugausrichtung beauftragt ist. Als Teil der Initialisierungsprozedur in Block 201 kann beispielsweise die residente Fahrzeugtelematikeinheit 42 ein Navigationsverarbeitungscodesegment ausführen, z. B. um Fahrzeugdaten (z. B. Geodaten, Geschwindigkeit, Kurs, Beschleunigung, Zeitstempel usw.) zu erhalten und optional ausgewählte Aspekte dieser Daten einem Insassen des Fahrzeugs 10 anzuzeigen. Der Insasse kann eine der HMI-Eingabesteuerungen 48 verwenden, um dann einen gewünschten Start- und/oder Zielort für das Fahrzeug auszuwählen. Es ist auch denkbar, dass die Steuerung 26 oder die Prozessoren der Telematikeinheit 42 Fahrzeugherkunfts- und Fahrzeugzielinformationen von anderen Quellen erhalten, wie z. B. von einem Computer der Serverklasse, der Datenaustausch für das Cloud-Computing-System 44 bereitstellt, oder von einer speziellen mobilen Softwareanwendung, die auf einem Smartphone oder einem anderen tragbaren Computergerät läuft.
Nach der Initialisierung liefert das Verfahren 200 im Datenblock 203 prozessorausführbare Anweisungen, um Bilddaten von einer oder mehreren verfügbaren Fahrzeugkameras zu erfassen. Wie oben beschrieben, kann ein Host-Fahrzeug (z. B. das Kraftfahrzeug 10 von 1) ursprünglich mit einer Frontkamera (z. B. die erste Längskamera 120 von 3), die in der Nähe eines vorderen Endes der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, fahrerseitigen und/oder beifahrerseitigen Kameras (z. B., Fahrer- und/oder Beifahrerseitenkameras (z. B. erste und zweite Seitenkameras 122, 124), die jeweils in der Nähe einer entsprechenden lateralen Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht sind, und eine optionale Unterbodenkamera (z. B. zweite Längskamera 126), die in der Nähe eines Unterbodens der Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Gemäß dem in 3 dargestellten Beispiel erfasst die erste Längskamera (Frontkamera) 120 in Echtzeit nach vorne gerichtete Ansichten des Kraftfahrzeugs (z. B. ein nach außen gerichtetes Sichtfeld, das vor die vordere Stoßfängerbaugruppe gerichtet ist), während die zweite Längskamera (Unterbodenkamera) 126 in Echtzeit nach unten gerichtete Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst (z. B. ein nach außen gerichtetes Sichtfeld vom Fahrgestell, das auf die vordere Antriebsachse gerichtet ist). In gleicher Weise erfasst die erste (linke) Seitenkamera 122 in Echtzeit Backbord-Seitenansichten des Kraftfahrzeugs (z. B. ein nach außen gerichtetes Sichtfeld schräg zu einer fahrerseitigen Kotflügelbaugruppe), während die zweite (rechte) Seitenkamera 124 in Echtzeit Steuerbord-Seitenansichten des Kraftfahrzeugs erfasst (z. B. ein nach außen gerichtetes Sichtfeld schräg zu einer beifahrerseitigen Kotflügelbaugruppe). Jede Kamera erzeugt und gibt Signale aus, die ihre jeweilige Ansicht anzeigen. Diese Signale können direkt von den Kameras oder von einem Speichergerät abgerufen werden, das für den Empfang, die Sortierung und die Speicherung solcher Daten zuständig ist.
Vom Datenblock 203 zum Eingabe-/Ausgabeblock 205 fortschreitend, scannt das Verfahren 200 von 4 die erfassten Bilddaten nach bekannten Zielvarianten innerhalb jeder der entsprechenden Fahrzeugansichten. Zum Beispiel kann eine residente oder ferngesteuerte Fahrzeugsteuerung die Echtzeitbilder analysieren, um Zielelemente zu erkennen, die in den nach vorne, zur Seite und/oder nach unten gerichteten Ansichten des Kraftfahrzeugs vorhanden sind. Diese Analyse kann das Scannen jedes Bildes nach mehreren Zielelementen umfassen, die jeweils eine vorbestimmte Form, Größe, Farbe, Kontur und/oder Markierung aufweisen (zusammenfassend „Zielvarianten“). Verdächtige Varianten werden in den gescannten Bildern isoliert und aus ihnen extrahiert, und eine Matching-Engine versucht, eine extrahierte Variante mit einer der vordefinierten Zielvarianten abzugleichen. Die Zielvarianten, die für die Erkennung von Zielelementen verwendet werden, können mithilfe von Konzepten des maschinellen Lernens abgeleitet werden, um individuelle Zielmerkmale zu identifizieren, die ausgewählten Zielorten, Objekten usw. entsprechen. Das Verfahren 200 bestimmt im Entscheidungsblock 207, ob ein Zielelement erkannt wurde oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist (Block 207 = NEIN), kann das Verfahren 200 vom Entscheidungsblock 207 zum Anschlussblock 209 weitergehen und beendet werden oder alternativ zum Anschlussblock 201 zurückkehren und in einer Endlosschleife laufen.
