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Die Erfindung betrifft eine Freigabeeinrichtung zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die einen Ladeanschluss zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen elektrischen Energiequelle und eine Ladeabdeckung aufweist, die in einem nicht freigegebenen Zustand der Ladeanschlusseinrichtung den Ladeanschluss verdeckt. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Freigabeeinrichtung und ein Verfahren zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung.
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Elektro- oder Hybridfahrzeuge weisen bekanntlich eine Ladeanschlusseinrichtung mit einem Ladeanschluss auf, der zum Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel einer Hochvolt-Batterie, mit einer kraftfahrzeugexternen Energiequelle, zum Beispiel einer Ladestation oder einer Wallbox, über ein entsprechendes Ladekabel koppelbar ist. Dazu wird üblicherweise vom Benutzer ein entsprechender Ladestecker des Ladekabels in den Ladeanschluss dieser Ladeanschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs eingesteckt. Im unbenutzten Zustand ist der Ladeanschluss dabei üblicherweise von einer Ladeabdeckung, zum Beispiel einer Ladeklappe, verschlossen. Um eine solche Ladeanschlusseinrichtung freizugeben, das heißt also beispielsweise zu entriegeln und die entsprechende Ladeabdeckung zu öffnen, gibt es mehrere verschiedene Varianten bzw. Situationen. Wurde das Fahrzeug gerade vom Fahrer gefahren, so kann dieser aus dem Fahrzeug aussteigen, die Fahrzeugtür schließen, die Ladedose beziehungsweise deren Klappe öffnen, zum Beispiel durch Drücken auf einen entsprechenden Taster bei einer elektrisch öffnenden Klappe oder per Push-Push-System mit einer Push-Push-Verreigelungsmechanik im Falle einer mechanisch öffnenden Klappe. Dann kann der Stecker angesteckt werden und der Fahrer verriegelt das Fahrzeug mit seinem ID-Geber. Bei einer weiteren Variante ist das Fahrzeug bereits an dem Ladeequipment angeschlossen und verriegelt. Um den Ladestecker vom Fahrzeug abzunehmen, muss der Benutzer zunächst seinen ID-Geber herausholen und das Fahrzeug öffnen. Dann kann er zur Ladeanschlusseinrichtung gehen und den Ladestecker vom Fahrzeug abnehmen. Bei einer weiteren Variante ist das Fahrzeug abgestellt und geparkt, zum Beispiel vor einer Garage. Zum Anstecken eines Ladesteckers muss zunächst mittels des ID-Gebers das Fahrzeug geöffnet werden und dann kann vom Fahrer beziehungsweise Benutzer die Ladedose geöffnet werden und der Ladestecker angesteckt werden. Der ID-Geber, der den Benutzer als autorisierten Benutzer identifiziert, kann zum Beispiel in einem Fahrzeugschlüssel oder Transponder integriert sein.
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Die bisherigen Verfahren zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung, insbesondere bis dem Benutzer die Möglichkeit gegeben ist, letztendlich den Ladestecker an das Fahrzeug zu stecken, erfordern in der Regel vielzählige vom Benutzer selbst auszuführende Schritte. Beispielsweise muss der Benutzer üblicherweise die Ladeklappe immer manuell öffnen beziehungsweise einen entsprechenden Taster betätigen, der zum Öffnen dieser Ladeklappe führt. Entsprechend braucht das Fahrzeug einen solchen zusätzlichen Taster, der verschmutzen kann und auch im Winter einfrieren kann. Zudem ist ein solcher Taster sehr aufwendig und teuer und muss in die Karosserie eingepasst werden. Ein weiterer Nachteil besteht zudem darin, dass der ID-Geber, über welchen der Benutzer aus autorisiert identifiziert wird, um ein Entriegeln einer solchen Klappe freizugeben, üblicherweise auch in der Nähe des Fahrzeugs bewirkt, dass das Fahrzeug immer komplett entriegelt wird. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug immer komplett geöffnet beziehungsweise entriegelt ist, wenn die Ladeklappe geöffnet wird. Prinzipiell ist es daher möglich, dass auch fremde Türen und Klappen am Fahrzeug während des An- und Absteckvorgangs des Ladesteckers öffnen können.
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Ein weiteres Beispiel für ein System zur Zugriffskontrolle auf eine Fahrzeugladeeinrichtung ist zum Beispiel in der
DE 10 2011 000 094 A1 beschrieben. Aber auch hierbei wird dem Benutzer die Durchführung des Ansteckens des Ladesteckers nicht vereinfacht. Weiterhin beschreibt die
CN 110329092 A eine Ladeanschlusseinrichtung, die die Ladeklappe automatisch öffnet, wenn eine Annäherung des Ladesteckers an die Ladeklappe erkannt wird. Dabei ist der Ladestecker mit einem RFID-Label ausgestattet. Entsprechend erfordert diese Umsetzung eine spezielle Ausbildung eines Ladekabels, was wiederum die Nutzungsmöglichkeiten einschränkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Freigabeeinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, das Anschließen eines Ladesteckers an ein Kraftfahrzeug für einen Benutzer möglichst einfach und komfortabel zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Freigabeeinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Freigabeeinrichtung zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die einen Ladeanschluss zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen, elektrischen Energiequelle und eine Ladeabdeckung aufweist, die in einem nicht freigegebenen Zustand der Ladeanschlusseinrichtung den Ladeanschluss verdeckt, weist eine Projektionseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein Bild in einen vorbestimmten Projektionsbereich zu projizieren. Weiterhin weist die Freigabeeinrichtung eine Erfassungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein im Projektionsbereich befindliches Körperteil eines Benutzers des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Zudem ist die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt, die Ladeanschlusseinrichtung zumindest unter der ersten Bedingung freizugeben, dass das Körperteil des Benutzers im Projektionsbereich während der Projektion des Bildes in den Projektionsbereich erfasst wird.
