DE102021110929A1

DE102021110929A1 - System und verfahren zum autonomen laden eines elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102021110929A1
Application number: DE102021110929.9A
Authority: DE
Inventors: Xiang Zhao; Ningjian Huang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2022-04-28
Also published as: US11427102B2; US20220126718A1; CN114475296A

Abstract

Ein Verfahren zum autonomen Laden eines Elektorfahrzeugs mit einem Ladeanschluss wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines elektrischen Ladesystems mit einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung. Die erste Steuerung steht in Kommunikation mit einem elektrischen Lader und einem beweglichen Ladearm. Der bewegliche Ladearm ist mit dem elektrischen Lader verbunden und erstreckt sich bis zu einem Armende, das einen Ladestecker und eine Kamera umfasst. Der bewegliche Ladearm hat eine Ruheposition, die eine Ladezone definiert, und ist über eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden beweglich, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden. Die zweite Steuerung ist im Fahrzeug angeordnet und steht in Kommunikation mit der ersten Steuerung. Das Verfahren umfasst ferner das Ausrichten des Ladeanschlusses mit der Ladezone durch eine Fahrzeugbewegung und das Ausrichten des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss durch eine Ladearmbewegung. Das Verfahren umfasst ferner das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Ladevorrichtungen für Fahrzeuge und insbesondere auf autonome Ladesysteme und -verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen werden Ladevorrichtungen zum Laden von Elektrofahrzeugen verbessert. Aktuelle Ladevorrichtungen, wie z. B. das kabellose Laden, weisen einen relativ hohen Energieverlust und eine geringe Effizienz auf. Außerdem haben die aktuellen Vorrichtungen ein hohes Gewicht, was zu hohen Herstellungs- und Betriebskosten führt.
BESCHREIBUNG
Während derzeitige Vorrichtungen ihren Zweck erfüllen, besteht daher ein Bedarf an einem neuen und verbesserten System und Verfahren zum autonomen Laden von Elektrofahrzeugen.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladeanschluss offenbart. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines elektrischen Ladesystems mit einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung. Die erste Steuerung steht in Kommunikation mit einem elektrischen Lader und einem beweglichen Ladearm. Der bewegliche Ladearm ist mit dem elektrischen Lader verbunden und erstreckt sich bis zu einem Armende. Das Armende umfasst einen Ladestecker und eine Kamera. Der bewegliche Ladearm hat eine Ruhestellung, die eine Ladezone definiert, und ist über eine vorgegebene Anzahl von Freiheitsgraden beweglich, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden. Die zweite Steuerung ist im Fahrzeug angeordnet und steht in Kommunikation mit der ersten Steuerung.
Das Verfahren umfasst ferner das Ausrichten des Ladeanschlusses mit der Ladezone durch eine Fahrzeugbewegung und das Ausrichten des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss durch eine Ladearmbewegung. Das Verfahren umfasst ferner das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.
In einem Beispiel dieses Aspekts der vorliegenden Offenbarung umfasst der Schritt des Ausrichtens des Ladeanschlusses mit der Ladezone das Senden eines ersten Signals an die erste Steuerung, wenn der Ladeanschluss mit der Ladezone ausgerichtet ist. Außerdem umfasst der Schritt des Ausrichtens des Ladeanschlusses mit der Ladezone, wenn das erste Signal empfangen wird, das Bewegen des Ladearms aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss auszurichten.
In einem anderen Beispiel umfasst der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, wenn der Ladestecker mit dem Ladeanschluss ausgerichtet ist.
In einem anderen Beispiel umfasst der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss das Senden eines zweiten Signals an die erste Steuerung, wenn das Laden abgeschlossen ist, und, wenn das zweite Signal empfangen wird, das Bewegen des Ladearms in die Ruheposition.
In einem weiteren Beispiel dieses Aspekts ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 3. In einem weiteren Beispiel ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 4.
