DE102021132376A1

DE102021132376A1 - Ladestation für elektrifizierte fahrzeuge, konfiguriert zum bereitstellen von parkführung für elektrifizierte fahrzeuge

Info

Publication number: DE102021132376A1
Application number: DE102021132376.2A
Authority: DE
Inventors: Colin Turner Lieberman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US20220176839A1; CN114619900A

Abstract

Eine Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Ladegerätbaugruppe, die einen Stecker beinhaltet, der über ein Ladekabel mit einer Anschlussklemme verbunden ist, und einen Sendeempfänger, der dazu konfiguriert ist, Informationen an ein elektrifiziertes Fahrzeug zu kommunizieren, die zum Führen des elektrifizierten Fahrzeugs zu einer akzeptablen Parkposition verwendet werden können. Die akzeptable Parkposition ist eine Position, in der der Stecker einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs erreicht. Ein Verfahren ist ebenfalls offenbart.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft eine Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge, die dazu konfiguriert ist, Parkführung für elektrifizierte Fahrzeuge bereitzustellen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass elektrifizierte Fahrzeuge selektiv unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen angetrieben werden, die durch eine Traktionsbatterie mit Leistung versorgt werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Zu den elektrifizierten Fahrzeugen gehören zum Beispiel Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles - HEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicles - PHEVs), Brennstoffzellenfahrzeuge (Fuel Cell Vehicles - FCVs) und Batterieelektrofahrzeuge (Battery Electric Vehicles - BEVs).
Bei der Traktionsbatterie handelt es sich um eine Batterie mit relativ hoher Spannung, die selektiv die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs mit Leistung versorgt. Die Traktionsbatterie eines Plug-in-Elektrofahrzeugs kann zum Beispiel an öffentlichen oder privaten Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge geladen werden. Plug-in-Elektrofahrzeuge beinhalten einen Ladeanschluss, der dazu konfiguriert ist, an einen Stecker der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge gekoppelt zu werden. Wenn der Stecker an den Ladeanschluss gekoppelt ist, kann die Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge die Traktionsbatterie laden.
KURZDARSTELLUNG
Eine Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Ladegerätbaugruppe, die einen Stecker beinhaltet, der über ein Ladekabel mit einer Anschlussklemme verbunden ist, und einen Sendeempfänger, der dazu konfiguriert ist, Informationen an ein elektrifiziertes Fahrzeug zu kommunizieren, die zum Führen des elektrifizierten Fahrzeugs zu einer akzeptablen Parkposition verwendet werden können. Die akzeptable Parkposition ist eine Position, in der der Stecker einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs erreicht.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge ist die akzeptable Parkposition ein Ort und eine Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs, an dem/in der der Stecker den Ladeanschluss erreichen kann und an dem/in der das elektrifizierte Fahrzeug den Zugang zu einer anderen Ladegerätbaugruppe der Ladestation für ein elektrifiziertes Fahrzeug nicht blockiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge ist der Stecker dazu konfiguriert, Leistung von einer externen Leistungsquelle zu empfangen und Leistung über den Ladeanschluss an ein Batteriepack des elektrifizierten Fahrzeugs abzugeben.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten die Informationen eine virtuelle Karte, die einen akzeptablen Anschlussort angibt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge basiert der akzeptable Anschlussort auf einer Länge des Ladekabels.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge wird die akzeptable Parkposition durch Vergleichen des Orts des Ladeanschlusses an dem elektrifizierten Fahrzeug, der Größe und Form des elektrifizierten Fahrzeugs und des akzeptablen Anschlussorts bestimmt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge beinhaltet die virtuelle Karte einen Ort eines Hindernisses neben der Ladegerätbaugruppe.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge ist der Sendeempfänger dazu konfiguriert, Informationen bezüglich des elektrifizierten Fahrzeugs zu senden und zu empfangen, sodass das elektrifizierte Fahrzeug autonom in die akzeptable Parkposition manövrieren kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge ist der Sendeempfänger dazu konfiguriert, Informationen bezüglich einer Vielzahl von Sendeempfängern des elektrifizierten Fahrzeugs zu senden und zu empfangen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge beinhaltet die Vielzahl von Sendeempfängern des elektrifizierten Fahrzeugs ein passives Zugangssystem des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge wird ein aktueller Ort des elektrifizierten Fahrzeugs unter Verwendung von mindestens einer von Laufzeit-, Einstrahlwinkel- oder RSSI-basierten Messungen bestimmt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge beinhaltet die Ladegerätbaugruppe einen beweglichen Arm, der den Stecker trägt und dazu konfiguriert ist, den Stecker bezüglich des Ladeanschlusses zu bewegen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge ist der bewegliche Arm dazu konfiguriert, sich in einer vertikalen Richtung senkrecht zu einer Bodenfläche zu bewegen, wobei der bewegliche Arm auch in einer Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung zu und weg von dem Ladeanschluss translatorisch beweglich ist, und der bewegliche Arm ist nicht in einer horizontalen Richtung beweglich.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge beinhaltet die Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Informationen von Komponenten der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge zu empfangen, und dazu konfiguriert ist, Befehle an Komponenten der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge auszugeben.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Ladestationen für elektrifizierte Fahrzeuge ist das elektrifizierte Fahrzeug eines von einem Batterieelektrofahrzeug und einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug und das elektrifizierte Fahrzeug beinhaltet ein Batteriepack, das dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung an eine elektrische Maschine auszugeben.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Kommunizieren von Informationen an ein elektrifiziertes Fahrzeug. Die Informationen können verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug in eine akzeptable Parkposition zu führen, in der ein Stecker einer Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs erreicht.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhalten die Informationen eine virtuelle Karte, die akzeptable Anschlussorte und der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge zugeordnete Hindernisse angibt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren autonomes Manövrieren des elektrifizierten Fahrzeugs in die akzeptable Parkposition unter Verwendung der Informationen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet der Schritt des autonomen Manövrierens Empfangen von Informationen von einem Sendeempfänger des elektrifizierten Fahrzeugs betreffend einen Ort des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren, wenn das elektrifizierte Fahrzeug in der akzeptable Parkposition geparkt ist, das Einstecken des Steckers in den Ladeanschluss entweder manuell oder unter Verwendung eines beweglichen Arms.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug und eine Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge.