Als Reaktion auf die Erkennung eines Zielelements innerhalb mindestens einer der perspektivischen Ansichten des Fahrzeugs (Block 207 = JA) fährt das Verfahren 200 von 4 mit den Prozessvorbereitungsblöcken 211, 213, 215 und 217 fort, in denen das erkannte Zielobjekt von den verfügbaren Kameras verfolgt wird und die Fahrzeugbewegung automatisiert wird, um das Ziel an einer vorbestimmten Stelle innerhalb jeder Fahrzeugansicht neu zu positionieren. Gemäß dem dargestellten Beispiel werden Kamerasensorsignale von den Front-, Seiten- und (optional) Unterbodenkameras empfangen; diese Sensorsignale sind bezeichnend für Echtzeitbilder der nach vorne, zur Seite und nach unten gerichteten Ansichten des Fahrzeugs. In Block 211 werden die Datenbilder der nach vorne gerichteten Ansicht des Fahrzeugs, die von der Frontkamera erzeugt werden, z. B. kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich nach dem Ziel gescannt; gleichzeitig wird der Fahrzeugkurs angepasst, um das Fahrzeug zu bewegen und dadurch das Ziel in einer mittleren Position innerhalb der nach vorne gerichteten Ansicht zu lokalisieren. In Block 213 werden die von der linken Kamera erzeugten Datenbilder der nach links gerichteten Ansicht des Fahrzeugs nach dem Ziel gescannt; der Fahrzeugkurs wird ebenfalls eingestellt, um das Fahrzeug zu bewegen und dadurch das Ziel an einer Position oben rechts innerhalb der nach links gerichteten Seitenansicht zu lokalisieren. In Block 215 werden die von der rechtsseitigen Kamera erzeugten Datenbilder der nach rechts gerichteten Ansicht des Fahrzeugs nach dem Ziel abgetastet; der Fahrzeugkurs wird angepasst, um das Fahrzeug zu bewegen und dadurch das Ziel an einer Position oben links in der nach rechts gerichteten zur Seite gerichteten Ansicht zu lokalisieren. In Block 217 werden die von der Unterbodenkamera erzeugten Datenbilder der nach unten gerichteten Ansicht des Fahrzeugs nach dem Ziel abgetastet; gleichzeitig wird der Fahrzeugkurs eingestellt, um das Fahrzeug zu bewegen und dadurch das Ziel in einer mittleren Position innerhalb der nach unten gerichteten Ansicht zu lokalisieren.
Wenn die an das Lenksystem des Fahrzeugs übertragenen Steuerkurs-Steuersignale das Ziel nicht an der mittleren Position in der nach vorne gerichteten Ansicht (Block 211 =NO), an der oberen rechten Position in der nach Backbord gerichteten Ansicht (Block 213=NO), an der oberen linken Position in der nach Steuerbord gerichteten Ansicht (Block 215=NO) und an der mittleren Position in der nach unten gerichteten Ansicht (Block 217=NO) lokalisieren, kehrt das Verfahren 200 zum Entscheidungsblock 207 zurück und wiederholt die darauf folgenden Operationen. Wenn andererseits eine korrekte Zielpositionierung erreicht wird, bestätigt der Unterprogrammblock 219 von 4: (1) das Zielelement ordnungsgemäß an den spezifizierten Stellen innerhalb jeder der Front-, Rechts-, Links- und (optional) Unterbodenkameras positioniert ist; und (2) die Zielvarianten für das erkannte Ziel, die aus den kameragenerierten Fahrzeugansichten extrahiert wurden, mit den vordefinierten Zielvarianten für ein Zielelement dieses Typs übereinstimmen, wie sie z. B. aus einer gespeicherten Nachschlagetabelle abgerufen wurden.