In einem weiteren Beispiel ist der bewegliche Ladearm in der Ruhestellung in einem Untergrundgehäuse angeordnet. In diesem Beispiel hat das Untergrundgehäuse ein Gehäuse mit einem offenen Ende für den beweglichen Ladearm, um ihn von der Ruheposition in eine Ladeposition zu bewegen. Außerdem enthält das offene Ende eine bewegliche Abdeckung, die einen geschlossenen Zustand hat, wenn sich der Ladearm in der Ruheposition befindet, und einen offenen Zustand, wenn der Ladearm in die Ladeposition bewegt werden soll.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladeanschluss bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines elektrischen Ladesystems mit einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung. Die erste Steuerung steht in Kommunikation mit einem elektrischen Lader und einem beweglichen Ladearm. Der bewegliche Ladearm ist mit dem elektrischen Lader verbunden. Der bewegliche Ladearm erstreckt sich bis zu einem Armende. Das Armende umfasst einen Ladestecker und eine Kamera. Der bewegliche Ladearm hat eine Ruhestellung, die eine Ladezone definiert und über eine vorgegebene Anzahl von Freiheitsgraden bewegbar ist, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden. Die zweite Steuerung ist im Fahrzeug angeordnet und steht in Kommunikation mit der ersten Steuerung.
Das Verfahren umfasst ferner das Ausrichten des Ladeanschlusses mit der Ladezone durch eine Fahrzeugbewegung und das Senden eines ersten Signals an die erste Steuerung, wenn der Ladeanschluss mit der Ladezone ausgerichtet ist. Außerdem umfasst das Verfahren, wenn das erste Signal empfangen wird, das Bewegen des Ladearms aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss auszurichten. Das Verfahren umfasst ferner das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.
In einem anderen Beispiel umfasst der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen, wenn der Ladestecker mit dem Ladeanschluss ausgerichtet ist, und das Senden eines zweiten Signals an die erste Steuerung, wenn das Laden abgeschlossen ist. Der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss umfasst ferner, wenn das zweite Signal empfangen wird, das Bewegen des Ladearms in die Ruheposition.
In einem anderen Beispiel ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 3. In einem anderen Beispiel ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 4.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladeanschluss offenbart. Das System umfasst eine erste Steuerung, die mit einer zweiten Steuerung, die in dem Fahrzeug angeordnet ist, in Kommunikation steht. Das System umfasst ferner einen beweglichen Ladearm, der mit einem elektrischen Lader verbunden ist, um den beweglichen Ladearm mit Energie zu versorgen. Der bewegliche Ladearm erstreckt sich bis zu einem Armende, das einen Ladestecker und eine Kamera umfasst. Der bewegliche Ladearm hat eine Ruhestellung, die eine Ladezone definiert, und ist über vorbestimmte Freiheitsgrad beweglich, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden.
Das System umfasst ferner eine erste Steuerung, die mit dem elektrischen Lader und dem beweglichen Ladearm in Kommunikation steht, und eine zweite Steuerung, die im Fahrzeug angeordnet ist und mit der ersten Steuerung in Kommunikation steht. In diesem Aspekt ist der Ladeanschluss so konfiguriert, dass er durch eine Fahrzeugbewegung mit der Ladezone ausgerichtet wird, und der Ladestecker ist so konfiguriert, dass er durch eine Ladearmbewegung mit dem Ladeanschluss ausgerichtet wird. In diesem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Ladestecker so konfiguriert, dass er mit dem Ladeanschluss verbunden wird, um das Elektrofahrzeug elektrisch zu laden.
In einem Beispiel dieses Aspekts ist die zweite Steuerung so konfiguriert, dass sie ein erstes Signal an die erste Steuerung sendet, wenn der Ladestecker mit der Ladezone ausgerichtet ist. Außerdem ist der Ladearm so konfiguriert, dass er sich aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses bewegt, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss auszurichten, wenn das erste Signal empfangen wird.
In einem anderen Beispiel ist der Ladearm so konfiguriert, dass er den Ladestecker mit dem Ladeanschluss verbindet, wenn der Ladestecker mit dem Ladeanschluss ausgerichtet ist.