2 ist eine Draufsicht eines elektrifizierten Fahrzeugs in einer akzeptablen Parkposition bezüglich einer Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge, die leitfähige Ladegerätbaugruppen beinhaltet.
3 ist eine Draufsicht eines anderen elektrifizierten Fahrzeugs in einer akzeptablen Parkposition bezüglich einer anderen Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge, die eine Ladegerätbaugruppe mit einem von einem beweglichen Arm getragenen Stecker beinhaltet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft eine Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge, die dazu konfiguriert ist, Parkführung für elektrifizierte Fahrzeuge bereitzustellen. Eine beispielhafte Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge beinhaltet eine Ladegerätbaugruppe, die einen Stecker beinhaltet, der über ein Ladekabel einer Anschlussklemme verbunden ist, und einen Sendeempfänger, der dazu konfiguriert ist, Informationen an ein elektrifiziertes Fahrzeug zu kommunizieren, für die zum Führen des elektrifizierten Fahrzeugs zu einer akzeptablen Parkposition verwendet werden kann. Die akzeptable Parkposition ist eine Position, in der der Stecker einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs erreicht. Neben anderen Vorteilen, die aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich werden, nutzt diese Offenbarung die bekannten Vorteile leitfähiger, kabelgebundener (z. B. fest verdrahteter) Ladegerätbaugruppen, nämlich Ladegeschwindigkeit, während Fahrzeuge effizient in eine akzeptable Parkposition führt werden, wodurch die Frustration vermieden wird, die mit Situationen verbunden ist, in denen außerhalb der Reichweite einer kabelgebundenen Ladegerätbaugruppe geparkt wurde und das Fahrzeug neu positioniert werden muss. Ferner kann unter einigen Umständen beim Parken außerhalb der vorgesehenen Reichweite einer kabelgebundenen Baugruppe weiterhin versucht werden, den Stecker der Ladegerätbaugruppe in das Fahrzeug zu stecken, was eine übermäßige Spannung auf ein Ladekabel ausüben kann. Mit dieser Offenbarung wird die Lebensdauer der Ausrüstung der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge verlängert, indem sichergestellt wird, dass Fahrzeuge derart geparkt werden, dass der Stecker den Ladeanschluss erreichen kann, ohne eine übermäßige Spannung auf das Ladekabel auszuüben.
1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 und eine Ladestation 12 für elektrifizierte Fahrzeuge („Ladestation 12“). In einem Beispiel der Offenbarung ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Batterieelektrofahrzeug (BEV). Es versteht sich jedoch, dass die hierin beschriebenen Konzepte nicht auf BEVs beschränkt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken könnten, einschließlich anderer Plug-in-Elektrofahrzeuge, wie etwa Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs). Daher könnte das elektrifizierte Fahrzeug 10 mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet sein, die entweder allein oder in Kombination mit anderen Energiequellen verwendet werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 anzutreiben.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein vollelektrisches Fahrzeug, das einzig durch elektrische Leistung angetrieben wird, wie von einer elektrischen Maschine, ohne Unterstützung einer Brennkraftmaschine. Die elektrische Maschine kann als Elektromotor, elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine empfängt elektrische Leistung von einem Batteriepack 14 und stellt eine Drehausgabeleistung bereit, die letztendlich Räder des elektrifizierten Fahrzeugs 10 antreibt. In einer Ausführungsform verbindet ein Hochspannungsbus die elektrische Maschine über einen Wechselrichter elektrisch mit dem Batteriepack 14.
Das Batteriepack 14 ist eine Energiespeichervorrichtung und ist in diesem Beispiel eine beispielhafte Batterie für elektrifizierte Fahrzeuge. Das Batteriepack 14 kann als Traktionsbatterie oder einfach als „Batterie“ bezeichnet werden. Das Batteriepack 14 kann ein Hochspannungs-Traktionsbatteriepack sein, das eine Vielzahl von Batteriebaugruppen (d. h. Batteriearrays oder Gruppen von Batteriezellen) beinhaltet, die in der Lage ist, elektrische Leistung für den Betrieb der elektrischen Maschine und/oder anderer elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 10 auszugeben. Es können auch andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder -ausgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 elektrisch zu betreiben.