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Ein solches projiziertes Bild kann vorteilhafterweise an die Stelle eines herkömmlichen Tasters oder sonstigen manuellen Betätigungselements zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung treten. Um eine Freigabe zu erreichen, muss ein Benutzer also vorteilhafterweise nicht mehr irgendeine Einrichtung manuell betätigen, sondern kann beispielsweise einfach mit seinem Fuß in den Projektionsbereich treten. Dies hat gleich mehrere Vorteile: Zum einen muss der Benutzer die Ladeabdeckung selbst oder einen entsprechenden Taster zum Öffnen dieser nicht anfassen, was gerade im Winter oder schlechtem Wetter aufgrund einer möglichen starken Verschmutzung dieser Komponenten sehr unangenehm für den Benutzer sein kann. Zudem kann der Benutzer dennoch aktiv seine Absicht zum Benutzen der Ladeanschlusseinrichtung durch Bewegen eines Körperteils in den Projektionsbereich ausdrücken. Da dieses Körperteil beispielsweise, wie bereits erwähnt, ein Fuß des Benutzers sein kann, muss der Benutzer hierzu noch nicht einmal seine Hände zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung frei haben, was den Freigabevorgang weiterhin deutlich erleichtert. Zudem ist auch keine spezielle Ausbildung eines Ladekabels oder Ladesteckers erforderlich. Die Verfügbarkeit dieser durch die Freigabeeinrichtung bereitgestellten Funktion wird dadurch deutlich erhöht. Zudem ist es auch möglich, den Entriegelungsvorgang des Fahrzeugs mit dem Entriegelungsvorgang der Ladeanschlusseinrichtung zu entkoppeln, wie dies später noch näher erläutert wird. Durch das Projizieren eines Bildes, welches zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung genutzt werden kann, ist es entsprechend auch auf einfache Weise möglich, die Sicherheit im Zusammenhang mit dem Laden des Kraftfahrzeugs zu erhöhen, da nicht das ganze Fahrzeug zum Zwecke des Ladens oder Ansteckens des Ladesteckers geöffnet werden muss, da durch die Bildprojektion ein eigens der Ladeanschlusseinrichtung zugeordnetes Freigabeverfahren vorgesehen werden kann.
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Die Freigabeeinrichtung kann dabei im Allgemeinen zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung in kommunikativer Verbindung mit dieser stehen. Diese Kommunikationsverbindung kann dabei sowohl kabelgebunden oder auch kabellos ausgeführt sein. Die Freigabeeinrichtung kann dabei eine separate bauliche Einheit darstellen. Beispielsweise kann die Freigabeeinrichtung als eine Steuereinrichtung für die Ladeanschlusseinrichtung ausgeführt sein oder zumindest eine solche Steuereinrichtung umfassen. Wie beschrieben, umfasst die Freigabeeinrichtung sowohl eine Erfassungseinrichtung als auch die Projektionseinrichtung. Die Erfassungseinrichtung kann zum Beispiel als optische Erfassungseinrichtung, zum Beispiel als Kamera, oder Scanner oder andere optische Sensoreinheit ausgebildet sein. Die Projektionseinrichtung kann zur Projektion des Bildes eine entsprechende Lichtquelle, zum Beispiel einen Laser oder eine Laserdiode oder eine oder mehrere LED-Lichtquellen oder ähnliches aufweisen. Die Projektionseinrichtung kann also beispielsweise als eine Lasereinheit ausgebildet sein. Auch eine Optik kann von der Projektionseinrichtung optional umfasst sein. Das von der mindestens einen Lichtquelle der Projektionseinrichtung abstrahlbare Licht zur Erzeugung der Projektion des Bildes liegt dabei im sichtbaren Wellenlängenbereich und kann einer oder mehreren beliebigen Farben zugeordnet sein.
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Als projiziertes Bild kommt dabei im Allgemeinen jedes beliebige Bild infrage. Das Bild kann zum Beispiel auch nur durch einen projizierten Punkt oder Kreis bereitgestellt sein und/oder durch ein Muster und/oder durch mindestens ein Symbol und/oder durch einen Schriftzug oder ähnliches. Diese genannten möglichen Bildkomponenten können auch in beliebiger Weise miteinander kombiniert sein. Vorteilhaft ist dabei vor allem ein Symbol und/oder ein Schriftzug, sodass durch das Bild dem Benutzer gleichzeitig intuitiv bzw. inhaltlich vermittelt werden kann, dass die Projektion dieses Bildes mit einem Freigabevorgang zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung im Zusammenhang steht. Besonders vorteilhaft ist es zum Beispiel auch, wenn mehrere Bilder in einer zeitlichen Abfolge, insbesondere in Form eines Videos bzw. einer animierten Videosequenz projiziert werden. Dies kann beinhalten, dass ein statischer Bildinhalt innerhalb einer bestimmten Fläche, insbesondere der Projektionsfläche, bewegt wird, und/oder dass sich der Bildinhalt zeitlich ändert. Dadurch kann die Aufmerksamkeit des Benutzers noch eindringlicher auf das projizierte Bild gelenkt werden. Der Benutzer kann dann einfach zum Freigeben der Klappe bzw. im Allgemeinen der Ladeanschlusseinrichtung auf das projizierte Video treten.