In einem anderen Beispiel ist die zweite Steuerung so konfiguriert, dass sie ein zweites Signal an die erste Steuerung sendet, wenn das Laden abgeschlossen ist, und der Ladearm ist so konfiguriert, dass er in die Ruheposition bewegt wird, wenn das zweite Signal empfangen wird.
In einem weiteren Beispiel ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 3. Außerdem ist die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 4.
In einem weiteren Beispiel ist der bewegliche Ladearm in der Ruhestellung in einem Untergrundgehäuse angeordnet. Das Untergrundgehäuse hat ein Gehäuse mit einem offenen Ende für den beweglichen Ladearm, um ihn von der Ruheposition in eine Ladeposition zu bewegen. Außerdem enthält das offene Ende eine bewegliche Abdeckung, die einen geschlossenen Zustand hat, wenn sich der Ladearm in der Ruheposition befindet, und einen offenen Zustand, wenn der Ladearm in die Ladeposition bewegt werden soll.
In einem weiteren Beispiel ist der bewegliche Ladearm in der Ruhestellung in einem Übergrundgehäuse angeordnet. Das Übergrundgehäuse hat ein Gehäuse mit einem offenen Ende für den beweglichen Ladearm, um ihn aus der Ruheposition in eine Ladeposition zu bewegen. Das offene Ende enthält eine bewegliche Abdeckung, die einen geschlossenen Zustand hat, wenn sich der Ladearm in der Ruheposition befindet, und einen offenen Zustand, wenn der Ladearm in die Ladeposition bewegt werden soll.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Es sei verstanden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Seitenansicht eines Beispiels für einen beweglichen Ladearm in einer Ruheposition des Systems in 1.
3a ist eine Seitenansicht eines Beispiels für einen beweglichen Ladearm in einer Ladeposition des Systems in 1.
3b ist eine Draufsicht auf ein Beispiel für einen Schiebemechanismus des Systems in 1 gemäß einem Beispiel.
3c ist eine Seitenansicht des Schiebemechanismus von 3b.
4 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenlegung.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
Die vorliegende Offenlegung bietet Systeme und Verfahren zum autonomen Laden von Elektrofahrzeugen. Die hierin offenbarten Systeme und Verfahren bieten eine effizientere, kostengünstigere und sicherere Möglichkeit zum Laden von Elektrofahrzeugen mit weniger Energieverlust (im Vergleich zum drahtlosen Laden). Die Systeme und Verfahren beinhalten einen zweistufigen Ausrichtungsprozess vor dem Laden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt 1 ein System 10 zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs 12 mit einem Ladeanschluss 14. Wie in 1 dargestellt, umfasst das System 10 einen beweglichen Ladearm 20, der mit einem elektrischen Lader 22 über eine Stromleitung 24 zur Versorgung des beweglichen Ladearms 20 verbunden ist. Wie in den 1-3a dargestellt ist, erstreckt sich der bewegliche Ladearm 20 bis zu einem Armende 26, das einen Ladestecker 28 und eine Kamera 30 umfasst. Der Ladestecker 28 ist so konfiguriert, dass er mit dem Ladeanschluss 14 verbunden wird, um das Elektrofahrzeug 12 elektrisch aufzuladen. Die Kamera 30 ist so konfiguriert, dass sie die Ausrichtung des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14 unterstützt, wie im Folgenden näher erläutert wird. Das elektrische Lader 22 kann ein Wechselstrom-Lader, ein Gleichstrom-Lader oder ein anderer geeigneter elektrischer Lader 22 sein, ohne dass dies vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abweicht. In dieser Ausführungsform ist der bewegliche Ladearm 20 in einer Ruheposition (2) verstaut, die eine Ladezone definiert, und ist beweglich, um in eine Ladeposition (1 und 3a) ausgefahren zu werden, um das Fahrzeug 12 elektrisch aufzuladen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das System 10 ferner eine erste Steuerung 32, die entfernt vom Fahrzeug 12 angeordnet ist, und eine zweite Steuerung 34, die im Fahrzeug 12 angeordnet ist. Die erste Steuerung 32 steht mit der zweiten Steuerung 34 in Kommunikation, wie im Folgenden näher beschrieben. Außerdem ist die erste Steuerung 32 mit dem elektrischen Lader 22 und dem beweglichen Ladearm 20 verbunden, um das Laden des Fahrzeugs 12 und eine Bewegung des beweglichen Ladearms 20 zu steuern.