Das elektrifizierte Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein Ladesystem 16 zum periodischen Laden der Zellen des Batteriepacks 14. Das Ladesystem 16 kann mit einer externen Leistungsquelle, wie etwa einem Stromnetz 18, verbunden werden, um Leistung zu empfangen und an die Zellen weiterzugeben. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform beinhaltet das Ladesystem 16 eine Schnittstelle, die in diesem Beispiel ein Ladeanschluss 20 ist, der sich an Bord des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befindet. Der Ladeanschluss 20 könnte dazu ausgestaltet sein, mit einem oder mehreren standardisierten Ladekopplern, wie etwa SAE J1772 Typ 1, CCs oder CHAdeMO-Verbindern, eine Schnittstelle zu bilden. Der Ladeanschluss 20 ist dazu ausgelegt, selektiv Leistung von einer externen Leistungsquelle, wie etwa von einem mit der externen Leistungsquelle verbundenen Stromkabel, zu empfangen und die Leistung dann zum Laden der Zellen an das Batteriepack 14 weiterzugeben.
Eine beispielhafte externe Leistungsquelle beinhaltet die Ladestation 12 für elektrifizierte Fahrzeuge. In einem Beispiel ist die Ladestation 12 für elektrifizierte Fahrzeuge eine öffentlich zugängliche Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge. In einem weiteren Beispiel ist die Ladestation 12 für elektrifizierte Fahrzeuge privat, wie die bei Wohnstätten oder Geschäften. Der Ladeanschluss 20 kann dazu konfiguriert sein, mechanisch oder elektrisch an einen Stecker, der Wechselstrom (Alternating Current - AC) liefert, oder einen Stecker, der Gleichstrom (Direct Current - DC) liefert, zu koppeln. Hierzu kann das Ladesystem 16 mit Leistungselektronik ausgestattet sein, die verwendet wird, um von einer externen Leistungsversorgung empfangene AC-Leistung in DC-Leistung zum Laden der Zellen des Batteriepacks 14 umzuwandeln. Das Ladesystem 16 kann in einigen Beispielen auch einen DC/DC-Wandler beinhalten.
Das elektrifizierte Fahrzeug 10 beinhaltet auch mindestens einen Sendeempfänger 22. Der Sendeempfänger 22 ist dazu konfiguriert, Kommunikationen und Signale bezüglich des elektrifizierten Fahrzeugs 10 zu senden und zu empfangen. Der Sendeempfänger 22 kann einer von einer Vielzahl von Sendeempfängern sein, die um das elektrifizierte Fahrzeug 10 angeordnet sind. Zum Beispiel beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug 10 in dem Beispiel aus 2 acht Sendeempfänger 22A-22H, die um den Umfang des elektrifizierten Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Der Sendeempfänger 22 kann Teil eines passiven Zugangssystems des elektrifizierten Fahrzeugs 10 sein oder kann ein Ultrabreitband(UWB)-Sendeempfänger sein. In dieser Hinsicht reagiert der Sendeempfänger 22 auf einen Funkschlüssel oder eine andere erkannte Vorrichtung, wie ein Telefon oder eine mobile Vorrichtung, das bzw. die in einen Bereich neben dem elektrifizierten Fahrzeug 10 gerät. Der Sendeempfänger 22 kann auch Befehle von einer Steuerung 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 betreffend die Art der zu übertragenden Informationen empfangen. Ferner ist der Sendeempfänger 22 dazu konfiguriert, empfangene Informationen an die Steuerung 24 weiterzuleiten. Der Sendeempfänger 22 kann auch elektrisch mit einem oder mehreren entfernten Servern verbunden sein.
Die Ladestation 12 ist dazu konfiguriert, Leistung an das elektrifizierte Fahrzeug 10 zu übertragen, um das Batteriepack 14 zu laden. Die Ladestation 12 beinhaltet in diesem Beispiel zwei Ladegerätbaugruppen 26, 28. Die Ladestation 12 könnte eine Ladegerätbaugruppe beinhalten, wie wenn die Ladestation 12 eine private Ladestation ist, oder könnte mehr als zwei Ladegerätbaugruppen beinhalten, wie in dem Beispiel, in dem die Ladestation 12 eine öffentliche Ladestation ist. In einem anderen Beispiel beinhaltet die Ladestation 12 keine Ladegerätbaugruppen und beinhaltet stattdessen andere Elektrofahrzeugversorgungseinrichtungen (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE), wie etwa J1772-Level-1- oder -Level-2-AC-Ladeanlagen. In diesen Beispielen befindet sich die Ladegerätbaugruppe an Bord des elektrifizierten Fahrzeugs 10.