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Die Ladeanschlusseinrichtung kann wie eingangs beschrieben ausgebildet sein. Die Ladeabdeckung kann zum Beispiel als eine Ladeklappe ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Begriff Klappe sich sowohl auf um eine Drehachse beim Öffnen schwenkbare Klappen beziehen, als auch auf solche, die zum Beispiel ohne Schwenken um eine Schwenkachse nach oben, unten oder zur Seite gefahren werden, um den Ladeanschluss freizulegen. Zudem kann die Ladeabdeckung sowohl als elektrische und/oder mechanische Ladeabdeckung ausgeführt sein. Bei einer elektrischen Ladeabdeckung kann diese entsprechend automatisch elektrisch geöffnet und/oder geschlossen werden, und im Falle einer mechanischen Ladeabdeckung kann diese zum Beispiel durch Drücken von außen und einem anschließenden Loslassen aufschnappen, was auch als Push-Push-Mechanismus bezeichnet wird und durch eine Push-Push-Verriegelungsmechanik realisiert werden kann. Auch in diesem Fall kann ein automatisches Öffnen bewerkstelligt werden, indem zum Beispiel ein kraftfahrzeugseitiger Aktor diesen Push-Push-Mechanismus auslöst beziehungsweise die mechanische Verriegelung löst, woraufhin die Ladeabdeckung aufschnappen kann.
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Die Projektionseinrichtung ist weiterhin bevorzugt dazu ausgelegt, das Bild auf einem Untergrund beziehungsweise Boden vor das Fahrzeug zu projizieren, wie dies später noch näher erläutert wird. Dabei ist die Projektionseinrichtung dazu ausgelegt, das Bild auf einen Bereich des Untergrunds zu projizieren, der sich nicht unterhalb des Fahrzeugs bezogen auf eine Fahrzeughochachse befindet. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das projizierte Bild für einen Benutzer sichtbar ist. Der Projektionsbereich kann sich zum Beispiel in der Nähe der Ladeanschlusseinrichtung befinden. Dadurch kann der vorbestimmte Projektionsbereich der Ladeanschlusseinrichtung zugeordnet sein, in dem sich also zum Beispiel im Falle mehrere am Fahrzeug vorhandenerer Ladeanschlusseinheiten die Zuordnung zu einem bestimmten dieser Ladeanschlusseinheiten dadurch definiert, dass der Projektionsbereich näher an der zugeordneten Ladeanschlusseinheiten ist, als an der oder den anderen Ladeanschlusseinheiten. Durch die räumliche Nähe wird der Entriegelungs- und Öffnungsvorgang für einen Benutzer ebenfalls vereinfacht, der dann nach dem Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung zum Anstecken eines Ladesteckers keine weiten Strecken zur Ladeanschlusseinrichtung zurücklegen muss. Weist das Kraftfahrzeug beispielsweise auch mehrere Anschlusseinrichtungen auf, so kann einer jeweiligen solchen Ladeanschlusseinrichtung auch eine entsprechende Freigabeeinrichtung mit einer zugeordneten Projektionseinrichtung zugeordnet sein. Entsprechend kann ein jeweiliges Bild in die Nähe der zugehörigen Ladeanschlusseinrichtung auf den Boden neben dem Kraftfahrzeug projiziert werden. Zum Freigeben der zugeordneten Ladeanschlusseinrichtung muss der Benutzer beispielsweise dann lediglich in den Bereich des projizierten Bildes treten oder seinen Fuß in diesen Projektionsbereich halten. Da dem Benutzer dieser Bereich durch das projizierte Bild visualisiert wird, besteht nicht die Gefahr, diesen Bereich zu verfehlen. Dies ermöglicht ein sicheres, einfaches, komfortables und zuverlässiges Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung.
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Der Ladeanschluss der Ladeanschlusseinrichtung kann beliebig ausgestaltet und wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgebildet sein. Die Art eines solchen Ladeanschlusses kann je nach Ladeart oder Anschlusstyp variieren. Die Ladeanschlusseinrichtung kann auch verschiedene Anschlüsse, zum Beispiel für DC-Laden und AC-Laden, oder auch für Schnellladen und normales Laden, d.h. Laden mit unterschiedlichen Ladeleistungen umfassen.