Mit weiterem Bezug auf 4 geht das automatisierte Fahrzeugausrichtungsverfahren 200 zum Unterprogrammblock 221 und führt im Speicher abgelegte Anweisungen aus, um das Fahrzeug in einer ausgewählten Weise neu zu positionieren, um das Zielelement an neue vordefinierte Orte innerhalb oder außerhalb der verschiedenen von der Kamera erfassten Fahrzeugansichten zu verlagern. Insbesondere überträgt die Fahrzeugsteuerung Geschwindigkeitssteuersignale, Kurssteuersignale und/oder Bremssteuersignale an die Antriebs-, Lenk- und/oder Bremssysteme des Fahrzeugs, um das Kraftfahrzeug vorwärts zu bewegen, so dass das Zielelement aus beiden zur Seite gerichteten Ansichten verschwindet und sich in einem kalibrierten Abstand vom vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie neu positioniert. Während einer Fahrzeugladeanwendung, kurz bevor das Zielobjekt (drahtloses Ladepad) unter dem Kraftfahrzeug verschwindet, kann sich der Stoßfänger bei null (0) Zoll in kartesischer x-y-z-Richtung von einer Zielkante des Zielobjekts entfernt befinden, in diesem Fall wird die Frontkamera das Ziel nicht mehr erkennen. Für Anwendungen, bei denen eine Unterbodenkamera verwendet wird, überträgt der optionale Unterprogrammblock 223 Geschwindigkeits-, Kurs- und/oder Bremssteuersignale an die entsprechenden Fahrzeugteilsysteme, um das Kraftfahrzeug so vorwärts zu bewegen, dass sich das Zielelement entlang einer in der Unterbodenkamera sichtbaren Mittellinie bewegt.
Das Verfahren 200 fährt vom Unterprogrammblock 223 zum Prozessblock 225 fort und beginnt mit der präzisen Ausrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Anforderungen an das Zielelement (drahtloses Ladepad), der intrinsischen und extrinsischen Parameter der verfügbaren Fahrzeugkameras und, falls verwendet, der von der Unterbodenkamera erzeugten Bilddaten. Zu diesem Zeitpunkt moduliert die Fahrzeugsteuerung Steuersignale für Kurs, Geschwindigkeit und Bremsen, um ein bestimmtes Segment des Kraftfahrzeugs (z. B. die induktive Ladekomponente 22) auf eine Zielmarkierung oder einen Satz von Zielmarkierungen (z. B. einen bestimmten Punkt oder Bereich) des Zielelements (z. B. das drahtlose Ladepad 24) auszurichten. Extrinsische Kameraparameter können einen Standort und eine Ausrichtung einer Kamera in Bezug auf ein einheitliches (Welt-)Bild definieren (z. B. x,y,z , rollen, gieren, neigen, usw.). Intrinsische Kameraparameter hingegen können eine Abbildung zwischen Kamerakoordinaten und Pixelkoordinaten im Bildrahmen ermöglichen. Im Entscheidungsblock 227 bestimmt das Verfahren 200, ob das Fahrzeug innerhalb einer fahrzeug- oder zielkalibrierten Genauigkeitsschwelle (z. B. ± 25 mm für den Volllastbetrieb einer WEVSE) auf das Zielelement ausgerichtet ist oder nicht. Wenn die genaue Ausrichtung noch nicht erreicht wurde (Block 227=NO), kehrt das Verfahren 200 in einer Schleife zum Entscheidungsblock 207 zurück und wiederholt die darauf folgenden Operationen.