Die Ladegerätbaugruppe 26 ist ausführlicher gezeigt als die Ladegerätbaugruppe 28, die nur schematisch gezeigt ist, in der Praxis jedoch im Wesentlichen ähnlich der Ladegerätbaugruppe 26 angeordnet wäre. Die Ladegerätbaugruppe 26 ist eine leitfähige Ladegerätbaugruppe. Insbesondere ist die Ladegerätbaugruppe 26 eine kabelgebundene Ladegerätbaugruppe 26 und ist elektrisch an das Stromnetz 18 gekoppelt, das eine Netzstromquelle ist. Die Ladegerätbaugruppe 26 überträgt Leistung aus dem Stromnetz 18 an das elektrifizierte Fahrzeug 10. In diesem Beispiel beinhaltet die Ladegerätbaugruppe 26 eine Anschlussklemme 30, einen Stecker 32 und ein Ladekabel 34 zwischen der Anschlussklemme 30 und dem Stecker 32. Der Stecker 32 kann eine Standardsteckerkonfiguration aufweisen, wie eine J-Stecker- oder SAE-J1772-Steckerkonfiguration, die der des Ladeanschlusses 20 entspricht.
Die Ladegerätbaugruppe 26 beinhaltet in diesem Beispiel ferner mindestens einen Sendeempfänger 36. Während in 1 nur ein Sendeempfänger gezeigt ist, kann die Ladegerätbaugruppe 26 zusätzliche Sendeempfänger beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet die Ladebaugruppe 26 in dem Beispiel in 2 zwei Sendeempfänger 36A, 36B. Der Sendeempfänger 36 ist dazu konfiguriert, Kommunikationen und Signale bezüglich der Ladestation 12 zu senden und zu empfangen. Die Ladestation 12 beinhaltet in diesem Beispiel auch eine Steuerung 38. Die Steuerung 38 ist dazu konfiguriert, Informationen von dem Sendeempfänger 36 zu empfangen, und ist ferner dazu konfiguriert, Informationen an den Sendeempfänger 36 weiterzuleiten, der wiederum dazu konfiguriert ist, diese Informationen an ein geeignetes Ziel, wie an das elektrifizierte Fahrzeug 10, zu senden.
Die Ladestation 12 kann als eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, eine EV-Ladestation, einen elektrischer Aufladepunkt, einen Ladepunkt, einen Ladungspunkt, eine elektronische Ladestation (Electronic Charging Station - ECS) oder EVSE bezeichnet werden. Da die Ladestation 12 eine Reihe von Komponenten beinhaltet, kann die Ladestation 12 als System bezeichnet werden. In dieser Offenbarung kann das System elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten, wie das elektrifizierte Fahrzeug 10, einschließlich jener elektrifizierten Fahrzeuge, die an der Ladestation 12 ankommen, die Ladestation 12 verlassen oder die Ladestation 12 aktiv verwenden.
Die Steuerung 24 ist mit ausführbaren Anweisungen zum Bilden einer Schnittstelle mit den verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 10 und zu deren Betreiben programmiert und die Steuerung 38 ist mit ausführbaren Anweisungen zum Bilden einer Schnittstelle mit den verschiedenen Komponenten der Ladestation 12 und zu deren Betreiben programmiert. Die Steuerung 24 könnte Teil eines übergeordneten Fahrzeugsteuermoduls sein, wie eines Karosseriesteuermoduls (Body Control Module - BCM) oder einer Fahrzeugsystemsteuerung (Vehicle System Controller - VSC), oder könnte alternativ eine unabhängige Steuerung separat von dem BCM oder VSC sein. Die Steuerungen 24, 38 beinhalten jeweils Hardware, Software, eine Verarbeitungseinheit und nichtflüchtigen Speicher.
Diese Offenbarung betrifft Ladestationen mit kabelgebundenen Ladegerätbaugruppen. Kabelgebundene Ladegerätbaugruppen sind solche, die eine fest angebundene, fest verdrahtete Verbindung zwischen einem elektrifizierten Fahrzeug 10 und der Ladestation 12 bilden. Diese Offenbarung erstreckt sich nicht auf Ladestationen, die eine drahtlose Leistungsübertragung verwenden, wie induktive Ladesysteme. Somit erfährt die Ladestation 12 nicht die mit drahtlosen Leistungsübertragungssystemen verbundenen Ineffizienzen. Die Ladestation 12 kann das Batteriepack 14 schneller laden als drahtlose Leistungsübertragungssysteme und kann in einigen Beispielen DC-Schnellladen bereitstellen. Ferner erfordert die Ladestation 12 keine Installation von relativ teurer Hardware zur drahtlosen Leistungsübertragung an ein elektrifiziertes Fahrzeug.
Ein Großteil der Hardware, die der Ladestation 12 zugeordnet ist, ist fest und unbeweglich. Somit muss das elektrifizierte Fahrzeug 10 zum Übertragen der Leistung an das elektrifizierte Fahrzeug 10 derart geparkt sein, dass der Stecker 32 den Ladeanschluss 20 erreichen kann. Insbesondere muss sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 an einem bestimmten Ort befinden und in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sein, sodass der Stecker 32 den Ladeanschluss 20 erreichen kann. Die Reichweite des Steckers 32 ist durch die Länge des Ladekabels 34 begrenzt. Während das Ladekabel 34 eine beliebige Länge aufweisen kann, ist ein Erhöhen der Länge gleichbedeutend mit zusätzlichem Gewicht, zusätzlichen Kosten und Ineffizienzen. Bezüglich der Länge des Ladekabels 34 muss ein ausgewogenes Verhältnis von Auslegungskompromissen gefunden werden. Unter Verwendung der vorliegenden Offenbarung, die elektrifizierten Fahrzeugen Führung dahin bietet, wo sie parken sollten, kann ein relativ kurzes Ladekabel 34 verwendet werden, ohne dass viele der Probleme auftreten, die üblicherweise relativ kurzen Ladekabeln zugeordnet sind, wie beispielsweise Schwierigkeiten derartige Benutzer, den Ladeanschluss mit dem Stecker zu erreichen, und die Notwendigkeit, erneut zu parken, oder Benutzer, die zu viel Spannung auf das kurze Ladekabel ausüben, wenn sie nicht in einer geeigneten Position geparkt sind.