In dieser Ausführungsform ist der bewegliche Ladearm 20 über vorgegebene Freiheitsgrade beweglich, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs 12 zu verbinden. In einem Beispiel ist der bewegliche Ladearm 20 mit vier Freiheitsgraden beweglich. Das heißt, der bewegliche Ladearm 20 ist entlang einer ersten Drehachse θ₁, einer zweiten Drehachse θ₂, einer x-Achse und einer y-Achse relativ zur Ansicht von 3a beweglich.
Wie in 3a gezeigt, umfasst der bewegliche Ladearm 20 eine Basis 40 und einen mittleren Zweig 42 mit einem ersten Ende 44, das sich zu einem zweiten Ende 46 erstreckt. Das erste Ende 44 des mittleren Zweigs 42 ist beweglich mit der Basis 40 verbunden und ist um die erste Drehachse θ₁ relativ zur Ansicht von 3a beweglich. Der bewegliche Ladearm 20 umfasst ferner einen Endzweig 48 mit einem dritten Ende 50, das sich zum Armende 26 erstreckt. Wie dargestellt, ist das dritte Ende 50 beweglich mit dem zweiten Ende 46 des mittleren Zweigs 42 verbunden und ist um die zweite Drehachse θ₂ relativ zur Ansicht von 3a beweglich.
Außerdem ist der bewegliche Ladearm 20 entlang einer x-Achse und einer y-Achse relativ zur Ansicht von 3a verschiebbar beweglich. In diesem Beispiel ist die Basis 40 des beweglichen Ladearms 20 auf einem Schiebemechanismus 52 angeordnet. Wie in 3b und 3c gezeigt, umfasst der Schiebemechanismus 52 eine Grundplatte 54 mit einem darauf angeordneten ersten Paar von Schiebern 56, die parallel zur x-Achse angeordnet sind. Eine Mittelplatte 58 hat eine erste Seite 60 und eine zweite Seite 62, wobei die erste Seite 60 verschiebbar auf dem ersten Paar von Schiebern 56 für eine lineare Bewegung parallel zur x-Achse angeordnet ist. Wie dargestellt, ist ein zweites Paar gegenüberliegender Schieber 64 auf der zweiten Seite 62 der Mittelplatte 58 angeordnet und parallel zur y-Achse ausgerichtet. Eine Endplatte 66 ist verschiebbar auf dem zweiten Paar gegenüberliegender Schieber 64 für eine lineare Bewegung parallel zur y-Achse angeordnet. Wie dargestellt, ist die Basis 40 des beweglichen Ladearms 20 auf der Endplatte 66 für eine lineare Bewegung relativ zur x-Achse und zur y-Achse angeordnet.
Rotatorische und lineare Bewegungen des beweglichen Ladearms 20 können mit Hilfe von servogesteuerten Motoren (nicht dargestellt) ausgeführt werden, die neben oder innerhalb des beweglichen Ladearms 20 angeordnet sind. In diesem Beispiel steht mindestens ein servogesteuerter Motor in Kommunikation mit der ersten Steuerung 32 und ist mit der Mittelplatte 58 und der Endplatte 66 verbunden, um den Ladearm 20 linear zu bewegen. Darüber hinaus steht mindestens ein servogesteuerter Motor in Kommunikation mit der ersten Steuerung 32 und ist mit dem mittleren Zweig 42 und dem Endzweig 48 verbunden, um den Ladearm 20 in Rotation zu versetzen. Es sei verstanden, dass eine Bewegung des beweglichen Ladearms 20 durch jedes geeignete Mittel erreicht werden kann, ohne vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das heißt, jeder andere geeignete Mechanismus kann verwendet werden, um den Ladearm 20 rotatorisch und linear zu bewegen, ohne dass vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Wie in 1 dargestellt, ist der bewegliche Ladearm 20 in einem Untergrundgehäuse 70 in der Ruhestellung angeordnet. Das Untergrundgehäuse 70 hat ein Gehäuse 72 mit einem offenen Ende 74, damit der bewegliche Ladearm von der Ruheposition in die Ladeposition bewegt werden kann. Außerdem enthält das offene Ende 74 eine bewegliche Abdeckung 76, die einen geschlossenen Zustand hat, wenn sich der Ladearm in der Ruheposition befindet, und einen offenen Zustand, wenn der Ladearm in die Ladeposition bewegt werden soll.