Nach der Feststellung, dass ein bestimmter Punkt, eine Kante, eine Komponente usw. (zusammenfassend „Segment“) des Kraftfahrzeugs mit der/den Zielmarkierung(en) des Zielelements ausgerichtet ist (Block 227=YES), gibt das Verfahren 200 als Reaktion darauf ein ALIGNMENT SUCCESSFUL-Signal aus, z. B. an den Fahrer und/oder die WEVSE-Steuerung, im Prozessblock 229. Prozessblock 229 kann auch beinhalten, dass die Fahrzeugsteuerung ein Parksteuersignal an das Antriebs-/Antriebssystem des Fahrzeugs sendet, um das Fahrzeug in einen Parkzustand zu versetzen. Für eine drahtlose Ladeanwendung sendet ein drahtloses Kommunikationsgerät des Fahrzeugs, das mit einer externen EVCS-Steuerung kommunizieren kann, im Prozessblock 229 ein Bestätigungssignal an die EVCS-Steuerung, um zu überprüfen, ob das Kraftfahrzeug ausgerichtet ist, und um gleichzeitig das Laden des Fahrzeugs einzuleiten.
Das Verfahren 200 von 4 kann zusätzliche oder alternative Vorgänge zu den oben beschriebenen umfassen. Für eine Anwendung zum drahtlosen Laden von Fahrzeugen kann das Fahrzeug eine Routine zur Netzwerkerkennung und zum Einrichten der Kommunikation durchführen: Während der Annäherung des Fahrzeugs in etwa 50 m Entfernung vom Ziel wählt das Fahrzeug oder der Fahrer einen beabsichtigten Parkplatz für die drahtlose Energieübertragung (WPT) aus; in etwa 30-50 m Entfernung vom Ziel kann das Fahrzeug nach einem WEVSE-WiFi-Netzwerk (Service Set Identifier (SSID)) suchen und herstellerspezifische Elemente (VSEs) abrufen, z. B., nach gespeicherten Profilen; und bei ca. 10-30m präsentiert das Fahrzeug seine Anmeldedaten, versucht sich zu authentifizieren und tritt danach dem WEVSE WiFi-Netzwerk bei.
Während einer Dienstsuche und Systemkompatibilitätsprüfung: in ca. 10-30m Entfernung vom Ziel beginnt eine Protokollerkennungsprozedur, bei der sich WEVSE und Fahrzeug auf ein Kommunikationsprotokoll (Major/Minor-Version) einigen und eine High-Level-Kommunikation (HLC) beginnen; es wird eine Dienstauswahl und eine anfängliche Kompatibilitätsprüfung durchgeführt, bei der das Fahrzeug und WEVSE Informationen über Hardwarekompatibilität, Leistungsfähigkeiten, Dienstauswahl und Zahlungsmethode austauschen; das Fahrzeug wählt Feinpositionierungs-, Kopplungs- und Ausrichtungsmethoden; das Fahrzeug erhält eine Liste verfügbarer Parkplätze, nachdem die Zahlungsoption von WEVSE akzeptiert wurde.
Während des Ausrichtens und Koppelns: bei ca. 6-12m vom Ziel wurde die vorgesehene Parklücke identifiziert, optionale Sicherheitsmechanismen können aktiviert werden, das Fahrzeug und die EVSE können Konfigurationsparameter für die ausgewählte Feinpositionierungsmethode austauschen; das Fahrzeug kann die Aktivierung eines ausgewählten Bodengruppen (GA)-Positionierungssystems (LPE, LF, MV) anfordern; bei 6-0m vom Ziel können das Fahrzeug und die EVSE Informationen zur Identifikation der Bodengruppe (GAID) und Bewegungsparameter austauschen; bei ca. 2-0m vom Ziel kann die WEVSE optional die Basisstation mit Strom versorgen; Fahrzeug und WEVSE tauschen Endbewegungsparameter aus, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug glaubt, sich innerhalb der Toleranz der GA zu befinden, Feinpositionierung und LPE-Eingriff werden bestätigt und wenn die Signalqualität als akzeptabel erachtet wird, wird der Ladevorgang eingeleitet. Bei einigen Implementierungen muss das Fahrzeug geparkt werden, bevor eine „Start Pairing“-Nachricht ausgetauscht wird. Nach dem Parken bestätigen das Fahrzeug und WEVSE, dass die Spulen innerhalb der Toleranz liegen, um eine erste Bewertung für das Pairing vorzunehmen.
Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Programm von Anweisungen, wie z. B. Programmmodule, implementiert werden, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden und von einer beliebigen Steuerung oder den hier beschriebenen Steuerungsvarianten ausgeführt werden. Software kann, in nicht einschränkenden Beispielen, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen umfassen, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, die es einem Computer ermöglicht, entsprechend einer Eingabequelle zu reagieren. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um eine Vielzahl von Aufgaben als Reaktion auf empfangene Daten in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten zu initiieren. Die Software kann auf einer Vielzahl von Speichermedien gespeichert sein, wie CD-ROM, Magnetplatte, Blasenspeicher und Halbleiterspeicher (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM).
Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzwerkkonfigurationen praktiziert werden, einschließlich Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Minicomputern, Großrechnern und dergleichen. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in verteilten Computerumgebungen angewendet werden, in denen Aufgaben von residenten und ferngesteuerten Geräten ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer Umgebung mit verteilter Datenverarbeitung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch in entfernten Computerspeichermedien, einschließlich Speichergeräten, befinden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert werden.
Jedes der hier beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch: (a) einem Prozessor, (b) einer Steuerung und/oder (c) jeder anderen geeigneten Verarbeitungsvorrichtung. Jeder hier offenbarte Algorithmus, jede Software, Steuerlogik, jedes Protokoll oder Verfahren kann als Software verkörpert sein, die auf einem greifbaren Medium gespeichert ist, wie z. B. einem Flash-Speicher, einer CD-ROM, einer Diskette, einer Festplatte, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder anderen Speichergeräten. Der gesamte Algorithmus, die Steuerlogik, das Protokoll oder das Verfahren und/oder Teile davon können alternativ von einem anderen Gerät als einer Steuerung ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in einer verfügbaren Art und Weise verkörpert sein (z. B. implementiert durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikeinheit (PLD), eine feldprogrammierbare Logikeinheit (FPLD), diskrete Logik usw.). Obwohl spezifische Algorithmen mit Bezug auf die hier dargestellten Flussdiagramme beschrieben werden, können alternativ auch viele andere Methoden zur Implementierung der beispielhaften maschinenlesbaren Befehle verwendet werden.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden detailliert unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben; der Fachmann wird jedoch erkennen, dass viele Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die genaue Konstruktion und die hierin offenbarten Zusammensetzungen beschränkt; alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, die aus den vorstehenden Beschreibungen ersichtlich sind, liegen im Rahmen der Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus schließen die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale ein.

Claims

Ein fortschrittliches Einparkhilfesystem, APA, für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit gegenüberliegenden vorderen und hinteren Enden, ein Lenksystem und ein Antriebssystem aufweist, wobei das APA-System umfasst: eine Frontkamera, die so konfiguriert ist, dass sie an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe des vorderen Endes derselben angebracht wird, nach vorne gerichtete Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst und Signale erzeugt, die dies anzeigen; eine Seitenkamera, die so konfiguriert ist, dass sie an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe einer seitlichen Seite davon angebracht wird, zur Seite gerichteten Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst und Signale erzeugt, die dies anzeigen; und eine Fahrzeugsteuerung, die betriebsmäßig mit den Front- und Seitenkameras verbunden ist, wobei die Fahrzeugsteuerung programmiert ist, um: von der Frontkamera Kamerasignale zu empfangen, die Echtzeitbilder einer nach vorne gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs anzeigen; von der Seitenkamera Kamerasignale zu empfangen, die Echtzeitbilder einer zur Seite gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs anzeigen; die Echtzeitbilder zu analysieren, um zu erkennen, ob ein Zielelement in der nach vorne gerichteten Ansicht und/oder in der zur Seite gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs vorhanden ist; als Reaktion auf das Erkennen des Zielelements Kurssteuersignale an das Lenksystem zu senden, um das Kraftfahrzeug neu zu positionieren und dadurch das Zielelement an einer mittleren Position innerhalb der nach vorne gerichteten Ansicht und an einer oberen Position innerhalb der zur Seite gerichteten Ansicht zu lokalisieren; Übertragen von Geschwindigkeitssteuersignalen an das Antriebssystem, um das Kraftfahrzeug so anzutreiben, dass das Zielelement aus der zur Seite gerichteten Ansicht verschwindet und sich in einen kalibrierten Abstand vom vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie neu positioniert; und die Steuersignale für Kurs und Geschwindigkeit modulieren, um ein bestimmtes Segment des Kraftfahrzeugs auf eine Zielmarkierung des Zielelements auszurichten.