Das Laden des elektrifizierten Fahrzeugs 10 unter Verwendung der Ladestation 12 beinhaltet beispielsweise ein Positionieren des elektrifizierten Fahrzeugs 10 in der Nähe der Ladestation 12 und ein elektrisches Koppeln des Steckers 32 beispielsweise an das elektrifizierte Fahrzeug 10 über den Ladeanschluss 20. Leistung kann sich dann aus dem Stromnetz 18 zu dem elektrifizierten Fahrzeug 10 und insbesondere zu dem Batteriepack 14 bewegen. Das Batteriepack 14 kann geladen werden, wenn sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 in dieser Ladeposition befindet.
Diese Offenbarung erhöht die Einfachheit und Effizienz, mit der ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 in einer Position geparkt werden kann, in der das elektrifizierte Fahrzeug 10 geladen werden kann. Insbesondere reduziert diese Offenbarung die Verwirrung darüber, ob ein Benutzer sein elektrifiziertes Fahrzeug 10 in Reichweite des Steckers 32 geparkt hat. Unter Bezugnahme auf 2 gibt es in dieser Offenbarung eine Anzahl von vordefinierten akzeptablen Anschlussorten 40, 42 (2), wobei ein akzeptabler Anschlussort 40, 42 neben einer jeweiligen der Ladegerätbaugruppen 26, 28 ist. Die akzeptablen Anschlussorte 40, 42 können Geofences sein. Die akzeptablen Anschlussorte 40, 42 sind dreidimensionale Räume neben einer Ladegerätbaugruppe 26, 28, die ein Stecker der jeweiligen Ladegerätbaugruppe erreichen kann. Zum Beispiel ist der akzeptable Anschlussort 40 ein dreidimensionaler Raum, in dem der Stecker 32 einen Anschluss erreichen kann, wie den Ladeanschluss 20, wenn sich der Ladeanschluss 20 innerhalb dieses dreidimensionalen Raums befindet. Der akzeptable Anschlussort 40 wird teilweise auf der Grundlage einer Position der Anschlussklemme 30 und einer Länge des Ladekabels 34 bestimmt. Die akzeptablen Anschlussorte 40, 42 sind in der Steuerung 38 gelagert und gespeichert.
Um das Parken von elektrifizierten Fahrzeugen zu erleichtern, sodass sich ihre Anschlüsse innerhalb der akzeptablen Anschlussorte 40, 42 befinden, ist die Ladestation 12 dazu konfiguriert, Informationen bezüglich elektrifizierter Fahrzeuge, die sich der Ladestation 12 nähern, betreffend der Tatsache zu senden und/oder zu empfangen, wie die sich nähernden Fahrzeuge parken müssen, sodass sich ihre Ladeanschlüsse innerhalb der akzeptablen Anschlussorte 40, 42 befinden und sodass sie andere Fahrzeuge nicht daran hindern, zu anderen akzeptablen Anschlussorten 40, 42 zu fahren. Wie nachstehend erläutert, können Informationen von der Ladestation 12 von den sich nähernden elektrifizierten Fahrzeugen 10 oder umgekehrt beim Manövrieren der elektrifizierten Fahrzeuge 10 in eine akzeptable Parkposition verwendet werden. In dieser Offenbarung beinhaltet eine akzeptable Parkposition sowohl einen akzeptablen Fahrzeugort als auch eine akzeptable Fahrzeugausrichtung. Insbesondere ist eine akzeptable Parkposition ein Ort und eine Ausrichtung innerhalb eines Parkbereichs 44 neben der Ladestation 12, an der das elektrifizierte Fahrzeug 10 parken sollte, sodass sich der Ladeanschluss 20 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 innerhalb einer der akzeptablen Anschlussorte 40, 42 befindet und sodass das elektrifizierte Fahrzeug 10 andere Fahrzeuge nicht daran hindert, zu anderen akzeptablen Anschlussorten 40, 42 zu fahren.
Beim Bereitstellen von Parkführung für elektrifizierte Fahrzeuge, die sich der Ladestation 12 nähern, werden in einigen Beispielen über die akzeptablen Anschlussorte 40, 42 hinaus andere Informationen übertragen. Beispielhafte zusätzliche Informationen beinhalten, ob vorübergehende oder feste Hindernisse, wie etwa Bordsteine oder Poller 46 neben der Ladestation 12 vorhanden sind und ob sich derzeit andere elektrifizierte Fahrzeuge innerhalb eines Parkbereichs 44 befinden sowie den/die Standort(e) dieser anderen Fahrzeuge. Ferner kann das elektrifizierte Fahrzeug 10 zusätzliche Informationen an die Ladestation 12 übertragen, wie die Position des Ladeanschlusses 20 an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 sowie die Größe und Form des elektrifizierten Fahrzeugs 10.