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Bei einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt, die Ladeanschlusseinrichtung unabhängig von einer Entriegelung einer Tür des Kraftfahrzeugs freizugeben. Dies hat den großen Vorteil, dass das Kraftfahrzeug insgesamt nicht notwendigerweise entriegelt werden muss, um die Ladeanschlusseinrichtung freizugeben und ein Laden des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Dadurch lässt sich die Sicherheit deutlich steigern. So kann zum Beispiel ein Benutzer die Aufgabe des Ansteckens des Ladesteckers auch anderen Personen übertragen, ohne diesen Personen notwendigerweise auch Zugang zum gesamten Fahrzeug gewähren zu müssen. So kann auf einfache Weise zum Beispiel auch an Tankstellen ein entsprechender Assistenzservice angeboten werden, bei welchem ein Tankstellenangestellter für einen Fahrer oder Benutzer eines Kraftfahrzeugs das Anstecken eines Ladekabels oder auch Abstecken des Ladekabels nach beendetem Ladevorgang übernimmt, ohne dass einem solchen Angestellten automatisch auch der Zugang zum Gesamten Fahrzeug gewährt werden muss.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt, den Benutzer als einen autorisierten Benutzer zu identifizieren, insbesondere anhand eines vom Benutzer mitführbaren, mobilen Kommunikationsgeräts, zum Beispiel mit einem ID-Geber, wobei die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Ladeanschlusseinrichtung nur unter der zumindest einen zweiten Bedingung freizugeben, dass der Benutzer als ein autorisierter Benutzer identifiziert wurde. Prinzipiell ist es auch denkbar, dass keine zusätzliche Autorisierungsanforderung an den Benutzer gestellt ist, da die Freigabe der Ladeanschlusseinrichtung von der Zugänglichkeit zum Gesamtfahrzeug, wie oben bereits beschrieben, vollständig entkoppelt werden kann. Nichtsdestoweniger ist es dennoch sehr vorteilhaft, eine Freigabe der Ladeanschlusseinrichtung nur für autorisierte Benutzer zu erteilen, um eine Manipulation oder einen Missbrauch an der Ladeanschlusseinrichtung selbst zu verhindern. Eine solche Autorisierung des Benutzers kann auf einfache Weise über ein mobiles und entsprechend vom Benutzer mitführbares Kommunikationsgerät bewerkstelligt werden. Dieses kann zum Beispiel als ID-Geber ausgestaltet sein oder einen solchen umfassen. Ein solcher ID-Geber kann wiederum in einen Fahrzeugschlüssel integriert sein. Mit anderen Worten kann dieses mobile Kommunikationsgerät auch durch den Fahrzeugschlüssel selbst bereitgestellt sein. Auch kann ein solches Kommunikationsgerät zum Beispiel durch ein Handy beziehungsweise Smartphone des Benutzers bereitgestellt sein. Die Freigabeeinrichtung kann beispielsweise, wenn sich das mobile Kommunikationsgerät in Kommunikationsreichweite befindet, eine Kennung von diesem abfragen. Stimmt die empfangene Kennung mit einer vorgegebenen Kennung überein, so kann der Benutzer als autorisiert identifiziert werden. Zu diesem Zweck kann auch die Freigabeeinrichtung selbst über eine entsprechende Kommunikationseinrichtung verfügen. Diese kann zum Beispiel als ein ID-Geber-Lesesystem ausgeführt sein. Dieses System erkennt dann entsprechend den Fahrer beziehungsweise Benutzer über eine NFC (Near-Field-Communication)-Systematik. Dieses mobile Kommunikationsgerät, insbesondere der genannte ID-Geber, kann gleichzeitig auch zur Entriegelung des Gesamtfahrzeugs, das heißt zur Entriegelung der Türen und/oder des Kofferraums, genutzt werden, allerdings können hierfür andere Freigabekriterien angelegt werden, als zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung. Beispielsweise kann es zum Entriegeln der Türen des Kraftfahrzeugs erforderlich sein, dass sich der Benutzer mit seinem mobilen Kommunikationsgerät in einen anderen Erfassungsbereich bewegt, der zumindest vom Projektionsbereich verschieden ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug erst entriegelt werden, wenn der Benutzer an die Tür des Kraftfahrzeugs tritt. Somit kann vorteilhafterweise ein ID-Geber, der zum Entriegeln des Gesamtfahrzeugs genutzt werden kann, gleichzeitig auch zum Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung genutzt werden, ohne notwendigerweise die Freigabe der Ladeanschlusseinrichtung mit dem Entriegeln des Gesamtfahrzeugs korrelieren zu müssen.
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Die Identifikation des autorisierten Benutzers erfolgt dabei vorzugsweise automatisch, zum Beispiel wenn sich das Kommunikationsgerät in Empfangsreichweite befindet, ohne dass also der Benutzer diese Kommunikationsgerät aktiv betätigen muss. Damit muss der Benutzer, um seine Autorisierung nachzuweise, das Gerät, also zum Beispiel den ID-Gebern, nicht aus der Tasche holen, was wiederum mehr Komfort für den Benutzer bietet.