Im Betrieb ist der Ladeanschluss 14 so konfiguriert, dass er durch eine Bewegung des Fahrzeugs 12 mit der Ladezone ausgerichtet wird, was eine erste Ausrichtung definiert, und der Ladestecker 28 ist so konfiguriert, dass er durch eine Bewegung des beweglichen Ladearms 20 mit dem Ladeanschluss 14 ausgerichtet wird, was eine zweite Ausrichtung definiert. In einem Beispiel ist die zweite Steuerung 34 so konfiguriert, dass sie ein erstes Signal an die erste Steuerung 32 sendet, wenn der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone in der ersten Ausrichtung ausgerichtet ist. Vorzugsweise wird der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone durch jedes geeignete Mittel zum Bewegen des Fahrzeugs 12 und Bestätigen der Ausrichtung ausgerichtet. Beispielsweise kann der Ladeanschluss 14 auf die Ladezone ausgerichtet werden, indem ein Fahrer das Fahrzeug 12 so manövriert, dass sich der Ladeanschluss 14 innerhalb oder in relativer Nähe der Ladezone befindet. Eine Kamera (nicht dargestellt), die neben dem Ladeanschluss 14 angeordnet ist, kann Signale an ein Display in der Fahrerposition des Fahrzeugs 12 übertragen, so dass die Ausrichtung bestätigt wird. Es sei jedoch verstanden, dass jedes andere geeignete Mittel zum Bewegen des Fahrzeugs 12 und zum Bestätigen der Ausrichtung des Ladeanschlusses 14 mit der Ladezone implementiert werden kann, ohne vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wenn das erste Signal von der ersten Steuerung 32 empfangen wird, ist der Ladearm 20 so konfiguriert, dass er sich aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses 14 bewegt, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 in der zweiten Ausrichtung auszurichten. Die Kamera 30 am Armende 26 wird aktiviert, um die Ausrichtung des Ladesteckers 28 und des Ladeanschlusses 14 zu erfassen. Wenn die Kamera 30 die Ausrichtung des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss erfasst, ist der Ladearm 20 so konfiguriert, dass er den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 verbindet. Die Kamera 30 am Armende 26 wird aktiviert, um das Verbinden des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14 zu unterstützen.
Wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, ist die zweite Steuerung 34 so konfiguriert, dass sie ein zweites Signal an die erste Steuerung 32 sendet. Wenn das zweite Signal empfangen wird, ist der Ladearm 20 so konfiguriert, dass er sich in die Ruheposition bewegt. Auch hier wird die Kamera 30 aktiviert, um das Trennen des Ladesteckers 28 vom Ladeanschluss 14 zu unterstützen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt 4 ein System 110 zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs 12 mit einem Ladeanschluss 114. Wie dargestellt, umfasst das System 110 die gleichen oder ähnliche Komponenten wie das System 10 in 1. Beispielsweise umfasst das System 110 in 4 einen beweglichen Ladearm 120, einen elektrischen Lader 122, eine erste Steuerung 132 und eine zweite Steuerung 134 ähnlich dem beweglichen Ladearm 20, dem elektrischen Lader 22, der ersten Steuerung 32 und der zweiten Steuerung 34 des Systems 10 in 1. Wie in 4 dargestellt, ist der bewegliche Ladearm 120 oberirdisch angeordnet. Das oberirdische System 110 verfügt über denselben oder einen ähnlichen Mechanismus zum Bewegen des beweglichen Ladearms 120.