In 2 ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 in einer akzeptablen Parkposition geparkt. Insbesondere ist in dem Beispiel in 2 der Ladeanschluss 20 neben der vorderen Fahrerseite des elektrifizierten Fahrzeugs 10 angeordnet. Somit wird das elektrifizierte Fahrzeug 10 vorwärts in Richtung der Ladegerätbaugruppe 26 weisend geparkt und der Ladeanschluss 20 befindet sich innerhalb des akzeptablen Anschlussorts 40, sodass der Stecker 32 den Ladeanschluss 20 ohne übermäßige Spannung an dem Ladekabel 34 erreichen kann. Ferner blockiert das elektrifizierte Fahrzeug 10 keinen Zugang zu dem akzeptablen Anschlussort 42 oder einem anderen akzeptablen Anschlussort, der einer anderen Ladegerätbaugruppe zugeordnet ist. Wenn der Ladeanschluss 20 neben einem Heck des elektrifizierten Fahrzeugs 10 angeordnet wäre, hätte das elektrifizierte Fahrzeug 10 möglicherweise rückwärts parken müssen.
In einem beispielhaften Aspekt dieser Offenbarung überträgt einer der Sendeempfänger 36A, 36B, wenn sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 der Ladestation 12 nähert, wie wenn sich das elektrifizierte Fahrzeug in Position A befindet, eine virtuelle Karte, die die akzeptablen Anschlussorte 40, 42, beliebige Hindernisse 46 neben der Ladestation 12 und den Ort/die Orte von anderen elektrifizierten Fahrzeugen innerhalb des Parkbereichs 44 angibt, an das elektrifizierte Fahrzeug 10. Die virtuelle Karte kann von einem Navigationssystem des elektrifizierten Fahrzeugs 10 lesbar sein und kann Geofences beinhalten. Die virtuelle Karte kann dem elektrifizierten Fahrzeug 10 auch angeben, welche der akzeptablen Anschlussorte 40, 42 nicht von einem anderen elektrifizierten Fahrzeug belegt sind und somit für das elektrifizierte Fahrzeug 10 verfügbar sind. Die Steuerung 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 kann dann die virtuelle Karte verwenden und auf der Grundlage anderer Faktoren, die dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zugeordnet sind, bestimmen, wo und wie das elektrifizierte Fahrzeug 10 parken sollte, sodass das elektrifizierte Fahrzeug 10 in einer akzeptablen Parkposition parkt. Zum Beispiel ist der Ort des Ladeanschlusses 20 an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 bekannt und in der Steuerung 24 gespeichert. Ferner ist die Größe und Form des elektrifizierten Fahrzeugs 10 bekannt und in der Steuerung 24 gespeichert. Mit diesen und anderen möglichen Informationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 10 entweder autonom unter Verwendung eines Selbstfahrsystems, wie eines intelligenten Einparkhilfesystems, oder manuell mithilfe eines menschlichen Bedieners unterer Verwendung sowohl der virtuellen Karte als auch der bekannten Informationen, die sich auf das elektrifizierte Fahrzeug 10 beziehen, in die akzeptable Parkposition fahren. In dem Beispiel, in dem das elektrifizierte Fahrzeug 10 von einem menschlichen Bediener gefahren wird, kann die virtuelle Karte auf einer Windschutzscheibe des elektrifizierten Fahrzeugs 10 unter Verwendung eines Projektors und/oder erweiterter Realität angezeigt werden oder die virtuelle Karte kann auf einer anderen Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Maschine Interface - HMI) des Fahrzeugs, wie etwa auf einem Bildschirm eines Navigationssystems, angezeigt werden. Die Ladegerätbaugruppe 26 könnte auch einen Bildschirm beinhalten, der Anweisungen an den Fahrer des elektrifizierten Fahrzeugs 10 ausgibt, wie „nach links drehen“ oder „vorwärts fahren“ usw. In dem Beispiel in 2 fährt das elektrifizierte Fahrzeug 10 lediglich geradeaus Punkt A in die akzeptable Parkposition. In anderen Beispielen muss das elektrifizierte Fahrzeug 10 gegebenenfalls eine oder mehrere Drehungen von Punkt A in die akzeptable Parkposition machen, basierend, neben anderen möglichen Faktoren, auf dem Ort des Ladeanschlusses 20 und der Größe/Form des elektrifizierten Fahrzeugs 10.
In dem vorgenannten Beispiel wird dem elektrifizierten Fahrzeug 10 eine Parkführung bereitgestellt, indem im Wesentlichen eine virtuelle Karte heruntergeladen wird, die der Ladestation 12 zugeordnet ist, und es führt sich selbst unter Verwendung des Navigations- und/oder Selbstfahrsystems des elektrifizierten Fahrzeugs 10 unter Verwendung der virtuellen Karte zu einer akzeptablen Parkposition. In einem anderen Beispiel ist die Ladestation 12 dazu konfiguriert, eine Parkführung bereitzustellen, indem sie mit dem elektrifizierten Fahrzeug 10 hin und her kommuniziert, während das elektrifizierte Fahrzeug 10 parkt, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 aktiver in die akzeptable Parkposition zu führen.