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Unter einem Freigeben der Ladeanschlusseinrichtung kann im Allgemeinen ein Entriegeln und/oder Öffnen der Ladeabdeckung verstanden werden. Prinzipiell ist es denkbar, dass dabei nur eine Entriegelung dieser Ladeabdeckung stattfindet, bevorzugt ist es jedoch, dass das Freigeben ein automatisches Öffnen der Ladeabdeckung umfasst, da dies den Benutzungskomfort für einen Benutzer deutlich steigert. Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, dass die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Ladeanschlusseinrichtung derart freizugeben, dass das Erfassen des Körperteils des als autorisierter Benutzer identifizierten Benutzers ein automatisches Öffnen der Ladeabdeckung zur Überführung der Ladeabdeckung in einen geöffneten Zustand auslöst, wobei der Ladeanschluss in einem geöffneten Zustand der Ladeabdeckung nicht durch die Ladeabdeckung verdeckt ist. Dies ermöglicht es, die Ladeabdeckung zu öffnen und dadurch den Ladeanschluss freizulegen, ohne dass der Benutzer auch nur irgendein Teil des Kraftfahrzeugs berühren muss. Der Benutzer kann also beispielsweise einfach auf das projizierte Bild treten und anschließend schnappt die Ladeklappe auf oder fährt diese elektrisch auf, je nach Ausgestaltung der Ladeabdeckung. Voraussetzung kann auch hier wiederum vorzugsweise sein, dass der Benutzer bereits als autorisierter Benutzer, wie oben beschrieben, identifiziert wurde. Die Entriegelung kann dem automatischen Öffnen der Ladeabdeckung unmittelbar vorhergehen. Somit müssen keine separaten Entriegelungskriterien erfüllt sein oder vorgesehen sein. ist ein Benutzer also beispielsweise bereits als autorisierter Benutzer auf Basis seines ID-Gebers identifiziert und tritt dieser auf das projizierte Bild, so kann zunächst eine Entriegelung der Ladeabdeckung und unmittelbar darauffolgend ein automatisches Öffnen der Ladeabdeckung ausgelöst werden. Entsprechend umgekehrt kann auch nach einem Ladevorgang vorgegangen werden. Mit anderen Worten kann zum Beispiel die Kopplung zwischen dem Ladestecker und dem Kraftfahrzeug automatisch gelöst werden, sobald der Benutzer erneut auf das projizierte Bild oder ein anderes projiziertes Bild tritt und/oder es kann nach Abstecken des gesteckten Ladesteckers ein automatisches Schließen der Ladeabdeckung ausgelöst werden, sobald der autorisierte Benutzer auf das projizierte Bild oder ein weiteres projiziertes Bild tritt. Somit gestaltet sich sowohl das Anstecken eines Ladesteckers als auch das Abstecken eines Ladesteckers für einen Benutzer deutlich einfacher und komfortabler.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt, eine Projektion des Bildes durch die Projektionseinrichtung auszulösen, wenn eine Annäherung des Benutzers an die Ladeanschlusseinrichtung erfasst wird und/oder wenn erfasst wird, dass sich der Benutzer in einem der Ladeanschlusseinrichtung zugeordneten zweiten Bereich befindet. Auch dies kann wiederum in Abhängigkeit von dem vom Benutzer mitgeführten ID-Geber oder im Allgemeinen dem mobilen Kommunikationsgerät bewerkstelligt werden. Dabei kann die Freigabeeinrichtung auch dazu ausgelegt sein, die Position oder Entfernung dieses Kommunikationsgeräts von der Ladeanschlusseinrichtung zumindest näherungsweise zu bestimmen. Fährt also der Benutzer in einen vorbestimmten Bereich ein oder nähert sich der Ladeanschlusseinrichtung, so kann dies entsprechend erfasst und daraufhin die Projektion des Bildes ausgelöst werden. Tritt nun anschließend der bereits autorisierte Benutzer auf das projizierte Bild, so öffnet sich automatisch die Ladeklappe. Dadurch kann vorteilhafterweise eine unnötige Projektion des Bildes vermieden werden, wenn der Benutzer beispielsweise gar nicht beabsichtigt, das Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Energiespeicher zu laden. Eine Projektion erfolgt insbesondere nur dann, wenn es auch sehr wahrscheinlich ist, dass ein Benutzer die Ladeanschlusseinrichtung nutzen möchte und über diese das Kraftfahrzeug laden möchte. Entsprechen kann dieser Bereich in der Nähe der Ladeanschlusseinrichtung gewählt werden. Eine Annäherung an die Ladeanschlusseinrichtung macht es nämlich sehr wahrscheinlich, dass ein Benutzer diese auch nutzen möchte. Die Projektion des Bildes kann aber nicht nur ausgelöst werden, wenn eine Annäherung des Benutzers beziehungsweise ein Vorhandensein des Benutzers im zweiten Bereich auf Basis des erfassten und/oder lokalisierten ID-Gebers erfasst wird, sondern zur Erfassung des Benutzers kann dabei zum Beispiel auch die oben beschriebene optische Erfassungseinrichtung genutzt werden. Ähnlich einer Lichtschranke kann mittels dieser erfasst werden, wenn sich ein Benutzer der Ladeanschlusseinrichtung nähert oder sich im vorbestimmten zweiten Bereich befindet. Dann kann entsprechend die Projektion des beschriebenen Bildes ausgelöst werden.