5 veranschaulicht ein Verfahren 210 zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs 12 mit einem Ladeanschluss 14 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt, umfasst das Verfahren 210 in Box 212 die Bereitstellung eines elektrischen Ladesystems 10. In diesem Beispiel ist das elektrische Ladesystem 10 das System 10 von 1. Das heißt, das elektrische Ladesystem 10 umfasst die oben diskutierten Komponenten wie die erste Steuerung 32, die zweite Steuerung 34, den elektrischen Lader und den beweglichen Ladearm 20.
Wie oben beschrieben, steht die erste Steuerung 32 in Kommunikation mit dem elektrischen Lader 22 und dem beweglichen Ladearm 20. Der bewegliche Ladearm 20 ist mit dem elektrischen Lader 22 verbunden und erstreckt sich bis zum Armende 26. Das Armende 26 umfasst den Ladestecker 28 und die Kamera 30. Der bewegliche Ladearm 20 hat die die Ladezone definierende Ruhestellung und ist über eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden bewegbar, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs 12 zu verbinden. Die zweite Steuerung 34 ist im Fahrzeug 12 angeordnet und steht in Kommunikation mit der ersten Steuerung 32.
In diesem Beispiel umfasst das Verfahren 210 ferner in Box 214 das Ausrichten des Ladeanschlusses 14 mit der Ladezone durch eine Bewegung des Fahrzeugs 12, was eine erste Ausrichtung definiert. Vorzugsweise wird der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone durch jedes geeignete Mittel zur Bewegung des Fahrzeugs 12 und zur Bestätigung der Ausrichtung ausgerichtet. Beispielsweise kann der Ladeanschluss 14 auf die Ladezone ausgerichtet werden, indem der Fahrer das Fahrzeug 12 so manövriert, dass sich der Ladeanschluss 14 innerhalb oder in relativer Nähe der Ladezone befindet. Eine Kamera, die in der Nähe des Ladeanschlusses 14 angeordnet ist, kann Signale an ein Display in der Fahrerposition des Fahrzeugs 12 übertragen, so dass die Ausrichtung bestätigt wird. Es sei jedoch verstanden, dass jedes andere geeignete Mittel zum Bewegen des Fahrzeugs 12 und zum Bestätigen der Ausrichtung des Ladeanschlusses 14 mit der Ladezone implementiert werden kann, ohne vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wenn der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone in der ersten Ausrichtung ausgerichtet ist, sendet die zweite Steuerung 34 ein erstes Signal an die erste Steuerung 32.
Außerdem umfasst das Verfahren 210 in Box 216 das Ausrichten des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14, wodurch eine zweite Ausrichtung definiert wird. In diesem Beispiel wird, wenn das erste Signal von der ersten Steuerung 32 empfangen wird, der Ladearm 20 aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses 14 bewegt, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 in der zweiten Ausrichtung auszurichten. Vorzugsweise wird die Kamera 30 oder der Sensor am Armende 26 aktiviert, um die Ausrichtung des Ladesteckers 28 und des Ladeanschlusses 14 (zweite Ausrichtung) zu erfassen. In diesem Beispiel erkennt die Kamera 30 am Armende 26, wenn der Ladestecker 28 auf den Ladeanschluss 14 ausgerichtet ist. Alternativ kann auch die Kamera am Fahrzeug 12 erkennen, wenn der Ladestecker 28 auf den Ladeanschluss 14 ausgerichtet ist.
Darüber hinaus umfasst das Verfahren 210 in Box 220 das Verbinden des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14, um das Elektrofahrzeug 12 elektrisch aufzuladen. In diesem Beispiel wird der Ladearm 20 bewegt, wenn die Kamera 30 die Ausrichtung des Ladesteckers 28 zum Ladeanschluss 14 erfasst, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 zu verbinden. Vorzugsweise wird die Kamera 30 am Armende 26 aktiviert, um die Verbindung des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14 zu unterstützen.
Wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, kann die zweite Steuerung 34 ein zweites Signal an die erste Steuerung 32 senden. Wenn das zweite Signal empfangen wird, wird der Ladearm 20 bewegt, um den Ladestecker 28 vom Ladeanschluss 14 zu trennen, und in die Ruheposition bewegt. Auch hier wird die Kamera 30 aktiviert, um das Trennen des Ladesteckers 28 von dem Ladeanschluss 14 zu unterstützen.