In einem Beispiel kommuniziert das elektrifizierte Fahrzeug 10 Informationen betreffend die Position des Ladeanschlusses 20 und der Form und Größe des elektrifizierten Fahrzeugs 10 an die Ladestation 12. Die Ladestation 12 kann dazu in der Lage sein, diese Informationen durch Bestimmen von Marke und des Modells des elektrifizierten Fahrzeugs 10 abzuleiten. Wenn sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 von Punkt A in Richtung der Ladegerätbaugruppe 26 bewegt, sind die Sendeempfänger 36A, 36B dazu konfiguriert, Signale bezüglich der Sendeempfänger 22A-22H zu senden und zu empfangen, während sich das elektrifizierte Fahrzeug 10 bewegt. Die Orte der Sendeempfänger 36A, 36B sind bezüglich des akzeptablen Anschlussorts 40 bekannt. Ferner sind die Orte der Sendeempfänger 22A-22H bezüglich des Ladeanschlusses 20 und der Karosserie des elektrifizierten Fahrzeugs 10 bekannt. Die zwischen den Sendeempfängern 22A-22H, 36A, 36B ausgetauschten Signale werden verwendet, um die relativen Abstände zwischen den Sendeempfängern 22A-22H, 36A, 36B und anschließend die Ausrichtung und den Ort des elektrifizierten Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Diese Signale können von dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zum autonomen Manövrieren des elektrifizierten Fahrzeugs 10 unter Verwendung des Selbstfahrsystems des elektrifizierten Fahrzeugs 10 ohne Eingabe von einem menschlichen Fahrer in die akzeptable Parkposition verwendet werden. Der Ort und die Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs 10 können unter Verwendung von Laufzeit-, Ankunftswinkel- oder RSSI-basierten Messungen bestimmt werden, die zum Beispiel von der Steuerung 24 und/oder der Steuerung 38 durchgeführt werden können. Der Ort des elektrifizierten Fahrzeugs 10 kann unter Verwendung anderer Techniken bestimmt werden, wie etwa anderer Funkortungstechniken.
Wenngleich getrennt erörtert, könnte der Austausch von Signalen zwischen den Sendeempfängern 22A-22H, 36A, 36B mit der Verwendung der virtuellen Karte kombiniert werden. Mit anderen Worten könnte das elektrifizierte Fahrzeug 10 versuchen, sich unter Verwendung der virtuellen Karte in die akzeptable Parkposition zu bewegen, und der tatsächliche Ort und die tatsächliche Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs 10 könnten auf der Grundlage der zwischen den Sendeempfängern 22A-22H, 36A, 36B ausgetauschten Signale bestätigt und gegebenenfalls angepasst werden.
In einem anderen Aspekt dieser Offenbarung, wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Ladegerätbaugruppe 26 einen beweglichen Arm 48, der den Stecker 32 an einem distalen Ende davon trägt. Der bewegliche Arm 48 ist über eine Aktorbaugruppe beweglich, die einen oder mehrere Aktoren beinhaltet. Das Ladekabel 34 ist innerhalb oder neben dem beweglichen Arm 48 geführt. In einem Beispiel ist der bewegliche Arm 48 dazu konfiguriert, eine relative Position des Steckers 32 in nur zwei Dimensionen anzupassen. Insbesondere ist der bewegliche Arm 48 dazu konfiguriert, den Stecker 32 durch Anheben und Absenken des Steckers 32 bezüglich einer Bodenfläche (d. h. in die Seite bezüglich 3 hinein und aus dieser heraus) vertikal zu bewegen, und ist ferner dazu konfiguriert, den Stecker 32 translatorisch linear zu und weg von der Anschlussklemme 30 der Ladegerätbaugruppe 26 in einer Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung und parallel zu der Bodenfläche (d. h. bezüglich 3 auf und ab) zu bewegen. Während ein beweglicher Arm 48 mit zusätzlichen Bewegungsgraden möglich ist, kann die relative horizontale Position des Ladeanschlusses 20 und des Steckers 32 in diesem Beispiel durch Bewegen des elektrifizierten Fahrzeugs 10 angepasst werden. Somit ist der bewegliche Arm 48 in diesem Beispiel nicht in einer horizontalen Richtung beweglich. Der bewegliche Arm 48 kann einen oder mehrere Sensoren beinhalten und kann automatisch bewegt werden, sodass der Stecker 32 in den Ladeanschluss 20 gesteckt wird, wenn sich ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 an einem akzeptablen Parkort befindet. In 3 kann das elektrifizierte Fahrzeug 10 unter Verwendung der gleichen, vorstehend erörterten Techniken in die akzeptable Parkposition geführt werden. Der akzeptable Anschlussort 40 in 3 ist relativ schmal, jedoch kann das elektrifizierte Fahrzeug 10 unter Verwendung einer der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 erörterten Techniken relativ leicht in die akzeptable Parkposition bewegt werden.