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Dieser vorbestimmte zweite Bereich kann dabei größer gewählt sein als der Projektionsbereich. Vorzugsweise sind diese beiden Bereiche auch nicht identisch, um zu vermeiden, dass ein Eintreten des Benutzers in diesen bestimmten zweiten Bereich automatisch auch gleich ein Öffnen der Klappe auslöst, wenn das Bild im Anschluss daran unmittelbar in diesen Projektionsbereich projiziert wird. Wird dieser zweite Bereich beispielsweise größer gewählt als der Projektionsbereich, so kann dieser den Projektionsbereich beispielsweise dennoch umfassen und es lässt sich dennoch bewerkstelligen, dass, wenn der Benutzer in diesen zweiten Bereich eintritt, das Bild projiziert wird, ohne dass der Benutzer zu diesem Zeitpunkt bereits den Projektionsbereich erreicht hat.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Freigabeeinrichtung dazu ausgelegt, eine Projektion des Bildes durch die Projektionseinrichtung auszulösen, wenn eine Tür des Kraftfahrzeugs geöffnet wird, insbesondere nach einer Fahrt und/oder wenn sich zumindest ein Benutzer im Kraftfahrzeug befindet. Diese Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass gerade nach einer Fahrt ein Kraftfahrzeug oft geladen wird. Entsprechend ist es zum Beispiel sehr vorteilhaft, sobald der Benutzer nach einer Fahrt seine Kraftfahrzeugtür öffnet, um auszusteigen, auch gleich die Projektion des Bildes durch die Projektionseinrichtung auszulösen. Dieses kann das Bild beispielsweise gleich in einen Ausstiegsbereich vor der Tür, die geöffnet wurde, projizieren. Eine entsprechende Projektionseinrichtung kann sich dabei zum Beispiel im Bereich der Fahrertür als auch im Bereich der Beifahrertür befinden. Bei Bedarf kann der aussteigende Fahrer dann einfach auf das projizierte Bild treten und so das Öffnen der Klappe zum Durchführen des Ladevorgangs, insbesondere zum Anstecken des Ladesteckers, auslösen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Freigabeeinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug beispielsweise einen Energiespeicher, zum Beispiel eine Hochvolt-Batterie. Dieser kann an einer kraftfahrzeugexternen elektrischen Energiequelle wieder aufgeladen werden. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug vorzugsweise die oben bereits erläuterte Ladeanschlusseinrichtung. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt der Projektionsbereich einen Bereich eines Untergrunds des Kraftfahrzeugs dar, der sich in vorbestimmter Nähe zur Ladeanschlusseinrichtung befindet und/oder der einen Ausstiegsbereich zum Aussteigen aus dem Kraftfahrzeug darstellt. Diese Bereiche sind für einen Benutzer sehr einfach zugänglich und ermöglichen zudem kurze Wege zur Ladeanschlusseinrichtung nach Treten auf das projizierte Bild. Die Projektionseinrichtung kann entsprechend in der Nähe der Ladeanschlusseinrichtung außenseitig am Kraftfahrzeug angeordnet sein und/oder im Bereich einer Kraftfahrzeugtür. Entsprechend kann auch dort die Erfassungseinrichtung positioniert sein. Eine von der Freigabeeinrichtung umfasste Steuereinheit zum Ansteuern der Ladeanschlusseinrichtung kann an beliebig anderer Stelle verortet sein.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug mehrere Ladeanschlusseinheiten und erfindungsgemäße Freigabeeinrichtungen oder Freigabeeinrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung auf, wobei einer jeweiligen der Ladeanschlusseinheiten eine jeweilige der Freigabeeinrichtungen zugeordnet ist. Pro Ladeanschlusseinheit kann also durch eine korrespondierende Projektionseinrichtung ein Bild projiziert werden. Tritt der Benutzer auf das entsprechende Bild, so wird die zugeordnete Ladeanschlusseinrichtung freigegeben. Entsprechend kann auch vorteilhafterweise bei mehreren Ladeanschlusseinheiten jeweils der gleiche komfortable Freigabeprozess bereitgestellt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, die einen Ladeanschluss zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen, elektrischen Energiequelle und eine Ladeabdeckung aufweist, die in einem nicht freigegebenen Zustand der Ladeanschlusseinrichtung den Ladeanschluss verdeckt. Weiterhin projiziert eine Projektionseinrichtung ein Bild in einen vorbestimmten Projektionsbereich und die Ladeanschlusseinrichtung wird zumindest unter der ersten Bedingung freigegeben, dass ein Körperteil eines Benutzers des Kraftfahrzeugs im Projektionsbereich während der Projektion des Bildes in dem Projektionsbereich erfasst wird.
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Die für die erfindungsgemäße Freigabeeinrichtung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuereinrichtung für die Freigabeeinrichtung. Die Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Freigabeeinrichtung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Freigabeeinrichtung zum Freigeben einer Ladeanschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der Ladeanschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs während der Projektion eines Bildes bei Annäherung eines Benutzers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 4 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs während des automatischen Öffnens der Ladeklappe, wenn der Benutzer in den Projektionsbereich tritt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Freigabeeinrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Freigabeeinrichtung 12 ist dazu ausgelegt, eine Ladeanschlusseinrichtung 14 des Kraftfahrzeugs zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen, hier nicht näher dargestellten elektrischen Energiequelle freizugeben. Die Ladeanschlusseinrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 10 ist exemplarisch nochmals separat in 2 dargestellt. Eine solche Ladeanschlusseinrichtung 14 kann sich dabei in einem Frontbereich und/oder Heckbereich des Fahrzeugs befinden und auf einer Fahrerseite und/oder Beifahrerseite angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug 10 kann auch mehrere solcher Ladeanschlusseinrichtungen 14 an unterschiedlichen Positionen aufweisen.