6 zeigt ein Verfahren 310 zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs 12 mit einem Ladeanschluss 14 gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt, umfasst das Verfahren 310 in Box 312 die Bereitstellung eines elektrischen Ladesystems 10. In diesem Beispiel ist das elektrische Ladesystem 10 das System 10 von 1. Das heißt, das elektrische Ladesystem 10 umfasst die oben diskutierten Komponenten wie die erste Steuerung 32, die zweite Steuerung 34, die elektrische Ladung und den beweglichen Ladearm 20.
Wie oben beschrieben, steht die erste Steuerung 32 in Kommunikation mit dem elektrischen Lader 22 und dem beweglichen Ladearm 20. Der bewegliche Ladearm 20 ist mit dem elektrischen Lader 22 verbunden und erstreckt sich bis zum Armende 26. Das Armende 26 umfasst den Ladestecker 28 und die Kamera 30. Der bewegliche Ladearm 20 hat die die Ladezone definierende Ruhestellung und ist über eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden bewegbar, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs 12 zu verbinden. Die zweite Steuerung 34 ist im Fahrzeug 12 angeordnet und steht in Kommunikation mit der ersten Steuerung 32.
In diesem Beispiel umfasst das Verfahren 310 ferner in Box 314 das Ausrichten des Ladeanschlusses 14 mit der Ladezone durch eine Bewegung des Fahrzeugs 12, was eine erste Ausrichtung definiert. Vorzugsweise wird der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone durch jedes geeignete Mittel zur Bewegung des Fahrzeugs 12 und zur Bestätigung der Ausrichtung ausgerichtet. Beispielsweise kann der Ladeanschluss 14 auf die Ladezone ausgerichtet werden, indem der Fahrer das Fahrzeug 12 so manövriert, dass sich der Ladeanschluss 14 innerhalb oder in relativer Nähe der Ladezone befindet. Eine neben dem Ladeanschluss 14 angeordnete Videokamera 30 kann Signale an ein Display in der Fahrerposition des Fahrzeugs 12 übertragen, so dass die Ausrichtung bestätigt wird. Es sei jedoch verstanden, dass jedes andere geeignete Mittel zum Bewegen des Fahrzeugs 12 und zum Bestätigen der Ausrichtung des Ladeanschlusses 14 mit der Ladezone implementiert werden kann, ohne vom Umfang oder Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Darüber hinaus umfasst das Verfahren 310 in Box 316 das Senden eines ersten Signals an die erste Steuerung 32, wenn der Ladeanschluss 14 auf die Ladezone ausgerichtet ist. Das heißt, wenn der Ladeanschluss 14 mit der Ladezone in der ersten Ausrichtung ausgerichtet ist, sendet die zweite Steuerung 34 das erste Signal an die erste Steuerung 32.
In diesem Beispiel umfasst das Verfahren 310, wenn das erste Signal von der ersten Steuerung 32 empfangen wird, ferner in Box 318 das Bewegen des Ladearms 20 aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses 14, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 in der zweiten Ausrichtung auszurichten. Vorzugsweise wird die Kamera 30 oder der Sensor am Armende 26 aktiviert, um die Ausrichtung des Ladesteckers 28 und des Ladeanschlusses 14 zu erfassen (zweite Ausrichtung). In diesem Beispiel erkennt die Kamera 30 am Armende 26, wenn der Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 ausgerichtet ist. Alternativ kann auch die Kamera am Fahrzeug 12 erkennen, wenn der Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 ausgerichtet ist.