Diese Offenbarung, insbesondere die Aspekte dieser Offenbarung, die keinen menschlichen Bediener des elektrifizierten Fahrzeugs 10 erfordern, kann dazu verwendet werden, die Effizienz einer Ladestation 12 zu maximieren. Insbesondere kann, wenn ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 einen ausreichenden Ladezustand erreicht hat, die Ladestation 12 mit diesem bestimmten elektrifizierten Fahrzeug 10 zusammenwirken, um es zu einem anderen Ort zu führen und dann ein wartendes elektrifiziertes Fahrzeug in eine akzeptable Parkposition zu führen, wo es geladen werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 12 die Selbstfahrsysteme von elektrifizierten Fahrzeugen verwenden, um elektrifizierte Fahrzeuge automatisch und ohne jegliche Benutzereingabe effizient zwischen Ladegerätbaugruppen hin- und herzubewegen.
Es versteht sich, dass Ausdrücke wie „etwa“ und „im Wesentlichen“ nicht als Ausdrücke mit grenzenloser Bedeutung gedacht sind und im Einklang damit ausgelegt werden sollten, wie ein Fachmann diese Ausdrücke auslegen würde.
Wenngleich die unterschiedlichen Beispiele die in den Darstellungen gezeigten konkreten Komponenten aufweisen, sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale eines der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten eines anderen der Beispiele zu verwenden. Außerdem sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer konkreten Komponente oder Anordnung zu zeigen.
Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, Modifikationen dieser Offenbarung würden in den Schutzumfang der Patentansprüche fallen. Dementsprechend sollten die folgenden Ansprüche genau gelesen werden, um ihren wahren Umfang und Inhalt zu bestimmen.

Claims

Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge, umfassend: eine Ladegerätbaugruppe, die einen Stecker beinhaltet, der über ein Ladekabel mit einer Anschlussklemme verbunden ist, und einen Sendeempfänger, der dazu konfiguriert ist, Informationen an ein elektrifiziertes Fahrzeug zu kommunizieren, die zum Führen des elektrifizierten Fahrzeugs zu einer akzeptablen Parkposition verwendet werden können, wobei die akzeptable Parkposition eine Position ist, in der der Stecker einen Ladeanschluss des elektrifizierten Fahrzeugs erreicht
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die akzeptable Parkposition ein Ort und eine Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs ist, an dem/in der der Stecker den Ladeanschluss erreichen kann und an dem/in der das elektrifizierte Fahrzeug den Zugang zu einer anderen Ladegerätbaugruppe der Ladestation für ein elektrifiziertes Fahrzeug nicht blockiert.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei der Stecker dazu konfiguriert ist, Leistung von einer externen Leistungsquelle zu empfangen und Leistung über den Ladeanschluss an ein Batteriepack des elektrifizierten Fahrzeugs abzugeben.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Informationen eine virtuelle Karte, die einen akzeptablen Anschlussort angibt, beinhalten.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 4, wobei der akzeptable Anschlussort auf einer Länge des Ladekabels basiert.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 5, wobei die akzeptable Parkposition durch Vergleichen des Orts des Ladeanschlusses an dem elektrifizierten Fahrzeug, der Größe und Form des elektrifizierten Fahrzeugs und des akzeptablen Anschlussorts bestimmt wird.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 4, wobei die virtuelle Karte einen Ort eines Hindernisses neben der Ladegerätbaugruppe beinhaltet.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei der Sendeempfänger dazu konfiguriert ist, Informationen bezüglich des elektrifizierten Fahrzeugs zu senden und zu empfangen, sodass das elektrifizierte Fahrzeug autonom in die akzeptable Parkposition manövrieren kann.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 8, wobei der Sendeempfänger dazu konfiguriert ist, Informationen bezüglich einer Vielzahl von Sendeempfängern des elektrifizierten Fahrzeugs zu senden und zu empfangen.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von Sendeempfängern des elektrifizierten Fahrzeugs ein passives Zugangssystem des elektrifizierten Fahrzeugs beinhaltet.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 8, wobei ein aktueller Ort des elektrifizierten Fahrzeugs unter Verwendung von mindestens einer von Laufzeit-, Einstrahlwinkel- oder RSSI-basierten Messungen bestimmt wird.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Ladegerätbaugruppe einen beweglichen Arm beinhaltet, der den Stecker trägt und dazu konfiguriert ist, den Stecker bezüglich des Ladeanschlusses zu bewegen.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 12, wobei: der bewegliche Arm dazu konfiguriert ist, sich in einer vertikalen Richtung senkrecht zu einer Bodenfläche zu bewegen, sich der bewegliche Arm auch in einer Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung zu und weg von dem Ladeanschluss translatorisch bewegen kann und der bewegliche Arm in einer horizontalen Richtung nicht beweglich ist.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Informationen von Komponenten der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge zu empfangen, und dazu konfiguriert ist, Befehle an Komponenten der Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge auszugeben.
Ladestation für elektrifizierte Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei: das elektrifizierte Fahrzeug eines von einem Batterieelektrofahrzeug und einem Plug-in-Hybridelektrofahrzeug ist und das elektrifizierte Fahrzeug ein Batteriepack beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung an eine elektrische Maschine auszugeben.