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Die Ladeanschlusseinrichtung 14, wie diese in 2 dargestellt ist, weist dabei einen Ladeanschluss 16 auf, sowie eine Ladeabdeckung, die in diesem Beispiel als eine Ladeklappe 18 ausgeführt ist. Diese Ladeklappe 18 verdeckt den Ladeanschluss 16 in einem nicht freigegebenen Zustand der Ladeanschlusseinrichtung 14, und mit einem freigegebenen Zustand der Ladeanschlusseinrichtung 14, insbesondere in welchem die Ladeklappe 18 geöffnet ist, wird der Ladeanschluss 16 nicht von der Ladeklappe 18 verdeckt, sodass ein entsprechender Ladestecker mit diesem freiliegenden Ladeanschluss 16 koppelbar beziehungsweise in diesen einsteckbar ist. In diesem Beispiel weist der Ladeanschluss 16 sowohl eine erste Anschlusseinheit 16a auf, die für ein Laden mit Wechselstrom mit bis zu 22 Kilowatt vorgesehen ist, sowie eine zweite Anschlusseinheit 16b, die zum Gleichstromladen mit bis zu 150 Kilowatt vorgesehen ist. Auch weitere, hier nicht näher erläuterte Komponenten können von einer solchen Ladeanschlusseinrichtung 14 umfasst sein, wie zum Beispiel eine Status-LED 20 oder ähnliches. Die Ladeklappe 18 kann zum Beispiel als eine elektrische Ladeklappe ausgebildet sein. Das Öffnen und Schließen dieser Ladeklappe 18 erfolgt entsprechend elektrisch, zum Beispiel mittels eines Elektromotors als Stelleinrichtung beziehungsweise Antrieb für eine solche Stelleinrichtung. Die Klappe 18 kann alternativ aber auch als mechanisch zu öffnende und verschließbare Klappe 18 ausgebildet sein, zum Beispiel basierend auf einem Push-Push-Mechanismus.
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Um eine solche Klappe zu öffnen, ist es bislang erforderlich, diese oder ein ihr zugeordnetes Bedienelement, zum Beispiel einen Taster, manuell zu betätigen. Zudem ist oftmals ein Öffnen einer solchen Klappe nur im entriegelten Zustand des Fahrzeugs möglich, wozu gegebenenfalls nochmals separat ein Fahrzeugschlüssel betätigt werden muss. Dies erschwert den Zugang zum Ladeanschluss für einen Benutzer. Entsprechendes gilt auch für das Abstecken eines Ladesteckers nach einem beendeten Ladevorgang und für das Schließen einer solchen Klappe.
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Diese Nachteile können nun vorteilhafterweise durch eine Freigabeeinrichtung 12 vermieden werden, wie diese nun gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. Diese umfasst zunächst, wie in 1 dargestellt, eine Projektionseinrichtung 22, eine Erfassungseinrichtung 24 sowie eine Kommunikationseinheit 26. Die Kommunikationseinheit 26 ist dazu ausgelegt, mit einem dem Benutzer 28 des Fahrzeugs 10 zugeordneten mobilen Kommunikationsgerät 30, zum Beispiel einem ID-Geber, zu kommunizieren und auf Basis dieser Kommunikation den Benutzer als autorisierten Benutzer zu identifizieren. Derartige Identifikations- und Autorisierungsverfahren sind in ausreichender Weise aus dem Stand der Technik bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird. Zur Benutzerautorisierung kann zum Beispiel eine NFC-Systematik verwendet werden, insbesondere als Teil der Kommunikationseinheit 26. Diese Kommunikationseinheit 26, insbesondere mit dem beschriebenen ID-Geber-Lesesystem, kann zum Beispiel auch in das Klappensystem, das heißt in die Ladeanschlusseinrichtung 14, selbst mit eingebaut sein. Dieses System 26 erkennt also den Fahrer 28 beziehungsweise einen anderen autorisierten Benutzer 28 über die beschriebene NFC-Systematik. Die Identifikation eines solchen autorisierten Benutzers 28 kann Voraussetzung sein, um die Ladeanschlusseinrichtung 14, wie nachfolgend näher erläutert, zu entriegeln und die Klappe 18 überhaupt öffnen zu können. Weiterhin ist es auch möglich, auf Basis dieser Kommunikation 32 zwischen der Kommunikationseinheit 26 des Kraftfahrzeugs 10 und dem ID-Geber 30 des Benutzers 28 die Position des Benutzers 28 relativ zum Fahrzeug 10 zumindest näherungsweise zu bestimmen, zum Beispiel auch nur einen Abstand zur Ladeanschlusseinrichtung 14 oder beispielsweise auch, ob sich der Benutzer 28 in einem bestimmten räumlichen Bereich 34 befindet oder nicht. Dieser räumliche Bereich 34 kann auch als bestimmter Abstandsbereich zur Ladeanschlusseinrichtung 14 definiert sein. Wird nun zum Beispiel durch die Freigabeeinrichtung erkannt, dass sich der Benutzer 28 in diesem Bereich 34 befindet oder in diesen eintritt, so kann eine Projektion eines Bildes 36 durch die Projektionseinrichtung 22 ausgelöst werden, wie dies in 3 dargestellt ist. In dieser Darstellung befindet sich nunmehr also der Benutzer 28 im bestimmten Bereich 34, sodass in dieser Situation die Projektionseinrichtung 22 das Bild 36 in einem bestimmten Projektionsbereich 38 auf den Boden beziehungsweise Untergrund 40 des Kraftfahrzeugs 10 projiziert. Dabei kann der gesamte, durch die Projektionseinrichtung 22 beleuchtete Bereich als solcher Projektionsbereich 38 definiert sein. Tritt der Benutzer 28 nun beispielsweise mit seinem Fuß 42 auf das Bild 36, wie dies schematisch in 4 dargestellt ist, so wird die Klappe 18 der Ladeanschlusseinrichtung 14 automatisch geöffnet. Dies gilt sowohl für den Fall einer elektrischen Klappe 18 als auch für eine mechanische Klappe 18. 