Das APA-System nach Anspruch 1, wobei die Seitenkamera eine erste und eine zweite Seitenkamera umfasst, wobei die erste Seitenkamera so konfiguriert ist, dass sie an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe einer ersten seitlichen Seite davon angebracht ist und erste, der Seite zugewandte Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst, und eine zweite Seitenkamera so konfiguriert ist, dass sie an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe einer zweiten seitlichen Seite davon, gegenüber der ersten seitlichen Seite, angebracht ist und zweite, der Seite zugewandte Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst.
Das APA-System nach Anspruch 2, wobei die an das Lenksystem übertragenen Kurssteuersignale das Kraftfahrzeug neu positionieren, um das Zielelement an einer Position oben rechts innerhalb der ersten zur Seite gerichteten Ansicht und an einer Position oben links innerhalb der zweiten zur Seite gerichteten Ansicht zu lokalisieren.
Das APA-System nach Anspruch 3, wobei die Fahrzeugsteuerung ferner so programmiert ist, dass sie nach dem Senden der Kurssteuersignale bestätigt, dass das Zielelement optimal positioniert ist, einschließlich des Zielelements, das sich an der mittleren Position innerhalb der nach vorne gerichteten Ansicht, an der oberen rechten Position innerhalb der ersten zur Seite gerichteten Ansicht und an der oberen linken Position innerhalb der zweiten zur Seite gerichteten Ansicht befindet, wobei die Geschwindigkeitssteuersignale in Reaktion auf die Bestätigung der optimalen Positionierung des Zielelements gesendet werden.
Das APA-System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Unterbodenkamera, die so konfiguriert ist, dass sie an der Fahrzeugkarosserie in der Nähe eines Fahrgestells davon angebracht wird, nach unten gerichtete Ansichten des Kraftfahrzeugs erfasst und Signale erzeugt, die dies anzeigen.
Das APA-System nach Anspruch 5, wobei die Fahrzeugsteuerung weiterhin programmiert ist, um: von der Unterbodenkamera Kamerasignale zu empfangen, die Echtzeitbilder einer nach unten gerichteten Ansicht des Kraftfahrzeugs anzeigen; Echtzeitbilder zu analysieren, um zu erkennen, ob das Zielelement in der nach unten gerichteten Ansicht vorhanden ist; und als Reaktion auf das Erkennen des Zielelements in der nach unten gerichteten Ansicht zusätzliche Kurssteuersignale an das Lenksystem senden, um das Kraftfahrzeug neu zu positionieren und dadurch das Zielelement in einer mittleren Position innerhalb der nach unten gerichteten Ansicht zu lokalisieren.
Das APA-System nach Anspruch 6, wobei die Fahrzeugsteuerung ferner so programmiert ist, dass sie zusätzliche Geschwindigkeitssteuersignale an das Antriebssystem sendet, um das Kraftfahrzeug so anzutreiben, dass sich das Zielelement entlang einer Mittellinienbahn innerhalb der nach unten gerichteten Ansicht bewegt.
Das APA-System nach Anspruch 1, wobei hier das Analysieren der Echtzeit-Bilder, um zu erkennen, ob das Zielelement in der nach vorne gerichteten Ansicht und/oder der zur Seite gerichteten Ansicht vorhanden ist, das Scannen der Echtzeit-Bilder nach irgendeinem aus einer Vielzahl von Zielelementen umfasst, die jeweils eine vorbestimmte Form, Größe, Farbe, Kontur und/oder Markierung aufweisen.
Das APA-System nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugsteuerung weiterhin programmiert ist, zum: Bestimmen, ob das bezeichnete Segment des Kraftfahrzeugs mit der Zielmarkierung des Zielelements innerhalb einer fahrzeugkalibrierten oder zielkalibrierten Toleranz ausgerichtet ist; und Senden, als Reaktion auf das Ausrichten des bezeichneten Segments des Kraftfahrzeugs, eines Parksteuersignal an das Antriebssystem des Kraftfahrzeugs.
Das APA-System nach Anspruch 9, das ferner eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung umfasst, die so betrieben werden kann, dass sie mit einer Steuereinheit für elektrische Fahrzeugversorgungsgeräte, EVCS, kommuniziert, wobei die Fahrzeugsteuereinheit ferner so programmiert ist, dass sie über die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ein Bestätigungssignal an die EVCS-Steuereinheit sendet, das bestätigt, dass das Kraftfahrzeug ausgerichtet ist, und das Laden des Fahrzeugs einleitet.