In diesem Beispiel umfasst das Verfahren 310 ferner in Box 320 das Verbinden des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14, um das Elektrofahrzeug 12 elektrisch aufzuladen. Vorzugsweise wird der Ladearm 20 bewegt, wenn die Kamera 30 am Armende 26 die Ausrichtung des Ladesteckers 28 zum Ladeanschluss 14 erfasst, um den Ladestecker 28 mit dem Ladeanschluss 14 zu verbinden. Außerdem wird die Kamera 30 am Armende 26 aktiviert, um das Verbinden des Ladesteckers 28 mit dem Ladeanschluss 14 zu unterstützen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung hat lediglich beispielhaften Charakter, und Variationen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind als im Umfang der vorliegenden Offenbarung liegend zu betrachten. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

Verfahren zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladeanschluss, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines elektrischen Ladesystems mit einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung, wobei die erste Steuerung mit einem elektrischen Lader und einem beweglichen Ladearm in Kommunikation steht, wobei der bewegliche Ladearm mit dem elektrischen Lader verbunden ist und sich zu einem Armende erstreckt, wobei das Armende einen Ladestecker und eine Kamera umfasst, wobei der bewegliche Ladearm eine Ruheposition hat, die eine Ladezone definiert, und über eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden beweglich ist, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden, wobei die zweite Steuerung im Fahrzeug angeordnet ist und mit der ersten Steuerung in Kommunikation steht; Ausrichten des Ladeanschlusses mit der Ladezone durch eine Fahrzeugbewegung; Ausrichten des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss durch eine Ladearmbewegung; und Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausrichtens des Ladeanschlusses mit der Ladezone umfasst: Senden eines ersten Signals an die erste Steuerung, wenn der Ladeanschluss mit der Ladezone ausgerichtet ist; wenn das erste Signal empfangen wird, Bewegen des Ladearms aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss auszurichten;
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss das Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss umfasst, wenn der Ladeanschluss mit dem Ladestecker ausgerichtet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss umfasst: Senden eines zweiten Signals an die erste Steuerung, wenn das Laden abgeschlossen ist; und wenn das zweite Signal empfangen wird, Bewegen des Ladearms in die Ruheposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 3 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden des beweglichen Ladearms 4 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bewegliche Ladearm in einem Untergrundgehäuse in der Ruheposition angeordnet ist, wobei das Untergrundgehäuse ein Gehäuse mit einem offenen Ende für den beweglichen Ladearm aufweist, um ihn von der Ruheposition in eine Ladeposition zu bewegen, wobei das offene Ende eine bewegliche Abdeckung enthält, die einen geschlossenen Zustand aufweist, wenn der Ladearm in der Ruheposition ist, und einen offenen Zustand, wenn der Ladearm in die Ladeposition bewegt werden soll.
Verfahren zum autonomen Laden eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladeanschluss, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines elektrischen Ladesystems mit einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung, wobei die erste Steuerung mit einem elektrischen Lader und einem beweglichen Ladearm in Kommunikation steht, wobei der bewegliche Ladearm mit dem elektrischen Lader verbunden ist, wobei sich der bewegliche Ladearm zu einem Armende erstreckt, wobei das Armende einen Ladestecker und eine Kamera umfasst, wobei der bewegliche Ladearm eine Ruheposition aufweist, die eine Ladezone definiert, und über eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden beweglich ist, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss zum elektrischen Laden des Elektrofahrzeugs zu verbinden, wobei die zweite Steuerung in dem Fahrzeug angeordnet ist und mit der ersten Steuerung in Kommunikation steht; Ausrichten des Ladeanschlusses mit der Ladezone durch eine Fahrzeugbewegung; Senden eines ersten Signals an die erste Steuerung, wenn der Ladeanschluss mit der Ladezone ausgerichtet ist; wenn das erste Signal empfangen wird, Bewegen des Ladearms aus der Ruheposition in Richtung des Ladeanschlusses, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss auszurichten; Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bewegens des Ladearms das Ausrichten des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Verbindens des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss umfasst: Verbinden des Ladesteckers mit dem Ladeanschluss, um das Elektrofahrzeug elektrisch zu aufzuladen, wenn der Ladestecker mit dem Ladeanschluss ausgerichtet ist; Senden eines zweiten Signals an die erste Steuerung, wenn das Laden abgeschlossen ist; und wenn das zweite Signal empfangen wird, Bewegen des Ladearms in die Ruheposition.