1 und 3 zeigen entsprechend die Ladeklappe 18 im geschlossenen Zustand Z1, und 2 und 4 die Klappe 18 im geöffneten Zustand Z2. Um dieses automatische Öffnen zu bewerkstelligen, ist die Erfassungseinrichtung 24 dazu ausgelegt, einen Körperteil des Benutzers 28, wie in diesem Beispiel seinen Fuß 42, im bestimmten Projektionsbereich 38 zu erfassen. Wird in diesem Bereich 38 kein Körperteil erfasst, so bleibt die Klappe 18 geschlossen. Verlässt daraufhin der Benutzer 28 den Bereich 34 wieder, ohne auf das Bild 36 getreten zu sein, so kann auch die Projektion des Bildes 36 durch die Projektionseinrichtung 22 wieder beendet werden. Alternativ kann sie auch für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehalten und daraufhin beendet werden, wenn innerhalb dieser vorbestimmten Zeitdauer kein Körperteil im Projektionsbereich 38 erfasst wird. Wird ein Körperteil, wie hier der Fuß 42, erfasst und die Klappe 18 daraufhin automatisch geöffnet, so kann die Projektion des Bildes 36 ebenfalls beendet werden. Der Benutzer 28 kann nun auf einfache Weise, ohne vorher Hand an das Fahrzeug 10 angelegt haben zu müssen, einen Ladestecker in den Ladeanschluss 16 stecken. Durch das Erkennen des ID-Gebers 30, insbesondere im beschriebenen bestimmten Bereich 34, kann also ein beleuchteter Punkt oder ein anderes Bild 36 vor dem Fahrzeug 10, insbesondere im Bereich der Ladedose als Besipiel für die Ladeanschlusseinrichtung 14, zum Beispiel in Form von Ringen projiziert werden. Wenn dann der Benutzer auf einen solchen beleuchteten Punkt 36 tritt, wird dem System, das heißt der Ladeanschlusseinrichtung 14, der Öffnungs- und Entriegelungsbefehl von der Freigabeeinrichtung 12 gegeben. Die geschlossene Ladedose, genauder die geschlossene Ladeklappe 18 wird im Falle eines Push-Push-Mechanismus dann automatisch aufgeworfen oder im Falle einer elektrischen Ladedose entsprechend elektrisch automatisch geöffnet. Das restliche Fahrzeug 10 kann dabei verriegelt bleiben. Erst, wenn der Benutzer zum Beispiel an die Tür 44 des Kraftfahrzeugs 10 tritt, wird das Fahrzeug 10, zum Beispiel ebenfalls über NFC oder über den ID-Geber 30 separat entriegelt. Im Falle einer elektrischen Ladedose beziehungsweise Ladeklappe 18 kann ganz analog mit einem solchen Lichtpunkt beziehungsweise im Allgemeinen einem projizierten Bild 36 auch ein automatisches Schließen einer solchen Klappe 18 veranlasst werden.
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Ganz analog kann auch für den Fall vorgegangen werden, dass das Kraftfahrzeug 10 mehrere solcher Ladeanschlusseinheiten 14 aufweist. Entsprechend können auch jeweilige solche Freigabeeinrichtungen 12 vorgesehen sein. Zusätzlich ist es auch denkbar, das projizierte Bild 36 nicht, wie hier dargestellt, im Bereich der Ladedose 18 zu projizieren, sondern beispielsweise in einen Ausstiegsbereich 46, der unmittelbar an eine Fahrzeugtür 44 des Kraftfahrzeugs 10 angrenzt. Befindet sich der Benutzer 28 beispielsweise im Kraftfahrzeug 10 und steigt aus und öffnet hierzu die Tür 44, so kann dies automatisch die Projektion des Bildes 36 auslösen. Durch die Projektion des Bildes 36 in diesen Ausstiegsbereich 46 ist es für einen Benutzer 28 besonders einfach und komfortabel, das automatische Öffnen der Klappe 18 zu veranlassen, indem dieser dann entsprechend auf diesen Projektionsbereich 38 im Ausstiegsbereich 46 tritt.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Virtual Charging Socket Opener, das heißt ein virtueller Ladeklappenöffner, bereitgestellt wird, der ein sicheres und gleichzeitig sehr einfaches und für einen Benutzer sehr komfortables automatisches Öffnen einer Ladeklappe ermöglicht. Um dies also konkret gemäß einem bevorzugten Beispiel zu bewerkstelligen, wird im Bereich der Ladedose ein NF-Element, zum Beispiel als Teil der beschriebenen Kommunikationseinheit, eingebaut, welches den ID-Geber des Benutzers erkennt. Wenn der ID-Geber erkannt wird, wird ein Lichtpunkt durch die Projektionseinrichtung, zum Beispiel eine Lasereinheit dieser, auf den Bereich vor der Ladedose projiziert. Dieser Bereich wird von einer zum Beispiel als Scannereinheit ausgebildeten Erfassungseinrichtung überwacht. Wird in dem Bereich eine Bewegung des Benutzers, zum Beispiel mit dem Fuß, wahrgenommen, wird die elektrische oder mechanische Ladedosenabdeckung entsprechend aktiviert und geöffnet. Dann kann der Benutzer einfach sein Ladeequipment anschließen. Wenn das Ladeequipment gesteckt ist und das Fahrzeug verriegelt ist, wird zum Beispiel erneut beim Erkennen des ID-Gebers die Verriegelung des Ladesteckers aufgehoben und der Beutzer kann den Stecker abnehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011000094 A1 [0004]
- CN 110329092 A [0004]
